KR20060090007A - 패킷의 유실을 방지하기 위한 라우팅 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 패킷 유실 방지를 위한 네트워크 라우팅 방법은, 동일 목적지에 대한 베스트 및 세컨드 라우트를 설정하는 단계, 입력되는 패킷에 대한 베스트 및 세컨드 라우트 경로를 설정한 베스트 및 세컨드 라우트 정보를 참조하여 결정하는 단계, 베스트 및 세컨드 라우트 경로에 대응하여 배치된 베스트 큐 및 세컨드 큐로의 패킷 입력 과부하 여부에 따라 입력된 패킷을 베스트 큐 및 세컨드 큐에 선택적으로 출력하는 단계, 및 베스트 큐 및 세컨드 큐에 저장되어 있는 패킷들을 입력되는 순서에 따라 순차적으로 해당 경로의 출력 포트로 출력 전송하는 단계를 포함한다.
라우팅, 패킷, 유실, 큐, 베스트, 세컨드, 방지

Description

패킷의 유실을 방지하기 위한 라우팅 방법 및 장치{Routing Method and Apparatus for Reducing Losing of Packet}
도 1은 특정 목적지에 대하여 하나 이상의 경로를 가지는 네트워크 구성의 일예를 도시한 도면,
도 2는 다중 목적지 경로를 갖는 네트워크에서 장애 발생에 따른 리라우팅(rerouting)을 수행하는 예를 도시한 도면,
도 3은 베스트 및 세컨드 라우트 경로를 설정하기 위한 라우터의 예를 도시한 도면,
도 4는 패킷의 과부하로 인하여 패킷이 유실되는 예를 도시한 블록도,
도 5는 본 발명에 따른 패킷 유실을 방지하기 위한 네트워크 라우팅 장치의 바람직한 실시예를 도시한 블록도,
도 6은 본 발명에 따른 네트워크 라우팅 장치를 이용한 네트워크 라우팅 방법의 바람직한 실시예를 도시한 플로우도,
도 7은 도 6의 S200 단계를 보다 상세히 도시한 플로우도, 그리고
도 8은 도 6의 S400 단계를 보다 상세히 도시한 플로우도이다.
본 발명은 네트워크 라우팅 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 설정된 라우트 경로에 따라 아이피 패킷{IP(Internet Protocol) Packet}을 전송할 때 상기 아이피 패킷을 임시 저장하는 큐(Queue)에 아이피 패킷이 과부하로 저장됨에 따라 이 후에 유실되는 아이피 패킷의 유실을 줄이기 위한 네트워크 라우팅 방법 및 장치에 관한 것이다.
현재 인터넷 이용자의 급증과 제공되는 서비스의 다양화 및 VoIP(Voice over Internet Protocol) 등의 이용분야 확대 등에 따라 인터넷 상에 기하급수적인 트래픽 폭증이 초래되고 있다. 이에 따라 인터넷상에서 아이피 패킷을 해당 목적지로 단시간에 전송하기 위해, 특히 수십 기가(Giga) 또는 테라(Tera)급 고속 라우터(router)의 경우, 해당 패킷의 목적경로를 지연 없이 최단 시간 내에 발견하여 포워딩(forwarding)해야 하는 것이 기술적 현안으로 대두되었다. 이를 위해서 라우터 각각의 물리적 입력 인터페이스를 통해 전달되는 아이피 패킷의 목적지 경로를 찾아내기 위해 최단 경로(라우팅 또는 포워딩) 테이블의 유지, 효율적인 경로테이블 관리 및 검색시간 단축 등의 기능이 필수적으로 요구되고 있다.
차세대 인터넷의 요구되는 특성 중의 하나는 높은 신뢰성이다. 높은 부가가치를 지닌 mission-critical traffic, real-time traffic, 및 high-priority traffic 등의 증가로 이들 트래픽을 항상 안정적으로 서비스하기 위한 필요성이 증 대되고 있다. 또한 네트워크가 고속 대용량으로 발전함에 따라 더욱 많은 데이터를 전송하게 되고, 장애 발생시 서비스의 중단으로 인한 피해와 데이터의 손실은 매우 크게 나타나게 된다. 따라서 네트워크에 장애 발생시 빠른 시간 안에 이를 감지하고 서비스를 빠른 시간 안에 복원하여 계속적인 서비스를 제공하기 위한 효율적이고 효과적인 메커니즘이 차세대 인터넷에 기본적으로 요구된다.
일반적으로, 네트워크의 링크에 장애가 발생하였을 때, 얼마나 효과적으로 서비스를 복원하는가에 대한 연구가 많이 이루어져 왔다. 도 1은 특정 목적지에 대하여 하나 이상의 경로를 가지는 네트워크 구성의 일예를 도시한 도면이다.
도면에서 라우터(20)는 소스 S1,S2(12,14)에 대해 각각 코스트 비용이 가장 적은 베스트 라우트를 설정한다. 도면에서 소스 S1(12)의 경로는 제1망(16)-라우터(20)-제3망(32)을 거쳐 목적지 D(36)로 설정 또는 제1망(16)-라우터(20)-제4망(34)을 거쳐 목적지 D(36)로 설정될 수 있다. 또한 소스 S2(14)의 경로는 제2망(18)-라우터(20)-제3망(32)을 거쳐 목적지 D(36)로 설정 또는 제2망(18)-라우터(20)-제4망(34)을 거쳐 목적지 D(36)로 설정될 수 있다.
도면에서 소스 S1(12)에 대한 베스트 라우트는 제1망(16)-라우터(20)-제3망(32)-목적지 D(36)이고, 소스 S2(14)에 대한 베스트 라우트는 제2망(18)-라우터(20)-제3망(32)-목적지 D(36)인 것으로 설정한다.
도 2는 다중 목적지 경로를 갖는 네트워크에서 장애 발생에 따른 리라우팅(rerouting)을 수행하는 예를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 베스트 라우트로 설정된 경로 중 라우터(20)와 제3망(32) 간에 네트워크 장애가 발생한 경우, 라우터(20)는 IP(Internet Protocol) 계층에서 IGP(Interior Gateway Protocol)을 기반으로 리라우팅을 수행하여 네트워크의 장애를 복원한다. 이때 IPG의 예로는 OSPF(Open Short Path First), ISIS가 있다.
라우터(20)는 현재 네트워크 토폴로지(topology) 정보를 이용하여 최적의 경로로 입력되는 아이피 패킷을 설정한 라우트 경로로 전송한다. 이때 네트워크 링크에 장애가 발생하면, 라우터(20)는 네트워크 장애 정보(Link State Advertisement)를 네트워크에 플러딩(flooding) 시키고 SPF(Shortest Path First) 알고리즘을 구동시켜 최적의 경로를 다시 계산하여 베스트 라우트를 설정하고 설정한 경로로 아이피 패킷을 전송한다.
이러한 방식은 네트워크 자원을 효율적으로 이용하고 토폴로지의 변화에 유연하게 적응 할 수는 있지만, 라우팅의 불안정을 고려한 여러 가지 타이머들로 인해 복원속도가 상당히 느린(수 초 ~ 수 분) 단점이 있다.
이러한 단점을 극복하고자 타이머들을 최소한으로 설정하는 방법들이 제안되었지만 제어 트래픽의 증가와 라우팅의 불안정 위험 때문에 실제로 이용되고 있지 않다.
상기와 같이 베스트 라우트로 설정된 네트워크 경로에 장애가 발생한 경우, 이를 복원하는 시간 동안 유실되는 아이피 패킷을 줄이기 위해 상기 베스트 라우트와 상기 베스트 라우트의 차선 경로인 세컨드 라우트를 설정하는 방안이 제안되고 있다.
도 3은 베스트 및 세컨드 라우트 경로를 설정하기 위한 라우터의 예를 도시 한 도면이다. 참고로 도면의 라우터는 도 1 및 도 2에 도시한 네트워크에 배치된 라우터(20)와 동일한 위치에 배치되는 상황을 고려하여 설명한다.
도면에서 라우터는 소스 S1,S2(12,14)에 대해 각각 코스트 비용이 가장 적은 베스트 라우트 및 상기 베스트 라우트 다음으로 코스트 비용이 적은 세컨드 라우트를 설정한다. 이때 라우터는 설정한 베스트 및 세컨드 라우트 정보를 포워딩 테이블화 하여 포워딩 DB(Forwarding Data Base)에 저장한다.
도면에서 소스 S1(12)의 경로는 제1망(16)-라우터(20)-제3망(32)을 거쳐 목적지 D(36)로 설정 또는 제1망(16)-라우터(20)-제4망(34)을 거쳐 목적지 D(36)로 설정된다. 또한 소스 S2(14)의 경로는 제2망(18)-라우터(20)-제3망(32)을 거쳐 목적지 D(36)로 설정 또는 제2망(18)-라우터(20)-제4망(34)을 거쳐 목적지 D(36)로 설정된다.
도면에서 소스 S1(12)에 대한 베스트 라우트는 제1망(16)-라우터(20)-제3망(32)-목적지 D(36), 세컨드 라우트는 제1망(16)-라우터(20)-제4망(34)-목적지 D(36)인 것으로 설정된다. 또한 소스 S2(14)에 대한 베스트 라우트는 제2망(18)-라우터(20)-제3망(32)-목적지 D(36), 세컨드 라우트는 제2망(18)-라우터(20)-제4망(34)-목적지 D(36)인 것으로 설정된다.
포워딩부(21)는 입력되는 아이피 패킷으로부터 목적지 주소를 검출하여 검출한 목적지 주소에 대한 베스트 라우트 및 세컨드 라우트를 포워딩 데이터베이스(22)를 참조하여 얻어낸다. 이때 포워딩부(21)는 아이피 패킷에 라우트 정보를 포함시켜 큐 관리부(23)로 전송한다.
큐 관리부(23)는 입력되는 아이피 패킷에 포함된 라우트 정보에 따라 상기 아이피 패킷을 베스트 큐(Queue)(24)로 출력한다. 전송부(26)는 베스트 큐(24)로부터 아이피 패킷을 인출하여 출력 인터페이스 포트(port 0)(27)를 통해 라우팅 정송한다.
이때 베스트 라우트의 경로에 장에가 발생하면, 큐 관리부(23)는 입력되는 아이피 패킷을 세컨드 큐(25)로 출력한다. 이에 따라 전송부(26)는 세컨드 큐(25)로부터 아이피 패킷을 인출하여 출력 인터페이스 포트(port 1)(28)를 통해 라우팅 전송한다.
그런데, 네트워크 장애가 발생하지 않은 상황에서도 특정 경로의 큐에 대한 패킷 입력 폭주로 인하여 이후에 해당 큐에 입력되는 패킷들은 유실되게 되게 된다.
도 4는 패킷의 과부하로 인하여 패킷이 유실되는 예를 도시한 블록도이다.
도시된바와 같이, 네트워크 장애가 발생하지 않은 상황에서 베스트 큐(24)로의 패킷 입력의 폭주로 인하여 발생할 수 있는 과부하(congestion)의 경우(Queue=Full), 베스트 큐(24)에 패킷이 과부하 되어 저장되어 있음에 따라 이후에 입력되는 패킷들은 유실되게(dropped) 되는 문제점이 있다.
SPF 알고리즘 등에 의해서 구축된 최적의 경로에 해당하는 링크에 사용자 트래픽이 폭주하여 트래픽 패킷의 양이 최적의 경로로 해당하는 링크의 전송 속도를 초과하게 될 경우에, 초과되는 양 만큼의 사용자 트래픽 패킷은 유실되게 된다(도면에서 베스트 큐(24)의 경우). 이러한 사용자 트래픽 패킷의 유실은 네트워크의 종단 간에서 데이터 재전송을 유발하게 되며 서비스 품질을 저하시키는 중요한 문제점이 된다.
즉, 최적의 경로에 해당하는 링크(도 4에서 베스트 큐(24))에 트래픽이 폭주할 때, 큐 관리부(23)는 해당 링크에 연결되는 포트마다 가지고 있는 저장 가능한 공간인 패킷의 큐가 모두 소모되었을 때(Queue=Full)에, 이후에 입력되는 해당 트래픽 패킷을 버린다.
한편, QoS(Quality of Signal)의 측면에서 볼 때에 이러한 트래픽 패킷의 과부하에 대처하기 위하여 과부하 회피(congestion avoidance)의 여러 방식들이 제시되어 왔다. 이러한 과부하 회피를 위해, TD(Tail Drop), RED(Random Early Drop), 및 WRED(Waited Random Early Drop)와 같은 알고리즘들이 현재 널리 쓰이고 있다. 그러나, 이러한 방식들은 단지 트래픽 패킷을 효과적으로 버리는 데에 초점을 맞추고 있기 때문에, 기본적으로 트래픽 패킷의 유실을 인정하는 기술들이라 볼 수 있다.
따라서 트래픽 패킷의 유실로 인해 발생할 수 있는 서비스의 중단으로 인한 피해와 데이터의 손실을 감소시키고, 보다 안정적인 서비스를 제공하기 위한 방안이 요구된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 설정된 라우트 경로로 전송되는 트래픽 패킷의 과부하로 인하여 발생하는 트래픽 패킷의 유실을 줄이 기 위한 네트워크 라우팅 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 동일 목적지에 대해 베스트(best) 및 세컨드(second) 라우트 경로가 설정되어 있는 상태에서 베스트 라우트 경로로 전송되는 트래픽 패킷의 유실을 줄이기 위한 네트워크 라우팅 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 베스트 라우트 및 세컨드 라우트 경로를 이용하여 트래픽 폭주로 인한 트래픽 패킷의 유실을 줄이기 위한 네트워크 라우팅 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적은 본 발명의 실시예에 따라, 패킷 유실 방지를 위한 네트워크 라우팅 방법에 있어서, a) 동일 목적지에 대한 베스트 및 세컨드 라우트를 설정하는 단계, b) 입력되는 패킷에 대한 베스트 및 세컨드 라우트 경로를 설정한 베스트 및 세컨드 라우트 정보를 참조하여 결정하는 단계, c) 베스트 및 세컨드 라우트 경로에 대응하여 배치된 베스트 큐 및 세컨드 큐로의 패킷 입력 과부하 여부에 따라 입력된 패킷을 베스트 큐 및 세컨드 큐에 선택적으로 출력하는 단계, 및 d) 베스트 큐 및 세컨드 큐로 출력되어 저장된 패킷들을 입력되는 순서에 따라 순차적으로 해당 경로의 출력 포트로 출력 전송하는 단계를 포함하는 네트워크 라우팅 방법에 의해 달성된다.
바람직하게는, 상기 c) 단계는, 결정된 베스트 라우트 경로에 따라 베스트 큐를 패킷을 출력하기 위한 큐로 선택하는 단계, 베스트 큐에 저장되어 있는 패킷의 과부하 여부를 판별하는 단계, 베스트 큐가 과부하 상태이면 세컨드 큐를 입력된 패킷을 출력하기 위한 큐로 결정하는 단계, 세컨드 큐에 저장되어 있는 패킷의 과부하 여부를 판별하는 단계, 및 세컨드 큐가 과부하 상태가 아니면, 입력된 패킷을 세컨드 큐로 출력하는 단계를 포함한다.
본 실시예의 네트워크 라우팅 방법은 세컨드 큐가 과부하 상태이면, 입력된 패킷을 버리는 단계를 더 포함한다.
또한 본 실시예의 네트워크 라우팅 방법은, 입력되는 패킷을 세컨드 큐로 출력하는 중에, 세컨드 큐의 패킷 누적 개수가 설정된 최대 임계값 이상인지를 비교하는 단계, 및 세컨드 큐의 패킷 누적 개수가 설정된 최대 임계값 이상이면 세컨드 큐가 과부하 상태인 것으로 설정하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 본 실시예의 네트워크 라우팅 방법은, 베스트 큐가 과부하 상태가 아니면, 입력된 패킷을 베스트 큐로 출력하는 단계, 입력되는 패킷을 베스트 큐로 출력하는 중에, 베스트 큐의 패킷 누적 개수가 설정된 최대 임계값 이상인지를 비교하는 단계, 및 베스트 큐의 패킷 누적 개수가 설정된 최대 임계값 이상이면, 베스트 큐가 과부하 상태인 것으로 설정하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 d) 단계는, 베스트 큐 및 세컨드 큐 중 입력된 순서에 따라 전송하기 위한 패킷이 저장되어 있는 큐를 결정하는 과정, 결정된 큐에 저장되어 있는 패킷을 인출하여 해당 출력 포트로 출력 전송하는 단계, 결정된 큐의 누적 패킷 개수가 설정된 최소 임계값 보다 작은지를 비교하는 단계, 및 결정된 큐의 누적 패킷 개수가 설정된 최소 임계값 보다 작으면 결정된 큐가 과부하 상태가 아닌 것으로 설정하는 단계를 더 포함한다.
한편, 상기와 같은 목적은 본 발명의 실시예에 따라, 네트워크 라우팅 장치에 있어서, 동일 목적지에 대한 베스트 및 세컨드 라우트가 설정된 정보가 저장되어 있는 포워딩 테이블, 포워딩 테이블을 참조하여 입력되는 패킷에 대한 베스트 및 세컨드 라우트 경로를 결정하는 포워딩부, 베스트 및 세컨드 라우트 경로에 대응하여 배치된 베스트 큐 및 세컨드 큐로의 패킷 입력 폭주로 인한 과부하 여부에 따라 입력된 패킷을 베스트 큐 및 세컨드 큐에 선택적으로 출력하는 큐 관리부, 및 베스트 큐 및 세컨드 큐로 출력되어 저장된 패킷들을 입력되는 순서에 따라 순차적으로 해당 경로의 출력 포트로 출력 전송하는 전송부를 포함하는 네트워크 라우팅 장치에 의해 달성된다.
바람직하게는, 본 실시예의 네트워크 라우팅 장치는 베스트 큐 및 세컨드 큐의 과부하 여부에 대한 정보 및 현재 해당 큐에 저장되어 있는 패킷의 개수 정보를 포함하는 큐 상태 정보가 저장되는 큐정보 저장부를 더 포함한다. 이에 의해, 상기 큐 관리부는 큐 상태 정보를 기초로 입력된 패킷을 베스트 큐 및 세컨드 큐에 선택적으로 출력한다.
상기 큐 관리부는, 포워딩부에서 결정된 베스트 라우트 경로에 따른 베스트 큐가 과부하 상태이면 세컨드 큐를 입력된 패킷을 출력하기 위한 큐로 결정하고, 세컨드 큐가 과부하 상태가 아니면 입력된 패킷을 세컨드 큐로 출력한다.
상기 큐 관리부는 세컨드 큐가 과부하 상태이면, 입력된 패킷을 버린다.
상기 큐 관리부는 입력되는 패킷을 세컨드 큐로 출력하는 중에 세컨드 큐의 패킷 누적 개수가 설정된 최대 임계값 이상이면, 세컨드 큐가 과부하 상태인 것으로 설정한다.
상기 큐 관리부는, 베스트 큐가 과부하 상태가 아니면 입력된 패킷을 베스트 큐로 출력하고, 입력되는 패킷을 베스트 큐로 출력하는 중에 베스트 큐의 패킷 누적 개수가 설정된 최대 임계값 이상이면 베스트 큐가 과부하 상태인 것으로 설정한다.
상기 전송부는, 베스트 큐 및 세컨드 큐 중 입력된 순서에 따라 전송하기 위한 패킷이 저장되어 있는 큐를 결정하고, 결정된 큐에 저장되어 있는 패킷을 인출하여 해당 출력 포트로 출력 전송한다.
바람직하게는, 상기 전송부는, 결정된 큐의 누적 패킷 개수가 설정된 최소 임계값 보다 작으면, 결정된 큐가 과부하 상태가 아닌 것으로 설정한다.
본 발명에 따르면, 베스트 라우트 및 세컨드 라우트 경로를 설정하고 베스트 라우트의 링크에 패킷이 폭주하여 과부하가 발생하면 이후에 입력되어 유실될 수 있는 패킷을 세컨드 라우트 경로를 통해 출력 전송함으로써, 입력되는 패킷의 폭주로 인하여 발생하는 패킷의 유실을 줄일 수 있다. 또한, 베스트 큐로의 패킷 폭주로 인한 과부하 여부에 따라 입력되는 패킷을 베스트 큐 또는 세컨드 큐로 선택적으로 출력하여 해당 목적지로 베스트 라우트 경로 또는 세컨드 라우트 경로를 통해 출력 전송함으로써, 입력되는 패킷의 폭주로 인한 패킷의 유실을 줄일 수 있고 보다 안정적인 서비스를 제공할 수 있으며 이에 따른 네트워크 패킷 전송 서비스에 대한 높은 신뢰성을 확보할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 5는 본 발명에 따른 패킷 유실을 방지하기 위한 네트워크 라우팅 장치의 바람직한 실시예를 도시한 블록도이다. 도면에서는 상기 라우팅 장치로서 라우터가 적용된다. 따라서 이하에서는 라우터를 예로 설명한다.
도시된 바와 같이, 라우터는 수신부(110), 포워딩부(130), 포워딩 데이터베이스(150), 큐 관리부(200), 큐(420,440), 큐정보 저장부(300), 및 전송부(500)를 갖는다.
수신부(110)는 외부(소스)로부터 유입되는 패킷을 감지하고, 감지되는 패킷을 수신하여 포워딩부(130)로 출력한다.
포워딩부(130)는 수신부(110)에 수신된 패킷에 대해여 목적지 주소를 통해 포워딩 데이터베이스(150)에 저장된 포워딩 테이블을 참조하여 상기 패킷의 출력 포트를 검출한다. 이때 포워딩부(130)는 검출한 출력 포트 정보를 상기 패킷에 포함시켜 큐관리부(200)로 출력한다.
한편 포워딩 데이터베이스(150)에는 동일 목적지 주소에 대해 설정된 베스트 및 세컨드 라우트 정보가 수신부(10)로 연결된 입력 포트에 대응하여 테이블로 저장되어 있다. 즉, 포워딩 데이터베이스(150)에는 라우터의 입력 포트 별로 베스트 및 세컨드 라우트 경로에 대응하는 출력 포트들이 설정되어 포워딩 테이블로 저장되어 있다.
따라서 포워딩부(130)는 포워딩 데이터베이스(150)에 저장된 포워딩 테이블을 참조하여 수신한 패킷의 입력 포트에 대응하는 베스트 및 세컨드 출력 포트를 검출한다.
큐 관리부(200)는 포워딩부(130)에서 출력된 패킷으로부터 상기 패킷의 출력을 위한 출력 포트 정보를 검출하고, 검출한 출력 포트에 대응하여 설정된 해당 큐(420 또는 440)에 패킷을 큐잉(출력 저장)시킨다.
전송부(500)는 출력 포트(620,640)에 각각 설정된 큐(420 또는 440)로부터 존재하는(저장되어 있는) 패킷의 유무를 판단한다. 이때 전송부(500)는 큐 관리부(200)로부터 큐잉되어 저장된 패킷이 해당 큐(420 또는 440)에 존재할 경우, 해당 큐로부터 패킷을 인출하여 해당 출력 포트로 출력 전송한다.
한편 큐 관리부(200)는 베스트 라우트 경로에 대응하는 베스트 큐(420) 및 세컨드 라우트 경로에 대응하는 세컨드 큐(440)에 대한 설정된 최대/최소 임계값, 입력 패킷의 폭주로 인한 과부하 여부, Queue Full flag 정보와 같은 해당 큐의 상태 정보를 실시간으로 큐정보 저장부(300)에 저장한다.
이에 따라 큐 관리부(200)는 큐정보 저장부(300)에 저장된 해당 큐(420,440)의 상태에 따라, 패킷을 베스트 큐(420) 또는 세컨드 큐(440)에 선택적으로 출력한다. 바람직하게는, 큐 관리부(200)는 큐의 상태 정보에 따라 베스트 큐(420)에 저장된 패킷의 개수가 설정된 최대 임계값 이상이면, 이 후에 입력되는 패킷을 세컨 드 큐(440)로 출력한다. 이때 큐 관리부(200)는 베스트 큐(420)의 Queue_Full flag를 '1'로 설정한다.
또한 베스트 큐(420)에 저장된 패킷의 개수가 설정된 최소 임계값 이하이면, 큐 관리부(200)는 이 후에 입력되는 패킷을 세컨드 큐(440)에서 베스트 큐(420)로 출력한다. 이때 큐 관리부(200)는 베스트 큐(420)의 Queue_Full flag를 '0'으로 설정한다.
전송부(420)는 해당 큐(420,440)에 입력되는 순서에 따라 패킷을 추출하여 인출한 해당 큐에 대응하여 연결되어 있는 출력 포트(620 또는 640)로 출력 전송한다. 즉, 전송부(420)는 베스트 큐(420)로부터 패킷을 추출한 경우, 추출한 패킷을 베스트 라우트 경로에 따라 베스트 출력 포트(620)를 통해 출력 전송한다. 또한, 전송부(420)는 세컨드 큐(440)로부터 패킷을 추출한 경우, 추출한 패킷을 세컨드 라우트 경로에 따라 세컨드 출력 포트(640)를 통해 출력 전송한다.
따라서, 베스트 큐(420)에 전송할 패킷이 가득 차 있는 경우 세컨드 큐(440)로 이후에 입력되는 패킷을 출력하여 전송하고 베스트 큐(420)에 저장된 패킷이 설정된 최소 임계값 이하인 경우 이후에 입력되는 패킷을 베스트 큐(420)로 출력하여 전송하여 입력되는 패킷을 선택적으로 출력 전송함으로써, 입력되는 패킷의 폭주로 인하여 발생하는 패킷의 유실을 줄일 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 네트워크 라우팅 장치를 이용한 네트워크 라우팅 방법의 바람직한 실시예를 도시한 플로우도이다.
먼저, 라우팅 장치(라우터)는 동일 목적지에 대한 베스트 및 세컨드 라우트 를 설정하고, 설정한 베스트 및 세컨드 라우트 정보를 포워딩 테이블로 구성하여 포워딩 데이터베이스(150)에 저장한다(S110). 외부로부터 목적지로 전송할 패킷이 입력되면, 수신부(110)는 입력되는 패킷을 수신하여 포워딩부(130)로 출력한다.
포워딩부(130)는 수신부(110)로부터 수신한 패킷의 목적지 주소를 참조하여 포워딩 데이터베이스(150)에 저장된 포워딩 테이블을 참조하여, 상기 패킷에 대한 베스트 및 세컨드 라우트를 결정한다(S130). 이때 포워딩부(130)는 결정된 베스트 및 세컨드 라우트 정보를 패킷에 포함시켜 큐 관리부(200)로 출력한다.
큐 관리부(200)는 결정된 베스트 및 세컨드 라우트에 대응하는 경로의 각 큐(420,440)의 상태정보를 큐정보 저장부(300)에 저장한다(S150). 바람직하게는, 큐 관리부(200)는 베스트 라우트에 대응하는 경로의 베스트 큐(420)의 상태정보만 큐정보 저장부(300)에 저장하여도 본 실시예가 가능하다. 여기서 상태정보는 해당 큐에 저장되어 있는 패킷의 개수 정보, 해당 큐에 패킷을 저장하기 위해 설정된 최소 임계값 및 최대 임계값, 패킷의 가득 여부 정보(Queue_Full flag)가 포함된다.
큐 관리부(200)는 입력되는 패킷을 큐정보 저장부(300)에 저장되어 있는 해당 큐(본 실시예에서는 베스트 큐(420))의 상태정보에 따라 베스트 및 세컨드 라우트의 해당 큐로 선택적 출력한다(S200). 즉, 큐 관리부(200)는 베스트 큐(420)에 패킷이 가득찬 경우(본 실시예에서는 최대 임계값 이상인 경우), 이후 입력되는 패킷을 세컨드 큐(440)로 출력한다. 또한 큐 관리부(200)는 베스트 큐(420)에 패킷이 최소 임계값 이하인 경우, 이후 입력되는 패킷을 베스트 큐(420)로 출력한다.
이에 따라, 전송부(500)는 베스트 및 세컨드 라우트의 해당 큐에 출력된 패 킷을 각 큐의 상태정보에 따라 선택적으로 해당 출력 포트(620 또는 640)로 출력 전송한다(S400). 즉 전송부(500)는 베스트 큐(420)에 저장되어 있는 패킷의 개수가 최대 임계값과 최소 임계값 사이인 경우, 베스트 큐(420)에 저장되어 있는 다음 패킷을 추출하여 베스트 출력 포트(620)로 출력 전송한다. 또한 전송부(500)는 베스트 큐(420)로부터 저장되어 있는 패킷을 추출하여 베스트 큐(620)를 통해 출력 전송하는 중에 베스트 큐(420)에 저장되어 있는 패킷의 개수가 최소 임계값 이하가 되면, 베스트 큐(420)의 Queue_Full flag를 '0'으로 설정한다.
따라서 베스트 큐(420)로의 패킷 폭주로 인한 과부하 여부에 따라 입력되는 패킷을 베스트 큐(420) 또는 세컨드 큐(440)로 선택적으로 출력하여 해당 목적지로 베스트 라우트 경로 또는 세컨드 라우트 경로를 통해 출력 전송함으로써, 입력되는 패킷의 폭주로 인한 패킷의 유실을 줄일 수 있다.
도 7은 도 6의 S200 단계를 보다 상세히 도시한 플로우도이다.
먼저, 큐 관리부(200)는 포워딩부(130)에서 결정된 베스트 라우트 경로에 따라 패킷을 출력하기 위한 해당 큐(본 실시예에서는 베스트 큐(420))를 결정한다(S210). 이때 큐 관리부(200)는 큐정보 저장부(300)에 저장된 패킷 출력을 위해 결정된 베스트 큐(420)의 상태정보를 확인한다(S220). 베스트 큐(420)의 상태정보를 확인한 결과, 큐 관리부(200)는 베스트 큐(420)에 패킷이 가득차 있는 상태인지(Queue_Full Flag = 1)를 판별한다(S230).
베스트 큐(420)에 패킷이 가득찬 경우, 큐 관리부(200)는 포워딩부(130)에서 결정한 세컨드 라우트의 큐(440)를 패킷의 출력 큐로 결정한다(S240). 이때 큐 관 리부(200)는 세컨드 큐(40)가 가득차 있는지(Queue_Full Flag = 1)를 판단한다(S250).
세컨드 큐(440)가 가득 차지 않은 경우, 큐 관리부(200)는 패킷을 세컨드 큐(440)로 출력한다(S260). 패킷을 세컨드 큐(440)로 출력하는 중에, 큐 관리부(200)는 세컨드 큐(440)의 패킷 누적 개수가 설정된 최대 임계값 이상인지를 비교한다(S270).
세컨드 큐(440)의 패킷 누적 개수가 설정된 최대 임계값 이상이면, 큐 관리부(200)는 세컨드 큐(440)의 과부하 여부(Queue_Full Flag)를 '1'로 설정하고 이후에 입력되는 패킷을 베스트 큐(420)로 출력한다(S280). S270 단계에서 패킷 누적 개수가 설정된 최대 임계값 보다 작으면, 큐 관리부(200)는 S210 단계로 복귀한다.
한편, S250 단계에서 세컨드 큐(440)가 가득 차있는 경우, 큐 관리부(200)는 입력된 패킷을 버린다(Drop)(S350).
S230 단계에서 세컨드 큐(440)가 가득 차있지 않은 경우, 큐 관리부(200)는 입력된 패킷을 베스트 큐(420)로 출력한다(S310). 입력되는 패킷을 베스트 큐(420)로 출력하는 중에, 큐 관리부(200)는 베스트 큐(420)의 패킷 누적 개수가 설정된 최대 임계값 이상인지를 판별한다(S320).
베스트 큐(420)의 패킷 누적 개수가 설정된 최대 임계값 이상이면, 큐 관리부(200)는 베스트 큐(420)의 과부하 여부(Queue_Full Flag)를 '1'로 설정하고 이후에 입력되는 패킷을 세컨드 큐(440)로 출력한다(S330). 베스트 큐(420)의 패킷 누적 개수가 설정된 최대 임계값 보다 작으면, 큐 관리부(200)는 S210 단계로 복귀한 다.
도 8은 도 6의 S400 단계를 보다 상세히 도시한 플로우도이다.
먼저, 전송부(500)는 해당 큐에 저장된 패킷을 전송하기 위한 큐를 결정한다(S410). 바람직하게는, 전송부(500)는 큐(420,440)에 먼저 입력되는 순서에 따라 전송을 위한 패킷이 저장되어 있는 큐를 결정한다. 본 실시예에서는 패킷 전송을 위한 큐가 베스트 큐(420)인 것으로 설명한다.
전송부(500)는 결정된 베스트 큐(420)로부터 저장된 패킷을 추출하여 베스트 출력포트(620)로 출력 전송한다(S430). 베스트 큐(420)로부터 패킷을 추출하여 출력 전송하는 중에, 전송부(500)는 결정된 베스트 큐(420)의 누적 패킷 개수가 설정된 최소 임계값 이하인지를 판별한다(S450).
베스트 큐(420)의 누적 패킷 개수가 설정된 최소 임계값 이하이면, 전송부(500)는 베스트 큐(420)의 과부하 여부(Queue_Full Flag)를 '0'으로 설정한다(S470). 베스트 큐(420)의 누적 패킷 개수가 설정된 최소 임계값 보다 크면, 전송부(500)는 S410 단계로 복귀한다.
이상에서는 본 발명에서 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 첨부하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능할 것이다.
본 발명에 따르면, 베스트 라우트 및 세컨드 라우트 경로를 설정하고 베스트 라우트의 링크에 패킷이 폭주하여 과부하가 발생하면 이후에 입력되어 유실될 수 있는 패킷을 세컨드 라우트 경로를 통해 출력 전송함으로써, 입력되는 패킷의 폭주로 인하여 발생하는 패킷의 유실을 줄일 수 있다.
또한 베스트 큐로의 패킷 폭주로 인한 과부하 여부에 따라 입력되는 패킷을 베스트 큐 또는 세컨드 큐로 선택적으로 출력하여 해당 목적지로 베스트 라우트 경로 또는 세컨드 라우트 경로를 통해 출력 전송함으로써, 입력되는 패킷의 폭주로 인한 패킷의 유실을 줄일 수 있고 보다 안정적인 서비스를 제공할 수 있으며 이에 따른 네트워크 패킷 전송 서비스에 대한 높은 신뢰성을 확보할 수 있다.

Claims (14)

  1. 패킷 유실 방지를 위한 네트워크 라우팅 방법에 있어서,
    a) 동일 목적지에 대한 베스트 및 세컨드 루트를 설정하는 단계;
    b) 입력되는 패킷에 대한 경로를, 상기 설정한 베스트 및 세컨드 루트를 참조하여 결정하는 단계;
    c) 상기 베스트 및 세컨드 루트 경로에 대응하는 베스트 및 세컨드 루트의 출력 큐의 과부하 여부에 따라 상기 입력된 패킷을 상기 베스트 및 세컨드 루트의 출력 큐에 선택적으로 큐잉하는 단계; 및
    d) 상기 베스트 및 세컨드 루트의 출력 큐에 저장되는 패킷들을 입력되는 순서에 따라 순차적으로 해당 경로의 출력 포트로 출력 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 라우팅 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 c) 단계는,
    상기 결정된 베스트 루트 경로에 따라 상기 베스트 루트의 출력 큐를 상기 패킷을 출력하기 위한 큐로 선택하는 단계;
    상기 베스트 루트의 출력 큐에 저장되어 있는 패킷의 과부하 여부를 판별하는 단계;
    상기 베스트 루트의 출력 큐가 과부하 상태이면, 상기 세컨드 루트의 출력 큐를 상기 입력된 패킷을 출력하기 위한 큐로 결정하는 단계;
    상기 세컨드 루트의 출력 큐에 저장되어 있는 패킷의 과부하 여부를 판별하는 단계; 및
    상기 세컨드 루트의 큐가 과부하 상태가 아니면, 상기 입력된 패킷을 상기 세컨드 루트의 출력 큐로 큐잉하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 라우팅 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 세컨드 루트의 출력 큐가 과부하 상태이면, 상기 입력된 패킷을 버리는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 라우팅 방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 입력되는 패킷을 상기 세컨드 루트의 출력 큐로 큐잉하는 중에, 상기 세컨드 루트 출력 큐의 패킷 누적 개수가 설정된 최대 임계값 이상인지를 비교하는 단계; 및
    상기 세컨드 루트 출력 큐의 패킷 누적 개수가 상기 설정된 최대 임계값 이상이면, 상기 세컨드 루트의 출력 큐가 과부하 상태인 것으로 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 라우팅 방법.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 베스트 루트의 출력 큐가 과부하 상태가 아니면, 상기 입력된 패킷을 상기 베스트 루트의 출력 큐로 큐잉하는 단계;
    상기 입력되는 패킷을 상기 베스트 루트의 출력 큐로 큐잉하는 중에, 상기 베스트 루트 출력 큐의 패킷 누적 개수가 설정된 최대 임계값 이상인지를 비교하는 단계; 및
    상기 베스트 루트 출력 큐의 패킷 누적 개수가 상기 설정된 최대 임계값 이상이면, 상기 베스트 루트 출력 큐가 과부하 상태인 것으로 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 라우팅 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 d) 단계는,
    상기 베스트 및 상기 세컨드 루트의 출력 큐에 입력된 순서를 기초로 인출하기 위한 패킷이 저장되어 있는 큐를 결정하는 단계;
    상기 결정된 큐에 저장되어 있는 패킷을 인출하여 해당 출력 포트로 출력 전송하는 단계;
    상기 결정된 큐의 누적 패킷 개수가 설정된 최소 임계값 보다 작은지를 비교하는 단계; 및
    상기 결정된 큐의 누적 패킷 개수가 상기 설정된 최소 임계값 보다 작으면, 상기 결정된 큐가 과부하 상태가 아닌 것으로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 라우팅 방법.
  7. 네트워크 라우팅 장치에 있어서,
    동일 목적지에 대한 베스트 및 세컨드 루트가 설정된 정보가 저장되어 있는 포워딩 테이블;
    상기 포워딩 테이블을 참조하여 입력되는 패킷에 대한 베스트 및 세컨드 루트 경로를 결정하는 포워딩부;
    상기 베스트 및 세컨드 루트 경로에 대응하는 베스트 및 세컨드 루트의 출력 큐로의 패킷 입력 과부하 여부에 따라 상기 입력된 패킷을 상기 베스트 및 세컨드 루트 출력 큐에 선택적으로 출력하는 큐 관리부; 및
    상기 베스트 및 세컨드 루트의 출력 큐로 출력되어 저장된 패킷들을 입력되는 순서에 따라 순차적으로 해당 경로의 출력 포트로 출력 전송하는 전송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 라우팅 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 베스트 및 세컨드 루트의 출력 큐의 과부하 여부에 대한 정보 및 현재 해당 루트의 출력 큐에 저장되어 있는 패킷의 개수 정보를 포함하는 큐 상태 정보가 저장되는 큐정보 저장부를 더 포함하며,
    상기 큐 관리부는 상기 큐 상태 정보를 기초로 상기 입력된 패킷을 상기 베스트 및 세컨드 루트의 출력 큐에 선택적으로 큐잉하는 것을 특징으로 하는 네트워크 라우팅 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 큐 관리부는,
    상기 포워딩부에서 결정된 베스트 루트 경로에 따른 상기 베스트 루트의 출력 큐가 과부하 상태이면 상기 세컨드 루트의 출력 큐를 상기 입력된 패킷을 큐잉하기 위한 큐로 결정하고, 상기 세컨드 루트의 출력 큐가 과부하 상태가 아니면 상기 입력된 패킷을 상기 세컨드 루트의 출력 큐로 큐잉하는 것을 특징으로 하는 네트워크 라우팅 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 큐 관리부는 상기 세컨드 루트의 출력 큐가 과부하 상태이면, 상기 입 력된 패킷을 버리는 것을 특징으로 하는 네트워크 라우팅 장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 큐 관리부는,
    상기 입력되는 패킷을 상기 세컨드 루트의 출력 큐로 큐잉하는 중에 상기 세컨드 루트의 출력 큐의 패킷 누적 개수가 설정된 최대 임계값 이상이면, 상기 세컨드 루트의 출력 큐가 과부하 상태인 것으로 설정하는 것을 특징으로 하는 네트워크 라우팅 장치.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 큐 관리부는,
    상기 베스트 루트의 출력 큐가 과부하 상태가 아니면 상기 입력된 패킷을 상기 베스트 루트의 출력 큐로 큐잉하고, 상기 입력되는 패킷을 상기 베스트 루트의 출력 큐로 큐잉하는 중에 상기 베스트 루트의 출력 큐의 패킷 누적 개수가 설정된 최대 임계값 이상이면 상기 베스트 루트의 출력 큐가 과부하 상태인 것으로 설정하는 것을 특징으로 하는 네트워크 라우팅 장치.
  13. 제 7항에 있어서,
    상기 전송부는,
    상기 베스트 및 상기 세컨드 루트의 출력 큐 중 입력된 순서에 따라 저장되어 있는 패킷을 인출하여 해당 출력 포트로 출력 전송하는 것을 특징으로 하는 네트워크 라우팅 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 전송부는,
    상기 패킷이 인출되는 루트의 출력 큐의 누적 패킷 개수가 설정된 최소 임계값 보다 작으면, 상기 패킷이 인출되는 루트의 출력 큐가 과부하 상태가 아닌 것으로 설정하는 것을 특징으로 하는 네트워크 라우팅 방법.
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