KR20150053214A - 콘텐츠 기반 네트워크에서 콘텐츠의 저장 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 콘텐츠 기반 네트워크에서 콘텐츠를 라우터에 저장하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 패킷의 라우팅 경로에 있는 모든 라우터에 콘텐츠를 저장하는 대신 라우팅 경로 중 선택적으로 최대 2개의 라우터에만 콘텐츠를 저장하도록 제어함으로써, 한정된 용량의 캐시를 가지는 모든 라우터에 동일한 콘텐츠가 중복되어 저장되는 것을 방지하여 각 라우터 캐시에 다양한 콘텐츠가 저장되도록 하며 이를 통해 사용자 단말기가 요청한 콘텐츠를 서버를 통하지 않고 라우터를 통해 사용자 단말기로 직접 제공할 확률을 높여 트래픽 부하를 줄일 수 있는 콘텐츠 저장 방법에 관한 것이다.

Description

콘텐츠 기반 네트워크에서 콘텐츠의 저장 방법{Method for saving content in content centric network}
본 발명은 콘텐츠 기반 네트워크에서 콘텐츠를 라우터에 저장하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 패킷의 라우팅 경로에 있는 모든 라우터에 콘텐츠를 저장하는 대신 라우팅 경로 중 선택적으로 최대 2개의 라우터에만 콘텐츠를 저장하도록 제어함으로써, 한정된 용량의 캐시를 가지는 모든 라우터에 동일한 콘텐츠가 중복되어 저장되는 것을 방지하여 라우터에 다양한 종류의 콘텐츠가 저장되도록 하며 이를 통해 사용자 단말기가 요청한 콘텐츠를 서버를 통하지 않고 라우터를 통해 사용자 단말기로 직접 제공할 확률을 높여 트래픽 부하를 줄일 수 있는 콘텐츠 저장 방법에 관한 것이다.
지금까지 널리 사용되고 있는 인터넷은 IP 주소를 이용하여 송신자와 수신자 사이의 1:1 구조로 서비스를 요청하고 제공받는 구조이다. 그러나 인터넷 고화질 TV, 인터넷 음성/화성 통신, 인터넷 원격 제어, 사물통신(Internet of Things:IoT) 등 인터넷을 이용한 다양한 분야와 용도가 계속되어 개발되어 사용되고 있는 현실에서 1:1구조의 인터넷은 주소체제 고갈로 인한 확장성, 보안성, 서비스 품질 보장성 등에서 한계점을 가진다.
인터넷의 한계를 극복하기 위해 미래 인터넷에 관한 연구가 진행되고 있는데, 미래 인터넷에 관한 연구는 크게 점진적 접근(evolutionary approach)과 혁신적 접근(revoultionary approach)이 있을 수 있다. 점진적 접근이란 현재 인터넷의 기본 특성은 그대로 견지하는 한편 서비스의 연속성을 보장하면서 개선 방향을 모색하는 것이다. 반면에 혁신적 접근이란 현재 인터넷 기술에 속박되거나 구속되지 않으며 미래사회의 요구 사항을 완전하게 만족시킬 수 있는 네트워크 기술을 창조하는 것이다.
혁신적 접근 방식 중 콘텐츠 중심 네트워크(Content Centric Network, CCN)는 종래 IP 주소를 이용하여 1:1 구조로 서비스를 요청하고 제공하는 구조 대신 콘텐츠 이름에 기반하여 서비스를 요청하고 제공하는 구조이다.
도 1은 종래 콘텐츠 중심 네트워크를 설명하기 위한 도면이며, 도 2와 도 3은 종래 콘텐츠 중심 네트워크에서 콘텐츠가 송수신되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참고로 종래 콘텐츠 중심 네트워크를 보다 구체적으로 살펴보면, 종래 콘텐츠 중심 네트워크는 다수의 라우터를 구비하는 네트워크(20)와 네트워크(20)에 접속되어 있는 사용자 단말기(10) 및 콘텐츠 서버(30)를 구비하여 구성되어 있다.
사용자 단말기(10)는 네트워크(20)에 구비되어 있는 다수의 라우터 중 어느 하나의 접속 라우터에 접속하며, 접속 라우터로 콘텐츠 요청 메시지를 송신한다. 접속 라우터는 콘텐츠 요청 메시지에서 요청 콘텐츠의 식별자를 추출하고, 요청 콘텐츠 식별자에 기초하여 요청 콘텐츠가 접속 라우터에 저장 등록되어 있는지 판단한다. 접속 라우터에 요청 콘텐츠가 존재하지 않는 경우, 접속 라우터는 네트워크(20)의 주변 라우터로 콘텐츠 요청 메시지를 플러딩(flooding) 방식으로 전송하며 주변 라우터 중 요청 콘텐츠를 저장 등록하고 있는 주변 라우터 또는 요청 콘텐츠를 제공하는 콘텐츠 서버(30)에 접속되어 있는 소스 라우터는 콘텐츠 요청 메시지를 전송받은 순서의 역순서로 요청 콘텐츠를 이동 단말기(10)로 제공한다.
도 2를 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 사용자 단말기(10)는 요청 콘텐츠가 존재하는 경우, 요청 콘텐츠에 대한 정보를 구비하는 콘텐츠 요청 메시지(CR)를 접속 라우터(A)로 전송한다. 접속 라우터(A)는 요청 콘텐츠 식별자와 접속 라우터(A)에 저장 등록되어 있는 등록 콘텐츠 리스트를 비교하여 접속 라우터(A)에 요청 콘텐츠가 존재하는지 판단한다. 접속 라우터(A)에 요청 콘텐츠가 존재하지 않는 경우, 접속 라우터(A)는 주변 라우터(B)로 콘텐츠 요청 메시지를 전송하며, 주변 라우터(B)에서도 접속 라우터(A)와 동일하게 주변 라우터(B)에 요청 콘텐츠가 존재하는지 판단하여, 주변 라우터(B)에 요청 콘텐츠가 존재하지 않는 경우 주변 라우터(B)의 주변 라우터(C)로 콘텐츠 요청 메시지를 전송하며, 요청 콘텐츠가 주변 라우터(C)에 등록 저장되어 있지 않은 경우 주변 라우터(C)는 다시 주변 라우터(C)의 주변 라우터(D)로 콘텐츠 요청 메시지를 전송한다. 주변 라우터(D)는 요청 콘텐츠를 제공하는 콘텐츠 서버(30)가 접속되어 있는 소스 라우터로, 소스 라우터(D)는 콘텐츠 요청 메시지(CR)에 응답하여 요청 콘텐츠를 구비하는 콘텐츠 응답 메시지(CP)를 콘텐츠 요청 메시지(CR)의 수신 경로의 역경로로 전송한다. 즉, 콘텐츠 응답 메시지는 소스 라우터(D)로부터 주변 라우터(C), 주변 라우터(B) 및 접속 라우터(A)로 전송된다. 이때 콘텐츠 응답 메시지(CP)의 전송 경로에 위치하는 라우터들(B, C, D)는 콘텐츠 응답 메시지에 저장되어 있는 요청 콘텐츠를 각각 자신의 라우터에 등록 저장한다.
도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 다른 사용자 단말기(40)로부터 동일한 콘텐츠에 대한 요청이 있는 경우, 요청 콘텐츠를 저장하고 있는 서버(30)로부터 요청 콘텐츠를 제공받는 것이 아니라, 요청 콘텐츠를 저장하고 있는 주변 라우터(C)로부터 직접 요청 콘텐츠를 제공받음으로써, 빠르게 요청 콘텐츠를 제공받을 수 있다.
그러나 위에서 언급한 종래 콘텐츠 기반 네트워크의 경우, 콘텐츠를 제공하는 서버와 사용자 단말기 사이 또는 콘텐츠를 저장하고 있는 라우터와 사용자 단말기 사이의 라우팅 경로에 위치하는 모든 라우터에 콘텐츠가 저장된다. 그러므로 라우팅 경로의 라우터에는 거의 동일한 콘텐츠가 중복되어 저장되며 한정된 용량의 캐시를 가지는 라우터에 다양한 종류의 콘텐츠를 분산하여 저장하지 못한다는 문제점을 가진다.
또한, 라우터에 거의 동일한 콘텐츠를 중복하여 저장함으로써, 사용자 단말기가 요청하는 다양한 콘텐츠를 사용자 단말기로 직접 제공할 확률이 낮아지며, 라우터에서 사용자 단말기로 직접 콘텐츠를 제공하지 못하고 서버에 저장된 콘텐츠를 사용자 단말기로 제공함으로써, 트래픽 부하가 높아진다는 문제점을 가진다.
본 발명은 위에서 언급한 종래 콘텐츠 기반 네트워크의 콘텐츠 저장 방법이 가지는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 목적은 콘텐츠 기반 네트워크를 구성하는 라우터에 동일한 콘텐츠를 중복하여 저장하지 않고 다양한 종류의 콘텐츠를 분산하여 저장할 수 있는 콘텐츠 저장 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 목적은 동일한 콘텐츠를 최대 2개의 라우터에만 중복 저장되도록 하여 한정된 용량의 캐시를 가지는 라우터에 다양한 콘텐츠가 저장되도록 제어하는 콘텐츠 저장 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 목적은 다양한 콘텐츠를 라우터에 분산 저장하여 사용자 단말기가 요청한 콘텐츠를 서버를 통하지 않고 직접 라우터를 통해 제공할 확률을 높인 콘텐츠 저장 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 목적은 다양한 콘텐츠를 라우터에 분산 저장하여 라우터를 통해 사용자 단말기가 요청한 콘텐츠를 직접 제공하여 트래픽 부하를 줄일 수 있는 콘텐츠 저장 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 콘텐츠 저장 방법은 수신한 패킷 헤더에 구비되어 있는 수신 패킷 식별자를 확인하는 단계와, 수신 패킷 식별자가 최초 콘텐츠 식별자 또는 1회 저장 식별자인 경우 패킷의 콘텐츠를 캐시에 선택적으로 저장할지 결정하는 단계와, 패킷의 콘텐츠를 캐시에 저장하는 것으로 결정하는 경우, 다음 홉 라우터로 송신되는 패킷의 송신 패킷 식별자를 통과 식별자로 변경하여 다음 홉 라우터로 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서 패킷의 콘텐츠를 캐시에 저장하는 것으로 결정하고 수신 패킷 식별자가 최초 콘텐츠 식별자인 경우, 패킷의 콘텐츠에 매핑된 패킷 식별자를 1회 저장 식별자로 변경하여 저장하는 것을 특징으로 한다.
여기서 패킷의 콘텐츠를 캐시에 저장하는 것으로 결정하고 수신 패킷 식별자가 1회 저장 식별자인 경우, 패킷의 콘텐츠에 매핑된 패킷 식별자를 2회 저장 식별자로 변경하여 저장하는 것을 특징으로 한다.
여기서 패킷의 콘텐츠를 캐시에 저장하지 않는 것으로 결정하는 경우, 송신 패킷 식별자를 변경하지 않고 다음 홉 라우터로 송신하는 것을 특징으로 한다.
여기서 수신 패킷 식별자가 2회 저장 식별자인 경우 패킷의 콘텐츠를 캐시에 저장하지 않는 것으로 결정하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 콘텐츠 기반 네트워크의 콘텐츠 저장 방법은 개시 식별자(TSI, Time Since Inception)와 탄생 식별자(TSB, Time Sincd Birth)에 기초하여 저장 확률(Pc)를 계산하는 단계를 더 포함하며, 패킷의 콘텐츠는 저장 확률에 따라 선택적으로 캐시에 저장할지 결정되는 것을 특징으로 한다.
여기서 개시 식별자는 콘텐츠를 요청한 사용자 단말기로부터 콘텐츠를 제공하는 라우터 또는 서버까지 홉 카운트에 따라 순차적으로 증가하며, 탄생 식별자는 콘텐츠를 제공하는 라우터 또는 서버로부터 사용자 단말기까지 홉 카운트에 따라 순차적으로 증가하는 것을 특징으로 한다.
여기서 저장 확률은 아래의 수학식(1)에 의해 계산되며,
[수학식 1]
Figure pat00001
여기서 TSIF은 콘텐츠를 제공하는 라우터 또는 서버에서의 개시 식별자인 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 콘텐츠 기반 네트워크의 라우터는 수신한 패킷 헤더에 구비되어 있는 수신 패킷 식별자를 확인하는 식별자 확인부와, 수신 패킷 식별자가 최초 콘텐츠 식별자 또는 1회 저장 식별자인 경우 패킷의 콘텐츠를 캐시에 선택적으로 저장할지 결정하는 결정부와, 패킷의 콘텐츠를 캐시에 저장하는 것으로 결정하는 경우, 다음 홉 라우터로 송신되는 패킷의 송신 패킷 식별자를 통과 식별자로 변경하는 송신 식별자 변경부와, 패킷의 콘텐츠를 캐시에 저장하는 것으로 결정하는 경우, 패킷의 콘텐츠에 매핑된 패킷 식별자를 변경하여 저장하는 패킷 식별자 변경부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서 저장 결정부는 패킷 헤더에서 개시 식별자(TSI)와 탄생 식별자(TSB)를 추출하는 추출부와, 개시 식별자와 탄생 식별자로부터 패킷 콘텐츠의 저장 확률을 계산하는 확률 계산부와, 저장 확률로 패킷의 콘텐츠를 캐시에 선택적으로 저장할지 결정하는 저장 결정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 콘텐츠 기반 네트워크에서의 콘텐츠 저장 방법은 다음과 같은 다양한 효과를 가진다.
첫째, 본 발명에 따른 콘텐츠 저장 방법은 콘텐츠 기반 네트워크를 구성하는 라우터에 동일한 콘텐츠를 최대 2개의 라우터에만 중복하여 저장함으로써, 다양한 종류의 콘텐츠를 분산하여 저장할 수 있다.
둘째, 본 발명에 따른 콘텐츠 저장 방법은 저장 확률에 따라 선택적으로 콘텐츠를 저장함으로써, 한정된 용량의 캐시를 가지는 라우터에 다양한 콘텐츠를 저장할 수 있으며 빈번하게 캐시에 저장되는 콘텐츠가 변경되는 것을 방지할 수 있다.
셋째, 본 발명에 따른 콘텐츠 저장 방법은 다양한 콘텐츠를 라우터에 분산 저장함으로써, 사용자 단말기가 요청한 콘텐츠를 서버를 통하지 않고 직접 라우터를 통해 제공할 확률을 높일 수 있다.
넷째, 본 발명에 따른 콘텐츠 저장 방법은 다양한 콘텐츠를 라우터에 분산 저장함으로써, 라우터를 통해 사용자 단말기가 요청한 콘텐츠를 직접 제공하여 트래픽 부하를 줄일 수 있다.
도 1은 종래 콘텐츠 중심 네트워크를 설명하기 위한 도면이다.
도 2와 도 3은 종래 콘텐츠 중심 네트워크에서 콘텐츠가 송수신되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 콘텐츠 기반 네트워크의 라우터를 설명하기 위한 기능 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 결정부(120)를 보다 구체적으로 설명하기 위한 기능 블록도이다.
도 6은 본 발명에서 개시 식별자와 탄생 식별자의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 콘텐츠 기반 네트워크에서의 콘텐츠 저장 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 본 발명에 따른 콘텐츠 저장 방법에서 사용되는 패킷 식별자의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 콘텐츠 저장 방법의 구현 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 콘텐츠 저장 방법의 다른 구현 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 콘텐츠 저장 방법의 또 다른 구현 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 9 내지 도 11를 참고로 설명한 본 발명에 따른 콘텐츠 저장 방법의 구현 예에 따라 콘텐츠가 저장된 라우터를 표시한 도면이다.
이하 첨부한 도면을 참고로 본 발명에 따른 콘텐츠 기반 네트워크의 콘텐츠 제공 방법에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.
도 4는 본 발명에 따른 콘텐츠 기반 네트워크의 라우터를 설명하기 위한 기능 블록도이다.
도 4를 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 송수신부(105)는 이전 홉 라우터 또는 서버로부터 패킷을 수신하며, 식별자 확인부(110)는 수신한 패킷 헤더에 구비되어 있는 수신 패킷 식별자를 확인한다. 여기서 패킷은 콘텐츠 응답 메시지에 대한 패킷을 의미한다.
결정부(120)는 수신 패킷 식별자에 기초하여 수신 패킷 식별자가 최초 콘텐츠 식별자 또는 1회 저장 식별자인지 판단한다. 한편, 결정부(120)는 수신 패킷 식별자가 최초 콘텐츠 식별자 또는 1회 저장 식별자인 경우 패킷의 콘텐츠를 캐시에 선택적으로 저장할지 결정한다. 결정부(120)에서 패킷의 콘텐츠를 캐시에 저장하는 것으로 결정하는 경우, 결정부(120)는 수신한 패킷의 콘텐츠를 캐시부(130)에 저장 제어한다. 그러나 결정부(120)는 수신 패킷 식별자가 통과 식별자 또는 2회 저장 식별자인 경우 송수신부(105)를 통해 수신한 패킷을 다음 홉 라우터 또는 사용자 단말기로 송신 제어한다.
패킷 식별자 변경부(150)는 결정부(120)에서 수신 패킷의 콘텐츠를 저장하는 것으로 결정하는 경우, 패킷의 콘텐츠에 매핑된 패킷 식별자를 변경하여 저장 제어하며, 송신 식별자 변경부(140)는 패킷의 콘텐츠를 캐시에 저장하는 것으로 결정하는 경우 다음 홉 라우터로 송신되는 패킷의 송신 패킷 식별자를 통과 식별자로 변경하고, 변경된 송신 패킷 식별자와 콘텐츠를 구비하는 패킷을 생성하여 송수신부(105)를 통해 다음 홉 라우터로 송신 제어한다.
도 5는 본 발명에 따른 결정부(120)를 보다 구체적으로 설명하기 위한 기능 블록도이다.
도 5를 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 추출부(121)는 수신한 패킷에서 개시 식별자(TSI, Time Since Inception)와 탄생 식별자(TSB, Time Since Birth)를 추출한다.
확률 계산부(123)은 추출한 개시 식별자와 탄생 식별자에 기초하여 저장 확률(Pc)를 아래의 수학식(1)과 같이 계산한다.
[수학식 1]
Figure pat00002
여기서 TSIF은 콘텐츠를 제공하는 소스 라우터 또는 소스 서버에서의 최종 개시 식별자인 것을 특징으로 한다.
저장 결정부(125)는 계산한 저장 확률에 따라 수신 패킷의 콘텐츠를 캐시에 저장할 것인지 결정하는데, 바람직하게 저장 결정부(125)는 계산한 저장 확률의 랜덤 함수를 이용하여 수신 패킷의 콘텐츠를 캐시에 저장할 것인지 결정한다. 예를 들어, 저장 확률이 1/4인 경우 4개 중 1개만이 성공(success)으로 선택되는 램덤 함수를 이용하여 성공으로 선태되는 경우에만 수신 패킷의 콘텐츠를 캐시에 저장 결정한다.
도 6은 본 발명에서 개시 식별자와 탄생 식별자의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 사용자 단말기(UT1)로부터 콘텐츠의 요청이 있는 경우, 사용자 단말기(UT1)에 가장 인접한 제1 라우터(R1)는 사용자 단말기(UT1)로부터 콘텐츠 요청 패킷을 수신하고 콘텐츠 요청 패킷의 헤더 중 개시 식별자(TSI)를 1 증가시켜 개시 식별자를 갱신한다. 여기서 사용자 단말기로부터 수신한 콘텐츠 요청 패킷의 개시 식별자는 0으로 초기화되어 있는 것을 특징으로 하며, 콘텐츠 요청 패킷은 콘텐츠 요청 메시지의 패킷을 의미한다.
콘텐츠 요청 패킷이 다음 홉 라우터(R2)로 송신되는 경우, 다음 홉 라우터(R2)는 콘텐츠 요청 패킷의 개시 식별자를 다시 1 증가시켜 개시 식별자를 갱신한다. 이와 같이 콘텐츠 요청 패킷이 콘텐츠 제공 서버까지 송신될 때까지 각 라우터에서는 콘텐츠 요청 패킷의 개시 식별자를 1씩 증가시킨다. 서버는 수신한 콘텐츠 요청 패킷의 개시 식별자를 최종 개시 식별자(TSIF)로 설정한다.
한편, 콘텐츠 제공 서버는 요청한 콘텐츠를 구비하는 콘텐츠 응답 패킷을 생성하여 라우팅 경로의 라우터(R5)로 송신한다. 콘텐츠 응답 패킷에는 패킷 식별자(CS), 개시 식별자(TSI), 탄생 식별자(TSB)를 구비하는데, 여기서 개시 식별자는 최종 개시 식별자이며 탄생 식별자는 0으로 초기화되어 있는 것을 특징으로 하며, 콘텐츠 응답 패킷은 콘텐츠 응답 메시지의 패킷을 의미한다.
라우터(R5)는 콘텐츠 응답 패킷의 탄생 식별자를 1 증가시켜 탄생 식별자를 갱신한다. 콘텐츠 응답 패킷이 다음 홉 라우터(R4)로 송신되는 경우, 다음 홉 라우터(R4)는 콘텐츠 응답 패킷의 탄생 식별자를 다시 1 증가시켜 탄생 식별자를 갱신한다. 이와 같이 콘텐츠 응답 패킷이 사용자 단말기(UT1)까지 송신될 때까지 각 라우터에서는 콘텐츠 응답 패킷의 탄생 식별자를 1씩 증가시킨다.
여기서 콘텐츠 제공 서버에서 콘텐츠를 제공하는 경우를 예로 설명하였으나, 콘텐츠를 라우터에서 직접 제공하는 경우 콘텐츠를 제공하는 라우터까지 콘텐츠 요청 패킷이 송신되면서 개시 식별자가 갱신되며, 다시 콘텐츠를 제공하는 라우터에서 사용자 단말기까지 콘텐츠 응답 패킷이 송신되면서 탄생 식별자가 갱신된다.
도 7은 본 발명에 따른 콘텐츠 기반 네트워크에서의 콘텐츠 저장 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7을 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 콘텐츠 제공 서버 또는 이전 홉 라우터로부터 콘텐츠 응답 패킷을 수신하는 경우(S110), 콘텐츠 응답 패킷의 패킷 헤더에 구비되어 있는 송신 패킷 식별자(CS)를 추출하여 송신 패킷 식별자가 최초 콘텐츠 식별자(00)인지 또는 1회 저장 식별자(01)인지 판단한다(S120). 여기서 최초 콘텐츠 식별자는 콘텐츠 제공 서버로부터 처음으로 제공되는 콘텐츠임을 나타내는 식별자이며, 1회 저장 식별자는 라우팅 경로의 라우터 중 1개의 라우터에 저장되어 있는 콘텐츠임을 나타내는 식별자이다. 송신 패킷 식별자가 최초 콘텐츠 식별자 또는 1회 저장 식별자가 아닌 경우 수신한 패킷 응답 패킷을 다음 홉 라우터로 바로 송신한다(S160).
송신 패킷 식별자가 최초 콘텐츠 식별자 또는 1회 저장 식별자인 경우, 콘텐츠 응답 패킷의 헤더에 구비되어 있는 개시 식별자와 탄생 식별자에 기초하여 콘텐츠 응답 패킷을 수신한 라우터에서 탄생 식별자를 갱신하고 갱신한 탄생 식별자와 개시 식별자로부터 계산한 저장 확률에 따라 콘텐츠를 라우터의 캐시에 저장할 것인지 결정한다(S130).
콘텐츠를 캐시에 저장하는 것으로 결정하는 경우, 콘텐츠에 매핑된 패킷 식별자를 송신 패킷 식별자에 기초하여 변경하고(S140), 다음 홉 라우터로 송신되는 콘텐츠 응답 패킷의 헤더에 구비되는 송신 패킷 식별자를 통과 식별자로 변경한다(S150). 콘텐츠 응답 패킷을 다음 홉 라우터로 송신한다(S160).
여기서, 콘텐츠를 캐시에 저장하는 것으로 결정하는 경우, 송신 패킷 식별자가 최초 콘텐츠 식별자인 경우 콘텐츠에 매핑된 패킷 식별자는 1회 저장 식별자로 변경하며, 송신 패킷 식별자가 1회 저장 식별자인 경우 콘텐츠에 매핑된 패킷 식별자는 2회 저장 식별자로 변경한다.
도 8은 본 발명에 따른 콘텐츠 저장 방법에서 사용되는 패킷 식별자의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 패킷 식별자 00은 최초 콘텐츠 식별자를 의미하며, 패킷 식별자 01은 1회 저장 식별자를 의미하며, 패킷 식별자 10은 2회 저장 식별자를 의미하며, 패킷 식별자 11은 통과 식별자를 의미한다. 본 발명에서 패킷 식별자는 2비트의 데이터로 규정하지만 본 발명이 적용되는 분야에 따라 서로 상이하게 또는 다른 수의 비트 데이터로 규정할 수 있으며 이는 본 발명의 범위에 속한다.
도 9는 본 발명에 따른 콘텐츠 저장 방법의 구현 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참고로 살펴보면, 사용자 단말기(UT1)에서 콘텐츠를 요청하는 경우, 콘텐츠 요청 패킷은 라우터(R1->R2->R3->R4->R5)를 통과하여 콘텐츠를 제공하는 서버로 송신된다. 즉, 콘텐츠 요청 패킷의 라우팅 경로에 위치하는 라우터들에는 사용자 단말기(UT1)이 요청하는 콘텐츠가 저장되어 있지 않은 경우이다.
라우팅 경로의 라우터를 통과하며 개시 식별자(TSI)는 1씩 증가하여 최종 개시 식별자는 5로 설정된다. 서버는 콘텐츠 응답 패킷을 생성하여 라우팅 경로를 통해 사용자 단말기(UT1)로 콘텐츠를 제공하는데, 서버에서 생성한 콘텐츠 응답 패킷의 헤더에는 송신 패킷 식별자, 개시 식별자, 탄생 식별자(TSB)가 구비되어 있다. 여기서 송신 패킷 식별자는 최초 콘텐츠 식별자로 설정되며, 개시 식별자는 최종 개시 식별자인 5로 설정되며, 탄생 식별자는 0으로 초기화되어 있다. 콘텐츠 응답 패킷의 탄생 식별자는 라우팅 경로의 라우터(R5->R4->R3->R2->R1)을 통과할 때마다 1씩 증가하여 갱신된다.
서버로부터 콘텐츠 응답 패킷을 수신한 라우터(R5)은 콘텐츠 응답 패킷의 송신 패킷 식별자가 최초 콘텐츠 식별자 또는 1회 저장 식별자인지 판단하며, 송신 패킷 식별자가 최초 콘텐츠 식별자(00)이므로 콘텐츠 응답 패킷의 콘텐츠를 캐시에 저장할 것인지 저장 확률에 따라 결정한다. 여기서 라우터(R5)의 저장 확률은 1/5로 계산되며, 1/5의 저장 확률에 따라 콘텐츠 응답 패킷의 콘텐츠를 캐시에 저장할 것인지 결정한다.
라우터(R5)에 콘텐츠 응답 패킷의 콘텐츠를 저장하는 것으로 결정하는 경우, 콘텐츠에 매핑된 패킷 식별자를 최초 콘텐츠 식별자(00)에서 1회 저장 식별자(01)로 변경하고, 다음 홉 라우터(R4)로 송신되는 콘텐츠 응답 패킷의 송신 패킷 식별자를 통과 식별자(11)로 변경하여 다음 홉 라우터로 송신한다. 따라서 다음 홉 라우터(R4) 이하의 라우팅 경로에 위치하는 라우터(R3, R2, R1)들은 콘텐츠 응답 패킷의 콘텐츠를 저장하지 않고 사용자 단말기(UT1)로 송신한다.
한편, 도 10은 도 9에 연속하여 본 발명에 따른 콘텐츠 저장 방법의 다른 구현 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참고로 살펴보면, 사용자 단말기(UT2)에서 동일한 콘텐츠를 요청하는 경우, 콘텐츠 요청 패킷은 라우터(R2->R3->R4)를 통과하여 콘텐츠를 저장하고 있는 라우터(R5)로 송신된다.
라우팅 경로의 라우터를 통과하며 개시 식별자(TSI)는 1씩 증가하여 최종 개시 식별자는 3으로 설정된다. 라우터(R5)는 콘텐츠 요청 패킷에 응답하여 콘텐츠 응답 패킷을 생성하여 라우팅 경로를 통해 사용자 단말기(UT2)로 콘텐츠를 제공하는데, 라우터(R5)에서 생성한 콘텐츠 응답 패킷의 헤더에는 송신 패킷 식별자, 개시 식별자, 탄생 식별자(TSB)가 구비되어 있다. 여기서 송신 패킷 식별자는 라우터(R5)에 저장되어 있는 패킷 식별자(01)이며, 개시 식별자는 최종 개시 식별자인 3으로 설정되며, 탄생 식별자는 0으로 초기화되어 있다. 콘텐츠 응답 패킷의 탄생 식별자는 라우팅 경로의 라우터(R4->R3->R2)을 통과할 때마다 1씩 증가하여 갱신된다.
라우터(R5)로부터 콘텐츠 응답 패킷을 수신한 라우터(R4)는 콘텐츠 응답 패킷의 송신 패킷 식별자가 최초 콘텐츠 식별자 또는 1회 저장 식별자인지 판단하며, 송신 패킷 식별자가 1회 저장 식별자(01)이므로 콘텐츠 응답 패킷의 콘텐츠를 캐시에 저장할 것인지 저장 확률에 따라 결정한다. 여기서 라우터(R4)의 저장 확률은 1/3로 계산되며, 1/3의 저장 확률에 따라 콘텐츠 응답 패킷의 콘텐츠를 캐시에 저장할 것인지 결정한다.
라우터(R4)에 콘텐츠 응답 패킷의 콘텐츠를 저장하지 않는 것으로 결정되는 경우, 라우터(R4)는 다음 홉 라우터(R3)로 콘텐츠 응답 패킷을 송신한다. 콘텐츠 응답 패킷을 수신한 라우터(R2)도 동일하게 콘텐츠 응답 패킷의 송신 패킷 식별자가 최초 콘텐츠 식별자 또는 1회 저장 식별자인지 판단하며, 송신 패킷 식별자가 1회 저장 식별자(01)이므로 콘텐츠 응답 패킷의 콘텐츠를 캐시에 저장할 것인지 저장 확률에 따라 결정한다. 여기서 라우터(R3)의 저장 확률은 2/3로 계산되며, 2/3의 저장 확률에 따라 콘텐츠 응답 패킷의 콘텐츠를 캐시에 저장할 것인지 결정한다.
라우터(R3)에 콘텐츠 응답 패킷의 콘텐츠를 저장하는 것으로 결정하는 경우, 콘텐츠에 매핑된 패킷 식별자를 1회 저장 식별자(01)에서 2회 저장 식별자(10)로 변경하고, 다음 홉 라우터(R2)로 송신되는 콘텐츠 응답 패킷의 송신 패킷 식별자를 통과 식별자(11)로 변경하여 다음 홉 라우터(R2)로 송신한다. 따라서 다음 홉 라우터(R2)는 콘텐츠 응답 패킷의 콘텐츠를 저장하지 않고 사용자 단말기(UT2)로 송신한다.
한편, 도 11은 도 10에 연속하여 본 발명에 따른 콘텐츠 저장 방법의 또 다른 구현 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참고로 살펴보면, 사용자 단말기(UT3)에서 동일한 콘텐츠를 요청하는 경우, 콘텐츠 요청 패킷은 라우터(R2)를 통과하여 콘텐츠를 저장하고 있는 라우터(R3)로 송신된다.
라우팅 경로의 라우터를 통과하며 개시 식별자(TSI)는 1씩 증가하여 최종 개시 식별자는 1로 설정된다. 라우터(R3)는 콘텐츠 요청 패킷에 응답하여 콘텐츠 응답 패킷을 생성하여 라우팅 경로를 통해 사용자 단말기(UT3)로 콘텐츠를 제공하는데, 라우터(R3)에서 생성한 콘텐츠 응답 패킷의 헤더에는 송신 패킷 식별자(CS), 개시 식별자(TSI), 탄생 식별자(TSB)가 구비되어 있다. 여기서 송신 패킷 식별자는 라우터(R3)에 저장되어 있는 패킷 식별자(10)이며, 개시 식별자는 최종 개시 식별자(1)로 설정되며, 탄생 식별자는 0으로 초기화되어 있다. 콘텐츠 응답 패킷의 탄생 식별자는 라우팅 경로의 라우터(R2)을 통과할 때마다 1씩 증가하여 갱신된다.
라우터(R3)로부터 콘텐츠 응답 패킷을 수신한 라우터(R2)는 콘텐츠 응답 패킷의 송신 패킷 식별자가 최초 콘텐츠 식별자 또는 1회 저장 식별자인지 판단하며, 송신 패킷 식별자가 2회 저장 식별자(10)이므로 콘텐츠 응답 패킷의 콘텐츠를 캐시에 저장하지 않고 바로 사용자 단말기(UT3)로 제공한다.
도 12는 도 9 내지 도 11을 참고로 설명한 본 발명에 따른 콘텐츠 저장 방법의 구현 예에 따라 콘텐츠가 저장된 라우터를 표시한 도면인데, 도 12에 도시되어 있는 바와 같이, 라우팅 경로의 모든 라우터에 동일한 콘텐츠가 중복되어 저장되지 않으며, 자주 사용하는 콘텐츠의 경우라도 최대 2개의 라우터에만 콘텐츠를 저장하도록 제어하여 한정된 캐시 용량을 가지는 라우터에 다양한 콘텐츠가 저장되도록 한다. 한편, 사용자 단말기에 가장 인접한 라우터의 저장 확률은 1이므로 이전 라우팅 경로의 라우터에 콘텐츠가 저장되지 않는 경우라도 반드시 가장 인접한 라우터에는 콘텐츠를 저장하여 동일한 콘텐츠를 요청하는 다른 사용자 단말기에 콘텐츠를 직접 제공하도록 한다.
이를 통해 라우터를 통해 사용자 단말기가 요청한 콘텐츠를 제공할 확률을 높이고, 따라서 콘텐츠 기반 네트워크의 트래픽 부하를 줄일 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 실시 예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.
상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는 전기 또는 자기식 저장 매체(예를 들어, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장 매체를 포함한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
105: 송수신부 110: 식별자 확인부
120: 결정부 130: 캐시부
140: 송신 식별자 변경부 150: 패킷 식별자 변경부
121: 추출부 123: 확률 계산부
125: 저장 결정부

Claims (16)

  1. 수신한 패킷 헤더에 구비되어 있는 송신 패킷 식별자를 확인하는 단계;
    상기 송신 패킷 식별자가 최초 콘텐츠 식별자 또는 1회 저장 식별자인 경우 상기 패킷의 콘텐츠를 캐시에 선택적으로 저장할지 결정하는 단계; 및
    상기 패킷의 콘텐츠를 캐시에 저장하는 것으로 결정하는 경우, 다음 홉 라우터로 송신되는 패킷의 송신 패킷 식별자를 통과 식별자로 변경하여 상기 다음 홉 라우터로 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘텐츠 기반 네트워크의 콘텐츠 저장 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 패킷의 콘텐츠를 캐시에 저장하는 것으로 결정하고 상기 송신 패킷 식별자가 최초 콘텐츠 식별자인 경우, 상기 패킷의 콘텐츠에 매핑된 패킷 식별자를 상기 1회 저장 식별자로 변경하여 저장하는 것을 특징으로 하는 콘텐츠 기반 네트워크의 콘텐츠 저장 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 패킷의 콘텐츠를 캐시에 저장하는 것으로 결정하고 상기 송신 패킷 식별자가 상기 1회 저장 식별자인 경우, 상기 패킷의 콘텐츠에 매핑된 패킷 식별자를 2회 저장 식별자로 변경하여 저장하는 것을 특징으로 하는 콘텐츠 기반 네트워크의 콘텐츠 저장 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 패킷의 콘텐츠를 캐시에 저장하지 않는 것으로 결정하는 경우, 상기 송신 패킷 식별자를 변경하지 않고 상기 다음 홉 라우터로 송신하는 것을 특징으로 하는 콘텐츠 기반 네트워크의 콘텐츠 저장 방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 송신 패킷 식별자가 상기 2회 저장 식별자인 경우 상기 패킷의 콘텐츠를 캐시에 저장하지 않는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 콘텐츠 기반 네트워크의 콘텐츠 저장 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 콘텐츠 기반 네트워크의 콘텐츠 저장 방법은
    개시 식별자(TSI, Time Since Inception)와 탄생 식별자(TSB, Time Sincd Birth)에 기초하여 저장 확률(Pc)를 계산하는 단계를 더 포함하며,
    상기 패킷의 콘텐츠는 상기 저장 확률에 따라 선택적으로 캐시에 저장할지 결정되는 것을 특징으로 하는 콘텐츠 기반 네트워크의 콘텐츠 저장 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 개시 식별자는 콘텐츠를 요청한 사용자 단말기로부터 상기 콘텐츠를 제공하는 라우터 또는 서버까지 홉 카운트에 따라 순차적으로 증가하며,
    상기 탄생 식별자는 상기 콘텐츠를 제공하는 라우터 또는 서버로부터 상기 사용자 단말기까지 홉 카운트에 따라 순차적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 콘텐츠 기반 네트워크의 콘텐츠 저장 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 저장 확률은 아래의 수학식(1)에 의해 계산되며,
    [수학식 1]
    Figure pat00003

    여기서 TSIF은 상기 콘텐츠를 제공하는 라우터 또는 서버에서의 최종 개시 식별자인 것을 특징으로 하는 콘텐츠 기반 네트워크의 콘텐츠 저장 방법.
  9. 수신한 패킷 헤더에 구비되어 있는 송신 패킷 식별자를 확인하는 식별자 확인부;
    상기 송신 패킷 식별자가 최초 콘텐츠 식별자 또는 1회 저장 식별자인 경우 상기 패킷의 콘텐츠를 캐시에 선택적으로 저장할지 결정하는 결정부;
    상기 패킷의 콘텐츠를 캐시에 저장하는 것으로 결정하는 경우, 다음 홉 라우터로 송신되는 패킷의 송신 패킷 식별자를 통과 식별자로 변경하는 송신 식별자 변경부; 및
    상기 패킷의 콘텐츠를 캐시에 저장하는 것으로 결정하는 경우, 상기 패킷의 콘텐츠에 매핑된 패킷 식별자를 변경하여 저장하는 패킷 식별자 변경부를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘텐츠 기반 네트워크의 라우터.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 저장 결정부는
    상기 패킷 헤더에서 개시 식별자(TSI)와 탄생 식별자(TSB)를 추출하는 추출부;
    상기 개시 식별자와 상기 탄생 식별자로부터 상기 패킷 콘텐츠의 저장 확률을 계산하는 확률 계산부; 및
    상기 저장 확률로 상기 패킷의 콘텐츠를 캐시에 선택적으로 저장할지 결정하는 저장 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘텐츠 기반 네트워크의 라우터.
  11. 제 10 항에 있어서
    상기 개시 식별자는 콘텐츠를 요청한 사용자 단말기로부터 상기 콘텐츠를 제공하는 라우터 또는 서버까지 홉 카운트에 따라 순차적으로 증가하며,
    상기 탄생 식별자는 상기 콘텐츠를 제공하는 라우터 또는 서버로부터 상기 사용자 단말기까지 홉 카운트에 따라 순차적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 콘텐츠 기반 네트워크의 라우터.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 저장 확률은 아래의 수학식(1)에 의해 계산되며,
    [수학식 1]
    Figure pat00004

    여기서 TSIF은 상기 콘텐츠를 제공하는 라우터 또는 서버에서의 최종 개시 식별자인 것을 특징으로 하는 콘텐츠 기반 네트워크의 라우터.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 패킷 식별자 변경부는
    상기 패킷의 콘텐츠를 캐시에 저장하는 것으로 결정하고 상기 송신 패킷 식별자가 최초 콘텐츠 식별자인 경우, 상기 패킷의 콘텐츠에 매핑된 패킷 식별자를 상기 1회 저장 식별자로 변경하여 저장하는 것을 특징으로 하는 콘텐츠 기반 네트워크의 라우터.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 패킷 식별자 변경부는
    상기 패킷의 콘텐츠를 캐시에 저장하는 것으로 결정하고 상기 송신 패킷 식별자가 상기 1회 저장 식별자인 경우, 상기 패킷의 콘텐츠에 매핑된 패킷 식별자를 2회 저장 식별자로 변경하여 저장하는 것을 특징으로 하는 콘텐츠 기반 네트워크의 라우터.
  15. 제 10 항에 있어서, 상기 송신 식별자 변경부는
    상기 패킷의 콘텐츠를 캐시에 저장하지 않는 것으로 결정하는 경우, 상기 송신 패킷 식별자를 변경하지 않고 상기 다음 홉 라우터로 송신하는 것을 특징으로 하는 콘텐츠 기반 네트워크의 라우터.
  16. 제 10 항에 있어서, 상기 결정부는
    상기 수신 패킷 식별자가 통과 식별자 또는 2회 저장 식별자인 경우 상기 패킷의 콘텐츠를 캐시에 저장하지 않는 것으로 결정하는 것을 특징으로 콘텐츠 기반 네트워크의 라우터.
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