KR20130082332A - Ｎａｔ 포트 매핑 재사용을 통한 단말 간 통신 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 라우터(공유기)를 이용하여 접속된 호스트 단말기의 통신방법에 관한 것으로. 본 발명은 공유기를 이용하여 접속된 호스트 단말기가 외부 단말 또는 서버와 통신하는 방법에 있어서, (A) 상기 호스트 단말기가 통상의 방법으로 외부 단말기 또는 서버와 통신을 수행하는 단계와; (B) 상기 제(A)단계의 통신 중단 시, 상기 호스트 단말기가 통신시 사용된 내부 IP 및 포트번호를 저장하는 단계와; (C) 호스트 단말기가 재접속을 요청받는 경우, 저장된 내부 IP 및포트 번호를 이용하여 시험 패킷을 생성하여 전송하는 단계; 그리고 (D) 상기 전송된 시험 패킷에 대한 응답 메시지가 수신된 경우, 상기 저장된 내부 IP 및 포트 번호를 이용하여 통신을 실행하는 단계를 포함 수행된다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 공유기를 통해 접속-중단-재접속을 반복적으로 수행하는 다수의 단말기가 있는 경우, 포트 매핑 엔트리의 재설정 및 홀펀칭 과정을 줄일 수 있어, 공유기 라우터의 부하를 줄여 호스트 단말기의 접속을 안정적을 유지할 수 있는 효과가 있다.

Description

ＮＡＴ 포트 매핑 재사용을 통한 단말 간 통신 방법{ COMMUNICATION METHOD OF TERMINALS BASED ON THE REUSE OF NETWORK ADDRESS TRANSLATION PORT MAP }

본 발명은 라우터(공유기)를 이용하여 접속된 호스트 단말기의 통신방법에 관한 것으로. 중소기업청의 중소기업기술혁신개발사업 중 '고민첩 액션 게임을 위한 프레임워크급 게임서버엔진 과제(개발기간 2010.08.02~2011.07.31)'를 수행함에 있어 산출된 결과물에 대한 발명이다.

근래에는 게임산업이 발달함에 따라 최근에는 게임의 종류와 방식이 날로 다양해 지고 있으며, 개인 플레이 게임에서 점차 다자간 경쟁 방식의 형태로 게임방식이 변화되고 있다.

또한, 최근에는 초고속 통신망의 보급으로 하나의 통신망에 다수의 클라이언트 단말이 접속하여 다른 단말과 통신을 이루는 온라인 접속방식이 날로 늘어나고 있으며, 이는 각 가정에서도 공유기를 이용하여 다수의 단말이 접속하는 형태뿐만 아니라 상업적으로 다수의 단말기를 사용자에게 제공하는 PC 게임방과 같은 형태의 영업점에서도 널리 적용되고 있다.

이와 같이, 하나의 통신망을 통하여 다수의 단말이 통신하게 되는 경우 고정 IP를 감소시켜 제한된 IP를 효율적으로 이용할 수 있는 장점이 있는 반면, 각 단말이 원활한 접속을 유지하도록 하기 위한 기술이 뒷받침되어야 한다. 이러한 목적으로 대한민국 공개특허 2006-0015508호에서는 WAN(Wide Area Network) 또는 LAN(Local Area Network)에 대한 물리 포트를 라우터에 선택적으로 구성하기 위한 방법이 개시되어 있다.

한편, 종래 NAT 라우터를 이용하여 하나의 통신회선을 통해 다수 단말기가 인터넷에 접속되어 온라인 통신을 수행하는 통신방식을 도 1을 참조하여 설명하도록 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 먼저 접속된 호스트 단말기가 WAN(이하 '인터넷'으로 통칭한다)으로 접속을 요청한 경우, 호스트 단말기는 상기 호스트 단말기 내에 통신포트 중 하나를 할당하고, 라우터는 상기 호스트 단말기가 사용할 외부 포트를 할당한다(S10, S20).

이후, 상기 라우터는 상기 호스트 단말기의 내부 IP, 통신포트 및 외부포트를 매칭시켜 포트매핑 엔트리를 생성하여 저장한다(S30).

그리고 상기 호스트 단말기는 상기 포트 매핑 엔트리가 저장된 라우터를 이용하여 외부와 인터넷 통신을 실행한다. 이때, 상기 인터넷을 통해 접속되는 단말기 역시 NAT 방화벽을 갖는 경우, 홀펀칭 과정을 통해 접속된 양 단말기가 통신되도록 한다(S40, S50).

한편, 상기 호스트 단말기가 통신을 수행 중에 상기 통신을 중단하고, 일정 시간 이후에 통신을 재개하는 경우가 발생된다(S60).

상기 호스트 단말기가 통신망에 재접속 요청을 하는 경우, 상기 라우터는 상기 제20단계 이하의 과정을 반복하여 수행하게 된다(S70).

즉, 이러한 종래 기술에서는 전제 공유기 뒤에 접속된 호스트 단말의 개수가 많고 이들이 활발하게 많은 수의 외부 인터넷에 있는 컴퓨터들과 연결을 맺고 끊는 과정을 반복하는 경우, 라우터(공유기) 내 포트 매핑 엔트리가 계속 증가와 삭제가 발생되게 된다. 이때 상기 포트 매핑 엔트리의 삭제는 공유기 제조사에 따라 다양한 형태로 발생되는데, 예를 들면 시계열적인 순서에 의해 삭제되는 경우도 있고, 무작위적으로 삭제하는 경우도 있다.

포트 매핑 엔트리가 너무 많이 생성되는 경우, 공유기의 과부하가 발생되고, 이와 같은 이유로 대부분의 공유기는 포트 매핑 엔트리의 개수를 제한하고 있다.

그런데 불특정 다수 컴퓨터들과 P2P 통신을 하거나 P2P 통신을 하는 프로세스가 많은 경우 쉽게 포트 매핑이 증발(삭제)해 버리는 증상이 발생되고, 이 경우 원활하던 인터넷 연결이 장애를 발생하는 컴퓨터들이 간헐적으로 발생된다.

대한민국 공개특허 2006-0015508호

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 라우터를 통해 접속된 호스트 단말기가 통신을 재개하는 경우, 라우터에 기 설정되어 저장된 포트 매핑 엔트리를 재사용할 수 있도록 하는 NAT 포트 매핑 재사용을 통한 단말 간 통신 방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 공유기를 이용하여 접속된 호스트 단말기가 외부 단말 또는 서버와 통신하는 방법에 있어서, (A) 상기 호스트 단말기가 통상의 방법으로 외부 단말기 또는 서버와 통신을 수행하는 단계와; (B) 상기 제(A)단계의 통신 중단 시, 상기 호스트 단말기가 통신시 사용된 상기 호스트 단말기의 통신포트를 저장하는 단계와; (C) 호스트 단말기가 재접속을 요청받는 경우, 내부 IP 및 상기 저장된 통신 포트를 통해 시험 패킷을 생성하여 전송하는 단계; 그리고 (D) 상기 전송된 시험 패킷에 대한 응답 메시지가 수신된 경우, 상기 내부 IP 및 통신포트를 이용하여 통신을 실행하는 단계를 포함 수행된다.

여기서, 상기 시험 패킷은, 응답 요청 메시지를 포함하여 구성되고, 상기 호스트 단말기에 저장된 내부 IP 및 통신포트를 통해 전송될 수도 있다.

그리고 본 발명은 (E) 상기 전송된 시험 패킷에 대한 응답 메시지가 소정의 시간 동안 수신되지 않은 경우, NAT 라우터를 통해 신규 포트를 할당받아 통신을 실행하는 단계를 더 포함 수행될 수도 있다.

또한, 상기 제(B)단계를 수행함에 있어, 상기 호스트 단말기는, 상기 호스트 단말기는 통신의 중단 이후에 상기 통신에 사용되었던 통신포트를 설정된 시간 동안 다른 작업을 위해 할당하지 않는 비점유상태를 유지시킬 수도 있다.

위에서 살핀 바와 같은 본 발명에 의한 NAT 포트 매핑 재사용을 통한 단말 간 통신 방법에서는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

즉, 본 발명에서는 공유기를 통해 접속-중단-재접속을 반복적으로 수행하는 다수의 단말기가 있는 경우, 포트 매핑 엔트리의 재설정 및 홀펀칭 과정을 줄일 수 있어, 공유기 라우터의 부하를 줄여 호스트 단말기의 접속을 안정적을 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에서는 P2P 연결이 많이 필요한 프로그램(인터넷 전화, 파일 교환, 화상 대화, 고민첩 플레이를 요구하는 온라인 게임 등)의 P2P 연결이 더욱 안정적이게 되는 장점이 있다.

도 1은 종래기술에 의한 NAT 라우터를 통한 단말 간 통신 방법을 도시한 흐름도.
도 2는 본 발명에 의한 NAT 포트 매핑 재사용을 통한 단말 간 통신 시스템의 구성을 도시한 예시도.
도 3은 본 발명에 의한 NAT 포트 매핑 재사용을 통한 단말 간 통신 방법을 도시한 흐름도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 NAT 포트 매핑 재사용을 통한 단말 간 통신 방법을 살펴보기로 한다.

설명에 앞서 용어를 정의하면, NAT 라우터란 Network Address Translation router를 의미하는 것으로, 일반적으로는 인터넷 공유기를 의미한다.

상기 NAT 라우터는 1 개만 배정되어 있는 인터넷 주소를 여러 호스트(컴퓨터)가 공유해서 사용할 수 있게 해주는 역할을 수행한다.

그리고 내부 주소라 함은 공유기가 1개의 인터넷 회선을 여러 개의 컴퓨터가 쓸 수 있게 하기 위하여, 공유기는 1개의 인터넷 회선과 여러 개의 컴퓨터 연결을 받을 수 있는데, 이때 각 컴퓨터는 외부 인터넷에서 알 수 없는 인터넷 주소(IP)를 가지게 되는데, 이 주소를 내부 주소(내부 IP)라고 한다.

한편, 외부 주소(외부 IP)는 공유기에 연결된 인터넷 회선의 실제 주소를 지칭한다.

또한, 공유기 뒤란 공유기에 연결된 여러 개의 컴퓨터나 스위치 허브들을 통칭한다.

그리고 공유기 앞이란, 공유기에 연결된 인터넷 회선 전체를 지칭한다.

한편, NAT 포트 매핑이란, 공유기 뒤 각 컴퓨터가 외부 인터넷에 있는 다른 컴퓨터와 통신하기 위해, 공유기 뒤에 있는 연결의 주소와 포트 번호(ip:port)가 외부 인터넷의 특정 포트에 대응하는데, 이들 연결관계를 매핑화 한 것을 NAT 포트 매핑이라고 한다.

포트 매핑 엔트리란, 각 NAT 포트 매핑된 상태는 공유기 내 메모리 공간 어딘가에 존재하는데, 이들 각각을 포트 매핑 엔트리라고 한다.

즉, 포트 매핑 엔트리는 『내부주소:포트, 외부포트』 형태로 구성된다. 즉, 내부 어떤 컴퓨터 주소의 몇 번 포트가 공유기에 연결된 외부 인터넷 연결의 몇 번 포트에 대응하는지를 가리킨다.

또한, 홀펀칭이란, 두 컴퓨터가 서로 다른 공유기 뒤에 있을 경우 서로의 외부 주소를 식별할 수 없게 되는데, 이러한 경우 서로는 각 컴퓨터가 상대방의 예측되는 외부 주소로 패킷을 보내어 연결이 맺어지는지 실험하는 과정을 말한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 NAT 포트 매핑 재사용을 통한 단말 간 통신 방법을 살펴보기로 한다.

도 2는 본 발명에 의한 NAT 포트 매핑 재사용을 통한 단말 간 통신 시스템의 구성을 도시한 예시도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명은 방화벽(110), NAT 라우터(120) 및 스위치(130)를 포함하여 구성되는 공유기(100)와 상기 공유기(100)에 접속된 다수개의 호스트 단말기들(210, 220, 230)을 포함하여 구성된다.

상기 공유기(100)는 하나의 외부 IP를 이용하여, 상기 공유기(100)에 접속된 다수의 호스트 단말에 각각 내부(사설)IP를 부여하고, 통신포트를 설정하는 것으로, 방화벽(110)의 기능을 수행하면서, NAT 라우터(120) 및 스위치(130)를 포함하여 구성된다.

상기 NAT 라우터(120)는 프로세서 및 메모리를 포함하여 구성되는데, 상기 프로세서는 접속된 호스트 단말들에게 외부 포트를 설정하고, 설정된 외부 포트를 이용하여 상기 호스트 단말과 외부 단말(또는 서버) 사이에 통신을 수행함에 있어, 상기 내부 IP를 외부 IP로 변화하여 데이터를 송신하고, 수신된 데이터를 해당 호스트 단말로 전송하는 역할을 수행한다.

또한 상기 메모리는 상기 NAT 라우터(120)가 전술한 기능을 수행할 수 있도록 설정된 내부 IP 및 포트의 집합인 포트 매핑 엔트리를 저장한다.

상기 메모리에 저장된 포트 매핑 엔트리는 특정 조건에 따라 순차적으로 삭제되는데, 상기 특정 조건은 NAT 라우터의 종류에 따라 다소 차이가 있다. 즉, 상기 포트 매핑 엔트리의 개수 제한에 따라 삭제조건을 갖는 경우도 있고, 통신 중단 시간에 따라 삭제조건이 설정될 수도 있으며, 무작위적으로 삭제될 수도 있다.

한편, 상기 스위치(130)는 다수의 상기 호스트 단말기들(210, 220, 230)이 상기 NAT 라우터(120)에 접속되도록 하는 것으로, 상기 호스트 단말들과 NAT 라우터(120)를 연결하는 데이터 링크 계층에 속한다.

상기 NAT 라우터(120) 및 스위치(130)(또는 스위칭 허브)는 개별적인 장치로 구성될 수 있으나, 방화벽(110), NAT 라우터(120) 및 스위치(130)가 하나의 공유기(100) 장치에 포함될 수도 있다.

상기 방화벽(110)은 라우터와 별개의 장치로 이해될 수 있으나, 정확하게는 NAT 라우터(120)의 독립적인 기능으로 이해될 수 있다.

한편, 상기 공유기(100)에 접속된 호스트 단말기들(210, 220, 230)은 내부 IP 및 통신포트 그리고 상기 NAT 라우터(120)로부터 할당된 외부 포트를 이용하여, 외부 단말 또는 서버와 통신(접속)을 수행한다.

또한, 상기 호스트 단말기는 외부망(WAN)과 접속(통신) 하다가 중지 후, 재접속을 시도하는 경우, 시험 패킷을 생성하여 전송한다.

상기 시험 패킷은 상기 NAT 라우터(120)에 해당 호스트 단말기에 대한 포트 매핑 엔트리가 유효하게 존재하는지 여부를 확인하기 위한 것으로, 응답 요청 메시지를 포함하여 구성되어, 내부 IP 및 통신포트를 통해 전송된다.

이때, 상기 통신포트는 이전 통신 시에 상기 호스트단말기에서 할당된 포트를 의미하고, 상기 응답 요청 메시지는 단순히 상대방 단말기(또는 서버)로부터 단순히 응답을 요청하는 메시지를 의미한다.

만일, 상기 NAT 라우터(120)에 포트 매핑 엔트리가 존재한다면, 상기 시험 패킷은 정상적으로 상대 단말기 또는 서버에 도달되고, 이에 대한 응답메시지가 상기 호스트 단말기로 도달된다.

따라서, 상기 호스트 단말기는 시험 패킷 전송에 따라 응답 메시지가 수신된 경우, 상기 NAT 라우터(120)에 포트매핑 엔트리가 존재하는 것이므로, 종전의 포트 번호를 이용하여 통신을 지속적으로 수행한다.

이때, 상기 호스트 단말기는 상기 시험 패킷을 전송하기 위하여, 통신이 중단된 이후에도 중단 전 할당된 내부 IP 및 통신포트를 저장하기 위한 저장부를 포함하여 구성된다. 물론, 상기 저장부로 상기 호스트 단말기에 구비된 기존 저장 공간이 적용될 수도 있다.

그리고, 상기 호스트 단말기는 통신의 중단 이후에 상기 통신에 사용되었던 통신포트를 소정의 요건 하에서 다른 작업을 위해 할당하지 않는 비점유상태를 유지시킬 수도 있다. 이때, 상기 소정의 요건이란 설정된 시간동안 상기 비점유 상태를 유지시키는 것일 수도 있고, 다른 모든 포트가 사용될 때까지 비점유 상태를 유지시키는 것일 수도 있다.

한편, 도 3에는 본 발명에 의한 NAT 포트 매핑 재사용을 통한 단말 간 통신 방법이 흐름도로 도시되어 있다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 통신 방법은 호스트 단말기가 통신을 요청하는 것으로부터 시작된다(S110).

이때, 상기 NAT 라우터(120)는 상기 호스트 단말기가 사용할 외부 포트를 할당하고, 내부 IP 및 통신포트를 그리고 상기 할당된 외부포트를 통해 포트 매핑 엔트리를 생성하여 저장한다(S120, S130).

도 2에 도시된 예에서 호스트 단말기 1의 내부 IP가 192.168.0.3 이라 하고, 호스트 단말기의 통신포트가 101이며, 상기 공유기가 할당한 외부포트가 100이라 하면, 포트매핑 엔트리에는 『192.168.0.3 : 101, 100』이 저장된다.

이후, 상기 NAT 라우터(120)는 통신 여건에 따라 홀펀칭 과정을 수행한다. 즉, 양쪽 단말기가 각각 다른 방화벽(110)에 의해 통신이 차단된 경우에는 홀펀칭 과정을 수행하게 된다(S140).

그리고 양 단말기(또는 서버)가 정상적으로 접속되면 통신을 수행한다(S150).

상기 제110단계 내지 제150단계는 통상의 통신방법과 동일한다.

이후, 단말기 간 통신이 중단되면(S160). 상기 호스트 단말기는 이전 통신시에 사용된 내부 IP 및 통신포트를 저장한다(도 2에 도시된 예의 경우, 192.168.0.3:101). 이는 이후 재접속을 시도하는 경우 시험 패킷을 생성하기 위한 것이다. 다만, 상기 내부 IP는 호스트 단말 상에 존재하는 것이므로, 필수적으로 별도의 저장을 요하는 것은 아니다.

이후, 호스트 단말기가 재접속을 요청받는 경우, 상기 호스트 단말기는 시험 패킷을 생성한다(S170, S180).

이때, 상기 시험 패킷은 전술한 바와 같다.

그리고 상기 생성된 시험 패킷을 저장된 내부 IP 및 통신포트 그리고 외부포트를 이용하여 전송한다(S190).

이후, 상기 시험 패킷의 전송에 대한 응답 메시지가 수신되면, 해당 포트에 대한 포트 매핑 엔트리가 NAT 라우터(120) 상에 유효하게 존재하는 것이므로, 이를 이용하여 통신을 수행한다.

반면에 상기 시험 패킷의 전송에 대한 응답 메시지가 수신되지 않는다면, 해당 포트번호가 NAT 라우터(120)의 포트매핑 엔트리 상에서 삭제된 것이므로, 종래와 같이 상기 NAT 라우터(120)로부터 새로운 포트 번호를 할당받아 포트 매핑 엔트리를 갱신하고 통신을 수행한다(S200).

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

본 발명은 본 발명은 라우터(공유기)를 이용하여 접속된 호스트 단말기의 통신방법에 관한 것으로. 본 발명에 의하면 공유기를 통해 접속-중단-재접속을 반복적으로 수행하는 다수의 단말기가 있는 경우, 포트 매핑 엔트리의 재설정 및 홀펀칭 과정을 줄일 수 있어, 공유기 라우터의 부하를 줄여 호스트 단말기의 접속을 안정적을 유지할 수 있는 효과가 있다.

100 : 공유기 110 : 방화벽
120 : NAT 라우터 130 : 스위치
210, 220, 230 : 호스트 단말기

Claims (4)

1. 공유기를 이용하여 접속된 호스트 단말기가 외부 단말 또는 서버와 통신하는 방법에 있어서,
   (A) 상기 호스트 단말기가 통상의 방법으로 외부 단말기 또는 서버와 통신을 수행하는 단계와;
   (B) 상기 제(A)단계의 통신 중단 시, 상기 호스트 단말기가 통신시 사용된 상기 호스트 단말기의 통신포트를 저장하는 단계와;
   (C) 호스트 단말기가 재접속을 요청받는 경우, 내부 IP 및 상기 저장된 통신 포트를 통해 시험 패킷을 생성하여 전송하는 단계; 그리고
   (D) 상기 전송된 시험 패킷에 대한 응답 메시지가 수신된 경우, 상기 내부 IP 및 통신포트를 이용하여 통신을 실행하는 단계를 포함 수행됨을 특징으로 하는 NAT 포트 매핑 재사용을 통한 단말 간 통신 방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 시험 패킷은,
   응답 요청 메시지를 포함하여 구성되고, 상기 호스트 단말기에 저장된 내부 IP 및 통신포트를 통해 전송됨을 특징으로 하는 NAT 포트 매핑 재사용을 통한 단말 간 통신 방법.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   (E) 상기 전송된 시험 패킷에 대한 응답 메시지가 소정의 시간 동안 수신되지 않은 경우, NAT 라우터를 통해 신규 포트를 할당받아 통신을 실행하는 단계를 더 포함 수행됨을 특징으로 하는 NAT 포트 매핑 재사용을 통한 단말 간 통신 방법.
   
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제(B)단계를 수행함에 있어,
   상기 호스트 단말기는,
   상기 호스트 단말기는 통신의 중단 이후에 상기 통신에 사용되었던 통신포트를 설정된 시간 동안 다른 작업을 위해 할당하지 않는 비점유상태를 유지시킴을 특징으로 하는 NAT 포트 매핑 재사용을 통한 단말 간 통신 방법.
   

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