KR20140011916A - Ip 기반의 정보 중심 네트워크용 패킷 처리 장치 - Google Patents

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KR20140011916A KR1020130032993A KR20130032993A KR20140011916A KR 20140011916 A KR20140011916 A KR 20140011916A KR 1020130032993 A KR1020130032993 A KR 1020130032993A KR 20130032993 A KR20130032993 A KR 20130032993A KR 20140011916 A KR20140011916 A KR 20140011916A
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Abstract

IP 기반의 정보 중심 네트워크용 패킷 처리 장치가 개시된다. 이 패킷 처리 장치는 패킷을 송수신하는 패킷 송수신부, 및 정보 중심 네트워크(Information-Centric Network)에 존재하는 정보를 식별하며 그 정보를 보유한 네트워크 노드의 IP 주소에 대응되는 전달 식별자 및 그 정보의 자식 정보를 식별하는 하나 이상의 하위 식별자가 포함된 송수신 패킷을 처리하는 패킷 처리부를 포함하되, 상기 전달 식별자는 패킷 전달에 이용된다.

Description

IP 기반의 정보 중심 네트워크용 패킷 처리 장치{Packet processing apparatus for information-centric network based on internet protocol}
본 발명은 정보 중심 네트워킹에 관한 것으로, 특히 IP 기반의 정보 중심 네트워킹에 관한 것이다.
정보 중심 네트워킹(Inforamtion-Centric Networking, ICN)은 통신 대상 호스트의 주소(address) 대신에 취득하려는 정보의 식별자(identifier)를 사용하여 통신하는 방법이다. 정보 중심 네트워킹 방법을 사용하면, 클라이언트는 정보를 보유한 호스트에 접속하여 정보를 가져오는 대신에 취득하려는 정보의 식별자를 네트워크에 제공한다. 이에 네트워크는 해당 식별자를 사용해 정보를 찾아내어 클라이언트에게 반환한다. 이 같은 정보 중심 네트워킹 방법으로 DONA(Data-Oriented Network Architecture), CCN(Content-Centric Network), PURSUIT(Publish-Subscribe Internet Technology) 등 다양한 방법들이 제공되고 있다. 그러나 기존의 IP 전송망을 아무런 변경 없이 이용하면서도 높은 규모 확장성(scalability)을 실현하는 방안은 존재하지 않는다. 가령 CCN의 경우 기존의 IP 전송망과 유연하게 통합될 수 있으나, 정보 식별자의 크기가 가변적이라 전송 장비에서 고속으로 처리하기에 적합하지 않다. 또한 네트워크 장비에 유지되어야 하는 정보의 양이 크기 때문에, 네트워크에 존재하는 식별자의 양이 늘어날 경우에는 규모 확장성에 문제가 발생한다.
관련 기술로서, CCN 구조에 대해 다룬 논문(V.Jacobson et al., Networking Named Content, CoNEXT 2009.)이 잘 알려져 있다. 이 논문에서는 콘텐트(content)와 위치(location)의 decoupling을 통한 CCN을 제안한다. 이를 위해 네트워크 스택의 IP의 universal component를 named content로 교체한다. 그러나 이 논문에서는 IP 네트워크와의 연동에 관한 구체적인 설명이 없고, 가변 길이 식별자를 사용하는 관계로 네트워크 장비에 수용하기 어려우며, 콘텐츠 위치 정보를 네트워크 장비에 저장하도록 하여 규모 확장성 문제를 야기한다.
본 발명은 기존의 IP 네트워크와 자연스럽게 연동하는 정보 중심 네트워크를 구현하면서도 경로 중심적 캐싱(On-path caching) 등 ICN의 핵심적인 기능들을 손쉽게 지원할 수 있도록 하는 기술적 방안을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 다른 정보 중심 네트워킹 방법과 달리 높은 규모 확장성을 달성할 수 있도록 하는 기술적 방안을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 IP 기반의 정보 중심 네트워크용 패킷 처리 장치는 패킷을 송수신하는 패킷 송수신부, 및 정보 중심 네트워크(Information-Centric Network)에 존재하는 정보를 식별하며 그 정보를 보유한 네트워크 노드의 IP 주소에 대응되는 전달 식별자 및 그 정보의 자식 정보를 식별하는 하나 이상의 하위 식별자가 포함된 송수신 패킷을 처리하는 패킷 처리부를 포함하되, 상기 전달 식별자는 패킷 전달에 이용된다.
상기 패킷 처리 장치는 보유 정보의 전달 식별자를 등록하는 정보 등록부를 더 포함하며, 상기 패킷 처리부는 응용 계층으로부터 상기 패킷 송수신부를 통해 전달 식별자와 그에 대응되는 IP 주소가 포함된 레지스트리 등록 요청 패킷을 수신한 경우, 그 레지스트리 등록 요청 패킷에 포함된 전달 식별자를 상기 정보 등록부에 등록 요청하며, 그 레지스트리 등록 요청 패킷을 상기 패킷 송수신부를 통해 레지스트리 서버로 전달한다.
상기 패킷 처리 장치는 정보 응답 패킷을 캐시하는 정보 캐시부를 더 포함하며, 상기 패킷 처리부는 상기 수신된 정보 요청 패킷에 포함된 전달 식별자 및 하위 식별자를 포함한 정보 응답 패킷이 상기 정보 캐시부에 캐시되어 있는지 파악하며, 존재할 경우 해당 정보 응답 패킷을 정보를 요청한 네트워크 노드로 전달한다.
상기 패킷 처리부는 상기 정보 캐시부에 해당 정보 응답 패킷이 존재하지 않으나 그 정보 요청 패킷에 포함된 전달 식별자가 상기 정보 등록부에 등록되어 있으면, 그 정보 요청 패킷을 상기 패킷 송수신부를 통해 응용 계층으로 전달하며 그에 따라 응용 계층으로부터 응답받은 정보 응답 패킷을 정보를 요청한 네트워크 노드로 전달한다.
상기 패킷 처리부는 그 정보 요청 패킷에 포함된 전달 식별자가 상기 정보 등록부에 등록되어 있지 않은 경우, 그 정보 요청 패킷이 목적지 노드로 전달되도록 중계한다.
상기 패킷 처리부는 그 정보 요청 패킷에 목적지 노드의 IP 주소가 포워딩 힌트로 설정되어 있는 경우, 그 IP 주소로 정보 요청 패킷이 전달되도록 중계한다.
상기 패킷 처리부는 상기 패킷 송수신부를 통해 수신된 정보 응답 패킷에 캐시 가능한 페이로드가 포함된 경우, 상기 정보 캐시부로 전달한다.
상기 패킷 처리부는 상기 패킷 송수신부를 통해 수신된 정보 응답 패킷의 전달 식별자가 상기 정보 등록부에 등록되어 있으면 상기 수신된 정보 응답 패킷을 응용 계층으로 전달한다.
상기 패킷 처리부는 상기 수신된 정보 응답 패킷의 전달 식별자가 상기 정보 등록부에 등록되어 있지 않으면, 상기 수신된 정보 응답 패킷이 목적지 노드로 전달되도록 중계한다.
상기 패킷 처리부는 상기 수신된 정보 응답 패킷에 목적지 노드의 IP 주소가 포워딩 힌트로 설정되어 있는 경우, 그 IP 주소로 정보 응답 패킷이 전달되도록 중계한다.
본 발명에 따르면, IP 전송 계층을 수정하지 않고 정보 중심 네트워킹을 구현하는 것이 가능하다.
또한 본 발명에 따르면, 기존의 IP 네트워크와 자연스럽게 연동하는 정보 중심 네트워크를 구현하면서도 경로 중심적 캐싱(On-path caching) 등 ICN의 핵심적인 기능들을 손쉽게 지원하는 것이 가능하다.
아울러, 본 발명이 제안하는 정보 중심 네트워킹 방안은 CCN 등의 정보 중심 네트워킹 방안과 비교하여 규모 확장성을 달성하기에 보다 유리하다. 왜냐하면 식별자와 콘텐츠 위치 간 대응 정보를 패킷 전송 장비 안에 두는 것이 아니라 레지스트리 서버라는 별도의 장비 안에 두기 때문이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 중심 네트워크 구조도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 ICN 패킷 구조를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 계층적 정보에 계층적 식별자가 부여된 사례 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 HTTP Adaptive Streaming 비디오의 계층적 조직 형태 예시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 중심 네트워크를 구성하는 ICN 노드의 블록도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 ICN 네트워크 구성도.
도 7은 레지스트리 등록 요청 패킷 전송 과정 설명을 위한 예시도.
도 8은 레지스트리 등록 응답 패킷 전송 과정 설명을 위한 예시도.
도 9는 정보 요청 패킷의 준비 과정 설명을 위한 예시도.
도 10은 레지스트리 질의 패킷 전송 과정 설명을 위한 예시도.
도 11은 레지스트리 질의 응답 패킷 전송 과정 설명을 위한 예시도.
도 12는 정보 요청 패킷 전송 과정 설명을 위한 예시도.
도 13은 정보 응답 패킷 전송 과정 설명을 위한 예시도.
전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명을 이러한 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에서 제안하는 기술은 기존의 IP 네트워크 인프라를 그대로 활용하면서 정보 중심 네트워킹을 실현하는 기술이다. 간단히 요약해서, 본 발명은 홉 단위로는 IP 기반의 패킷 포워딩(hop-by-hop IP-based packet forwarding)을 하고, 단-대-단으로는 ID 기반의 패킷 전송을 실현한다(end-to-end ID-based packet forwarding). 또한 높은 규모 확장성을 실현하기 위해, 식별자 레지스트리(ID registry)를 전송 장비에서 분리하고 네트워크 구역별로 설치하는 방법을 사용하여 전송 장비가 관리하여야 하는 상태 정보의 양을 줄인다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 중심 네트워크 구조도이다.
ICN 네트워크는 ICN 노드와 레지스트리 서버(registry node)로 구성된다. ICN 노드는 패킷을 전송하는 역할을 담당하는 네트워크 장비이고, 레지스트리 서버는 콘텐츠가 어떤 ICN 노드에 존재하는지를 기록하는 서버이다. 레지스트리 또한 ICN 노드이나, <전달 식별자, ICN 노드의 IP 주소>의 목록을 관리할 능력을 추가로 갖추고 있다. 여기서 전달 식별자는 정보, 즉 콘텐츠에 고유하게 부여된 식별자를 의미하며, 이에 대해서는 후술하기로 한다. 그리고 여기서 알 수 있듯이, 전달 식별자는 해당 정보를 보유한 ICN 노드의 IP 주소와 대응되어 관리된다. 즉, 쌍으로 관리되는 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 ICN 패킷 구조를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, ICN 패킷은 IP 네트워크에서 사용하는 IP 헤더와 패킷 전달용 헤더(forwarding header) 및 선택적 헤더(optional header)를 포함한다. 패킷 전달용 헤더는 헤더 기술자(header descriptor), 송신자 전달 식별자(source forwarding identifier), 수신자 전달 식별자(destination forwarding header), 그리고 포워딩 힌트(forwarding hint)로 구성된다. 헤더 기술자에는 선택적 헤더의 크기 정보, 패킷의 종류를 나타내는 코드값, 캐시 가능한 패킷인지를 나타내는 코드값 등이 포함된다. 일 실시예에 있어서, 패킷의 종류는 두 가지인데, 정보 요청 패킷(information request packet)과 정보 응답 패킷(information response packet)이다. 그리고 포워딩 힌트는 패킷을 처리하는 ICN 노드가 정보 제공자측 전달 식별자를 매번 IP 주소로 변환하는 오버헤드를 줄이기 위한 것이다. 이 필드의 값은 0일 수도 있고, IP 주소일 수도 있다.
선택적 헤더는 수신자 전달 식별자에 종속되는 하위 식별자들을 나열한다. 따라서 정보 요청 패킷을 받은 정보 제공 주체는 수신자 전달 식별자와 하위 식별자들을 모두 사용하여 어떤 정보가 요청된 것인지 알아내야 한다. 하지만 패킷을 전송하는 ICN 노드들은 오직 패킷 전달용 헤더에 포함된 수신자 전달 식별자만 사용하여 패킷을 전송한다. 정보의 식별자를 전달 식별자와 하위 식별자들로 나눈 것은 식별자 간의 계층 구조를 형성하기 위한 것이다. 즉, 계층적 식별자는 전달 식별자와 하위 식별자로 구성된다. 전달 식별자는 네트워크 내에서 그 유일성이 보장되는 식별자이다. 제1하위 식별자는 전달 식별자가 식별하는 정보의 자식 정보를 식별한다. 제1하위 식별자는 상위의 전달 식별자가 식별하는 정보 내에서 그 유일성이 보장되는 식별자이다. 제2하위 식별자는 제1하위 식별자가 식별하는 정보의 자식 정보를 식별하며, 제1하위 식별자가 식별하는 정보 내에서 그 유일성이 보장되는 식별자이다. 제3하위 식별자와 제4하위 식별자도 동일한 방식으로 정보를 식별해낸다. 하위 식별자의 개수에는 제한이 없다.
도 3은 본 발명에 따른 계층적 정보에 계층적 식별자가 부여된 사례 예시도이다.
도시된 계층적 정보는 하위 정보 3개가 모인 정보이다. 각각의 하위 정보는 다시 3개의 하위 정보들이 모여 구성된다. 최상위의 전달 식별자 1은 이 정보 전체를 식별하기 위한 식별자이다. 이 식별자는 네트워크 내에서 유일성이 보장되므로, 도 3의 계층적 정보 전체를 식별하는데 이용될 수 있다. 그리고 계층적 정보의 특정한 부분은 전달 식별자와 제1하위 식별자 및 제2하위 식별자를 사용하여 식별해낼 수 있다. 가령 도 3에서 구분 표시된 정보는 [1, 2, 3]의 계층적 식별자를 사용해 식별해낼 수 있다. 이 계층적 식별자에서 1은 전달 식별자이고, 2는 제1하위 식별자이며, 3은 제2하위 식별자이다. 전달 식별자와 그 하위 식별자를 전부 하나의 단일한 식별자로 인코딩하는 CCN에서의 방식과는 달리 패킷을 전달하기 위한 식별자와, 해당 식별자가 가리키는 정보 내의 하위 정보들을 계층적으로 식별해내기 위한 하위 식별자들을 분리하고 있기 때문에, 패킷을 전달하는 네트워크 내 라우터들은 전달 헤더(forwarding header)만 사용하여 패킷을 전달할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 HTTP Adaptive Streaming 비디오의 계층적 조직 형태 예시도이다.
상술한 계층적 식별자 구조를 사용하여 HTTP Adaptive Streaming을 위해 인코딩된 비디오에 식별자를 부여하는 방법을 살펴보면 다음과 같다. 가령, Avatar와 같은 비디오를 네트워크를 통해 서비스하기 위해서는 이 비디오에 네트워크상에서 유일한 전달 식별자를 부여해야 한다. 예로서 Avatar 비디오에 부여된 전달 식별자 값을 232323이라고 하자. 통상 HTTP Adaptive Streaming을 위해 인코딩된 비디오는 하나의 Manifest 파일과 여러 개의 비디오 조각들로 구성된다. 따라서 Avatar라는 비디오는 논리적으로 도 4와 같은 형태로 조직되어 있다고 할 수 있다. 도 4에서 각 원 내에 표시된 값은 해당 정보의 식별자이다. 즉, Avatar라는 비디오는 232323이라는 전달 식별자에 의해 식별된다. 이 비디오를 구성하는 파일 가운데 Manifest 파일인 Avatar.ism 파일은 제1하위 식별자 0에 의해 식별되고, 비트율 350000을 지원하는 첫 번째 비디오 조각은 제1하위 식별자 350000으로 식별되며, 비트율 2750000을 지원하는 비디오 조각은 제1하위 식별자 2750000에 의해 식별된다. 제시된 모든 제1하위 식별자 값은 전달 식별자 232323이 가리키는 비디오 내에서 유일성이 보장되는 값이다. 또한 제2하위 식별자들은 제1하위 식별자가 가리키는 파일 내의 블록(block)을 식별한다. 블록 크기는 임의로 잡을 수 있으며, 예로써 1024 바이트 크기일 수 있다. 이 경우 [232323, 0, 1]은 Avatar 비디오의 Manifest 파일 내의 0 ~ 1023 바이트를 담은 블록을 가리킨다. 그리고 [232323, 350000, 2]는 Avatar 비디오의 Avatar_350000.ismv 파일 내의 1024 ~ 2047 바이트를 담은 블록을 가리킨다. 이상의 체계를 사용하면, 정보 중심 네트워크를 사용하는 응용 계층(application layer)은 다음과 같은 형태로 계층적 정보를 제공받을 수 있다.
(1) 정보의 소비자는 이용하려는 정보의 ID를 전달 식별자 필드에 채운다.
(2) 정보의 소비자는 이용하려는 정보를 구성하는 하위 식별자들을 선택적 헤더에 채운다.
(3) 정보의 소비자는 하위 식별자의 개수를 header descriptor 내에 설정한다.
(4) 정보의 소비자는 패킷을 정보 중심 네트워크로 전송한다.
(5) 정보의 소비자는 정보 중심 네트워크가 반환한 패킷을 수신한다.
(6) 정보의 소비자는 수신한 패킷의 페이로드(Payload)를 살펴 이용하려는 정보를 얻어낸다.
위의 절차를 반복하면, 정보 소비자는 필요한 정보를 정보 중심 네트워크에 요청하고 받을 수 있다. 그리고 이상에서 설명한 패킷의 구조는 예시일 뿐이며, 상술한 모든 정보를 포함하기만 하면 어떤 형태로 구성되더라도 무관하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 중심 네트워크를 구성하는 ICN 노드의 블록도이다.
패킷 처리 장치인 ICN 노드는 도 2와 같은 패킷을 처리한다. 이를 위해, ICN 노드는 레지스트리 질의 캐시부(100)와 정보 등록부(200)와 정보 캐시부(300)와 패킷 송수신부(400) 및 패킷 처리부(500)를 포함한다. 레지스트리 질의 캐시부(100)는 레지스트리에 대한 질의 결과가 캐시되는 부분이다. 레지스트리에 대한 질의 결과는 <전달 식별자, IP 주소>의 순서쌍이다. 이때 질의 결과로 하나 이상의 주소가 반환될 수 있으며, 이 결과가 레지스트리 질의 캐시부(100) 내에 보관된다. 레지스트리 질의 캐시부(100)에는 항상 캐시되어 절대로 교체되지 않는 항목이 있는데, 이는 <레지스트리의 전달 식별자, 레지스트리의 IP 주소>이다. 레지스트리 이중화가 필요한 경우, 하나 이상의 IP 주소를 레지스트리 질의 캐시부(100)에 등록할 수 있으며 이 항목은 ICN 노드가 실행되는 즉시 추가된다. 패킷 처리부(500)가 전달 식별자를 넘겨 질의하면, 레지스트리 질의 캐시부(100)는 그에 대응되는 IP 주소가 보관되어 있는 경우 해당 IP 주소의 목록을 반환하며 없는 경우에는 0을 반환한다.
정보 등록부(200)는 해당 ICN 노드 상에 존재하는 모든 전달 식별자 목록을 관리한다. 패킷 처리부(500)가 전달 식별자를 넘겨 질의하면, 정보 등록부(200)는 목록에 있는 식별자인 경우 true를 반환하며 아닌 경우에는 false를 반환한다. 정보 캐시부(300)는 일반 정보 응답 패킷을 캐시한다. 패킷 송수신부(400)는 패킷 수신부(410)와 패킷 전송부(420)를 포함한다. 패킷 수신부(410)는 응용 계층으로부터 만들어진 패킷을 수신할 수도 있고, 다른 ICN 노드로부터 전달된 패킷을 수신할 수도 있다. 수신된 패킷은 바로 패킷 처리부(500)로 전달된다. 패킷 전송부(420)는 다른 ICN 노드로 패킷을 전송하거나 응용 계층으로 패킷을 전송하는 역할을 담당한다. 패킷 처리부(500)는 정보 요청 패킷과 정보 응답 패킷을 각각 다음과 같이 처리한다.
1. 정보 요청 패킷인 경우
(1) 응용 계층으로부터 접수된 레지스트리 등록 요청 패킷인 경우
① 본 요청 패킷에 포함된 식별자를 정보 등록부(200)에 요청하여 등록한다.
(2) 해당 요청 패킷에 대한 응답 패킷이 정보 캐시부(300)에 존재하는 경우
① 정보 캐시부(300)에 존재하는 정보 응답 패킷을 정보 요청 패킷을 수신한 인터페이스로 전송하도록 패킷 전송부(420)에 요청한다. 전송 전에, 응답 패킷의 IP 헤더의 송신자 IP와 수신자 IP를 각각 본 ICN 노드의 IP 주소와 정보 요청 패킷의 송신자 IP 주소로 변경한다.
(3) 해당 요청 패킷에 대한 응답 패킷이 정보 캐시부에 없는 경우
① 해당 요청 패킷에 포함된 수신자 전달 식별자(하위 식별자들 포함)가 정보 등록부(200)에 등록되어 이는 경우
(a) 응용 계층으로 요청 패킷을 전달하도록 패킷 전송부(420)에 요청한다.
② 그렇지 않은 경우
(a) 포워딩 힌트가 설정되어 있고 그 값이 본 ICN 노드의 주소와 일치하는 경우
ⓐ 정보 요청 패킷이 목적지 ICN 노드에 도달하였으나 요청된 정보가 목적지 ICN 노드에 없는 경우이므로, 해당 패킷을 폐기한다.
(b) 포워딩 힌트가 설정되어 있고 그 값이 본 ICN 노드 주소와 다른 경우
ⓐ IP 라우팅 처리부(600)에 요청하여 Next-hop ICN 노드의 주소 h를 알아낸 다음, 패킷의 IP 헤더 필드에 기록된 송신자 IP 주소를 본 ICN 노드의 IP 주소로 변경하고, 패킷의 IP 헤더 필드에 기록된 수신자 IP 주소를 h로 변경한 다음 패킷 전송부(420)에 전달하여 패킷을 next-hop ICN 노드로 중계한다.
(c) 포워딩 힌트가 설정되어 있지 않은 경우
ⓐ 레지스트리 질의 캐시부(100)에 수신자 전달 식별자를 포함하는 레지스트리 질의 패킷에 대한 응답 패킷이 캐시되어 있는지 살핀다. 캐시되어 있지 않은 경우 수신된 패킷을 내부 임시 저장소에 보관한 다음, 수신된 패킷의 수신자 전달 식별자를 포함하는 레지스트리 질의 패킷을 생성하고 해당 패킷을 패킷 전송부(420)에 전달하여 레지스트리로 발송한다. 캐시된 응답 패킷이 있는 경우에는 포워딩 힌트에 해당 응답 패킷에 기록된 IP 주소를 기록한 다음, 상술한 1.(3).②의 절차를 실행한다.
2. 정보 응답 패킷인 경우
(1) 해당 응답 패킷에 payload가 포함되어 있는 경우
① 캐시 가능한 payload인 경우(일반 정보 응답 패킷인 경우)
(a) 정보 캐시부(300)에 전달하여 캐시
(2) 해당 응답 패킷의 수신자 전달 식별자가 정보 등록부(200)에 등록되어 있는 경우
① 해당 응답 패킷이 레지스트리 질의 응답 패킷인 경우
(a) 해당 응답 패킷을 레지스트리 질의 캐시부(100)에 요청하여 캐시
(b) 레지스트리 질의 응답 패킷에 포함된 주소값 x를 추출
(c) 내부 임시 저장소에 보관된 패킷 가운데 해당 응답 패킷을 대기중인
(d) IP 라우팅 처리부(600)에 요청하여 x에 대한 next-hop ICN 노드의 주소 h를 알아낸 다음, 패킷의 IP 헤더 필드에 기록된 송신자 IP 주소를 본 ICN 노드의 IP 주소로 변경하고, 수신자 IP 주소를 h로 변경한 다음 패킷 전송부(420)에 전달하여 패킷을 next-hop ICN 노드로 중계한다.
② 해당 응답 패킷이 레지스트리 등록 응답 패킷인 경우
(a) 페이로드에 OK가 포함된 경우
ⓐ 응용 계층에 해당 패킷을 전달하여 등록이 성공함을 알림
(b) 페이로드에 ERROR가 포함된 경우
ⓐ 정보 등록부(200)에 해당 패킷을 전달하여 정보 등록부(200)에 기록된 식별자를 삭제
ⓑ 응용 계층에 해당 패킷을 전달하여 등록이 실패함을 알림
③ 해당 응답 패킷이 일반적인 정보 응답 패킷인 경우
(a) 응용 계층으로 해당 응답 패킷 전달
(3) 해당 응답 패킷의 수신자 전달 식별자가 정보 등록부(200)에 등록되어 있지 않은 경우
① 포워딩 힌트가 설정되어 있고 그 값이 본 ICN 노드의 주소와 일치하는 경우
(a) 잘못된 목적지로 전달된 패킷이므로, 수신된 패킷을 폐기한다.
② 포워딩 힌트가 설정되어 있고 그 값이 본 ICN 노드의 주소와 다른 경우
(a) IP 라우팅 처리부(600)에 요청하여 next-hop ICN 노드의 주소 h를 알아낸 다음, 패킷의 IP 헤더 필드에 기록된 송신자 IP 주소를 본 ICN 노드의 IP 주소로 변경하고, 패킷의 IP 헤더 필드에 기록된 수신자 IP 주소를 본 ICN 노드의 IP 주소로 변경하고, 패킷의 IP 헤더 필드에 기록된 수신자 IP 주소를 h로 변경한 다음 패킷 전송부(420)에 전달하여 패킷을 next-hop ICN 노드로 중계한다.
③ 포워딩 힌트가 설정되어 있지 않은 경우
(a) 레지스트리 질의 캐시부(100)에 수신자 전달 식별자를 포함하는 레지스트리 질의 패킷에 대한 응답 패킷이 캐시되어 있는지 살핀다. 캐시되어 있지 않은 경우 수신된 패킷을 내부 임시 저장소에 보관한 다음, 수신된 패킷의 수신자 전달 식별자를 포함하는 레지스트리 질의 패킷을 생성하고 해당 패킷을 패킷 전송부(420)에 전달하여 레지스트리로 발송한다. 캐시된 응답 패킷이 있는 경우에는 포워딩 힌트에 해당 응답 패킷에 기록된 IP 주소를 기록한 다음, 상술한 2.(3)의 절차를 다시 실행한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 ICN 네트워크 구성도이고, 도 7은 레지스트리 등록 요청 패킷 전송 과정 설명을 위한 예시도이며, 도 8은 레지스트리 등록 응답 패킷 전송 과정 설명을 위한 예시도이다. 그리고 도 9는 정보 요청 패킷의 준비 과정 설명을 위한 예시도이고, 도 10은 레지스트리 질의 패킷 전송 과정 설명을 위한 예시도이고, 도 11은 레지스트리 질의 응답 패킷 전송 과정 설명을 위한 예시도이고, 도 12는 정보 요청 패킷 전송 과정 설명을 위한 예시도이며, 도 13은 정보 응답 패킷 전송 과정 설명을 위한 예시도이다.
정보 전송 과정에 대한 실시예를 설명한다. 설명을 위해, 도 6과 같은 네트워크 토폴로지를 가정한다. 도 6에 도시된 예에서 ICN 네트워크는 하나의 레지스트리 서버와 세 개의 일반 ICN 노드로 구성된다. 레지스트리 서버에는 10.0..0.244의 IP 주소가 할당되어 있고, 노드 1,2,3번에는 각각 10.0.0.1, 10.0.0.2, 10.0.0.3의 식별자가 할당되어 있다. 모든 ICN 노드는 자신이 관리하는 정보의 식별자와 위치를 레지스트리 등록 요청 패킷에 실어 레지스트리 서버로 전송한다. 이때 패킷 처리부(500)는 레지스트리 IP 주소를 IP 라우팅 처리부(600)에 넘겨 계산된 next-hop IP 주소를 IP 헤더의 수신자 IP 주소로 설정하고, 본 ICN 노드의 IP 주소를 송신자 IP 주소로 설정한다. 참고로 레지스트리 IP 주소는 레지스트리 질의 캐시부(100)에 이미 저장되어 있으므로 그것을 이용한다.
가령, 도 7에 도시된 바와 같이, 노드 3은 등록 요청 패킷임을 알리는 정보와 자신의 ID를 포함하는 모든 식별자 목록과 자신의 주소를 레지스트리 등록 요청 패킷의 페이로드에 담아 레지스트리 서버로 전송한다. 이에 노드 2는 노드 3으로부터 수신된 패킷을 목적지 10.0.0.244(포워딩 힌트 값)로 전송하기 위해, IP 라우팅 처리부(600)에 질의하여 next-hop ICN 노드의 IP 주소(10.0.0.244)를 결정한 다음 그에 따라 IP 헤더의 송신자/수신자 주소값을 적절히 변경한다. 레지스트리 등록 요청 전송 결과로, 레지스트리 서버는 레지스트리 등록 응답 패킷을 생성하여 도 8과 같이 전송한다. 도 8에 도시되어 있듯이, 전달 식별자 323과 3이 레지스트리 서버에 정상적으로 등록되었다는 응답이 패킷 페이로드에 담겨 전송되고 있다. 도 7에서와 마찬가지로, 도 8에서 레지스트리 서버는 수신자 전달 식별자 3에 대응되는 주소값 10.0.0.3을 IP 라우팅 처리부(600)에 질의하여 next-hop ICN 노드의 주소 10.0.0.2를 계산하고, 그에 따라 IP 헤더의 송신자/수신자 IP 필드의 값을 적절히 변경한다. 그리고 포워딩 힌트 값은 10.0.0.3으로 설정한다. 패킷을 중계하는 노드 2는 패킷을 목적지 10.0.0.3(포워딩 힌트 값)으로 전송하기 위해, IP 라우팅 처리부(600)에 질의하여 next-hop ICN 노드의 IP 주소(10.0.0.3)을 결정하고, 그에 따라 IP 헤더의 송신자/수신자 주소값을 적절히 변경한다. 이상의 절차는 모든 노드가 동일하게 수행한다.
이제 노드 1이 노드 3에 있는 전달 식별자 323이 나타내는 정보를 이용하려 한다고 가정한다. 노드 1은 도 9와 같은 패킷을 준비한다. 도 9에 예시된 패킷의 IP 헤더와 포워딩 힌트의 값은 비어있는 상태이다. 비어있는 값을 채우기 위해, 우선 노드 1은 전달 식별자 323을 관리하는 노드가 어디에 있는지를 레지스트리 서버에 질의한다. 질의를 위해, 노드 1은 도 10에 예시된 바와 같이 레지스트리 질의 패킷을 만들어 전송한다. 레지스트리 질의 패킷의 라우팅 힌트 값으로 사용할 레지스트리 IP 주소의 값은 이미 레지스트리 질의 캐시부(100)에 저장되어 있으므로 그것을 이용한다. 노드 1은 해당 주소를 IP 라우팅 처리부(600)에 질의하여 next-hop ICN 노드의 IP 주소를 결정하고, 결정된 주소를 사용해 IP 헤더의 송신자/수신자 IP 주소 필드를 적절히 변경한다. 노드 2 또한 노드 1로부터 전달된 패킷에 대해서 같은 작업을 하여 패킷을 목적지 노드인 레지스트리 서버로 중계한다.
이에 레지스트리 서버는 도 11에 예시된 바와 같이 질의 응답 패킷을 만들어 전송한다. 이 질의 응답 패킷은 노드 2에 의해 중계되어 노드 1로 전달된다. 질의 응답 패킷을 전달받은 노드 1은 전달 식별자 323이 10.0.0.3에서 관리되고 있다는 사실을 레지스트리 질의 캐시부(100)에 기록한다. 또한 전송 대기중인 패킷의 포워딩 힌트를 10.0.0.3으로 설정한다. 또한 10.0.0.3을 IP 라우팅 처리부(600)에 넘겨 next-hop ICN 노드의 IP 주소를 결정한다. 도 11에서, 결정된 IP 주소의 값은 10.0.0.2이므로, 노드 1은 IP 헤더의 수신자 IP 주소의 값을 10.0.0.2로 설정하고, 송신자 IP 주소의 값은 자신의 IP 주소의 값으로 설정한다. 설정이 끝나면, 노드 1은 도 12에 예시된 바와 같이 정보 요청 패킷을 송신한다. 그리고 송신된 정보 요청 패킷은 노드 2에 의해 중계되어 노드 3으로 전달된다. 정보 요청 패킷을 전달받은 노드 3은 이를 응용 계층으로 전달하며, 응용 계층은 정보 요청 패킷에 대한 정보 응답 패킷을 만들어 전송한다. 전송 과정은 도 13에 예시된 바와 같다.
한편, 전송 과정에서 노드 2와 노드 1은 수신한 정보 응답 패킷에 페이로드가 있으므로 그 패킷을 캐시한다. 캐시된 정보 응답 패킷은 나중에 동일한 정보 요청이 있을 경우, 즉 전달 식별자와 하위 식별자가 모두 동일한 정보의 요청이 있을 경우, 응답을 보내는데 사용된다. 따라서 이후 동일한 정보에 대한 요청이 노드 2에 수신되는 경우, 해당 요청 패킷은 다른 노드로 전달되지 아니하며, 요청 패킷을 수신한 인터페이스로 바로 캐시된 응답 패킷을 전송하게 된다. 전송할 때, IP 헤더의 송/수신자 IP 주소는 각각 요청 패킷의 IP 헤더에 기록된 수신자 IP 주소 및 송신자 IP 주소와 같도록 설정한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 레지스트리 질의 캐시부 200 : 정보 등록부
300 : 정보 캐시부 400 : 패킷 송수신부
410 : 패킷 수신부 420 : 패킷 전송부
500 : 패킷 처리부 600 : IP 라우팅 처리부

Claims (16)

  1. 패킷을 송수신하는 패킷 송수신부; 및
    정보 중심 네트워크(Information-Centric Network)에 존재하는 정보를 식별하며 그 정보를 보유한 네트워크 노드의 IP 주소에 대응되는 전달 식별자 및 그 정보의 자식 정보를 식별하는 하나 이상의 하위 식별자가 포함된 송수신 패킷을 처리하는 패킷 처리부;를 포함하되,
    상기 전달 식별자는 패킷 전달에 이용되는 것을 특징으로 하는 IP 기반의 정보 중심 네트워크용 패킷 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    보유 정보의 전달 식별자를 등록하는 정보 등록부;를 더 포함하며,
    상기 패킷 처리부는 응용 계층으로부터 상기 패킷 송수신부를 통해 전달 식별자와 그에 대응되는 IP 주소가 포함된 레지스트리 등록 요청 패킷을 수신한 경우, 그 레지스트리 등록 요청 패킷에 포함된 전달 식별자를 상기 정보 등록부에 등록 요청하며, 그 레지스트리 등록 요청 패킷을 상기 패킷 송수신부를 통해 레지스트리 서버로 전달하는 것을 특징으로 하는 IP 기반의 정보 중심 네트워크용 패킷 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    정보 응답 패킷을 캐시하는 정보 캐시부;를 더 포함하며,
    상기 패킷 처리부는 상기 수신된 정보 요청 패킷에 포함된 전달 식별자 및 하위 식별자를 포함한 정보 응답 패킷이 상기 정보 캐시부에 캐시되어 있는지 파악하며, 존재할 경우 해당 정보 응답 패킷을 정보를 요청한 네트워크 노드로 전달하는 것을 특징으로 하는 IP 기반의 정보 중심 네트워크용 패킷 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 패킷 처리부는 상기 정보 캐시부에 해당 정보 응답 패킷이 존재하지 않으나 그 정보 요청 패킷에 포함된 전달 식별자가 상기 정보 등록부에 등록되어 있으면, 그 정보 요청 패킷을 상기 패킷 송수신부를 통해 응용 계층으로 전달하며 그에 따라 응용 계층으로부터 응답받은 정보 응답 패킷을 정보를 요청한 네트워크 노드로 전달하는 것을 특징으로 하는 IP 기반의 정보 중심 네트워크용 패킷 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 패킷 처리부는 그 정보 요청 패킷에 포함된 전달 식별자가 상기 정보 등록부에 등록되어 있지 않은 경우, 그 정보 요청 패킷이 목적지 노드로 전달되도록 중계하는 것을 특징으로 하는 IP 기반의 정보 중심 네트워크용 패킷 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 패킷 처리부는 그 정보 요청 패킷에 목적지 노드의 IP 주소가 포워딩 힌트로 설정되어 있는 경우, 그 IP 주소로 정보 요청 패킷이 전달되도록 중계하는 것을 특징으로 하는 IP 기반의 정보 중심 네트워크용 패킷 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    레지스트리 질의 응답 패킷에 포함된 전달 식별자 및 IP 주소 쌍을 캐시하는 레지스트리 질의 캐시부;를 더 포함하며,
    상기 패킷 처리부는 상기 포워딩 힌트가 설정되어 있지 않은 경우, 상기 레지스트리 질의 캐시부에 캐시되어 있는 해당 IP 주소를 정보 요청 패킷의 포워딩 힌트로 설정하는 것을 특징으로 하는 IP 기반의 정보 중심 네트워크용 패킷 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 패킷 처리부는 상기 레지스트리 질의 캐시부에 해당 IP 주소가 캐시되어 있지 않은 경우 정보 요청 패킷의 전달 식별자를 포함한 레지스트리 질의 패킷을 생성하여 상기 패킷 송수신부를 통해 상기 레지스트리 전달 서버로 전달하며, 상기 패킷 송수신부를 통해 수신된 레지스트리 질의 응답 패킷에 포함된 IP 주소를 정보 요청 패킷의 포워딩 힌트로 설정하는 것을 특징으로 하는 IP 기반의 정보 중심 네트워크용 패킷 처리 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 패킷 처리부는 상기 포워딩 힌트가 설정되어 있으나 설정된 IP 주소가 상기 패킷 처리 장치의 IP 주소와 일치하고 그 정보 요청 패킷의 목적지 전달 식별자가 상기 정보 등록부에 등록되어 있지 않은 경우, 그 정보 요청 패킷을 폐기하는 것을 특징으로 하는 IP 기반의 정보 중심 네트워크용 패킷 처리 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 패킷 처리부는 상기 패킷 송수신부를 통해 수신된 정보 응답 패킷에 캐시 가능한 페이로드가 포함된 경우, 상기 정보 캐시부로 전달하는 것을 특징으로 하는 IP 기반의 정보 중심 네트워크용 패킷 처리 장치.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 패킷 처리부는 상기 패킷 송수신부를 통해 수신된 정보 응답 패킷의 전달 식별자가 상기 정보 등록부에 등록되어 있으면 상기 수신된 정보 응답 패킷을 응용 계층으로 전달하는 것을 특징으로 하는 IP 기반의 정보 중심 네트워크용 패킷 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 패킷 처리부는 상기 수신된 정보 응답 패킷의 전달 식별자가 상기 정보 등록부에 등록되어 있지 않으면, 상기 수신된 정보 응답 패킷이 목적지 노드로 전달되도록 중계하는 것을 특징으로 하는 IP 기반의 정보 중심 네트워크용 패킷 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 패킷 처리부는 상기 수신된 정보 응답 패킷에 목적지 노드의 IP 주소가 포워딩 힌트로 설정되어 있는 경우, 그 IP 주소로 정보 응답 패킷이 전달되도록 중계하는 것을 특징으로 하는 IP 기반의 정보 중심 네트워크용 패킷 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    레지스트리 질의 응답 패킷에 포함된 전달 식별자 및 IP 주소 쌍을 캐시하는 레지스트리 질의 캐시부;를 더 포함하며,
    상기 패킷 처리부는 상기 수신된 정보 응답 패킷에 포워딩 힌트가 설정되어 있지 않은 경우, 상기 레지스트리 질의 캐시부에 캐시되어 있는 해당 IP 주소를 정보 응답 패킷의 포워딩 힌트로 설정하는 것을 특징으로 하는 IP 기반의 정보 중심 네트워크용 패킷 처리 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 패킷 처리부는 상기 레지스트리 질의 캐시부에 해당 IP 주소가 캐시되어 있지 않은 경우 정보 응답 패킷의 전달 식별자를 포함한 레지스트리 질의 패킷을 생성하여 상기 패킷 송수신부를 통해 상기 레지스트리 전달 서버로 전달하며, 상기 패킷 송수신부를 통해 수신된 레지스트리 질의 응답 패킷에 포함된 IP 주소를 정보 응답 패킷의 포워딩 힌트로 설정하는 것을 특징으로 하는 IP 기반의 정보 중심 네트워크용 패킷 처리 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 패킷 처리부는 상기 수신된 정보 응답 패킷에 포워딩 힌트가 설정되어 있으나 설정된 IP 주소가 상기 패킷 처리 장치의 IP 주소와 일치하고, 그 정보 응답 패킷의 목적지 전달 식별자가 상기 정보 등록부에 등록되어 있지 않은 경우, 그 정보 응답 패킷을 폐기하는 것을 특징으로 하는 IP 기반의 정보 중심 네트워크용 패킷 처리 장치.
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