KR20100022250A - 네트워크 단말 장치 및 데이터 처리 방법 - Google Patents

네트워크 단말 장치 및 데이터 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 네트워크 단말 장치 및 데이터 처리 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 네트워크 단말 장치 및 데이터 처리 방법은 수신된 패킷의 공인 IP 주소를 사설 IP 주소로 변환하고 패킷을 분류 및 전송함으로써, 근거리 네트워크로 전송하는 패킷에 대해 QoS를 보장할 수 있는 효과가 있다. 본 발명에 따르면 별도의 추가 비용 없이 간단하게 IP 주소 기반의 QoS를 보장할 수 있으며, 네트워크 자원을 보다 효율적으로 사용할 수 있다.
네트워크, QOS

Description

네트워크 단말 장치 및 데이터 처리 방법{Network end apparatus and data processing method}
본 발명은 네트워크 단말 장치 및 데이터 처리 방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 네트워크 패킷의 QoS(Quality of Service)를 보장할 수 있는 네트워크 단말 장치 및 데이터 처리 방법에 관한 것이다.
네트워크에는 크게 패킷교환 네트워크(packet switched network)와 회선교환 네트워크(circuit switched network)가 있다. 패킷교환 네트워크는 인터넷 네트워크를 포함하고, 인터넷이 대중화되기 이전의 패킷 기반의 다른 방식 네트워크까지 두루 일컫는다. 회선교환 네트워크는 예를 들어, PSTN방식의 전화망 등을 들 수 있다.
패킷교환 네트워크에서 특정 플로우(flow) 또는 특정 인터넷 연결에 대해서 우선권을 부여하지 않는 경우 QoS 문제가 발생할 수 있다. 우선권이 없다는 것은 모든 인터넷 연결이 같은 중요도를 가지고 서비스를 받는다는 것을 뜻한다. 그러나, 인터넷 활용이 늘어남에 따라 인터넷 연결에도 분류를 나눠서 특정 플로우의 연결을 더 우선적으로 서비스하거나 공유 링크의 특정 비율까지 차별적으로 이용하 게 할 수 있는 필요성이 요구되었다. 이에 따라, QoS의 개념이 등장하였다.
예를 들어, 3중 서비스(Triple Play) 등에 상기 QoS 개념이 적용될 수 있다. 3중 서비스는 하나의 인터넷망을 통해서 전화, TV, 인터넷을 동시에 서비스하는 것이다. 만약, QoS가 구현되지 않아서 TV나 전화, 그리고 인터넷이 똑같은 우선순위로 인터넷을 사용하게 되면, 인터넷 사용자가 다운로드를 동시에 여러 개 시도할 경우, TV는 당장 볼 수 없는 지경에 이를 수 있고, 전화는 불통에 이를 수 있다.
본 발명은 광역 네트워크와 근거리 네트워크를 연결하여 광역 네트워크로부터 수신된 패킷을 근거리 네트워크로 전송하는 경우, QoS를 보장할 수 있는 네트워크 단말 장치 및 데이터 처리 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 네트워크 단말 장치는, 수신된 패킷의 공인 IP 주소를 사설 IP 주소로 변환하는 NAT부, 상기 IP 주소가 변환된 패킷을 분류하여 분류된 플로우에 따라 큐에 저장하는 분류부, 및 상기 큐에 저장된 패킷을 스케줄링하여 사설 IP 주소에 따른 목적지로 전송하는 스케줄링부를 포함한다.
다른 관점에서 본 발명에 따른 데이터 처리 방법은, 수신된 패킷의 공인 IP 주소를 사설 IP 주소로 변환하는 단계, 상기 IP 주소가 변환된 패킷을 패킷 매칭 룰에 따라 분류하고 분류된 플로우에 따라 큐에 저장하는 단계, 및 상기 큐에 저장된 패킷을 스케줄링하여 사설 IP 주소에 따른 목적지로 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 네트워크 단말 장치 및 데이터 처리 방법에 따르면, 네트워크 단말 장치를 통해 연결된 근거리 네트워크로 전송하는 패킷에 대해 QoS를 보장할 수 있는 효과가 있다. 본 발명에 따르면 별도의 추가 비용 없이 간단하게 IP 주소 기반의 QoS를 보장할 수 있으며, 네트워크 자원을 보다 효율적으로 사용할 수 있다.
IP 공유기 등에 사용하는 경우, 사설 IP 주소 별로 QoS를 보장할 수 있다. 따라서, 3중 서비스(Triple Play) 등과 같이 공인 IP 주소를 공유하는 네트워크에서 IP 주소 마다 QoS를 보장할 수 있는 효과가 있다.
이하 본 발명의 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다. 아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀 두고자 한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 네트워크 단말 장치 및 데이터 처리 방법의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
인터넷과 전자기기의 발달과 함께 홈 네트워크(home network)가 부상하게 되었다. 상기와 같은 홈 네트워크를 구현하는 경우, 각각의 전자기기마다 공인 IP 주소를 할당하여 사용할 수도 있으나, IP 자원의 효율성이 떨어지는 문제가 있다. 따라서, 자원의 효율성 등을 고려하여 하나의 공인 IP 주소를 통해 광역 네트워크(Wide Area Network : WAN)와 패킷을 송수신하고, 사설 IP 주소를 통해 각 전자기기와 연결되어 형성된 근거리 네트워크(Local Area Network : LAN)와 패킷을 송수신하는 IP 공유기를 사용할 수 있다.
상기 IP 공유기를 통해 하나의 공인 IP 주소를 이용하여 다수의 전자 기기들이 인터넷을 사용할 수 있다. IP 공유기는 DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) 등을 이용하여 상기 IP 공유기와 연결된 각 전자기기에 사설 IP 주소를 할당하고 패킷을 송수신한다. 상기와 같은 IP 공유기를 이용하여 하나의 공인 IP 주소로 3중 서비스(Triple Play) 등을 지원할 수 있다.
이하에서는, 상기와 같은 IP 공유기에서 각 사설 IP 주소마다 QoS(Quality of Service)를 보장할 수 있도록 패킷 분류(classification) 이전에 NAT를 이용하여 IP 주소를 변환하는 방안에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예로서, 제1 IP 공유기의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 상기 도 1의 IP 공유기는 인바운드(Inbound) 즉, 광역 네트워크로부터 패킷을 수신하여 근거리 네트워크로 패킷을 전송하는 부분의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다. 상기 IP 공유기는 NAT(Network Address Translator)부(100), 분류부(110), 및 스케줄링부(Scheduler)(120)를 포함한다.
NAT부(100)는 네트워크 계층에서 사설 IP 주소와 공인 IP 주소를 변환한다. 인바운드의 경우, NAT부(100)는 광역 네트워크를 통해 수신된 패킷의 헤더에 포함되어 있는 목적(Destination) IP 주소를 근거리 네트워크의 사설 IP 주소로 매핑(mapping)한다. 상기 NAT부(100)는 매핑룰에 따라 사설 IP 주소로 매핑하며, 매핑된 패킷이 근거리 네트워크 내의 해당 기기로 전송되도록 한다.
분류부(110)는 수신된 패킷을 분류(packet classification)한다. 상기 분류부(110)는 미리 정해진 QoS 룰에 따라 패킷을 여러 개의 플로우(flow)로 분류함으로써, 각 플로우 별로 패킷이 처리되도록 한다. 상기 분류부(110)는 패킷을 QoS 룰에 따라 분류하고 마킹(marking)하여 각 플로우 별로 패킷이 처리되도록 할 수 있 다.
분류부(110)를 통하여 분류된 패킷은 스케줄링부(scheduler)(120)로 전송되며, 스케줄링부(120)는 수신된 패킷을 QoS 룰에 따라 큐에 저장하여 전송 스케줄을 결정한다. 상기 QoS 룰은 미리 설정되어 저장될 수 있다.
상기 스케줄링부(120)는 QoS 룰에 따라 우선 순위가 높은 패킷을 저장하는 정책 큐(priority queue)와 우선 순위가 낮은 패킷을 저장하는 기본 큐(custom queue)를 포함한다. 구현 예에 따라 우선 순위를 세분화하여 정채 큐의 우선 순위를 다양하게 하여 구현할 수 있다.
분류부(110)에서 분류된 패킷은 QoS 룰의 우선 순위에 따라 스케줄링부(120)의 해당 큐에 저장된다. 스케줄링부(120)는 상기 큐에 저장되어 있는 패킷을 스케줄링하여 패킷의 목적 주소로 전송한다. 상기 도 1의 경우, 인바운드의 경우이므로, 스케줄링부(120)는 패킷의 사설 IP 주소에 따라 근거리 네트워크로 연결된 기기로 전송할 수 있다.
상기 도 1에서와 같이 NAT부(100)를 통해 패킷의 목적 주소를 사설 IP 주소로 매핑한 후, 패킷 분류를 수행함으로써 사설 IP 주소 별로 패킷을 QoS 룰에 따라 분류할 수 있다. 따라서, 사설 IP 주소 별로 QoS를 보장할 수 있다. 즉, 수신된 패킷의 분류 이전에 사설 IP 주소로 매핑함으로써, 장치 구현자 또는 사용자는 제3계층(Layer 3) 정보(IP 주소 정보)에 따른 QoS 룰을 설정할 수 있고, IP 공유기는 사설 IP 주소 별로 QoS룰에 따라 패킷을 분류할 수 있다. 따라서, IP 공유기와 연결된 기기는 상기 설정된 QoS 룰에 따라 인터넷 서비스를 제공받을 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 일 실시예로서, 제2 IP 공유기의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 상기 도 2의 IP 공유기는 인바운드(Inbound) 즉, 광역 네트워크로부터 패킷을 수신하여 근거리 네트워크로 패킷을 전송하는 부분과 아웃 바운드(Outbound) 즉, 근거리 네트워크로 연결된 기기로부터 패킷을 수신하여 광역 네트워크로 패킷을 전송하는 부분을 모두 포함하는 구성을 개략적으로 나타낸 것이다. 상기 IP 공유기는 아웃 바운드부(200), 제1 분류부(202), 제1 스케줄링부(206), 제1 NAT부(208), 인바운드부(210), 제2 NAT부(212), 제2 분류부(214), 및 제2 스케줄링부(218)를 포함한다.
아웃 바운드부(200)는 제1 분류부(202), 제1 스케줄링부(206), 제1 NAT부(208)를 포함한다. 상기 아웃 바운드부(200)는 근거리 네트워크로 연결된 기기로부터 패킷을 수신하여 광역 네트워크로 패킷을 전송한다.
제1 분류부(202)는 근거리 네트워크로부터 수신된 패킷을 분류(packet classification)한다. 상기 제1 분류부(202)는 미리 정해진 QoS 룰에 따라 패킷을 여러 개의 플로우(flow)로 분류함으로써, 각 플로우 별로 패킷이 처리되도록 한다. 상기 제1 분류부(202)는 근거리 네트워크로 연결된 적어도 하나 이상의 기기로부터 패킷을 수신하여 분류할 수 있다. 제1 분류부(202)는 패킷을 QoS 룰에 따라 분류하고 마킹(marking)하여 각 플로우 별로 패킷이 처리되도록 할 수 있다. 예를 들어, 제1 분류부(202)는 상기 도 2와 같이 N개의 플로우 가운데 하나의 플로우(204)로 분류할 수 있다.
제1 분류부(202)를 통하여 분류된 패킷은 제1 스케줄링부(206)로 전송되며, 제1 스케줄링부(206)는 수신된 패킷을 QoS 룰에 따라 큐에 저장하여 전송 스케줄을 결정한다. 상기 QoS 룰은 미리 설정되어 저장될 수 있다. 예를 들어, 상기 도 2에서와 같이 제1 플로우(Flow 1)의 패킷은 제1 큐(Queue #1)에 저장되어 스케줄링될 수 있다. 상기 큐의 우선순위는 구현 예에 따라 다르게 설정될 수 있다.
제1 NAT부(208)는 네트워크 계층에서 사설 IP 주소와 공인 IP 주소를 변환한다. 아웃 바운드부(200)의 경우, 제1 NAT부(208)는 근거리 네트워크를 통해 수신된 패킷의 헤더에 포함되어 있는 수신 IP 주소를 IP 공유기의 공인 IP 주소로 매핑(mapping)한다.
인바운드부(210)는 제2 NAT부(212), 제2 분류부(214), 제2 스케줄링부(218)를 포함한다. 상기 인바운드부(210)는 광역 네트워크로부터 패킷을 수신하여 근거리 네트워크로 패킷을 전송한다. 상기 인바운드부(210)의 각 구성요소의 동작은 상기 도 1에서 설명한 바와 같다.
상기 도 2와 같은 IP 공유기는 공유기를 통해 송수신 되는 패킷에 대해 사설 IP 주소 별로 QoS를 보장할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 일 실시예로서, 수신된 패킷을 처리하는 과정을 개략적으로 나타낸 순서도이다. 상기 도 3의 경우, 광역 네트워크로부터 IP 공유기로 수신되는 패킷을 처리하는 과정을 개략적으로 나타낸다.
광역 네트워크로부터 IP 공유기로 패킷이 수신되면, 공유기는 패킷의 IP 주소를 변환한다(S300). IP 공유기는 패킷의 헤더에 포함된 목적지 공인 IP 주소를 사설 IP 주소로 매핑하여 변환할 수 있다.
IP 공유기는 상기 IP 주소가 변환된 패킷에 대해 패킷 분류를 수행한다. 공유기는 패킷 분류 룰(Rule)에 따라 패킷을 분류하며, 상기 패킷 분류 룰은 QoS 룰에 따라 다르다. IP 공유기는 수신된 패킷이 패킷 분류 룰에 매칭되는지 판단(S310)하여, 상기 룰에 매칭되면 매칭된 패킷을 해당 룰에 따른 정책 큐(priority queue)에 저장한다(S320). 수신된 패킷이 패킷 분류 룰에 매칭되지 않으면, 수신된 패킷을 기본 큐(custom queue)에 저장한다(S330).
IP 공유기는 상기 각 큐에 저장된 패킷을 스케줄링하여 IP 공유기와 연결되어 근거리 네트워크를 형성하는 전자기기로 전송한다(S340). 상기와 같이 수신된 패킷의 목적지 주소를 사설 IP 주소로 먼저 변환함으로써, 사설 IP 주소 별로 QoS 룰을 설정할 수 있고, 사설 IP 주소 별로 QoS를 보장할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 일 실시예로서, 송수신되는 패킷을 처리하는 과정을 개략적으로 나타낸 순서도이다. 상기 도 4의 경우, 광역 네트워크로부터 IP 공유기로 수신되는 패킷과 근거리 네트워크로부터 IP 공유기로 수신되는 패킷을 처리하는 과정을 개략적으로 나타낸다.
IP 공유기에 패킷이 수신되면, IP 공유기는 패킷의 헤더 정보를 추출한다(S400). 상기 패킷의 헤더 정보를 이용하여 패킷의 전송 방향을 판단(S410)할 수 있다. 예를 들어, 헤더에 포함된 패킷의 목적지 주소 정보 등을 이용하여 패킷의 전송 방향을 판단할 수 있다.
상기 패킷의 전송 방향이 아웃 바운드인 경우, IP 공유기는 수신된 패킷이 패킷 분류 룰에 매칭되는지 판단한다(S420). 상기 룰에 매칭이 되면, 매칭된 패킷 을 해당 룰에 따른 정책 큐에 저장하고(S422), 상기 룰에 매칭이 되지 않으면, 수신된 패킷을 기본 큐에 저장한다(S424). IP 공유기는 각 큐에 저장된 패킷을 스케줄링하고(S426), 패킷의 헤더에 포함된 수신 IP 주소를 IP 공유기의 공인 IP 주소로 변환하여 광역 네트워크로 전송한다(S428).
상기 S410단계에서 패킷의 전송 방향을 판단한 결과, 패킷의 전송방향이 인바운드인 경우, S430단계를 수행한다. 상기 S430단계 이하 인바운드에서의 과정은 상기 도 3에서 설명한 바와 같다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예로서, 제1 IP 공유기의 구성을 개략적으로 나타낸 도면
도 2는 본 발명에 따른 일 실시예로서, 제2 IP 공유기의 구성을 개략적으로 나타낸 도면
도 3은 본 발명에 따른 일 실시예로서, 수신된 패킷을 처리하는 과정을 개략적으로 나타낸 순서도
도 4는 본 발명에 따른 일 실시예로서, 송수신되는 패킷을 처리하는 과정을 개략적으로 나타낸 순서도
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 : NAT부 110 : 분류부
120 : 스케줄링부

Claims (7)

  1. 수신된 패킷의 공인 IP 주소를 사설 IP 주소로 변환하는 NAT부;
    상기 IP 주소가 변환된 패킷을 분류하여 분류된 플로우에 따라 큐에 저장하는 분류부; 및
    상기 큐에 저장된 패킷을 스케줄링하여 사설 IP 주소에 따른 목적지로 전송하는 스케줄링부를 포함하는 네트워크 단말 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 NAT부는, 패킷의 목적지 공인 IP 주소를 근거리 네트워크의 사설 IP 주소로 변환하는 네트워크 단말 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 분류부는, QoS 룰에 따라 패킷을 분류하는 네트워크 단말 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 분류부는, 패킷의 사설 IP 주소마다 해당 QoS룰에 따라 패킷을 분류하는 네트워크 단말 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    수신된 패킷을 분류하여 분류된 플로우에 따라 큐에 저장하는 제1 분류부;
    상기 큐에 저장된 패킷을 스케줄링하는 제1 스케줄링부; 및
    상기 스케줄링된 패킷의 사설 IP 주소를 공인 IP 주소로 변환하여 전송하는 제1 NAT부를 더 포함하는 네트워크 단말 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 NAT부는, 패킷을 수신할 근거리 네트워크의 사설 IP 주소를 공인 IP 주소로 변환하는 네트워크 단말 장치.
  7. 수신된 패킷의 공인 IP 주소를 사설 IP 주소로 변환하는 단계;
    상기 IP 주소가 변환된 패킷을 패킷 매칭 룰에 따라 분류하고 분류된 플로우에 따라 큐에 저장하는 단계; 및
    상기 큐에 저장된 패킷을 스케줄링하여 사설 IP 주소에 따른 목적지로 전송하는 단계를 포함하는 데이터 처리 방법.
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