KR20100069287A - 중계 전송 멀티캐스팅을 지원하는 스위치의 동작 방법 - Google Patents

중계 전송 멀티캐스팅을 지원하는 스위치의 동작 방법 Download PDF

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적어도 하나의 라우터를 포함하는 라우터 그룹 및 적어도 하나의 호스트 사이에 연결되는 본 발명의 실시 예에 따른 스위치의 동작 방법은 라우터 그룹으로부터 멀티캐스트 패킷을 전달받는 단계, 전달된 멀티캐스트 패킷을 라우터 그룹을 통해 다른 멀티캐스트 에이전트에 전달하여 중계 전송 멀티캐스팅을 수행하는 단계, 그리고 전달된 멀티캐스트 패킷을 적어도 하나의 호스트 중 멀티캐스트 패킷에 대응하는 멀티캐스트 그룹에 가입된 호스트에 전달하는 단계를 포함한다.

Description

중계 전송 멀티캐스팅을 지원하는 스위치의 동작 방법{METHOD FOR OPERATING SWITCH SUPPORTING RELAY MULTICASTING}
본 발명은 네트워크 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 과학기술부의 정보통신표준개발지원의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다.[과제관리번호 : 2008-P1-08-08K83, 과제명 : IPTV 기술 표준개발]
아이피 티비(IPTV, Internet Protocol TV)는 인터넷을 이용하여 정보 서비스, 동영상 콘텐츠 및 방송 등을 텔레비전 수상기로 제공하는 서비스이다. IPTV에서, 하나의 공급자로부터 제공되는 콘텐츠는 네트워크를 통해 복수의 정보 수신자에게 전달된다. 유니캐스트(UniCast) 기반의 네트워크는 일대일(1:1) 통신을 지원한다. 따라서, 유니캐스트 기반의 네트워크에서, IPTV의 공급자는 복수의 정보 수신자의 수 만큼 동일한 정보를 전달해야 한다. 이는 네트워크의 오버헤드를 증가시키는 원인이 된다.
멀티캐스트(MultiCast) 기반의 네트워크는 일대다(1:n) 통신을 지원한다. 따라서, 멀티캐스트 기반의 네트워크에서, IPTV의 공급자가 하나의 콘텐츠를 멀티캐 스트 네트워크에 전달하면, 콘텐츠는 복수의 정보 수신자들에게 전달된다.
본 발명의 목적은 효율적인 멀티캐스트 통신 방법을 제공하는 데에 있다.
적어도 하나의 라우터를 포함하는 라우터 그룹 및 적어도 하나의 호스트 사이에 연결되는 본 발명의 실시 예에 따른 스위치의 동작 방법은 상기 라우터 그룹으로부터 멀티캐스트 패킷을 전달받는 단계; 상기 전달된 멀티캐스트 패킷을 상기 라우터 그룹을 통해 다른 멀티캐스트 에이전트에 전달하여 중계 전송 멀티캐스팅을 수행하는 단계; 그리고 상기 전달된 멀티캐스트 패킷을 상기 적어도 하나의 호스트 중 상기 멀티캐스트 패킷에 대응하는 멀티캐스트 그룹에 가입된 호스트에 전달하는 단계를 포함한다.
실시 예로서, 상기 라우터 그룹은 유니캐스트 기반으로 동작한다.
실시 예로서, 상기 라우터 그룹의 적어도 하나의 라우터 중 상기 적어도 하나의 호스트에 연결된 특정 라우터는 상기 특정 라우터에 연결되는 호스트들의 그룹을 관리하고, 상기 멀티캐스트 패킷을 전달받는 단계는 상기 적어도 하나의 호스트로부터 상기 특정 라우터에 전달되는 그룹 관리 메시지를 스누핑하여, 상기 적어도 하나의 호스트가 상기 멀티캐스트 그룹에 가입을 요청하는 것을 검출하는 단계를 포함한다.
실시 예로서, 상기 멀티캐스트 패킷을 전달받는 단계는 상기 적어도 하나의 호스트로부터 상기 멀티캐스트 그룹에 대한 가입 요청이 검출되고, 상기 멀티캐스트 그룹을 서비스하고 있으면, 상기 적어도 하나의 호스트에 상기 멀티캐스트 그룹을 상기 적어도 하나의 호스트에 서비스하는 단계를 더 포함한다.
실시 예로서, 상기 멀티캐스트 패킷을 전달받는 단계는 상기 적어도 하나의 호스트로부터 상기 멀티캐스트 그룹에 대한 가입 요청이 검출되고, 상기 멀티캐스트 그룹이 서비스되고 있지 않으면, 상기 멀티캐스트 그룹에 가입하여 상기 멀티캐스트 그룹을 상기 적어도 하나의 호스트에 서비스하는 단계를 더 포함한다.
실시 예로서, 상기 멀티캐스트 그룹에 가입하여 상기 멀티캐스트 그룹을 상기 적어도 하나의 호스트에 서비스하는 단계는 상기 수신되는 멀티캐스트 패킷의 송신자를 통해 상기 멀티캐스트 그룹의 세션 매니저에 상기 멀티캐스트 그룹의 가입 요청을 전달하는 단계를 포함한다.
실시 예로서, 상기 스위치는 서비스되는 멀티캐스트 그룹의 주소, 상기 서비스되는 멀티캐스트 그룹에 가입되어있는 호스트와 연결되는 인터페이스를 나타내는 인터페이스 ID, 그리고 상기 서비스되는 멀티캐스트 그룹의 주소와 세션 매니저의 주소를 기반으로 생성되는 세션 ID를 갖는 그룹 정보 테이블을 포함하고, 상기 멀티캐스트 패킷을 전달받는 단계는 상기 적어도 하나의 호스트로부터 상기 멀티캐스트 그룹에 가입하기 위한 가입 메시지가 전달되고, 상기 멀티캐스트 그룹의 주소가 상기 그룹 정보 테이블에 등록되어 있으면, 상기 그룹 정보 테이블에서 상기 멀티캐스트 그룹의 주소에 대응하는 인터페이스 ID 필드에 상기 적어도 하나의 호스트와 연결된 인터페이스의 인터페이스 ID를 추가하는 단계를 포함한다.
실시 예로서, 상기 멀티캐스트 패킷을 전달받는 단계는 상기 멀티캐스트 그룹의 주소가 상기 그룹 정보 테이블에 등록되어 있지 않으면, 상기 멀티캐스트 그룹의 주소를 상기 그룹 정보 테이블에 등록하고, 상기 세션 매니저의 주소와 상기 멀티캐스트 그룹의 주소에 기반하여 세션 ID를 생성하고, 상기 생성된 세션 ID를 상기 그룹 정보 테이블에 등록하는 단계를 더 포함한다.
실시 예로서, 상기 스위치는 상기 세션 ID, 그리고 상기 스위치에 상기 멀티캐스트 패킷을 전송하는 멀티캐스트 에이전트를 나타내는 페어런트 멀티캐스트 에이전트(PMA, Parent Multicast Agent) ID를 갖는 세션 정보 테이블을 더 포함하고, 상기 멀티캐스트 패킷을 전달받는 단계는 상기 세션 정보 테이블의 상기 페어런트 멀티캐스트 에이전트 ID 필드에 상기 멀티캐스트 그룹의 페어런트 멀티캐스트 에이전트의 ID가 등록되어 있지 않으면, 상기 외부의 세션 매니저에게 세션 가입 요청을 전달하는 단계를 더 포함한다.
실시 예로서, 상기 멀티캐스트 패킷을 전달받는 단계는 상기 세션 매니저로부터 상기 멀티캐스트 그룹에 미리 가입되어 있는 멀티캐스트 에이전트의 목록을 전달받고, 상기 멀티캐스트 그룹에 미리 가입되어 있는 멀티캐스트 에이전트에 중계 전송을 요청하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 스위치는 중계 전송 멀티캐스팅을 수행한다. 따라서, 멀티캐스트 통신의 효율성이 증대된다.
IPTV와 같은 서비스를 효율적으로 지원하기 위하여, IPTV 서비스가 제공되는 네트워크에 멀티캐스트(Multicast) 기능이 요구된다. 그런데, 백본(Backbone) 및 종래의 네트워크(Network)들은 일반적으로 유니캐스트(Unicast) 기반으로 동작하도록 구성되어 있다. 유니캐스트 기반의 네트워크에서 IPTV와 같은 서비스를 효율적으로 제공하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 시스템은 중계 전송 멀티캐스팅(RMC, Relay Multicast) 또는 오버레이 멀티캐스팅(Overlay Multicasting) 기능을 제공한다.
적어도 하나의 라우터를 포함하는 라우터 그룹 및 적어도 하나의 호스트 사이에 연결되는 본 발명의 실시 예에 따른 스위치의 동작 방법은 라우터 그룹으로부터 멀티캐스트 패킷을 전달받는 단계, 전달된 멀티캐스트 패킷을 상기 라우터 그룹을 통해 다른 멀티캐스트 에이전트에 전달하여 중계 전송 멀티캐스팅을 수행하는 단계, 그리고 전달된 멀티캐스트 패킷을 적어도 하나의 호스트 중 멀티캐스트 패킷에 대응하는 멀티캐스트 그룹에 가입된 호스트에 전달하는 단계를 포함한다.
이하에서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 예시적으로, 레코드(record)는 표의 한 행을 나타낼 것이며, 필드(field)는 표의 행 및 열들을 구성하는 각각의 박스를 나타낼 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 시스템(10)을 보여주는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 시스템(10)은 복수의 라 우터(R)를 포함하는 라우터 그룹(100), 호스트들(H1~H3)을 포함하는 호스트 그룹(200), 호스트 그룹(200) 및 라우터 그룹(100) 사이에 연결되는 스위치(S1), 호스트들(H4~H6)을 포함하는 호스트 그룹(300), 호스트 그룹(300) 및 라우터 그룹(100) 사이에 연결되는 스위치(S2), 송신 멀티캐스트 에이전트(SMA, Sender Multicast Agent), 그리고 세션 매니저(SM, Session Manager)를 포함한다.
라우터 그룹(100)은 복수의 라우터(R)를 포함한다. 라우터 그룹(100)에 포함되는 라우터(R)의 수는 한정되지 않는다. 라우터 그룹(100)은 송신 멀티캐스트 에이전트(SMA)에 연결된다. 송신 멀티캐스트 에이전트(SMA)는 라우터 그룹(100)에 멀티캐스트 패킷들을 전달한다. 세션 매니저(SM, Session Manager)는 송신 멀티캐스트 에이전트(SMA) 및 수신 멀티캐스트 에이전트(Receiver Multicast Agent)들의 중계 전송 트리(Relay Tree)를 관리한다. 즉, 세션 매니저(SM)는 미리 설정된 멀티캐스트 그룹에 가입된 수신 멀티캐스트 에이전트(RMA)에, 대응하는 멀티캐스트 패킷이 전달되도록 멀티캐스트 트리를 관리한다.
예시적으로, 송신 멀티캐스트 에이전트(SMA)는 제 1 및 제 2 멀티캐스트 그룹들에 대응하는 멀티캐스트 패킷들을 라우터 그룹(100)에 전달할 것이다. 제 1 멀티캐스트 그룹에 대응하는 멀티캐스트 패킷들은 세션 매니저(SM)에 의해 관리되는 중계 전송 트리에 기반하여, 제 1 멀티캐스트 그룹에 가입된 멀티캐스트 에이전트들(MA, Multicast Agent)에 전달될 것이다. 마찬가지로, 제 2 멀티캐스트 그룹에 대응하는 멀티캐스트 패킷들은 제 2 멀티캐스트 그룹에 가입된 멀티캐스트 에이전트들(MA)에 전달될 것이다.
스위치(S1)는 라우터 그룹(100) 및 호스트 그룹(200) 사이에 연결되고, 스위치(S2)는 라우터 그룹(100) 및 호스트 그룹(300) 사이에 연결된다. 스위치들(S1, S2)은 멀티캐스트 에이전트(MA, Multicast Agent)로 동작한다. 예시적으로, 스위치들(S1, S2)은 수신 멀티캐스트 에이전트(RMA)로 동작할 것이다. 스위치(S1)는 라우터 그룹(100)으로부터 세션 매니저(SM)에 의해 제어되는 중계 전송 멀티캐스트 트리(예를 들면, 오버레이 트리(Overlay Tree))를 통해 멀티캐스트 패킷을 전달받고, 스위치(S1)에 연결된 호스트 그룹(200)의 호스트들(H1~H3) 중 수신된 멀티캐스트 패킷에 대응하는 멀티캐스트 그룹에 가입된 호스트에 멀티캐스트 패킷을 전달한다.
마찬가지로, 스위치(S2)는 라우터 그룹(100)으로부터 세션 매니저(SM)에 의해 제어되는 멀티캐스트 트리를 통해 멀티캐스트 패킷을 전달받고, 스위치(S2)에 연결된 호스트 그룹(300)의 호스트들(H4~H6) 중 수신된 멀티캐스트 패킷에 대응하는 멀티캐스트 그룹에 가입된 호스트에 멀티캐스트 패킷을 전달한다.
도면에서, 라우터 그룹(100)은 두 개의 스위치들(S1, S2)에 연결되어 있는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 라우터 그룹(100)에 연결되는 스위치들(S1, S2)의 수는 한정되지 않음이 이해될 것이다. 더 나아가서, 하나의 멀티캐스트 그룹에 가입되는 스위치들(S1, S2), 즉 멀티캐스트 에이전트들의 수 또한 한정되지 않음이 이해될 것이다.
스위치들(S1, S2)은 중계 전송 멀티캐스팅(Relay Multicasting)을 수행할 것이다. 예시적으로, 스위치(S1)는 송신 멀티캐스트 에이전트(SMA) 또는 다른 멀티캐스트 에이전트(예를 들면, 스위치(S2))로부터 멀티캐스트 패킷을 전달받을 것이다. 마찬가지로, 스위치(S2)는 송신 멀티캐스트 에이전트(SMA) 또는 다른 멀티캐스트 에이전트(예를 들면, 스위치(S1))로부터 멀티캐스트 패킷을 전달받을 것이다.
예시적으로, 네트워크 시스템(10)은 스위치(S1)에 연결된 호스트들(H1~H3)을 IGMP (Internet Group Management Protocol)에 기반하여 관리할 것이다. 예시적으로, 스위치(S1)는 호스트 그룹(200)의 호스트들(H1~H3)로부터의 IGMP (Internet Group Management Protocol) 메시지를 스누핑(Snooping)하여 멀티캐스팅 정보를 획득하고, 획득된 멀티캐스팅 정보에 기반하여 멀티캐스팅을 수행할 것이다. 예시적으로, 스위치(S1)는 IGMP 가입 메시지 (IGMP join report), RMCP (Relay Multicasting Protocol) 세션, 그리고 오버레이 트리의 정보에 기반한 매핑 테이블을 유지할 것이다. 스위치(S1)는 매핑 테이블에 기반하여 다른 스위치(S2)와 중계 전송 멀티캐스팅을 수행하고, 호스트 그룹(200)의 호스트들(H1~H3)에 멀티캐스트 패킷을 전달할 것이다.
세션 매니저(SM) 및 스위치들(S1, S2)은 각각 IP를 할당받을 것이다. 예시적으로, 세션 매니저(SM) 및 스위치들(S1, S2)의 IP는 서비스 공급자에 의해 할당될 것이다. 예시적으로, 스위치(S1)의 IP는 "20.0.0.1"인 것으로 가정하자. 예시적으로, 스위치(S2)의 IP는 "10.10.0.1"인 것으로 가정하자. 스위치들(S1, S2)은 멀티캐스트 에이전트 아이디(MAID, Multicast Agent Identifier)를 가질 것이다. 예시적으로, 스위치(S1)의 멀티캐스트 에이전트 아이디(MAID)는 "101"이고, 스위치(S2)의 멀티캐스트 에이전트 아이디(MAID)는 "102"인 것으로 가정하자.
도 2는 도 1의 네트워크 시스템(10)에서 멀티캐스팅이 수행되는 과정을 설명 하기 위한 순서도이다. 도 1 및 2를 참조하면, S110 단계에서, 스위치(S1/S2)가 멀티캐스트 가입 요청을 수신한다. 간결한 설명을 위하여, 호스트 그룹(200)의 호스트(H2)가 멀티캐스트 가입 요청을 스위치(S1)에 전달하는 것으로 가정하자. 그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 시스템(10)은 호스트(H2)로부터 멀티캐스트 가입 요청이 전달되는 것으로 한정되지 않는다.
예시적으로, 호스트(H2)가 멀티캐스트 가입 요청을 스위치(S1)에 전달하는 것은, 호스트(H2)가 IGMP join report를 스위치(S1)를 통해 라우터 그룹(100)의 에지 라우터(Edge Router)에 전달하고, 스위치(S1)는 IGMP join report를 스누핑(Snooping)함으로써 수행될 것이다(S120). 즉, 스위치(S1)는 호스트(H2)로부터 전달되는 메시지의 착신지가 멀티캐스트 주소인 경우, 호스트(H2)로부터 전달되는 메시지를 스누핑(Snooping)할 것이다.
스위치(S1)는 멀티캐스트 그룹 주소, 멀티캐스트 그룹 주소에 가입되어있는 호스트와 연결되는 인터페이스를 나타내는 인터페이스 ID, 그리고 멀티캐스트 그룹 주소와 세션 매니저의 주소를 기반으로 생성되는 세션 ID를 갖는 그룹 정보 테이블(GIT, Group Information Table)을 유지할 것이다. 표 1은 그룹 정보 테이블의 실시 예를 보여준다.
멀티캐스트 그룹 주소(GA) 인터페이스 ID 세션 ID
GA1 1 SID1
GA2 3 SID2
멀티캐스트 그룹 주소(GA)는 스위치(S1)에 연결된 호스트들(H1~H3)이 가입되어 있는 멀티캐스트 그룹들의 주소를 나타낸다. 인터페이스 ID는 스위치(S1) 및 호스트들(H1~H3) 사이의 연결 관계를 나타낸다. 표 1을 참조하면, 멀티캐스트 그룹 주소(GA1)에 대응하는 멀티캐스트 그룹에 스위치(S1)의 인터페이스 ID "1"의 인터페이스에 대응하는 호스트가 가입되어 있는 것으로 나타나 있다. 예시적으로, 인터페이스 ID는 호스트들(H1~H3)이 연결되어 있는 스위치(S1)의 포트 번호일 것이다. 예시적으로, 스위치(S1)의 포트 "1"에 호스트(H1)가 연결되고, 포트 "2"에 호스트(H2)가 연결되고, 그리고 포트 "3"에 호스트(H3)가 연결될 것이다.
세션 ID는 호스트들(H1~H3)이 가입되어 있는 세션을 식별하기 위한 ID이다. 세션 ID는 스위치(S1)에 의해 생성되며, 세션 매니저(SM)의 IP 주소 및 멀티캐스트 그룹 주소를 조합하여 생성될 것이다.
S130 단계에서, 스위치(S1)는 스누핑된 IGMP join report를 이용하여 표 1에 기재되어 있는 바와 같은 그룹 정보 테이블을 체크할 것이다.
도 3은 도 1의 스위치(S1)가 그룹 정보 테이블을 체크하는 방법을 보여주는 순서도이다. 도 1 및 3을 참조하면, S210 단계에서, 스위치(S1)는 호스트(H2)로부터 전달된 IGMP join report에 포함되어 있는 멀티캐스트 그룹 주소(착신 멀티캐스트 그룹의 주소)가 그룹 정보 테이블(GIT)에 등록되어 있는지 판별한다. 예시적으로, 호스트(H2)로부터 전달된 IGMP join report의 멀티캐스트 그룹 주소는 GA1인 것으로 가정하자. 즉, 호스트(H2)에 의해 가입 요청된 멀티캐스트 그룹 주소는 그룹 정보 테이블(GIT)에 등록되어 있는 것으로 가정하자. 이때, S210 단계 후에 S220 단계가 수행될 것이다.
S220 단계에서, 스위치(S1)는 호스트(H2)에 의해 가입 요청된 멀티캐스트 그룹 주소(GA1)에 대응하는 인터페이스 ID 필드에 호스트(H2)의 인터페이스 ID가 등록되어 있는지 판별한다. 호스트(H2)의 인터페이스 ID가 호스트(H2)에 의해 가입 요청된 멀티캐스트 그룹 주소(GA1)에 대응하는 인터페이스 ID 필드에 미리 등록된 경우, 그룹 정보 테이블(GIT) 체크는 종료된다. 호스트(H2)의 인터페이스 ID가 호스트(H2)에 의해 가입 요청된 멀티캐스트 그룹 주소(GA1)에 대응하는 인터페이스 ID 필드에 미리 등록되지 않은 경우, S230 단계에서 호스트(H2)의 인터페이스 ID가 등록되고 그룹 정보 테이블(GIT) 체크가 종료된다. S210, S220 및 S230 단계가 수행되면, 스위치(S1)의 그룹 정보 테이블(GIT)은 표 1로부터 표 2와 같이 설정될 것이다.
멀티캐스트 그룹 주소(GA) 인터페이스 ID 세션 ID
GA1 1, 2 SID1
GA2 3 SID2
S210 단계에서, 호스트(H2)에 의해 가입 요청된 멀티캐스트 그룹 주소(GA3)가 그룹 정보 테이블(GIT)에 등록되어 있지 않은 것으로 가정하자. 이때, S210 단계 이후에 S240 단계가 수행될 것이다.
S240 단계에서, 스위치(S1)는 호스트(H2)에 의해 가입 요청된 멀티캐스트 그룹 주소(GA3)를 그룹 정보 테이블(GIT)의 새로운 레코드에 등록한다. S250 단계에서, 스위치(S1)는 호스트(H2)에 의해 가입 요청된 멀티캐스트 그룹 주소(GA3)에 대응하는 인터페이스 ID 필드에 호스트(H2)의 인터페이스 ID를 등록한다. S250 단계에서, 스위치(S1)는 호스트(H2)에 의해 가입 요청된 멀티캐스트 그룹 주소(GA1)와 세션 매니저(SM)의 주소를 조합하여 세션 ID (SID3)를 생성한다. 그리고, 스위치(S1)는 생성된 세션 ID (SID3)를 호스트(H2)에 의해 가입 요청된 멀티캐스트 그룹 주소(GA3)에 대응하는 세션 ID 필드에 등록한다. 이후에, 그룹 정보 테이블(GIT) 체크가 종료된다. S210, S240, S250 및 S260 단계가 수행되면, 스위치(S1)의 그룹 정보 테이블(GIT)은 표 1로부터 표 3과 같이 설정될 것이다.
멀티캐스트 그룹 주소(GA) 인터페이스 ID 세션 ID
GA1 1 SID1
GA2 3 SID2
GA3 2 SID3
다시 도 1 및 2를 참조하면, S130 단계에서 도 1 및 3을 참조하여 설명된 바와 같이 그룹 정보 테이블(GIT)이 체크된다.
스위치(S1)는 세션 ID, 그리고 스위치(S1)에 멀티캐스트 패킷을 전송하는 멀티캐스트 에이전트(MA)를 나타내는 페어런트 멀티캐스트 에이전트(PMA, Parent Multicast Agent)의 멀티캐스트 에이전트 ID (MAID)를 포함하는 세션 정보 테이블(SIT, Session Information Table)을 유지한다. 세션 정보 테이블(SIT)은 스위치(S1)로부터 멀티캐스트 패킷을 전달받는 차일드 멀티캐스트 에이전트(CMA, Child Multicast Agent)를 나타내는 CMA 포인터, 타이머, 그리고 PMA/이웃(Neighbor) 멀티캐스트 에이전트의 정보를 나타내는 PMA/이웃 정보 포인터를 더 포함한다. 표 4는 세션 정보 테이블(SIT)의 실시 예를 보여준다.
세션 ID PMA MAID CMA 포인터 타이머 PMA/이웃 정보 포인터
SID1 102 * 10 *
SID2 204 N/A 10 *
S140 단계에서, 스위치(S1)는 세션 정보 테이블(SIT)을 체크한다.
도 4는 도 1의 네트워크 시스템(10)이 세션 정보 테이블(SIT)을 체크하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 1 및 4를 참조하면, S310 단계에서, 스위치(S1)는 호스트(H2)로부터 가입 요청된 멀티캐스트 그룹에 대응하는 세션 ID에 대응하는 PMA MAID를 체크한다. PMA MAID 필드는 블랭크(Blank), 미리 설정된 값, 그리고 PMA MAID 중 하나의 값을 포함할 것이다. PMA MAID가 미리 설정된 값인 경우, 스위치(S1)의 PMA는 등록되어 있지 않음을 나타낼 것이다. PMA MAID가 블랭크인 경우, 스위치(S1)는 PMA를 등록하기 위한 프로세스를 수행하고 있음을 나타낼 것이다. PMA MAID에 기재된 MAID는 스위치(S1)에 세션 ID에 대응하는 멀티캐스트 패킷을 전송하는 PMA를 나타낼 것이다.
예시적으로, 표 2를 참조하여 설명된 바와 같이 호스트(H2)로부터 가입 요청된 멀티캐스트 그룹의 세션 ID가 "SID1"인 경우(S320), 세션 ID "SID1"에 대응하는 PMA MAID 필드에 MAID "101"이 기재되어 있다. 이때, 스위치(S1)는 MAID "101"에 대응하는 스위치(S2)로부터 멀티캐스트 패킷을 전달받도록 설정되며, 세션 ID "SID1"에 대응하는 멀티캐스트 그룹에 가입된다(S370).
예시적으로, 표 3을 참조하여 설명된 바와 같이 호스트(H2)로부터 가입 요청된 멀티캐스트 그룹의 세션 ID가 "SID3"인 경우(S320), 세션 ID "SID3"에 대응하는 PMA가 등록되어 있지 않으므로, 스위치(S1)는 세션 가입 요청 메시지를 생성한다(S330). 스위치(S1)는 호스트(H2)로부터 가입 요청된 멀티캐스트 그룹의 세션 ID "SID3" 및 스위치(S1)의 MAID를 포함하여 세션 가입 요청 메시지를 생성할 것이다. 스위치(S1)는 생성된 세션 가입 요청 메시지를 TCP/IP 캡슐화할 것이다. 캡슐화 동작 시에, 발신 IP 주소는 스위치(S1)의 IP 주소이고, 착신 IP 주소는 세션 매니저(SM)의 IP 주소일 것이다.
S340 단계에서, 스위치(S1)는 캡슐화된 세션 가입 요청 메시지를 전송한다. 스위치(S1)는 PMA/이웃 정보 포인터를 참조하여 이웃 정보 테이블을 액세스할 것이다. 이웃 정보 테이블은 스위치(S1)가 외부와 통신하기 위한 일반적인 정보를 포함할 것이다. 이웃 정보 테이블(S1)은 스위치(S1)에 유지될 것이다. 스위치(S1)는 이웃 정보 테이블을 참조하여 세션 가입 요청 메시지를 세션 매니저(SM)에 전송할 것이다.
S350 단계에서, 스위치(S1)는 세션 ID "SID3"에 대응하는 PMA MAID 필드를 블랭크로 설정한다. 블랭크로 설정되어 있는 PMA MAID 필드는 스위치(S1)가 PMA를 설정하기 위해 세션 매니저(SM)에 액세스중이라는 것을 나타낼 것이다. 따라서, 다른 호스트들(H1, H3)로부터 세션 ID "SID3"에 대응하는 멀티캐스트 그룹에 대한 가입 요청이 전달되어도, 스위치(S1)는 PMA MAID 필드가 블랭크이면 세션 가입 요청 메시지를 생성하지 않을 것이다. 즉, 동일한 멀티캐스트 그룹에 대해 중복으로 세션 가입 요청 메시지를 전송하는 것이 방지된다.
S360 단계에서, 스위치(S1)는 세션 매니저(SM)로부터 가입 허가 메시지를 전달받는다. 세션 매니저(SM)로부터 전달되는 가입 허가 메시지는 세션 ID "SID3"를 포함할 것이다. 스위치(S1)는 세션 ID "SID3"를 세션 정보 테이블(SIT)의 세션 ID 필드에 등록할 것이다. 다른 예로서, 스위치(S1)는 세션 ID "SID3"를 세션 매니저(SM)로부터 전달받아 세션 정보 테이블(SIT)에 등록하는 대신, 도 1 및 3을 참조하여 설명된 바와 같이 그룹 정보 테이블(GIT)을 참조하여 생성된 세션 ID "SID3"를 세션 정보 테이블(SIT)에 등록할 수도 있음이 이해될 것이다. 세션 ID "SID3"는 S310 단계 이전, S370 단계 이후, 또는 S310 단계와 S370 단계의 사이에 세션 정보 테이블(SIT)에 등록될 수 있음이 이해될 것이다.
다시 도 1 및 2를 참조하면, S140 단계에서 스위치(S1)는 도 1 및 4를 참조하여 설명된 바와 같이 세션 정보 테이블(SIT)을 체크한다. 세션 매니저(SM)로부터 전달되는 가입 허가 메시지는 세션 ID "SID3"에 대응하는 멀티캐스트 그룹에 이미 가입되어 있는 멀티캐스트 에이전트들(MA)에 대한 목록을 포함할 것이다. S150 단계에서, 스위치(S1)는 세션 매니저(SM)로부터 전달된 멀티캐스트 에이전트들(MA)의 리스트를 참조하여, 세션 ID "SID3"에 대응하는 멀티캐스트 그룹에 가입되어 있는 멀티캐스트 에이전트(MA)에 중계 전송 요청 메시지를 송신할 것이다. 중계 전송 요청이 거부되는 경우, 스위치(S1)는 목록의 다른 멀티캐스트 에이전트(MA)에 중계 전송 요청 메시지를 송신할 것이다.
멀티캐스트 에이전트(MA)로부터 중계 전송 허가 메시지가 전달되면, 스위치(S1)는 중계 전송 허가 메시지를 송신한 멀티캐스트 에이전트(MA)의 MAID를 세션 정보 테이블(SIT)의 PMA MAID 필드에 등록하고 타이머를 갱신한다. 이후에, 스위치(S1)는 PMA MAID에 등록된 멀티캐스트 에이전트(MA)로부터 세션 ID "SID3"에 대응하는 멀티캐스트 패킷을 전달받을 것이다. 타이머는 PMA로부터 중계 전송 허가 메시지가 전달되면 미리 설정된 값으로 갱신될 것이다. 타이머에 미리 설정된 시간이 경과되면, 스위치(S1)는 새로운 PMA를 검색할 것이다. 즉, 타이머에 설정된 시간 내에 PMA로부터 멀티캐스트 패킷 또는 메시지가 전달되면, 스위치(S1)는 PMA와의 통신을 유지할 것이다.
스위치(S1)는 멀티캐스트 에이전트(MA)에 대한 정보를 포함하는 멀티캐스트 에이전트 정보 테이블(MAIT, Multicast Agent Information Table)을 더 유지할 것이다. 예시적으로, 멀티캐스트 에이전트 정보 테이블(MAIT)은 MAID, MA의 주소(예를 들면, IP 주소), MA의 포트 번호, 그리고 MA의 인터페이스 ID에 대한 정보를 포함할 것이다. 멀티캐스트 에이전트 정보 테이블(MAIT)의 실시 예가 표 5에 기재되어 있다.
MAID 착신주소 포트번호 인터페이스 ID
102 10.10.0.1 xxxx 5
201 20.0.0.4 yyyy 5
202 30.0.0.3 zzzz 6
203 40.0.0.2 kkkk 6
204 50.0.0.5 hhhh 4
MA의 포트 번호는 어플리케이션 포트(Application Port)의 번호일 것이다. 예시적으로, MA의 포트 번호는 MA의 TCP/UDP 포트 번호일 것이다. 예시적으로, 새로운 PMA가 세션 정보 그룹에 등록되면, 스위치(S1)는 새로운 PMA의 정보를 멀티캐스트 에이전트 정보 테이블(MAIT)에 등록할 것이다.
예시적으로, 스위치(S1)의 PMA의 MAID가 등록되어 있는 경우, 표 4의 세션 정보 테이블(SIT)의 PMA/이웃 정보 포인터는 스위치(S1)의 멀티캐스트 에이전트 정보 테이블(MAIT)의 PMA 필드를 나타낼 것이다. 스위치(S1)의 PMA가 설정되어 있지 않은 경우, PMA/이웃 정보 포인터는 이웃 정보 테이블을 나타낼 것이다. 즉, PMA의 MAID가 등록되어 있으면, 스위치(S1)는 PMA를 통해 멀티캐스트 그룹에 액세스할 것이다. PMA의 MAID가 등록되어 있지 않으면, 스위치(S1)는 이웃 정보 테이블을 통해 멀티캐스트 그룹에 액세스할 것이다.
도 5는 도 1의 네트워크 시스템(10)에서 멀티캐스트 패킷을 전달받은 스위치의 동작을 설명하기 위한 순서도이다. 도 1 및 5를 참조하면, S410 단계에서, 스위치(S1)는 라우터 그룹(100)을 통해 멀티캐스트 패킷을 전달받는다. S420 단계에서, 스위치(S1)는 멀티캐스트 패킷을 분석한다. S430 단계에서, 스위치(S1)는 멀티캐스트 패킷에 중계 전송 메시지(Relay Multicast Protocol Message)가 포함되어 있는지 판별한다. 멀티캐스트 패킷에 중계 전송 메시지가 포함되어 있지 않으면, 스위치(S1)는 수신된 멀티캐스트 패킷에 대응하는 멀티캐스트 그룹에 가입되어 있는 호스트 및 CMA에 멀티캐스트 패킷을 전달할 것이다(S440).
전달된 멀티캐스트 패킷에 중계 전송 요청 메시지가 포함되어 있으면, S450 단계에서, 스위치(S1)는 허여된 최대 중계 전송량을 체크하고, 체크 결과에 따라 중계 전송 여부를 판별한다. 스위치(S1)가 사용중인 중계 전송량이 스위치(S1)에 허여된 최대 중계 전송량보다 작은 경우, 스위치(S1)는 멀티캐스트 패킷에 대응하는 멀티캐스트 그룹이 스위치(S1)에 의해 서비스되고 있는지 판별한다(S460).
표 4의 세션 정보 테이블을 참조하면, 세션 ID 필드에 "SID3"에 해당하는 값이 존재하지 않는다. 즉, 세션 ID "SID3"에 대응하는 멀티캐스트 그룹은 스위치(S1)에 의해 서비스되지 않는다. 세션 ID "SID1"에 대응하는 멀티캐스트 그룹의 PMA MAID는 "101"이고, CMA 포인터 또한 설정되어 있다. 즉, 세션 ID "SID1"에 대응하는 멀티캐스트 그룹은 스위치(S1)에 의해 서비스되고 있다.
스위치(S1)는 중계 전송 정보를 관리하기 위한 중계 전송 정보 테이블(RIT, Relay Information Table)을 유지할 것이다. 예시적으로, 중계 전송 정보 테이블(RIT)은 세션 ID, MAID, CMA 포인터, 타이머, 그리고 CMA 정보 포인터를 포함할 것이다. 중계 전송 정보 테이블(RIT)의 실시 예가 표 6에 기재되어 있다.
세션 ID MAID CMA 포인터 타이머 CMA 정보 포인터
SID1 201 * 10 *
SID1 202 * 10 *
SID1 203 N/A 10 *
세션 정보 테이블(SIT)의 CMA 포인터는 중계 전송 정보 테이블(RIT)의 첫 번째 CMA를 나타낼 것이다. 중계 전송 정보 테이블(RIT)의 CMA 포인터는 다음 순서의 CMA를 나타낼 것이다. 즉, 중계 전송 정보 테이블(RIT)의 마지막 CMA의 CMA 포인터는 설정되어 있지 않을 것이다. 예시적으로, 중계 전송 정보 테이블(RIT)에서, MAID "201"에 대응하는 CMA 포인터는 MAID "202"에 대응하는 레코드를 나타낼 것이다. MAID "202"에 대응하는 CMA 포인터는 MAID "203"에 대응하는 레코드를 나타낼 것이다.
중계 전송 정보 테이블(RIT)의 CMA 포인터가 나타내는 다음 순서의 CMA는 중계 전송 테이블의 레코드 순서에 따라 설정되지 않는다. 중계 전송 테이블(RIT)의 CMA 포인터가 나타내는 다음 순서의 CMA는 중계 전송 트리에 의해 설정된다. 예시적으로, 중계 전송 트리에서, MAID "201"의 멀티캐스팅 에이전트(MA), MAID "202"의 멀티캐스팅 에이전트(MA), 그리고 MAID "203"의 멀티캐스팅 에이전트(MA)의 순서로 CMA가 설정되어 있는 것으로 가정하자. 이때, 표 6을 참조하여 설명된 바와 마찬가지로, 세션 정보 테이블(SIT)의 CMA 포인터는 MAID "201"에 대응하는 중계 전송 정보 테이블(RIT)의 레코드를 나타낼 것이다. 그리고, 중계 전송 정보 테이블(RIT)에서, MAID "201"에 대응하는 레코드의 CMA 포인터는 MAID "202"에 대응하는 레코드를 나타내고, MAID "202"에 대응하는 레코드의 CMA 포인터는 MAID "203"에 대응하는 레코드를 나타내고, 그리고 MAID "203"에 대응하는 레코드의 CMA 포인터 필드는 널(null) 값을 가질 것이다.
다른 예로서, 중계 전송 트리에서, MAID "203"의 멀티캐스팅 에이전트(MA), MAID "201"의 멀티캐스팅 에이전트(MA), 그리고 MAID "202"의 멀티캐스팅 에이전트(MA)의 순서로 CMA가 설정되어 있는 것으로 가정하자. 이때, 세션 정보 테이블(SIT)의 CMA 포인터는 MAID "203"에 대응하는 중계 전송 정보 테이블(RIT)의 레코드를 나타낼 것이다. 그리고, 중계 전송 정보 테이블(RIT)에서, MAID "203"에 대응하는 레코드의 CMA 포인터는 MAID "201"에 대응하는 레코드를 나타내고, MAID "201"에 대응하는 레코드의 CMA 포인터는 MAID "202"에 대응하는 레코드를 나타내고, 그리고 MAID "202"에 대응하는 레코드의 CMA 포인터 필드는 널 값을 가질 것이다.
중계 전송 정보 테이블(RIT)의 타이머는 미리 설정된 값을 가질 것이다. 타이머는 CMA로부터 중계 전송 요청을 수신하면 갱신될 것이다. 타이머에 미리 설정된 시간이 경과되면, 스위치(S1)는 타이머가 경과된 CMA에 대한 레코드를 삭제할 것이다. 즉, 타이머에 설정된 시간 내에 CMA로부터 메시지가 전달되면, 스위치(S1)는 CMA와의 통신을 유지할 것이다. CMA 정보 포인터는 멀티캐스트 에이전트 정보 테이블(MAIT)의 레코드들 중 CMA에 대응하는 레코드를 나타낼 것이다.
예시적으로, 전달된 멀티캐스트 패킷은 세션 ID "SID1"에 대응하는 멀티캐스트 그룹에 대한 중계 전송 요청을 포함하는 것으로 가정한다. 스위치(S1)는 중계 전송 정보 테이블(RIT)의 CMA 포인터 필드의 값이 널(null) 값이 될 때까지 중계 전송 정보 테이블(RIT)의 CMA 포인터를 따라 액세스한다. 스위치(S1)는 중계 전송 정보 테이블(RIT)의 새로운 레코드에 중계 전송 요청 메시지를 송신한 멀티캐스트 에이전트(MA)의 정보를 등록한다(S460). 그리고, 스위치(S1)는 널(null) 값을 포함하는 CMA 포인터에 새로운 레코드를 나타내는 포인터를 기입하고, 새로운 레코드의 CMA 포인터는 널(null)로 설정한다.
S480 단계에서, 스위치(S1)는 중계 전송 요청 메시지를 송신한 멀티캐스트 에이전트에 대한 정보를 멀티캐스트 에이전트 정보 테이블(MAIT)에 등록한다. 멀티캐스트 에이전트 정보 테이블(MAIT)에 중계 전송 요청 메시지를 송신한 멀티캐스트 에이전트(MA)가 이미 등록되어 있으면, 스위치(S1)는 중계 전송 정보 테이블(RIT)의 새로운 레코드의 CMA 정보 포인터가 멀티캐스트 에이전트 정보 테이블(MAIT) 의 중계 전송 요청 메시지를 송신한 멀티캐스트 에이전트(MA)에 대응하는 레코드를 나타내도록 CMA 정보 포인터를 설정할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 시스템(10)은 호스트들을 멀티캐스팅 에이전트로 사용하는 대신, 복수의 호스트에 연결되는 스위치를 멀티캐스팅 에이전트로 사용한다. 그리고, 스위치의 IGMP 스누핑 기능을 이용하여, 스위치가 중계 전송 멀티캐스팅을 수행하도록 한다. 예시적으로, 호스트들(H1~H6, 1 참조)은 IPTV 셋업 박스들일 것이다. 예시적으로, 스위치들(S1, S2, 도 1 참조)은 건물 한 동 당 하나씩 제공될 것이다. 본 발명에 따르면, IPTV 서비스 제공자들의 서비스 방식, 즉 IPTV 셋업 박스의 규격에 관계 없이, 중계 전송 멀티 캐스팅을 수행하는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명에 따르면, 망 효율적인 네트워크 시스템이 제공됨이 이해될 것이다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위와 기술적 사상에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 자명하다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 시스템(10)을 보여주는 블록도이다.
도 2는 도 1의 네트워크 시스템에서 멀티캐스팅이 수행되는 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 도 1의 스위치가 그룹 정보 테이블을 체크하는 방법을 보여주는 순서도이다.
도 4는 도 1의 네트워크 시스템이 세션 정보 테이블을 체크하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 도 1의 네트워크 시스템에서 멀티캐스트 패킷을 전달받은 스위치의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.

Claims (10)

  1. 적어도 하나의 라우터를 포함하는 라우터 그룹 및 적어도 하나의 호스트 사이에 연결되는 스위치의 동작 방법에 있어서:
    상기 라우터 그룹으로부터 멀티캐스트 패킷을 전달받는 단계;
    상기 전달된 멀티캐스트 패킷을 상기 라우터 그룹을 통해 다른 멀티캐스트 에이전트에 전달하여 중계 전송 멀티캐스팅을 수행하는 단계; 그리고
    상기 전달된 멀티캐스트 패킷을 상기 적어도 하나의 호스트 중 상기 멀티캐스트 패킷에 대응하는 멀티캐스트 그룹에 가입된 호스트에 전달하는 단계를 포함하는 동작 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 라우터 그룹은 유니캐스트 기반으로 동작하는 동작 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 라우터 그룹의 적어도 하나의 라우터 중 상기 적어도 하나의 호스트에 연결된 특정 라우터는 상기 특정 라우터에 연결되는 호스트들의 그룹을 관리하고,
    상기 멀티캐스트 패킷을 전달받는 단계는
    상기 적어도 하나의 호스트로부터 상기 특정 라우터에 전달되는 그룹 관리 메시지를 스누핑하여, 상기 적어도 하나의 호스트가 상기 멀티캐스트 그룹에 가입 을 요청하는 것을 검출하는 단계를 포함하는 동작 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 멀티캐스트 패킷을 전달받는 단계는
    상기 적어도 하나의 호스트로부터 상기 멀티캐스트 그룹에 대한 가입 요청이 검출되고, 상기 멀티캐스트 그룹을 서비스하고 있으면, 상기 적어도 하나의 호스트에 상기 멀티캐스트 그룹을 상기 적어도 하나의 호스트에 서비스하는 단계를 더 포함하는 동작 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 멀티캐스트 패킷을 전달받는 단계는
    상기 적어도 하나의 호스트로부터 상기 멀티캐스트 그룹에 대한 가입 요청이 검출되고, 상기 멀티캐스트 그룹이 서비스되고 있지 않으면, 상기 멀티캐스트 그룹에 가입하여 상기 멀티캐스트 그룹을 상기 적어도 하나의 호스트에 서비스하는 단계를 더 포함하는 동작 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 멀티캐스트 그룹에 가입하여 상기 멀티캐스트 그룹을 상기 적어도 하나의 호스트에 서비스하는 단계는
    상기 수신되는 멀티캐스트 패킷의 송신자를 통해 상기 멀티캐스트 그룹의 세 션 매니저에 상기 멀티캐스트 그룹의 가입 요청을 전달하는 단계를 포함하는 동작 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위치는 서비스되는 멀티캐스트 그룹의 주소, 상기 서비스되는 멀티캐스트 그룹에 가입되어있는 호스트와 연결되는 인터페이스를 나타내는 인터페이스 ID, 그리고 상기 서비스되는 멀티캐스트 그룹의 주소와 세션 매니저의 주소를 기반으로 생성되는 세션 ID를 갖는 그룹 정보 테이블을 포함하고,
    상기 멀티캐스트 패킷을 전달받는 단계는
    상기 적어도 하나의 호스트로부터 상기 멀티캐스트 그룹에 가입하기 위한 가입 메시지가 전달되고, 상기 멀티캐스트 그룹의 주소가 상기 그룹 정보 테이블에 등록되어 있으면,
    상기 그룹 정보 테이블에서 상기 멀티캐스트 그룹의 주소에 대응하는 인터페이스 ID 필드에 상기 적어도 하나의 호스트와 연결된 인터페이스의 인터페이스 ID를 추가하는 단계를 포함하는 동작 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 멀티캐스트 패킷을 전달받는 단계는
    상기 멀티캐스트 그룹의 주소가 상기 그룹 정보 테이블에 등록되어 있지 않으면, 상기 멀티캐스트 그룹의 주소를 상기 그룹 정보 테이블에 등록하고, 상기 세 션 매니저의 주소와 상기 멀티캐스트 그룹의 주소에 기반하여 세션 ID를 생성하고, 상기 생성된 세션 ID를 상기 그룹 정보 테이블에 등록하는 단계를 더 포함하는 동작 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 스위치는 상기 세션 ID, 그리고 상기 스위치에 상기 멀티캐스트 패킷을 전송하는 멀티캐스트 에이전트를 나타내는 페어런트 멀티캐스트 에이전트(PMA, Parent Multicast Agent) ID를 갖는 세션 정보 테이블을 더 포함하고,
    상기 멀티캐스트 패킷을 전달받는 단계는
    상기 세션 정보 테이블의 상기 페어런트 멀티캐스트 에이전트 ID 필드에 상기 멀티캐스트 그룹의 페어런트 멀티캐스트 에이전트의 ID가 등록되어 있지 않으면, 상기 외부의 세션 매니저에게 세션 가입 요청을 전달하는 단계를 더 포함하는 동작 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 멀티캐스트 패킷을 전달받는 단계는
    상기 세션 매니저로부터 상기 멀티캐스트 그룹에 미리 가입되어 있는 멀티캐스트 에이전트의 목록을 전달받고, 상기 멀티캐스트 그룹에 미리 가입되어 있는 멀티캐스트 에이전트에 중계 전송을 요청하는 단계를 더 포함하는 동작 방법.
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