KR20140050461A - 오픈 플로우 스위치와 컨트롤러를 사용한 가상망 구현 방법 및 그 장치 - Google Patents

오픈 플로우 스위치와 컨트롤러를 사용한 가상망 구현 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 가상 네트워크 관리장치장치를 개시한다. 상기 장치는 네트워크로 유입된 데이터에 대한 데이터 정보를 수신하는 데이터 정보 수신부와; 상기 수신한 데이터 정보를 기초로 상기 데이터의 특성을 파악하고, 상기 파악된 특성에 따라 상기 데이터가 전달될 가상 네트워크를 결정하는 가상 네트워크 결정부와; 상기 가상 네트워크 결정부로부터 상기 데이터의 전달요청을 수신하고, 상기 데이터의 전달경로를 결정하여 상기 네트워크 내의 스위치로 전송하는 가상 네트워크 제어부;를포함한다.

Description

오픈 플로우 스위치와 컨트롤러를 사용한 가상망 구현 방법 및 그 장치{METHOD AND APPARATUS TO IMPLEMENT VIRTUAL NETWORKS USING OPEN FLOW SWITCHES AND CONTROLLER}
본 명세서는 오픈 플로우 기반의 가상 네트워크 관리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 오픈 플로우 네트워킹을 기반으로 플로우 특성에 따른 가상 네트워크를 생성하고, 각 플로우의 특성에 따라 최적의 가상 네트워크를 결정하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
네트워크 기술은 비즈니스, 가정, 그리고 학교에 대한 매우 중요한 인프라의 일부가 되었다. 그러나 개발자 혹은 연구자의 입장에서 보면, 이러한 성공이 네트워크 기술의 혁신을 가로 막는 장애 요소가 되었다.
현재 네트워크 인프라에서 새로운 서비스를 선보이려면 서로 다른 하드웨어들을 개별적으로 교체 또는 업그레이드한 후 호환성 테스트를 거쳐야하는 등의 어려움이 존재하여 네트워크 혁신에 어려움이 있었다. 또한, 장비 업체마다 장비를 운영하는 방식이나 사용자 인터페이스가 다르기 때문에 네트워크 사용자 혹은 연구자가 새로운 네트워크 프로토콜을 개발하여 적용하는 것이 매우 어려웠다. 이러한 문제점을 극복하기 위해서 개방형 인터페이스를 갖는 스위치나 라우터 기술이 연구되었다. 그러나 이러한 개방형 인터페이스를 제공하는 네트워크 기술들은 성능 대비 가격이 비싸기 때문에 상용화에 어려움이 있었다. 따라서 오픈 플로우 기술은 고비용 문제를 극복하면서 사용자 혹은 개발자에게 개방형 표준 인터페이스를 제공하기 위해서 출현하였다.
오픈 플로우(OpenFlow) 기술은 네트워크 스위치(혹은 라우터)의 패킷 포워딩 기능과 제어 기능을 분리하고 이들 두 기능 간의 통신을 위한 프로토콜을 제공한다. 이는 외부 제어장치(서버)에 의하여 구동되는 소프트웨어가 장비 벤더에 무관하게 스위치 내의 패킷 경로 결정을 가능하게 하였다. 이러한 패킷 포워딩과 제어 영역의 분리는 기존의 네트워크 장치에서 사용되는 ACL이나 라우팅 프로토콜 보다 더 정밀한 트래픽 관리를 가능하게 한다. 따라서 오픈 플로우 기술은 기존의 폐쇄적인 네트워킹 기술을 개방형 네트워킹 기술로 변화시켜서 새로운 네트워킹 기술을 발전시킬 수 있는 미래인터넷 기술로 등장하였다.
한편 나날이 사용자의 데이터 트래픽이 증가하고 있는 이동통신 네트워크에도 이러한 오픈 플로우 기술을 이용할 필요성이 대두되며, 특히 데이터 플로우의 특성을 반영하여 네트워크의 각 노드간에 데이터 트래픽을 전달하는 방법이 요청된다.
또한 오픈 플로우 네트워크에 특성이 다른 트래픽을 유입되었을 때, 각 트래픽을 특성별로 분리하여 처리하는 가상 네트워크 기술을 도입함으로써 네트워크 자원을 더 효율적으로 사용하는 망 운용 방식이 요청되기도 한다.
본 명세서는 오픈 플로우 네트워킹을 기반으로 플로우 특성에 따른 가상 네트워크를 생성하고, 각 플로우의 특성 또는 컨텍스트(context)에 따라 최적의 가상 네트워크를 결정하는 방법 및 그 장치를 제안한다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면 가상 네트워크 관리장치가 개시된다. 상기 장치는 네트워크로 유입된 데이터에 대한 데이터 정보를 수신하는 데이터 정보 수신부와; 상기 수신한 데이터 정보를 기초로 상기 데이터의 특성을 파악하고, 상기 파악된 특성에 따라 상기 데이터가 전달될 가상 네트워크를 결정하는 가상 네트워크 결정부와; 상기 가상 네트워크 결정부로부터 상기 데이터의 전달요청을 수신하고, 상기 데이터의 전달경로를 결정하여 상기 네트워크 내의 스위치로 전송하는 가상 네트워크 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 가상 네트워크 결정부는 상기 수신한 데이터 정보를 기초로 파악된 상기 데이터의 발신지역 특성 또는 상기 데이터의 수신지역 특성에 따라 상기 데이터가 전달될 가상 네트워크를 결정할 수 있다.
상기 가상 네트워크 결정부는 상기 데이터의 발신지역 및 상기 데이터의 수신지역 중 어느 한 지역의 트래픽 양이 소정의 기준 이상인 경우 상기 데이터의 전달경로가 2 이상으로 선택될 수 있는 가상 네트워크를 상기 데이터가 전달될 가상 네트워크로 결정하거나,
또는 상기 데이터의 발신지역 및 상기 데이터의 수신지역의 트래픽 양이 소정의 기준 미만인 경우 상기 데이터의 전달경로가 최소의 전송 지연을 갖는 경로로 선택될 수 있는 가상 네트워크를 상기 데이터가 전달될 가상 네트워크로 결정할 수 있다.
상기 가상 네트워크 결정부는 상기 수신한 데이터 정보를 기초로 파악된 상기 데이터의 발신자 또는 수신자에 의해 선택된 가상 네트워크를 상기 데이터가 전달될 가상 네트워크로 결정할 수 있다.상기 가상 네트워크 결정부는 상기 결정된 가상 네트워크에 대한 가상 네트워크 식별자를 지정하여, 상기 데이터의 모든 패킷에 상기 네트워크 식별자가 포함되도록 할 수 있다.
상기 가상 네트워크 결정부는 상기 데이터에 적용되는 QoS(quality of service)를 나타내는 QoS 식별자를 지정하여, 상기 데이터의 모든 패킷에 상기 QoS 식별자가 포함되도록 할 수 있다.
상기 QoS 식별자는 상기 패킷의 IP 헤더 내의 DSCP(Differentiated Service Code Point) 필드에 포함될 수 있다.
본 명세서의 다른 실시예에 따르면, 가상 네트워크 관리장치의 네트워크 제어 방법이 개시된다. 상기 방법은 네트워크로 유입된 데이터에 대한 데이터 정보를 수신하는 단계와; 상기 수신한 데이터 정보를 기초로 상기 데이터의 특성을 파악하고, 상기 파악된 특성에 따라 상기 데이터가 전달될 가상 네트워크를 결정하는 단계와; 상기 결정된 가상 네트워크 내에서 상기 데이터가 전달되는 경로를 결정하여 상기 가상 네트워크 내의 스위치로 상기 데이터의 전달경로를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 가상 네트워크를 결정하는 단계는 상기 수신한 데이터 정보를 기초로 파악된 상기 데이터의 발신지역 특성 또는 상기 데이터의 수신지역 특성에 따라 상기 데이터가 전달될 가상 네트워크를 결정하는 단계일 수 있다.
상기 가상 네트워크를 결정하는 단계는
상기 데이터의 발신지역 및 상기 데이터의 수신지역 중 어느 한 지역의 트래픽 양이 소정의 기준 이상인 경우 상기 데이터의 전달경로가 2 이상으로 선택될 수 있는 가상 네트워크를 상기 데이터가 전달될 가상 네트워크로 결정하거나,
또는 상기 데이터의 발신지역 및 상기 데이터의 수신지역의 트래픽 양이 소정의 기준 미만인 경우 상기 데이터의 전달경로가 최소의 전송 지연을 갖는 경로로 선택될 수 있는 가상 네트워크를 상기 데이터가 전달될 가상 네트워크로 결정하는 단계일 수 있다.
상기 가상 네트워크를 결정하는 단계는 상기 수신한 데이터 정보를 기초로 파악된 상기 데이터의 발신자 또는 수신자에 의해 선택된 가상 네트워크를 상기 데이터가 전달될 가상 네트워크로 결정하는 단계일 수 있다.
본 명세서의 실시예들은 네트워크에 유입되는 데이터(또는 플로우) 특성을 분석하고 그에 따라 데이터(또는 플로우)의 전달경로 및 처리 방법을 동적으로 제어하는 할 수 있는 효과가 있다. 특히 사용자 및/또는 서비스의 특성을 반영한 가상 네트워크를 생성하여, 실제 네트워크의 부하를 분산하고, 각 데이터(또는 플로우)에 최적화된 네트워크 운용을 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 명세서의 실시예가 적용될 수 있는 오픈플로우 네트워크의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2a 및 2b는 본 명세서의 일 실시예에 따른 가상 네트워크 제어 방법을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 가상 네트워크 관리장치의 블록도이다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니됨을 유의해야 한다. 본 발명의 사상은 첨부된 도면 외에 모든 변경, 균등물 내지 대체물에 까지도 확장되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 명세서의 실시예가 적용될 수 있는 오픈플로우 네트워크의 일 예를 나타낸 도면이다.
오픈 플로우 기술은 이종의 스위치와 라우터를 손쉽게 제어할 수 있는 개방성을 제공한다. 더 넓은 범주에서 오픈 플로우 기술은 SDN(Software Defined Networking) 기술이라 불리는데, SDN이란 곧 기존의 H/W 중심의 정적/폐쇄적 네트워킹 기술을 혁신과 확장에 용이한 S/W 중심으로 진화시키는 기술로서 미래 네트워킹 패러다임이라 할 수 있다. 요약하자면 SDN은 하드웨어 기반의 데이터 전달기능과 소프트웨어 제어기능이 밀접하게 연결된 형태의 현행 스위치/라우터 방식에서 제어 기능을 분리한 후 중앙에서 네트워크의 트래픽 전달 동작을 제어/관리하는 개념이다. 오픈 플로우는 SDN에서 컨트롤러 서버와 스위치/라우터 간의 인터페이스를 구현한 기술이라 할 수 있으며, ONF(Open Networking Foundation)에서 정의되고 있다. ONF는 네트워킹 시스템이 하드웨어, OS, 그리고 응용 프로그램으로 구성되는 컴퓨터 시스템과 같은 유사한 기능 모델을 만들었다. 즉 네트워크를 컴퓨터 시스템에 비유하고, 오픈 플로우는 하드웨어(스위치)와 Network OS 사이를 연결하는 인터페이스로 정의한다. ONF는 이러한 모델을 만들기 위해서 추상화(abstraction) 개념을 도입하고 네트워킹 기술의 중심이 하드웨어에서 소프트웨어로 이동토록 노력하고 있다.
본 명세서의 오픈플로우(open flow) 네트워크는 오픈플로우 스위치(10a 내지10e)와 컨트롤러(100)를 포함하여 구성될 수 있다.
오픈플로우는 SDN(Software Defined Networking) 기술로서, 망 구성 노드(스위치, 라우터 등)의 기능을 대폭 축소하는 대신, 망의 주요 기능들을 중앙집중식 컨트롤러를 통해 구현 및/또는 제어하며, 유연하고 효율적인 망관리, 신규 네트워크 기술의 신속한 도입 등의 장점을 갖는다.
상기 오픈플로우 스위치(10a 내지10e)는 플로우 테이블(flow table)을 가지고 있으며, 상기 플로우 테이블의 각 엔트리(entry)에는 특정 조건(rule)에 부합하는 플로우를 상기 오픈플로우 스위치가 어떻게 처리할 것인지 기술된다. 또한 해당 조건의 플로우에 대한 통계(Statistics)가 함께 저장될 수도 있다.
여기서 플로우는 스위치 포트(port), VLAN ID, 송신자 MAC 주소, 수신자 MAC 주소, 이더넷 타입(Ethernet Type), 송신자 IP 주소, 수신자 IP 주소, IP 프로토콜 종류, 송신자 포트(port), 수신자 포트(port) 등을 포함하는 구별자를 통해 구별될 수 있다. 네트워크 운용자는 상기의 구별자를 이용하여 특정 플로우들을 같은 플로우로 취급하거나, 혹은 서로 다른 플로우로 취급하는 조건(rule)을 정의할 수 있다.
또한 네트워크 운용자는 별도의 장치(예컨대, 컨트롤러)를 이용하여 플로우가 어떤 서비스(혹은 어플리케이션)의 데이터인지, 어떤 타입의 고객이 송수신하는 플로우인지, 유해/무해한 플로우인지, 어떤 서비스 사업자가 송수신하는 플로우인지 등 High-level의 컨텍스트(context) 정보를 판별할 수도 있다.
상기 컨트롤러(100)는 상기 오픈플로우 스위치(10a 내지10e)에 특정 플로우 조건 및 처리 지침(Rule/Action)을 주입하여 특정 플로우를 어떤 경로로 전달할 것인지 제어할 수 있다.
상기 플로우 조건 및 처리 지침(Rule/Action)의 예는 하기 표1과 같다.
조건(Rule) 처리 지침(Action) 비고
1 MAC주소 A로 향하는 플로우 스위치a로 전달 스위칭 (Layer 2)
2 IP주소 B로 향하는 플로우 스위치b로 전달 IP 라우팅 (Layer 3)
3 TCP port가 80(http) Drop 방화벽(Firewall)
상기 표 1을 참고하여 보면, 제1 조건 및 처리지침은 “MAC 주소가 A로 향하는 플로우는 스위치 a로 전달”하도록 하는 것으로서, 이는 layer 2 스위칭에 대응되는 처리 지침이다. 제2 조건 및 처리지침은 “IP 주소가 B로 향하는 플로우는 스위치 b로 전달”하도록 하는 것으로서 이는 layer 3 라우팅에 대응되는 처리 지침이다. 한편, 제3 조건 및 처리지침은 “TCP 포트가 80인(즉, http) 플로우는 처리하지 않고 폐기”하는 것으로서, 이는 방화벽에 대응되는 처리 지침이다.
도 2a 및 2b는 본 명세서의 일 실시예에 따른 가상 네트워크 제어 방법을 나타낸 도면이다.
도 2a는 본 명세서의 실시예에 따른 가상 네트워크(virtual network)의 예시도이다. 본 명세서에 따른 가상 네트워크는 실제 물리적 네트워크(physical network)의 모든 자원(노드, 링크)를 가상화하여 성능/운영/보안이 격리된 네트워크이며, 각각의 가상 네트워크 별로 전송프로토콜, 토폴로지(topology), QoS(전송속도, 대역폭, 전송지연, 손실 등) 등을 다르게 설정될 수 있다.
특히 상기 가상 네트워크는 하기 표 2와 같이 서비스 특성에 대응되도록 설정될 수 있다.
ID 이름 토폴로지 프로토콜 QoS 트래픽
1 대용량 데이터 S/W 2->3->6->7 IP 대역폭 > 10 Mbps 주문형 비디오(VOD)
2 음성 S/W 1->2->4->5 IPsec 손실 < 0.001
지연 < 60msec		 mVoIP
3 실시간 S/W 1->3->6 IP 지연 < 20msec 은행/증권거래
상기 표 2의 예와 같이, 제1 가상 네트워크는 “대용량 데이터 전송용 가상 네트워크”로서, 전송 속도를 최대화하되 부하 분산(load balancing)이 반영되도록 플로우 전송 경로를 설정하여 구성될 수 있다. 그리고 제2 가상 네트워크는 “음성 패킷 전송용 가상 네트워크”로서, 손실율(loss rate)을 최소화하고 지연 지터(delay jitter)가 안정화되도록 플로우 전송 경로를 설정하여 구성될 수 있다. 이어서 제3 가상 네트워크는 “실시간(realtime) 전송용 가상망”으로서, 전송 지연이 최소화되도록 플로우 전송 경로를 설정하여 구성될 수 있다.
또는 상기 가상 네트워크는 하기 표 3와 같이 요금제 특성에 대응되도록 설정될 수 있다.
ID 요금제 이름 토폴로지 트래픽
1 LTE100 무제한 S/W 2->3->6->7 데이터 허용량 : 무제한
mWoIP 트래픽 허용량 : 750 MB
2 LTE42 S/W 1->2->5 데이터 허용량 : 1.1 GB
mWoIP 트래픽 제한
... ... ... ...
상기 표 3의 예와 같이, 제1 가상 네트워크는 “LTE100 무제한 요금제용 가상 네트워크”로서, 허용되는 트래픽 특성이 반영되도록 플로우 전송경로 및 트래픽 제어 지침을 설정하여 구성될 수 있다. 그리고 제2 가상 네트워크는 “LTE42 요금제용 가상 네트워크”로서, 허용되는 트래픽 특성이 반영되도록 플로우 전송경로 및 트래픽 제어 지침을 설정하여 구성될 수 있다.
또는 상기 가상 네트워크는 하기 표 4와 같이 플로우 특성에 대응되도록 설정될 수 있다.
ID 이름 토폴로지 컨트롤러 QoS 플로우
1 VN-1 S/W 1->2->4->5 오픈 플로우 컨트롤러 #1 대역폭 > 10 Mbps 서울 발
2 VN-2 S/W 1->3->6 오픈 플로우 컨트롤러#2 지연 < 20msec 부산 발
... ... ... ... ... ...
상기 표 4의 예와 같이, 제1 가상 네트워크는 “서울에서 발신되는 플로우를 전달하는 가상 네트워크”로서, 담당 컨트롤러, 플로우 전송경로, QoS 등을 특정하여 구성될 수 있다. 그리고 제2 가상 네트워크는 “부산에서 발신되는 플로우를 전달하는 가상 네트워크”로서, 담당 컨트롤러, 플로우 전송경로, QoS 등을 특정하여 구성될 수 있다.
또는 상기 가상 네트워크는 사용자의 선택에 따라 설정될 수 있다. 즉, 사용자는 유선 또는 무선 인터페이스를 통해 가상 네트워크 설정 메뉴에 접속하여 개인화된 가상 네트워크를 선택 또는 구성할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 자신이 발신 또는 수신하는 특정(또는 모든) 데이터 트래픽이 전송될 가상 네트워크를 선택 또는 구성할 수 있다. 이때 사용자가 네트워크 사업자가 예시적으로 제시한 다수 개의 가상 네트워크 중에서 하나를 선택하는 방식으로 개인 가상 네트워크를 정할 수도 있고, 사용자가 스스로 가상 네트워크 사용 기간, 토폴로지, 프로토콜, 담당 컨트롤러, 트래픽 종류별 QoS 등을 선택하는 방식으로 개인 가상 네트워크를 정할 수도 있다.
도 2b는 본 명세서의 일 실시예에 따른 가상 네트워크(virtual network) 제어 방법을 나타낸 도면이다.
본 명세서의 네트워크는 하나의 실제 네트워크(physical network) 상에 복수개의 가상 네트워크(virtual network)가 설정될 수 있다. 각 가상 네트워크는 개별적으로 리소스(resource) 허용치(스위치 별 CPU, 제한 대역폭 등), 담당 컨트롤러 주소, 전달할 데이터(또는 플로우)의 종류 등이 설정될 수 있다(①). 이러한 각 가상 네트워크 별 설정 정보들은 가상 네트워크 관리장치(200) 또는 가상 네트워크 데이터베이스(300)에 저장될 수 있다.
네트워크에 새로운 데이터(또는 플로우)가 유입되면(② 또는 ③), 인입 스위치(ingress switch)는 유입된 데이터에 대한 정보를 가상 네트워크 관리장치(200)에 전달한다(④). 이때 상기 데이터에 대한 정보는 스위치 포트, 발신자/수신자의 MAC 주소, 이더넷(ethernet) 타입, 가상 네트워크 식별자(VLAN ID), 발신자/수신자의 IP 주소, 프로토콜, 발신자/수신자의 포트, 페이로드(Payload) 등의 정보를 포함할 수 있다.
유입된 데이터(또는 플로우)에 대한 데이터 정보를 수신한 상기 가상 네트워크 관리장치(200)는 상기 데이터 정보를 기초로 상기 유입된 데이터의 특성을 파악한다. 예를 들어, 상기 가상 네트워크 관리장치(200)는 발신지/수신지 IP 주소 정보를 기초로 상기 데이터의 발신 지역 및/또는 수신지역을 알 수 있고, 이에 발신 지역 및/또는 수신지역의 현재/과거의 트래픽 양, 사용자 만족도 등의 정보를 더 참조하여 상기 발신 지역 및/또는 수신지역의 특성을 파악할 수 있다. 또한 상기 가상 네트워크 관리장치(200)는 발신지/수신지 IP 주소가 어떤 단말 장치에 할당된 주소인지를 확인함으로써 상기 데이터 발신자 및/또는 수신자의 고객 정보, 가입 서비스 등에 대한 특성을 파악할 수도 있다.
상기 가상 네트워크 관리장치(200)는 상기 파악된 특성에 따라 상기 데이터(또는 플로우)가 전달될 가상 네트워크를 결정할 수 있다. 이때 상기 가상 네트워크 관리장치(200)는 가상 네트워크 데이터베이스(300)를 참조하여 상기 결정과정을 수행할 수도 있다(⑤).
일 실시예로서, 상기 가상 네트워크 관리장치(200)는 상기 파악된 상기 데이터(또는 플로우)의 발신지역 특성 또는 상기 데이터의 수신지역 특성에 따라 상기 데이터가 전달될 가상 네트워크를 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 데이터의 발신지역 및 상기 데이터의 수신지역 중 어느 한 지역의 트래픽 양이 소정의 기준 이상인 경우 상기 데이터의 전달경로가 2 이상으로 선택될 수 있는 가상 네트워크를 상기 데이터가 전달될 가상 네트워크(예컨대, 도 2a의 가상 네트워크 1)로 결정할 수 있다. 이러한 방식으로 트래픽이 많이 오가는 지역에 부하 분산을 도모할 수 있다. 또는 상기 가상 네트워크 관리장치(200)는 상기 데이터의 발신지역 및 상기 데이터의 수신지역의 트래픽 양이 소정의 기준 미만인 경우 상기 데이터의 전달경로가 최소의 전송 지연을 갖는 경로(예컨대, 도 2a의 가상 네트워크 3)로 선택될 수 있는 가상 네트워크를 상기 데이터가 전달될 가상 네트워크로 결정할 수도 있다. 이밖에도 상기 가상 네트워크 관리장치(200)는 최근에 데이터 속도로 인한 고객 불만이 많았던 지역으로 발/수신 되는 데이터에 대하여는 전송 지연이 더 적은 전달경로를 갖는 가상 네트워크를 통해 상기 데이터가 전달되도록 결정할 수도 있다. 상기의 방식으로 선택되는 가상 네트워크는, 각각 설정된 QoS를 기초로 하여 해당 가상 네트워크를 통해 전달되는 특정 지역 데이터의 전송에 일정 품질을 보장할 수 있다. 즉, 상기 표 4와 같이 정의된 가상 네트워크(특히 스위치)는 해당 QoS를 만족할 수 있도록 데이터 또는 패킷 처리의 우선 순위를 조절할 수 있다.
또 다른 실시예로서, 상기 가상 네트워크 관리장치(200)는 상기 파악된 상기 데이터(또는 플로우)의 발신자 또는 수신자에 의해 선택된 가상 네트워크를 상기 데이터가 전달될 가상 네트워크로 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 가상 네트워크 관리장치(200)는 (도 2a에서의 설명과 같이) 특정 가상 네트워크를 선택한 사용자가 발신 또는 수신하는 데이터인 경우, 상기 사용자가 선택한 가상 네트워크(예컨대, 도 2a의 가상 네트워크 2)를 통해 상기 데이터가 전달되도록 결정할 수도 있다.
상기 가상 네트워크 관리장치(200)는 상기 결정된 가상 네트워크에 관한 정보를 담당 가상 네트워크 제어부로 전송하여, 상기 가상 네트워크 제어부가 상기 가상 네트워크에 관한 정보를 이용하여 상기 데이터(또는 플로우)의 전달 경로를 결정한다(⑥). 이때 상기 가상 네트워크 제어부는 상기 가상 네트워크 관리장치(200)의 내부에 위치할 수도 있고, 별개로 위치할 수도 있다. 일 실시예로서 상기 가상 네트워크 제어부는 오픈 플로우 컨트롤러일 수 있다.
상기 가상 네트워크 제어부는 상기 데이터(또는 플로우)가 전달되도록 결정된 가상 네트워크에서 어떤 경로를 통해 상기 데이터가 전달될 것인지 결정하고, 상기 결정된 경로 정보를 해당 가상 네트워크 내의 모든 스위치로 전송하여(⑦) 상기 데이터가 전달될 수 있도록 한다.
상기 데이터(또는 플로우)는 위와 같이 결정된 가상 네트워크 및 가상 네트워크 내의 전달 경로를 통해 전달될 때 가상 네트워크 식별자(VLAN Tag) 및/또는 QoS 식별자를 더 포함하여 전달될 수 있다. 상기 가상 네트워크 식별자(VLAN Tag) 및/또는 QoS 식별자는 상기 가상 네트워크 관리장치(200)에 의해 지정되어, 담당 컨트롤러를 거쳐 각 스위치로 전달될 수 있다. 여기서 가상 네트워크 식별자(VLAN Tag)는 해당 데이터가 전달되도록 결정된 가상 네트워크를 식별하는 ID이며, QoS 식별자는 해당 데이터가 전달되도록 결정된 가상 네트워크에서 보장하는 QoS 수준을 나타내는 정보이다. 이때 상기 QoS 식별자는 상기 패킷의 IP 헤더 내의 DSCP(Differentiated Service Code Point) 필드에 포함될 수 있다. DSCP는 IP 헤더의 ToS 필드에 존재하는 6bit 길이의 변수로, 64개 QoS 레벨 설정 가능하다.
해당 데이터(또는 플로우)를 전달하는 가상 네트워크의 스위치 들은 가상 네트워크 식별자(VLAN Tag) 및/또는 QoS 식별자를 참조하여 데이터 (또는 관련 패킷)을 처리할 수 있다. 예를 들어, 스위치는 자신이 속한 가상 네트워크의 식별자와 다른 식별자를 가진 패킷은 폐기할 수 있다. 또는 스위치는 여러 데이터의 패킷를 수신한 경우, 전달 속도가 더 높은 QoS를 가진 데이터의 패킷을 우선적으로 전달할 수 있다.
특정 가상 네트워크의 인입(ingress) 스위치는 특정 데이터(또는 플로우)와 관련된 모든 패킷에 가상 네트워크 식별자 및/또는 QoS 식별자를 첨부하여 전달할 수 있으며, 유출(egress) 스위치는 가상 네트워크 식별자 및/또는 QoS 식별자를 제거하여 외부로 전달할 수 있다. 특정 가상 네트워크 내에서는 특정 가상 네트워크 식별자(VLAN Tag)가 붙은 패킷들에 대해 동일 QoS 정책 수행할 수도 있다.
유입 데이터(또는 플로우)는 상기와 같은 방식으로 가상 네트워크를 통하여 외부로 전달된다(⑧).
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 가상 네트워크 관리장치의 블록도이다.
상기 가상 네트워크 관리장치(200)는 오픈플로우(open flow) 네트워크를 기반으로 구성된 가상 네트워크를 관리/제어할 수 있으며, 도 2에서 상술한 방법들을 수행할 수 있다. 상기 가상 네트워크 관리장치(200)는 데이터 정보 수신부(201), 가상 네트워크 결정부(202) 및 가상 네트워크 제어부(203)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한 상기 가상 네트워크 관리장치(200)는 외부의 데이터베이스 또는 사용자와의 인터페이스부를 더 포함할 수도 있다.
상기 데이터 정보 수신부(201)는 네트워크로 유입된 데이터(또는플로우)에 대한 데이터(또는플로우) 정보를 수신한다. 이때 상기 데이터에 대한 정보는 스위치 포트, 발신자/수신자의 MAC 주소, 이더넷(ethernet) 타입, 가상 네트워크 식별자(VLAN ID), 발신자/수신자의 IP 주소, 프로토콜, 발신자/수신자의 포트, 페이로드(Payload) 등의 정보를 포함할 수 있다.
상기 가상 네트워크 결정부(202)는 상기 수신한 데이터 정보를 기초로 상기 데이터(또는플로우)의 특성을 파악하고, 상기 파악된 특성에 따라 상기 데이터가 전달될 가상 네트워크를 결정할 수 있다.
상기 가상 네트워크 결정부(202)는 상기 데이터 정보를 기초로 상기 유입된 데이터(또는플로우)의 특성을 파악할 수 있다. 예를 들어, 상기 가상 네트워크 결정부(202)는 정보를 발신지/수신지 IP 주소 정보를 기초로 상기 데이터의 발신 지역 및/또는 수신지역을 알 수 있고, 이에 발신 지역 및/또는 수신지역의 현재/과거의 트래픽 양, 사용자 만족도 등의 정보를 더 참조하여 상기 발신 지역 및/또는 수신지역의 특성을 파악할 수 있다. 또한 상기 가상 네트워크 결정부(202)는 발신지/수신지 IP 주소가 어떤 단말 장치에 할당된 주소인지를 확인함으로써 상기 데이터 발신자 및/또는 수신자의 고객 정보, 가입 서비스 등에 대한 특성을 파악할 수도 있다.
상기 가상 네트워크 결정부(202)는 상기 파악된 특성에 따라 상기 데이터가 전달될 가상 네트워크를 결정할 수 있다.
일 실시예로서, 상기 가상 네트워크 결정부(202)는 상기 수신한 데이터 정보를 기초로 파악된 상기 데이터(또는플로우)의 발신지역 특성 또는 상기 데이터의 수신지역 특성에 따라 상기 데이터가 전달될 가상 네트워크를 결정할 수 있다. 예를 들어 상기 가상 네트워크 결정부(202)는 상기 데이터의 발신지역 및 상기 데이터의 수신지역 중 어느 한 지역의 트래픽 양이 소정의 기준 이상인 경우 상기 데이터의 전달경로가 2 이상으로 선택될 수 있는 가상 네트워크를 상기 데이터가 전달될 가상 네트워크로 결정하거나, 또는 상기 데이터의 발신지역 및 상기 데이터의 수신지역의 트래픽 양이 소정의 기준 미만인 경우 상기 데이터의 전달경로가 최소의 전송 지연을 갖는 경로로 선택될 수 있는 가상 네트워크를 상기 데이터가 전달될 가상 네트워크로 결정할 수 있다.
또 다른 실시예로서, 상기 가상 네트워크 결정부(202)는 상기 가상 네트워크 결정부는 상기 수신한 데이터 정보를 기초로 파악된 상기 데이터(또는 플로우)의 발신자 또는 수신자에 의해 선택된 가상 네트워크를 상기 데이터가 전달될 가상 네트워크로 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 가상 네트워크 결정부(202)는 (도 2a에서의 설명과 같이) 특정 가상 네트워크를 선택한 사용자가 발신 또는 수신하는 데이터인 경우, 상기 사용자가 선택한 가상 네트워크(예컨대, 도 2a의 가상 네트워크 2)를 통해 상기 데이터가 전달되도록 결정할 수도 있다.
한편, 상기 가상 네트워크 결정부(202)는 상기 결정된 가상 네트워크에 대한 가상 네트워크 식별자를 지정하여, 상기 데이터(또는플로우)의 모든 패킷에 상기 네트워크 식별자가 포함되도록 할 수 있다. 또한 상기 가상 네트워크 결정부(202)는 상기 데이터에 적용되는 QoS(quality of service)를 나타내는 QoS 식별자를 지정하여, 상기 데이터의 모든 패킷에 상기 QoS 식별자가 포함되도록 할 수 있다. 이때 상기 QoS 식별자는 상기 패킷의 IP 헤더 내의 DSCP 필드에 포함될 수 있다. 상기 가상 네트워크 식별자(VLAN Tag) 및/또는 QoS 식별자는 상기 가상 네트워크 결정부(202)에 의해 지정되어, 담당 컨트롤러를 거쳐 각 스위치로 전달될 수 있다. 여기서 가상 네트워크 식별자(VLAN Tag)는 해당 데이터가 전달되도록 결정된 가상 네트워크를 식별하는 ID이며, QoS 식별자는 해당 데이터가 전달되도록 결정된 가상 네트워크에서 보장하는 QoS 수준을 나타내는 정보이다. 해당 데이터를 전달하는 가상 네트워크의 스위치 들은 가상 네트워크 식별자(VLAN Tag) 및/또는 QoS 식별자를 참조하여 데이터 (또는 관련 패킷)을 처리할 수 있다.
상기 가상 네트워크 제어부(203)는 상기 가상 네트워크 결정부로부터 상기 데이터의 전달요청을 수신하고, 상기 데이터의 전달 경로를 결정할 수 있다.. 즉 상기 가상 네트워크 제어부(203)는 상기 데이터(또는 플로우)가 전달되도록 결정된 가상 네트워크 내에서 어떤 경로를 통해 상기 데이터가 전달될 것인지 그 전달경로를 결정하고, 상기 결정된 전달경로를 담당하는 가상 네트워크 내의 스위치로 전송하여 상기 데이터가 전달될 수 있도록 제어한다.
상기 가상 네트워크 제어부(203)는 오픈 플로우 컨트롤러일 수 있으며, 상기 가상 네트워크 관리장치(200)의 내부에 또는 외부에 위치할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
10a ~ 10e : 오픈 플로우 스위치
100 : 오픈 플로우 컨트롤러
200 : 가상 네트워크 관리장치

Claims (11)

  1. 네트워크로 유입된 데이터에 대한 데이터 정보를 수신하는 데이터 정보 수신부;
    상기 수신한 데이터 정보를 기초로 상기 데이터의 특성을 파악하고, 상기 파악된 특성에 따라 상기 데이터가 전달될 가상 네트워크를 결정하는 가상 네트워크 결정부;
    상기 가상 네트워크 결정부로부터 상기 데이터의 전달요청을 수신하고, 상기 데이터의 전달경로를 결정하여 상기 네트워크 내의 스위치로 전송하는 가상 네트워크 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 네트워크 관리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가상 네트워크 결정부는 상기 수신한 데이터 정보를 기초로 파악된 상기 데이터의 발신지역 특성 또는 상기 데이터의 수신지역 특성에 따라 상기 데이터가 전달될 가상 네트워크를 결정하는 것을 특징으로 하는 가상 네트워크 관리장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 가상 네트워크 결정부는,
    상기 데이터의 발신지역 및 상기 데이터의 수신지역 중 어느 한 지역의 트래픽 양이 소정의 기준 이상인 경우 상기 데이터의 전달경로가 2 이상으로 선택될 수 있는 가상 네트워크를 상기 데이터가 전달될 가상 네트워크로 결정하거나,
    또는 상기 데이터의 발신지역 및 상기 데이터의 수신지역의 트래픽 양이 소정의 기준 미만인 경우 상기 데이터의 전달경로가 최소의 전송 지연을 갖는 경로로 선택될 수 있는 가상 네트워크를 상기 데이터가 전달될 가상 네트워크로 결정하는 것을 특징으로 하는 가상 네트워크 관리장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가상 네트워크 결정부는 상기 수신한 데이터 정보를 기초로 파악된 상기 데이터의 발신자 또는 수신자에 의해 선택된 가상 네트워크를 상기 데이터가 전달될 가상 네트워크로 결정하는 것을 특징으로 하는 가상 네트워크 관리장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가상 네트워크 결정부는 상기 결정된 가상 네트워크에 대한 가상 네트워크 식별자를 지정하여, 상기 데이터의 모든 패킷에 상기 네트워크 식별자가 포함되도록 하는 것을 특징으로 하는 가상 네트워크 관리장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가상 네트워크 결정부는 상기 데이터에 적용되는 QoS(quality of service)를 나타내는 QoS 식별자를 지정하여, 상기 데이터의 모든 패킷에 상기 QoS 식별자가 포함되도록 하는 것을 특징으로 하는 가상 네트워크 관리장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 QoS 식별자는 상기 패킷의 IP 헤더 내의 DSCP(Differentiated Service Code Point) 필드에 포함되는 것을 특징으로 하는 가상 네트워크 관리장치.
  8. 네트워크로 유입된 데이터에 대한 데이터 정보를 수신하는 단계;
    상기 수신한 데이터 정보를 기초로 상기 데이터의 특성을 파악하고, 상기 파악된 특성에 따라 상기 데이터가 전달될 가상 네트워크를 결정하는 단계;
    상기 결정된 가상 네트워크 내에서 상기 데이터가 전달되는 경로를 결정하여 상기 가상 네트워크 내의 스위치로 상기 데이터의 전달경로를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 네트워크 관리장치의 네트워크 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 가상 네트워크를 결정하는 단계는 상기 수신한 데이터 정보를 기초로 파악된 상기 데이터의 발신지역 특성 또는 상기 데이터의 수신지역 특성에 따라 상기 데이터가 전달될 가상 네트워크를 결정하는 단계인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 가상 네트워크를 결정하는 단계는
    상기 데이터의 발신지역 및 상기 데이터의 수신지역 중 어느 한 지역의 트래픽 양이 소정의 기준 이상인 경우 상기 데이터의 전달경로가 2 이상으로 선택될 수 있는 가상 네트워크를 상기 데이터가 전달될 가상 네트워크로 결정하거나,
    또는 상기 데이터의 발신지역 및 상기 데이터의 수신지역의 트래픽 양이 소정의 기준 미만인 경우 상기 데이터의 전달경로가 최소의 전송 지연을 갖는 경로로 선택될 수 있는 가상 네트워크를 상기 데이터가 전달될 가상 네트워크로 결정하는 단계인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 가상 네트워크를 결정하는 단계는 상기 수신한 데이터 정보를 기초로 파악된 상기 데이터의 발신자 또는 수신자에 의해 선택된 가상 네트워크를 상기 데이터가 전달될 가상 네트워크로 결정하는 단계인 것을 특징으로 하는 방법.
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