KR20150123401A - Ccn 환경에서 콘텐츠 캐싱을 고려한 클라우드 기반의 라우팅 방법 - Google Patents

Ccn 환경에서 콘텐츠 캐싱을 고려한 클라우드 기반의 라우팅 방법 Download PDF

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KR20150123401A
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강혜진
신용태
최종석
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숭실대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 CCN 환경에서 콘텐츠 캐싱을 고려한 클라우드 기반의 라우팅 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 콘텐츠 스토어(CS)의 캐싱에 있어 콘텐츠에 가치를 부여하여 가치가 높은 핫 콘텐츠를 캐시 공간에 충분 시간 유지시킴으로써 사용자가 콘텐츠에 대해 빠른 접근을 할 수 있도록 한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 콘텐츠 스토어(Content Store:CS) 용량에 대한 한계를 해결하려 클라우드 스토리지를 이용하고, CS의 캐싱에 있어 콘텐츠에 가치를 부여하여 가치가 높은 핫 콘텐츠를 캐시 공간에 충분 시간 유지시킴으로써 사용자가 콘텐츠에 대해 빠른 접근을 할 수 있도록 한다.

Description

CCN 환경에서 콘텐츠 캐싱을 고려한 클라우드 기반의 라우팅 방법{A Cloud-based Routing Method Using Content Caching in Content-Centric Networking}
본 발명은 CCN 환경에서 콘텐츠 캐싱을 고려한 클라우드 기반의 라우팅 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 CS의 캐싱에 있어 콘텐츠에 가치를 부여하여 가치가 높은 핫 콘텐츠를 캐시 공간에 충분 시간 유지시킴으로써 사용자가 콘텐츠에 대해 빠른 접근을 할 수 있도록 하는 CCN 환경에서 콘텐츠 캐싱을 고려한 클라우드 기반의 라우팅 방법에 관한 것이다.
최근 스마트폰과 같은 무선 디바이스의 발전과 함께 큰 용량의 콘텐츠 서비스가 크게 증가함으로써, 인터넷 트래픽이 폭발적으로 증가하고 있다. 이에 IP 주소를 이용한 기존의 네트워킹 방식은 다수의 클라이언트가 동일 콘텐츠를 요청 시, 콘텐츠가 반복 전송되므로 현 인터넷 사용 변화의 추세를 수용하기에 기존 방식의 현 인터넷이 근본적으로 문제가 있다고 평가되고 있다. 이에 미래 인터넷 연구 중 CCN(Content-Centric Networking)은 콘텐츠 이름을 기반으로 한 콘텐츠 중심 네트워크로, 콘텐츠 자체를 효율적으로 찾고 빠르게 배포하는데 중점을 두어 연구되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 네트워킹 방식을 나타낸 것이다.
CCN 알고리즘의 목적은 콘텐츠 이름을 기반으로 ‘무엇(What)’을 중심으로 콘텐츠를 찾는 것이며, 이는 현 인터넷의 IP 주소 기반에 ‘어디(Where)’에 중점을 두어 콘텐츠의 종류와 상관없이 송신자와 수신자간의 1:1 연결하여 다수의 수신자가 단일 송신자에게 동일한 데이터 요청 시, 수신자의 요청 수만큼 반복 전송해야 하는 비효율적인 현 인터넷 구조를 개선시킨 구조이다.
도 1의 (a)와 같이 현재 인터넷은 데이터 패킷이 “어디(where)”를 명시하는 주소 기반의 Forwarding이 이루어진다. 이는 패킷을 보내는 소스(src:source)와 전달되는 목적지(dst:destination)의 주소를 사용하여 네트워크 스위치 혹은 라우터에서 패킷의 주소를 통해 각각의 목적지 주소마다 전달 방향을 알려주는 FIB(Forwarding Information Base)를 이용하여 패킷의 포워딩이 이루어져 콘텐츠가 전달된다. 도 1의 (b)는 콘텐츠 이름 기반의 네트워킹으로, 데이터 요청 메시지나 데이터 패킷이 오직 “무슨(what)” 콘텐츠 인지를 나타내는 이름을 가지며, 이 이름과 일치하는 데이터가 네트워크 스위치나 라우터의 로컬 캐시 메모리에 저장되어 있을 시, 그 데이터가 직접 요청자에게 보내지며, 그렇지 않은 경우 FIB를 이용하여 또 다른 콘텐츠 저장자에게 요청 메시지가 전달되게 된다.
도 2는 종래 기술에 따른 CCN에 따른 콘텐츠 전달과정을 나타낸 것이다.
기존 CCN에서는 Interest Packet을 기억하는 PIT에 의해 Data Packet으로 콘텐츠 전달 시, 위 그림과 같이 역방향 경로를 사용하여 콘텐츠를 전송한다. 이는 Store & forward를 통해 콘텐츠가 지나가는 모든 노드의 CS에 콘텐츠를 LRU 또는 LFU 교체 방식으로 저장한다.
이러한 교체방식에서 아래와 같은 문제점이 발생될 수 있다.
1) LRU(Least Recently Used) 알고리즘
: 최근 참조 경향에 기반을 두어 객체를 삭제하는 알고리즘으로, 저장되어 있는 객체 중 가장 오래 참조되지 않은 객체가 삭제된다. LRU 기법은 콘텐츠 변화에 잘 적응하지만, 마지막 참조 시간이라는 적은 정보만을 이용하여 빈번히 참조되는 콘텐츠와 그렇지 못한 콘텐츠를 구분하지 못한다.
2) LFU(Least Frequently Used) 알고리즘
: 참조 횟수에 기반을 두어 객체를 삭제하는 알고리즘으로, 저장되어 있는 객체 중 가장 적게 참조된 객체가 삭제된다. LFU 기법은 참조의 최근성을 고려하지 않아 과거에 빈번히 참조된 콘텐츠들이 캐시를 점거함으로써, 최근에 빈번히 참조되는 콘텐츠가 캐시에서 충분 시간 유지되지 못해 캐시 오염(Cache pollution) 현상이 발생할 수 있다.
이와 같이 LRU, LFU는 단순히 콘텐츠가 최신형이거나 요청 빈도수가 많은 콘텐츠만을 캐싱하는 기법으로, 콘텐츠의 특성(대다수의 콘텐츠 요청은 일부 핫 콘텐츠만을 요청함)과 CCN 노드의 제한된 캐시 용량에 대한 고려가 없어 잦은 캐시 교체를 발생시킬 수 있다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 CS의 캐싱에 있어 콘텐츠에 가치를 부여하여 가치가 높은 핫 콘텐츠를 캐시 공간에 충분 시간 유지시킴으로써 사용자가 콘텐츠에 대해 빠른 접근을 할 수 있도록 하는 CCN 환경에서 콘텐츠 캐싱을 고려한 클라우드 기반의 라우팅 방법을 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 CCN 환경에서 콘텐츠 캐싱을 고려한 클라우드 기반의 라우팅 방법은, 콘텐츠 스토어(CS)의 캐싱에 있어 콘텐츠에 가치를 부여하여 가치가 높은 핫 콘텐츠를 캐시 공간에 충분 시간 유지시킴으로써 사용자가 콘텐츠에 대해 빠른 접근을 할 수 있도록 한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 콘텐츠 스토어(Content Store:CS) 용량에 대한 한계를 해결하려 클라우드 스토리지를 이용하고, CS의 캐싱에 있어 콘텐츠에 가치를 부여하여 가치가 높은 핫 콘텐츠를 캐시 공간에 충분 시간 유지시킴으로써 사용자가 콘텐츠에 대해 빠른 접근을 할 수 있도록 한다.
기존 라우팅 알고리즘에서는 CCN 노드에 콘텐츠가 캐싱되어 있지 않은 경우, 콘텐츠 소스까지 다수의 노드를 거쳐 데이터를 받아야 하지만, 본 발명의 라우팅 알고리즘에서는 요청 콘텐츠가 첫 노드에 캐싱되어 있지 않을 경우, 클라우드 스토리지를 확인하는 절차를 통해 클라우드 스토리지에 콘텐츠가 존재할 경우 첫 노드로 직접 전달이 가능하므로 전체 네트워크 대역폭 사용량을 감소시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 네트워킹 방식을 나타낸 것이다.
도 2는 종래 기술에 따른 CCN에 따른 콘텐츠 전달과정을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 클라우드 기반의 라우팅 알고리즘이 적용된 CCN 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 CCN 포워딩 엔진의 구성을 나타낸 도면이다
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 CCN 포워딩 엔진을 통한 기본 라우팅 알고리즘의 실행의 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 CCN 환경에서 콘텐츠를 라우팅하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 각 케이스(case)에 따른 전체 흐름도를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 case 1을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 case 2를 설명하기 위한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 case 3을 설명하기 위한 순서도이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
먼저, 콘텐츠 중심 네트워크(Content Centric Network, CCN) 기술에 대하여 설명하면, CCN은 기존의 네트워크 환경과는 다르게 IP주소를 사용하여 라우팅하는 것이 아닌 콘텐츠 이름으로 라우팅을 하는 구조로, 망을 구성하는 모든 CCN 노드에 콘텐츠를 저장함으로써 동일 콘텐츠에 대한 반복 전송 구간을 피할 수 있어 현 인터넷 구조의 한계를 해결하는 미래 인터넷 연구 중 하나 이다. 기존 CCN은 노드가 캐싱함에 있어 캐시용량의 제한으로 인해 잦은 캐시 교체가 발생할 수 있으며, 현재 개발된 CCN에서의 라우팅 알고리즘은 대부분 콘텐츠를 빠르게 전달 할 수 있는 접근 시간 향상에 초첨을 맞춰 개발되고 있어 CCN 노드에 콘텐츠를 캐싱하는 특수성을 고려한 라우팅 알고리즘을 개발하였다.
이는 콘텐츠 스토어(Content Store:CS) 용량에 대한 한계를 해결하여 클라우드 스토리지를 이용하고, CS의 캐싱에 있어 콘텐츠에 가치를 부여하여 가치가 높은 콘텐츠를 캐시 공안에 충분 시간 유지시킴으로써 사용자가 콘텐츠에 대해 빠른 접근을 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 클라우드 기반의 라우팅 알고리즘이 적용된 CCN 구조를 나타낸 도면이다.
기본 CCN 구조와 store & forward 기술의 라우팅은 동일하나, CCN node의 캐싱을 수행하는 CS들과 클라우드 스토리지가 클라우드 게이트웨이를 통해 연결되는 부분이 추가되었다. 또한, 각 CCN node에서 콘텐츠의 캐싱을 수행함에 있어 과거의 콘텐츠 가치와 최근의 가치에 따른 캐싱이 이뤄지도록 하였다.
표 1은 도 3에 도시한 클라우드 기반의 라우팅 알고리즘이 적용된 CCN구조의 구성요소의 기능들을 나타낸 것이다.
구분 기능
Content Source ·콘텐츠를 처음 발행하는 콘텐츠 생성자
CCN node (Router) ·CCN 패킷을 전송하는 노드로, 콘텐츠 스토어(CS: Content Store)를 갖고 있어 발행된 콘텐츠에 대해 캐싱하는 CCN 라우터
Cloud Storage ·클라우드 기술인 스토리지 가상화를 통해 필요에 따라 스토리지를 할당하여 사용하는 저장 공간
Cloud Gateway ·CCN node와 Cloud Storage 간의 연결 통로
Storage Server ·여러 컴퓨터의 저장 공간을 하나로 묶은 하나의 거대한 가상 서버
1) 콘텐츠 소스: Content Source
콘텐츠를 만들어 처음 발행하는 콘텐츠 생성자를 말하며, CCN 노드에 캐시 되어 있지 않아 CCN 노드가 상위 노드로 Interest Packet을 전송하다가 콘텐츠 소스에게 까지 전송되는 경우, 콘텐츠 소스는 해당 Data Packet을 전송함으로써 콘텐츠를 배포한다.
2) CCN 노드: CCN node ( Router )
콘텐츠를 요청하는 패킷(Interest Packet) 및 전송하는 패킷(Data Packet)을 전달하며, 콘텐츠 스토어(Content store: CS)를 갖고 있어 발행된 콘텐츠에 대해 캐싱하는 CCN 라우터이다. 또한, CS 콘텐츠 매핑 테이블을 가진다.
- CS 콘텐츠 매핑 테이블( CS _ CMT : Content Stord _ Content Mapping Table ) : CCN 노드에 콘텐츠 저장 시, 중복 데이터 저장을 방지하기 위해 필터링 기술을 통해 콘텐츠에 대한 중복 검사함으로써, 중복 데이터에 대해선 원 데이터와 매핑되도록 콘텐츠 이름만을 저장하게 한다. 또한, CS에 저장되어 있는 콘텐츠에 대한 검색 가능하다.
3) 클라우드 스토리지 : Cloud Storage
제안하는 라우팅 알고리즘에서 CS 캐싱 수행 절차 중 부여받은 가치에 따라 삭제되는 캐시 콘텐츠에 대해 관리를 하며, 이후 클라우드 기술인 스토리지 가상화를 통해 필요에 따라 가상 스토리지를 할당하여 사용하는 저장 공간이다.
4) 클라우드 게이트웨이: Cloud Gateway
CCN 노드의 CS와 스토리지 서버를 연결하기 위한 통로로, CCN 노드에서 요청하는 데이터를 스토리지 서버에서 검색하여 전달하며, CS에서 삭제되는 콘텐츠에 대해 GW 콘텐츠 매핑 테이블을 작성하여 콘텐츠를 관리하는 서버이다. 또한, 사용자가 요청하는 콘텐츠를 찾지 못할 시, CCN 노드에게 저장되어 있지 않음을 알려 상위 라우터에게 Interest Packet을 전달하게 하며 CS 콘텐츠 매핑 테이블을 가진다.
5) 스토리지 서버: Storage Server
CCN 노드의 캐시 수행 절차에 의해 삭제되는 데이터들이 실제 저장되는 공간으로, 스토리지 가상화 기술을 통해 필요한 만큼의 용량을 할당받아 저장 공간으로 사용한다. 또한, CCN 노드에서 요청하는 데이터를 찾아 클라우드 게이트웨이에게 전달해준다.
이하에서는 라우팅 알고리즘 변수의 정의에 대하여 설명한다. CCN 환경에서 사용자가 요청하는 콘텐츠를 라우팅 하는데 발생되는 변수에 대한 정의는 다음 표 2와 같다.
변수 정의
Interest Packet 사용자가 요청하는 sender Packet
Data Packet 사용자가 요청한 receiver Packet
n CCN 노드의 식별 번호
initN 초기 CCN 노드의 식별 번호
nextN 현 CCN 노드에서 가리키는 상위 CCN 노드의 식별 번호
c_ name 사용자가 요청한 Interest Packet의 Content name
CCN node n 식별 번호가 n인 CCN node 지칭
CCN node nextN 식별 번호가 nextN인 CCN node 지칭
CS n _ CMT 식별 번호가 n인 CCN 노드의 콘텐츠 매핑 테이블
GW _ CMT 클라우드 게이트웨이의 콘텐츠 매핑 테이블
eleminated _ Data CS에서 삭제 예정인 콘텐츠
Storage _ Server eleminated _ Data가 저장되는 클라우드 저장소
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 CCN 포워딩 엔진의 구성을 나타낸 도면이다.
CCN 기본 라우팅 알고리즘은 각 노드의 포워딩 엔진을 이용해 실행되며, CCN 포워딩 엔진은 도 4와 같이 FIB, PIT, CS로 구성된다. CCN 포워딩 엔진 안에 페이스(Face)는 기존의 IP는 다중 연결을 지원하지 못하지만, CCN은 다중 연결을 지원하는 차이를 표현하기 위해 사용한다.
CCN 포워딩 엔진을 통한 기본 라우팅 알고리즘의 실행의 예시는 다음 도 5와 같다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 CCN 포워딩 엔진을 통한 기본 라우팅 알고리즘의 실행의 예시도이다.
도 5와 같은 방식은 종단 간 연결성 없이, In-Networking Caching으로 콘텐츠 접근성을 높이고 멀티 캐스팅 효과로 다수 요청자에게 효율적인 데이터 전송을 가능하게 한다. 또한 콘텐츠 요청자 입장에서 빠른 콘텐츠 수신으로 서비스 품질 개선 효과를 높이고, 콘텐츠 제공자와 망 사업자 측면에서 서버 로드 및 네트워크 트래픽을 줄임으로써 서비스 구축 및 운용 비용의 절감 효과를 기대할 수 있다.
CCN에서의 기존 라우팅 알고리즘 비교 분석을 하면 다음의 표 3과 같다.
프로토콜 캐싱 접근 시간 분산 이동성 확장성 배포
SoCCeR o o
OSPFN o o o
GACF o o o
αRoute o o o
LANES o o
대부분의 라우팅 알고리즘이 정보를 빠르게 전달할 수 있는 접근 시간 향상에 초점을 맞춰 개발되고 있다. SoCCeR은 사용자에게 제공되는 서비스에 초점을 맞춰 정보를 빠르게 전달할 수 있는 접근 시간 향상에 목적을 두고 있고, OSFPN은 OSFP의 짧은 경로에 대한 장점으로 접근시간을 향상시키고 여러 경로를 저장하기 위해 라우팅 테이블의 확장성에 집중하고 있다. GACF는 다중 경로를 이용해 정보의 배포를 통한 접근 시간을 향상시키고, 이들은 브로드캐스트 형식을 띄고 있어 이동성에 강점을 가지고 있다.
α Route는 정보의 분산과 테이블의 확장성, 접근시간을 향상시키는 데 주목하고 있고, LANES는 내부의 전송 트리를 이용하여 정보를 전송하고 라우터 자체의 캐싱을 향상시켜 정보에 대한 접근 시간을 향상시킨다. CCN에서는 라우터 자체가 스토리지 역할을 수행함으로 캐싱이 중요하다. 표와 같이 캐싱에 대한 고려는 LANES 프로토콜만 하고 있으며, 이에 제안하는 클라우드 기반의 라우팅 알고리즘을 통해 CCN의 캐싱 특수성을 고려하고 접근 시간을 향상 시키며 현 CCN에서의 라우팅 알고리즘에 대한 약점을 보완하고자 한다.
구성 요소 내용
LMA - 모바일 단말에 대한 홈 에이전트 역할
- 단말을 위한 HNP(Home Network Prefix)할당
- 단말 주소 및 위치정보들을 관리
- CDN Server로 부터 최적의 CDN Cache Server 정보 수신
- 선택된 CDN Cache Server 정보를 MAG에게 전달
- 콘텐츠를 요청한 단말이 속한 MAG 정보를 선택된 최적의 CDN Cache Server에 전달
- 핸드오프 시 pMAG 에게 받은 CDN Content에 대한 정보를 nMAG에 전달
MAG - 모바일 단말(MN)의 Attachment, detachment
트리거에 응답
- 단말을 정보를 통해 LMA와 연결
- LMA로 부터 전달 받은 최적의 CDN Cache
Server정보를 통해 CDN Cache Server와 연결하여 데이터 전송을 지원
- Information List를 통해 CDN Cache Server, MN, Content에 대한 정보를 관리
MN - PMIPv6 도메인 내부에서 존재
- 이동성 관련 시그널링을 수행하지 않음
CDN Server - 콘텐츠 원본이 저장
- 콘텐츠 변경이 생기면 CDN Cache Server에 동일하게
유지하는 동기화를 수행
- LMA로 전달받은 MAG의 정보를 통해 최적의 CDN Cache Server를 선택
CDN Cache Server - CDN Server에 저장된 콘텐츠 복사본 저장
- MAG 정보를 통해 MAG와 연결하여 데이터 전송을 지원
구성 외 PMIPv6 도메인에서 모바일 단말이 MAG 영역 내 존재 할 경우의 CDN 서비스를 제공받는 절차와 PMIPv6 도메인에서 모바일 단말이 MAG간의 핸드오프 할 경우의 CDN 서비스를 제공받는 절차가 존재한다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 라우팅 알고리즘에 대하여 설명한다.
CCN 환경에서 사용자가 요청하는 콘텐츠를 라우팅 하는데 발생되는 3가지 케이스는 다음 표 5과 같다. 그리고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 CCN 환경에서 콘텐츠를 라우팅하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
구분 init CCN 노드 캐싱 여부 클라우드 스토리지 캐싱 여부
케이스 1 O O or X
케이스 2 X O
케이스 3 X X
도 6과 같이 init CCN 노드는 CS의 콘텐츠 매핑 테이블(CS_CMT)에 사용자가 요청하는 콘텐츠의 존재여부를 검사하여 콘텐츠가 존재할 경우 케이스 1(case 1)로 진행한다.
init CCN 노드의 CS에 해당 콘텐츠가 존재하지 않을 경우, CCN 노드는 클라우드 게이트웨이(GW)로 Interest Packet을 전송하고 GW는 클라우드 스토리지의 콘텐츠 매핑 테이블(GW_CMT)을 검사하여 콘텐츠가 존재하면 케이스 2(case 2)로, 존재하지 않으면 케이스 3(case 3)으로 진행한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 각 케이스(case)에 따른 전체 흐름도를 설명하기 위한 도면이다.
먼저, case 1은 콘텐츠가 init CCN 노드에 캐싱되어 있을 경우이다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 case 1을 설명하기 위한 순서도이다.
단계 1: 라우팅 알고리즘에서 사용되는 변수에 대해 사용자와 연결되어 있는 처음(init) CCN 노드의 식별 번호로 초기화
단계 2: CCN noden은 사용자로부터 Interest Packet을 받음
단계 3: 사용자가 요청한 콘텐츠 이름으로 CCN noden의 CS 콘텐츠 매핑 테이블(CSn_CMT)을 검색하여, CS에 해당 콘텐츠 존재 여부를 검사(케이스 1에서는 CS에 해당 콘텐츠가 존재하는 경우로, 이에 따라 다음 단계 진행)
단계 4: CCN noden은 CS에 저장되어 있는 Data Packet을 사용자에게 전송
다음으로 case 2는 콘텐츠가 init CCN 노드에 캐싱되어 있지 않지만, 클라우드 스토리지에 캐싱되어 있을 경우이다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 case 2를 설명하기 위한 순서도이다.
단계 1-3: 케이스 1의 단계 1-3과 동일(케이스 2에서는 CS에 해당 콘텐츠가 존재하지 않는 경우로, 이에 따라 다음 단계 진행)
단계 4: CCN noden에서 전송한 Interest Packet의 콘텐츠 이름으로 GW 콘텐츠 매핑 테이블(GW_CMT)을 검색하여, Storage Server에 해당 콘텐츠 존재 여부를 검사(케이스 2에서는 Storage Server에 해당 콘텐츠가 존재하는 경우로, 이에 따라 다음 단계 진행)
단계 5: 클라우드 게이트웨이는 Storage Server에서 해당 Data Packet을 CCN noden에게 전송
단계 6: CCN noden은 CS에 Data Packet의 저장 가능 여부를 판단- 저장 가능 시, 단계 9 진행- 저장 불가능 시, 다음 단계 진행
단계 7: 콘텐츠 가치(Value) 측정식(1)을 이용하여 CS에 저장되어 있는 콘텐츠들의 가치를 매겨, 가장 낮은 가치를 가진 콘텐츠(eleminated_Data)를 선정.
여기서 콘텐츠 가치 측정식은 다음의 수학식 1과 같다.
Figure pat00001
여기서 frequency는 캐시에 저장된 이후 참조된 횟수이고, savetime은 캐시에 저장된 시간이며, latesttime은 캐싱 콘텐츠가 참조된 마지막 시간이고, α는 이전 가치와 현재 가치의 가중치를 두기 위한 임의의 실수로서 0과 1 사이의 값을 가진다.
수학식 1과 같이 콘텐츠 가치는 과거의 콘텐츠 가치와 최근의 콘텐츠 가치의 합으로 이루어진다.
단계 8: eleminated_Data를 클라우드 게이트웨이로 전송하여 콘텐츠 필터링 후, Storage Server에 저장(필터링 결과, 현 콘텐츠가 이미 Storage Server에 다른 이름으로 저장되어 있을 시, GW_CMT에 현 콘텐츠 이름만을 저장하여 중복 저장을 방지함)
단계 9: CCN noden에 전송된 Data Packet을 CS에 저장
단계 10: CCN noden이 init CCN 노드인지 검사(케이스 2에서는 CCN noden이 init CCN 노드인 경우로, 이에 따라 다음 단계 진행)
단계 11: CCN noden은 CS에 저장되어 있는 Data Packet을 사용자에게 전송
다음으로 case 3은 콘텐츠가 init CCN 노드에 캐싱되어 있지 않고, 클라우드 스토리지에도 캐싱되어 있지 않을 경우이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 case 3을 설명하기 위한 순서도이다.
단계 1-4: 케이스 2의 단계 1-4와 동일(케이스 3에서는 Storage Server에 해당 콘텐츠가 존재하지 않는 경우로, 이에 따라 다음 단계 진행)
단계 5: 현 CCN noden은 상위 CCN 노드(CCN nodenextN)에게 Interest Packet을 전송
단계 6: Interest Packet의 콘텐츠 이름으로 CCN nodenextN의 CS 콘텐츠 매핑 테이블(CSnextN_CMT)을 검색하여, CS에 해당 콘텐츠 존재 여부를 검사- 존재 시, 다음 단계 진행- 존재하지 않을 시, n이 nextN으로 업데이트 되면서, 현 CCN noden이 CCN nodenextN이 되고 단계 5를 다시 진행되며, nextN의 마지막 노드는 Content Source를 가리킴
단계 7: CCN nodenextN은 해당 Data Packet을 CCN noden에게 전송
단계 8: CCN noden은 CS에 Data Packet의 저장 가능 여부를 판단- 저장 가능 시, 단계 11 진행- 저장 불가능 시, 다음 단계 진행
단계 9: 케이스 2의 단계 7과 같이, 콘텐츠 가치 측정식(1)을 이용하여 CS에 저장되어 있는 콘텐츠들의 가치를 매겨, 가장 낮은 가치를 가진 콘텐츠(eleminated_Data)를 선정
단계 10: eleminated_Data를 클라우드 게이트웨이로 전송하여 콘텐츠 필터링 후 Storage Server에 저장
단계 11: CCN noden에 전송된 Data Packet은 CS에 저장
단계 12: CCN noden이 init CCN 노드인지 검사(케이스 3에서는 현 CCN noden이 init CCN 노드가 아닌 경우가 발생되므로, 이에 n을 하위 CCN 노드의 식별 번호로 변경하여 CCN noden를 하위 CCN 노드를 가리키게 하여 CCN noden이 init CCN 노드가 될 때까지 단계 8-12를 반복 수행)
단계 13: CCN noden은 CS에 저장되어 있는 Data Packet을 사용자에게 전송
이와 같이 본 발명에 따르면, 콘텐츠 스토어(Content Store:CS) 용량에 대한 한계를 해결하려 클라우드 스토리지를 이용하고, CS의 캐싱에 있어 콘텐츠에 가치를 부여하여 가치가 높은 핫 콘텐츠를 캐시 공간에 충분 시간 유지시킴으로써 사용자가 콘텐츠에 대해 빠른 접근을 할 수 있도록 한다.
기존 라우팅 알고리즘에서는 CCN 노드에 콘텐츠가 캐싱되어 있지 않은 경우, 콘텐츠 소스까지 다수의 노드를 거쳐 데이터를 받아야 하지만, 본 발명의 라우팅 알고리즘에서는 요청 콘텐츠가 첫 노드에 캐싱되어 있지 않을 경우, 클라우드 스토리지를 확인하는 절차를 통해 클라우드 스토리지에 콘텐츠가 존재할 경우 첫 노드로 직접 전달이 가능하므로 전체 네트워크 대역폭 사용량을 감소시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (1)

  1. 콘텐츠 스토어(CS)의 캐싱에 있어 콘텐츠에 가치를 부여하여 가치가 높은 핫 콘텐츠를 캐시 공간에 충분 시간 유지시킴으로써 사용자가 콘텐츠에 대해 빠른 접근을 할 수 있도록 하는 CCN 환경에서 콘텐츠 캐싱을 고려한 클라우드 기반의 라우팅 방법.
KR1020140049428A 2014-04-24 2014-04-24 Ccn 환경에서 콘텐츠 캐싱을 고려한 클라우드 기반의 라우팅 방법 KR20150123401A (ko)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US10666552B2 (en) 2016-02-12 2020-05-26 Univeristy-Industry Cooperation Group Of Kyung Hee University Apparatus for forwarding interest in parallel using multipath in content-centric networking and method thereof

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