KR20160002154A - Ccn 이름 구성 방법과 ccn 이름 기반 라우팅 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CCN 이름 구성 방법과 소프트웨어 정의 네트워크를 활용한 콘텐츠 이름 기반 라우팅 방법 및 장치에 관한 것으로, 인입되는 CCN 패킷을 컨텐츠 이름에 미리 할당된 flow ID를 이용하여 라우팅 되도록 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 CCN 이름 구성 방법과 소프트웨어 정의 네트워크를 활용한 콘텐츠 이름 기반 라우팅 방법 및 장치에 관한 것이다.

Description

CCN 이름 구성 방법과 소프트웨어 정의 네트워크를 활용한 콘텐츠 이름 기반 라우팅 방법 및 장치{METHOD FOR GENERATE CONTENTS NAME AND ROUTING METHOD BASED ON CONTENTS NAME USING SDN NETWORKD, APPARATUS USING THE SAME}

본 발명은 CCN 이름 구성 방법과 소프트웨어 정의 네트워크를 활용한 콘텐츠 이름 기반 라우팅 방법 및 장치에 관한 것으로, 인입되는 CCN 패킷을 컨텐츠 이름에 미리 할당된 flow ID를 이용하여 라우팅 되도록 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 CCN 이름 구성 방법과 소프트웨어 정의 네트워크를 활용한 콘텐츠 이름 기반 라우팅 방법 및 장치에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시 예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

컨텐츠 중심 네트워크(CCN; Contents Centric Network)는 IP 주소를 이용하여 통신을 수행하는 종래의 일반적인 네트워크와는 달리 CCN 이름을 사용하여 라우팅을 수행하는 네트워크를 의미한다. 컨텐츠 중심 네트워크(CCN)를 구성하는 각 노드(이하, "CCN 노드"라고 함)는 컨텐츠를 저장할 수 있는 컨텐츠 스토어(Contents Store: 이하, "CS"라고 함)를 갖는다. 또한 포워딩 인포메이션 베이스(Forwarding Information Base: 이하 “FIB”라고 함)에 CCN 이름과 포워딩할 통신 포트를 기록한다.

도 1의 (a)와 같은 컨텐츠 중심 네트워크에서, 특정 컨텐츠가 컨텐츠 중심 네트워크의 서버에 등록되는 경우, 서버는 새롭게 등록된 CCN 이름이 포함된 컨텐츠 광고 메시지를 브로드캐스팅한다. 브로드캐스트된 컨텐츠 광고 메시지는 서버와 인접한 CCN 노드 A로 수신되며, CCN 노드 A는 컨텐츠 광고 메시지가 수신된 통신 포트의 번호와 컨텐츠 광고 메시지에 포함된 CCN 이름을 매칭시켜 자신의 FIB에 저장한 후, 모든 통신 포트를 통해 컨텐츠 광고 메시지를 브로드캐스팅한다. 다른 CCN 노드들도 컨텐츠 광고 메시지를 받고 같은 방법으로 자신의 FIB에 목록을 저장한다. 그 후 도 1의 (b)와 같이 Client1에서 그 컨텐츠 요청이 CCN 노드 H로 보내지면 FIB를 확인하여 CCN 노드 D로 전달한다. 같은 방식으로 컨텐츠 요청이 서버에 도달하게 되고 서버는 컨텐츠 요청이 왔던 경로로 컨텐츠를 보낸다. 도 1의 (e)와 같이 client 2가 같은 컨텐츠에 대한 요청이 CCN 노드 I로 전달되어 서버 방향으로 컨텐츠 요청이 가게 된다. 이전에 이루어진 컨텐츠 전송에 의해 CCN 노드 A, B, D, H 의 CS에 해당 컨텐츠가 저장되어 있으므로 이 요청은 CCN 노드 D에서 요청에 대한 응답으로 컨텐츠가 client 2로 전달된다. CCN에서 컨텐츠의 요청은 Interest packet이라 하고 컨텐츠를 담고 있는 패킷을 Data packet이라 한다.

한국공개특허 제2014-0076955호, 2014년 6월 23일 공개 (명칭: 서비스 특성을 이용한 네트워크 제어 시스템 및, 그 제어 방법)

종래기술과 같은 방법은 모든 컨텐츠에 대한 컨텐츠 광고 메세지를 컨텐츠를 서비스할 범위에 속한 CCN 노드들이 주고 받아야 하며, 각 노드가 자신의 FIB에 목록을 만들어 저장해야 한다. 모든 컨텐츠의 수만큼 FIB 목록이 생성되어 매우 커지게 되어 메모리로 구현하기 어렵다. 또한 하나의 컨텐츠 요청 당 비교해야 할 FIB 목록이 길어지면 CCN 노드의 패킷 처리 속도가 매우 느려지게 된다. 따라서 라우팅의 확장성이 매우 떨어져 현실 가능하지 않다.

CCN의 다양한 효과와 장점들이 연구되었지만 CCN 이름기반으로 라우팅을 수행해야 함으로 현실적인 문제가 있어서 많은 우려가 있었다. 하지만 본 발명에서는 네트워크 단위로 라우팅을 함으로써 라우팅 확장성에 대한 문제를 해결하였다. 본 발명으로 인하여 CCN 기술이 현재 네트워크에 적용된다면 빠르고 상대적으로 작은 링크 대역폭만으로 다양한 컨텐츠 서비스가 이루어질 것이다. 또한 컨텐츠의 이름을 간단하게 구성함으로써 인터넷에 존재하는 수많은 컨텐츠를 식별하고 활용, 가공할 수 있게 하였다.

또한, ISP가 자신의 망 내에 CCN-SDN을 활용하여 네트워크 트래픽을 효과적으로 관리하며, CCN name에 패킷 유형을 부여하여 deep packet inspection과 같은 장비가 필요 없으며, destination으로 향하는 경로에 캐시를 활용함으로써 network bandwidth 자원을 절약하고, 유저에게 좀 더 짧은 data latency를 제공할 수 있다.

도 1은 일반적인 CCN에서의 라우팅 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 도 9는 본 발명을 설명하기 위한 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 핵심을 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다. 또한 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 하나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태로 한정하려는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하기 위해 사용하는 것으로, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 뿐, 상기 구성요소들을 한정하기 위해 사용되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

더하여, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급할 경우, 이는 논리적 또는 물리적으로 연결되거나, 접속될 수 있음을 의미한다. 다시 말해, 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속되어 있을 수 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있으며, 간접적으로 연결되거나 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 "포함 한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

기존 연구들에서는 라우팅의 확장성 문제를 CCN 이름의 계층적 구조를 사용하여 prefix들만 FIB에서 관리하게 하는 방법을 제시하고 있다. 본 발명도 컨텐츠 이름을 계층적 구조를 활용하여 제시하지만 prefix로 네트워크 이름을 제안하고자 한다. 기존 연구들에서 제안한 경우 prefix가 콘텐츠와 밀접한 관계를 갖고 있다. 예를 들어 CCN 이름이 navernews/ sports/march_4/hanhwa_lg 같이 구성될 수 있다. 하지만 navernews와 같은 prefix는 인터넷 상에 매우 많이 존재할 수 있으며 이에 대한 컨텐츠 광고 메시지를 보내야 한다. 큰 규모의 FIB를 CCN 노드들이 관리해야 함으로 현실성이 떨어진다.

본 발명에서는 CCN 이름을 네트워크 이름, 디바이스 이름, 컨텐츠에 관련된 이름으로 구성하는 방법을 제안한다. 예를 들어 CCN 이름을 Service_A/ISP_A/navernews_server/sports/march_4/hanhwa_lg 과 같이 구성할 수 있다. 각 CCN 노드는 FIB 에 ISP_A 의 prefix를 갖는 컨텐츠 요청은 어느 통신 포트로 보내야 하는지에 대한 목록을 갖고 있다. 따라서 컨텐츠 광고 메시지를 사용하지 않고 네트워크 단위로 이웃 네트워크에 자신의 네트워크 이름만 알리게 되어 좀더 확장성 있는 방법이다. 네트워크 이름 다음으로 디바이스 이름이 적히게 되며 컨텐츠 요청이 디바이스를 향해 전달되도록 하기 위해 사용된다. 즉 CCN 노드가 컨텐츠 요청(Interest packet)을 받게 되면 CCN 이름을 해석하여 네트워크 이름을 확인하게 되며, 자신 노드가 속한 네트워크 이름일 경우 디바이스 이름까지 해석하게 된다. 해석한 이름을 FIB로 보내면 어느 통신 포트로 컨텐츠 요청을 전달할지 반환된다.

또한 네트워크의 이름과 위치를 다른 네트워크에 알리기 위해 소프트웨어 정의 네트워크(Software Defined Network: 이하, "SDN"라고 함) 기술을 활용하는 방법을 제안한다. 소프트웨어 정의 네트워크는 네트워크 장비들이 하나의 제어기에 openflow 라는 프로토콜로 연결되게 되며, 네트워크 장비의 환경설정과 라우팅 테이블을 제어기에서 만들어 네트워크 장비들에게 전달하는 시스템이다. 따라서 네트워크 단위로 하나의 제어기가 존재하게 되며, CCN 노드 역시 제어기에 연결된다. 또한 Global content name server라는 상위 제어기가 모든 제어기에 연결되어 세계적인 라우팅 일관성을 제공한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 SDN 네트워크를 활용한 CCN 컨텐츠 라우팅 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 2 와 같이 Interest packet이 네트워크 A에 속한 ingress SDN switch (CCN 노드)로 들어왔을 때 Interest packet에 대한 정보가 포워딩 테이블에 있으면 해당 통신 포트로 Interest packet을 보낸다. 이때, ingress SDN switch는 interest packet에 flow ID를 부여하기 위해, 먼저 제어기로 interest packet을 보낼 수도 있다.

반면 목록에 없을 경우 제어기로 Interest packet을 보낸다. 제어기에서 Interest packet을 해석하여 네트워크 이름이나 디바이스 이름을 추출한다. 이 이름을 바탕으로 Interest packet이 자신이 연결된 네트워크 장비 중 어느 장비로 연결되어야 할지 결정하게 되고 openflow 프로토콜을 활용하여 결정된 장비로 향하는 경로에 해당하는 네트워크 장비들에 포워딩 테이블 정보를 전달한다. 특히 Interest packet을 올려 보냈던 장비(ingress SDN switch)에게는 Flow ID 값을 같이 전달한다. Flow ID값은 SDN이 CCN 패킷을 식별할 수 있게 하는 값이다. 제어기는 Flow ID 값을 CCN 이름 당 하나의 값을 할당해서 관리해야 한다. 본 발명의 예시에서는 Flow ID 값을 UDP 헤더에 포함된 source 포트 번호로 사용한다고 가정한다. Flow ID는 향우 CCN과 SDN 발전방향에 따라 다른 방법으로 정할 수 있다. Flow ID를 받은 ingress SDN switch는 Interest packet의 source 포트 번호를 제어기로부터 받은 Flow ID 값으로 바꾼다. 포워딩 테이블 정보에는 source 포트 번호가 Flow ID 값이고 destination 포트 번호가 9695 (CCN 패킷을 위한 포트번호로 지정되어 있음, destination 포트 번호가 9695임을 가정함) 인 패킷이면 어느 통신 포트로 보내야 하는지에 대한 정보가 들어있다. 포워딩 테이블 정보를 받은 네트워크 장비는 openflow 프로토콜에 의해 해당 정보에 관한 정책을 포워딩 테이블에 추가하게 된다. 이러한 경로 설정 과정이 끝나면 ingress SDN switch는 Interest packet을 포워딩 테이블에 따라 전달한다. 그리고 ingress SDN switch는 바꾼 source 포트 번호와 바꾸기 전 source 포트 번호를 name-flow id table 에 저장한다. Interest packet에 대한 응답으로 data packet이 오면 바꾸기 전 source 포트 번호로 바꾸기 위함이다.

Interest packet은 새로운 네트워크에 도착하면 해당 네트워크의 제어기로 전달되며 그 제어기는 자신과 연결된 네트워크 장비들에게 새로운 Flow ID와 함께 정책을 전달한다. 이때 같은 방식으로 Interest packet의 source 포트 번호가 바뀌게 된다. Flow ID를 새로 전달 하는 이유는 각 네트워크가 Flow ID를 독립적으로 관리하여 세계적으로 CCN 이름 하나마다 Flow ID를 부여하는 부담을 피하기 위해서이다.

Interest packet이 CCN 이름에 적힌 네트워크와 디바이스에 도착하면 그 응답으로 Data packet이 Interest packet이 왔던 경로로 전달된다. 이것은 CCN이 제공하는 Pending Interest table 기능에 의해서 이루어진다.

각 SDN switch 는 제어기로 받았던 정책을 일정시간 동안 유지할 것이며 정책이 남아있는 동안 정책에서 Flow ID로 정해진 source 포트 번호와 destination 포트 번호가 9695인 Interest packet을 같은 경로로 전달 할 것이다. 한편 Interest packet을 처음 받게 되는 ingress SDN switch는 interest packet에 flow ID를 부여하기 위해, 제어기로 상기 interest packet을 전달할 수 있으며, 자신의 포워딩 테이블에 정보가 없는 interest packet일 경우에만 먼저 제어기로 전달할 수도 있다. 또한, SDN switch가 정책을 유지하는 시간은 시스템 설정에 따라 달라질 수 있다.

도 3은 상술한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 라우팅 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 특히 *CCN Interest packet은 Flow ID 값으로 source 포트 번호가 바뀐 패킷들을 의미한다.

즉, content name server는 global content name server와 연동하는 경우는 서비스, destination 네트워크 정보가 필요한 경우 등에 연동하여 동작하게 된다.

또한 Interest packet의 CCN name에 네트워크 정보나 디바이스 정보가 표시되지 않는 경우는 제어기에서 파악하여 어떤 노드로 보낼지 결정한다. 만약 자신이 연결된 네트워크에서 해당 요청을 만족시키지 못할 경우 global content name server를 활용하여 어떤 경로로 Interest packet을 전달할지 결정하게 된다. 네트워크나 디바이스에 들어있지 않는 콘텐츠나 하나의 네트워크에만 연결되지 않는 디바이스에 들어있는 콘텐츠 등을 서비스할 때 필요한 기능이다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 동작을 수행하기 위해서는 컨트롤러의 제어 하에 동작할 수 있는 ingress 라우터를 배치해야 한다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 SDN 컨트롤러의 제어를 받는 ingress 라우터들을 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서, ingress 라우터들은 ingress SDN switch, CCN 노드 또는 ICN 노드 등으로 불릴 수도 있다.

이러한 Ingress 라우터들은 CCN 패킷과 TCP/IP 패킷 모두를 인식한다. 즉 본 발명은 기존 네트워크와의 공존을 위해 CCN 패킷에 UDP 헤더를 붙이며, ingress 라우터들은 단말로부터 전달되는 패킷을 컨트롤러(제어기)로 전달하여 CCN 패킷인지 TCP/IP 패킷인 지 여부를 확인할 수 있으며, ingress 라우터들이 트래픽 분류기의 기능을 포함할 수 있다. 다시 말해, ingress 라우터는 인입되는 패킷이 CCN 패킷인지 TCP/IP 패킷인 지 여부를 확인하고, CCN 패킷일 경우, 이에 대한 정보를 컨트롤러로 전달할 수도 있다.

아울러, 본 발명의 실시 예에 따른 동작 수행을 위해서는 본 발명의 컨텐츠 이름을 전술한 바와 같이, 서비스 이름, 네트워크 이름, 호스트 이름(디바이스 이름), 콘텐츠에 대한 정보를 포함하여 구성될 수 있다.

예컨대, 컨텐츠 이름이 다음과 같다고 가정한다.

CCN://sportstoday/seoul-sangam/main-camera/april4-seoul-pohang/470

이 중, sportstoday에 해당하는 부분은 어떤 서비스에 관련된 컨텐츠인지 표지한 부분이다. Seoul-sangam은 콘텐츠가 어느 ISP에서 생성되었는 지를 표기하기 위한 것이다. Main-camera는 콘텐츠 생성자의 정보 표기에 관한 것으로 호스트 이름이 될 수 있다. 또한 디바이스 이름, 즉 CCN 노드의 식별 정보가 될 수 있다. April4-seoul-pohang은 콘텐츠에 대한 정보를 명시한 것으로, 콘텐츠의 이름, 콘텐츠 사이즈가 될 수 있다.

또한, CCN 컨텐츠의 이름에 특정 요소가 누락된 경우, 웹을 통해 검색하거나, 네트워크 이름이 누락된 경우, global content name server와 연동하여 확인할 수도 있다.

본 발명은 컨텐츠의 대한 이름을 상술한 바와 같은 방식으로 정의함으로써, 단말로부터 전송된 CCN 패킷이 유입되면, 서비스 이름 필드를 확인하여, 서비스 이름에 대응하는 QoS 정책에 따라 차별적인 대역폭(bandwidth) 등을 보장할 수 있다.

또한, 네트워크 이름에 대한 필드를 포함하고, 호스트 이름 필드를 포함함으로써, 해당 ISP 내에서 네트워크 장비들이 어느 ISP에 접속되어 있는 지에 대한 정보 추적(tracking)이 가능하게 된다. Destination network로 패킷이 들어온 후부터 interior routing table을 참조하여 호스트를 찾아갈 수 있게 된다.

아울러, 본 발명의 일 실시 예에서는 CCN 컨텐츠 이름과 flow ID 필드를 1대1로 맵핑하고 관리하게 된다. 여기서, 맵핑 table은 ingress switch에서 관리한다. Flow ID는 locally unique(네트워크 단위로 관리)하게 함으로써, global scalability를 보장할 수 있으며, flow ID field는 source port number를 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 openflow의 발전 방향에 따라서 openflow 메시지의 다양한 field를 활용할 수도 있다. 여기서 CCN 컨텐츠 이름과 flow ID 필드를 1대1로 맵핑하는 것은 현재까지의 네트워크 장비는 IP 기반으로 동작하며, CCN 패킷은 컨텐츠 이름으로 기반하기 때문에, IP 기반으로 네트워크 장비에 바로 적용하는 데 여러 가지 문제가 발생될 수 있다. 이를 해결하기 위해, 본 발명에서의 CCN 컨텐츠 이름과 flow ID를 맵핑하게 된다.

이때, SDN 스위치(ingress router)에 인입된 패킷이 flow table에 속하지 않을 경우 controller에게 패킷을 보내 이를 확인할 수 있다. 이러한 rule이 설정된 이후부터 source port number를 통해 각 flow를 매칭하여 라우팅이 가능한다.

이러한 과정을 위해서는 global content name server를 포함하는 것이 바람직하다. 각 SDN controller(content name server 기능이 포함됨)가 상위 content name server를 인지하고, 컨텐츠 이름이 특정 필드가 누락되었을 경우, 이를 확인할 수 있게 된다.

상술한 과정을 지원하는 ingress router(ingress CCN 노드)의 주요 동작을 도 5에 도시하였다.

Ingress router 및 이를 포함하는 본 발명의 실시 예에 따른 시스템에서의 라우팅 방법에 대해 이하에서 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 라우팅 방법을 설명하기 위한 화면예시도이다.

도면에서 500이 지시하는 바가 네트워크 A에서의 ingress router의 역할을 수행하는 CCN 노드이다.

먼저, 네트워크 A의 ingress router(500)는 단말로부터 컨텐츠 요청 패킷(인터레스트 패킷)을 전달받는다. Ingress router(500)는 컨트롤러(501) 로부터 미리 전송된 name-flow ID table을 저장하고 있는 상태에서, 인입된 패킷의 컨텐츠 이름에 대응하는 flow ID를 확인한다. 예컨대, 컨텐츠 이름에 대응하는 flow ID 48를 확인할 수 있다. 이때, 컨텐츠 요청 패킷에서의 실제 UDP 포트 번호는 65번이나, flow ID는 48로 맵핑된 상태이다. 이때, ingress router(500)는 컨텐츠 요청 패킷의 컨텐츠 이름에 해당하는 original port(UDP 포트) 65가 flow ID 48로 대체되었음을 테이블에 기재하게 된다.

이때, 본 발명의 ingress router(500)은 단말로부터 컨텐츠 요청 패킷이 전달되면, 상기 컨텐츠 요청 패킷에 대응하는 flow ID를 확인하는 과정 이전에, flow ID 부여를 위해 먼저 컨트롤러로 해당 패킷을 전달할 수도 있다. 이는 flow ID를 적은 다른 패킷이 들어올 때 CCN 경로로 보내지는 것을 방지하기 위한 것으로, 예컨대 A 컨텐츠 요청 패킷이 인입되어, ingress router가 flow ID 47을 부여한 이후, B 컨텐츠 요청 패킷의 UDP source port number가 47일 경우, ingress router는 A 컨텐츠가 있는 서버(또는 노드)로 라우팅을 할 수 있으므로, 이를 사전에 방지하기 위해, ingress router는 단말로부터 컨텐츠 요청 패킷이 전달되면, 상기 컨텐츠 요청 패킷에 flow ID를 부여하기 위해 먼저 컨트롤러로 질의하는 과정을 수행할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시 예에서는 original port, 즉 UDP 포트를 이에 매핑되는 flow ID로 대체하는 것을 예로 들어 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니며 UDP 포트 이외의 다른 필드 값을 flow ID로 대체할 수도 있다. 예컨대, interest packet이 옵션 필드를 포함하는 경우, 옵션 필드를 flow ID로 대체할 수도 있다.

이후, ingress router(500)는 컨트롤러(501)와 연동하여 flow ID 48은 port number 5로 전달되어야 한다는 것을 확인한다. 그리고, ingress router(500)는 해당 포트로 패킷을 전달하게 된다. 이를 전달받은 라우터에서는 flow ID 48에 대응하는 포트 번호를 확인하고, 자신은 1번 포트로 전달해야 하는 것을 확인할 수 있게 된다. 이러한 과정을 거쳐 CCN 패킷(컨텐츠 요청 패킷)은 컨텐츠 서버로 전송될 수 있으며, 컨텐츠 서버가 전달하는 CCN 패킷(데이터 패킷)은 마찬가지 과정을 거쳐 단말로 전달될 수 있다. 즉, 컨텐츠 서버 인접된 네트워크 B의 컨트롤러(502)는 자신이 관리하는 CCN 라우터들과 연동하여 해당하는 포트 정보를 제공하고, 이를 확인한 CCN 라우터들은 CCN 패킷을 단말로 전달할 수 있게 된다.

반면, 네트워크 A에 상기 컨텐츠 요청 패킷에 해당하는 컨텐츠를 저장하고 있을 경우, 컨트롤러(501)은 전달된 라우터들에 대한 경로를 설정하여 해당 라우터들에게 전달하고, 이를 기초로 라우팅을 수행할 수도 있으며, 네트워크 B에 상기 컨텐츠 요청 패킷에 해당하는 컨텐츠를 저장하고 있을 경우, 네트워크 B의 컨트롤러(502)로 해당 컨텐츠 요청 패킷을 전달하기 위한 경로를 설정하여, 라우터들에 전달한 후 라우터에 의해 라우팅이 수행될 수 있다.

아울러, 본 발명의 실시 예에 따른 컨텐츠 이름은 전술한 바와 같이, 네트워크 이름, 호스트 이름, 컨텐츠에 관련된 이름 등으로 구성됨으로써, 네트워크 이름이 비어있는 경우의 CCN 패킷이 인입되더라도 이를 처리할 수 있게 된다.

이에 대해 도 7을 참조하여 설명하도록 하면, 도 7에서는 컨텐츠 요청 패킷에 네트워크 이름이 누락된 것을 예시한 상태이다.

즉, 단말로부터 네트워크 이름(또는 디바이스 이름 등)이 누락된 컨텐츠 요청 패킷이 인입되는 경우, ingress 라우터는 이를 컨트롤러에게 전달한다. 컨트롤러는 컨텐츠 요청 패킷을 분석하여 자신의 망 내에 콘텐츠가 있는 지 확인한 후, 존재할 경우 경로를 설정하고, 해당 경로를 라우터들에게 제공하여 상기 컨텐츠 요청 패킷의 라우팅을 지원한다. 반면, 자신의 망 내에 콘텐츠가 없을 경우, Global content name server에게 네트워크 이름을 질의한다. 이때, 컨텐츠 이름을 전달하여 네트워크 이름을 확인받을 수 있다. 그리고, 네트워크 이름을 확인한 후, 확인된 네트워크 이름에 따라, 컨텐츠에 대응하는 flow ID를 확인하고, 이를 ingress 라우터로 전달한다. Ingress 라우터는 해당 컨텐츠 요청 패킷의 컨텐츠 이름에 대응하는 flow ID 48로 매핑하고, flow ID 48에 매핑된 original port 65에 대한 정보를 기록한 후, 해당 포트에 대응하는 라우터로 전달한다.

아울러, global content name server로부터 네트워크 이름 확인 시 컨트롤러는 QoS에 대한 정보를 더 수신할 수도 있다. Global content name server는 네트워크 ISP별로 QoS에 대한 정보를 저장하고 관리할 수 있으며, 네트워크 이름에 대한 정보를 컨트롤러에게 제공 시 QoS에 대한 정보를 더 제공할 수 있으며, 이를 수신한 컨트롤러는 해당 네트워크에 대응한 라우팅 정책 등을 수립하는 데 참고할 수 있다.

아울러, 컨트롤러가 Global content name server로부터 네트워크 이름 수신 시, 수신된 네트워크 이름을 컨텐츠 요청 패킷의 누락된 필드에 채우는 과정을 수행할 수 있으며, 수행하지 않을 수도 있다.

이때, 누락된 필드를 채우는 과정을 수행하지 않을 경우, 네트워크 A가 네트워크 B로 상기 컨텐츠 요청 패킷을 전달한 경우, 네트워크 B의 ingress router는 수신된 상기 컨텐츠 요청 패킷을 네트워크 B의 컨트롤러로 전달하고, 컨트롤러는 이를 분석한 후 자신이 관리하는 컨텐츠일 경우, 컨텐츠 라우팅 경로를 설정하고, 이를 해당하는 라우터에게 제공할 수 있다. 여기서 라우터는 전술한 바와 같이 CCN 노드, ICN 노드, SDN 스위치 등으로 불릴 수 있으며, CCN 노드는 라우터가 컨텐츠를 보유하고 있는 노드를 의미한다. 이때, CCN 노드는 캐싱 노드, 컨텐츠 저장 노드 등으로 불릴 수도 있다.

또한, 네트워크 B에 해당 컨텐츠를 저장하고 있지 않을 경우, 컨텐츠 제공 서버로 해당 패킷이 전달되도록 전술한 바와 같이 상기 컨텐츠 요청 패킷의 컨텐츠 이름을 flow ID로 매핑하여 전달하는 과정을 수행할 수도 있다.

도 8은 상술한 바와 같은 기능을 수행하는 구성들을 정리한 도면이다.

여기서 SDN switch는 전술한 바와 같이, 라우터로 불릴 수 있으며, 컨텐츠를 보유하고 있는 SDN switch는 CCN 노드로 불릴 수도 있다.

각 구성 요소에 대해 설명하면, Global Content name server(GCNS)는 CNS로 들어온 패킷의 CCN name에 네트워크 이름 이 없을 때, 서비스 이름과 호스트 이름 등을 참조하여 네트워크 이름을 찾아 주는 역할을 수행하며, 특정 호스트가 서비스를 시작할 때(혹은 다른 네트워크로 옮길 때) 자신의 서비스와 네트워크 정보, QoS 관련 정보를 GCNS에 advertise하여, 이를 GCNS는 등록하여 저장하고 관리하는 역할을 수행할 수 있다.

Content name server는 컨트롤러로 불릴 수 있으며, CCN 패킷이 들어오면 헤더의 네트워크 이름을 바탕으로 routing path를 결정하고, 새로운 이름의 CCN name일 경우 관할 망내에서 사용되지 않고 있는 flow ID를 openflow message에 실어 보내는 역할을 수행하며, Routing path 정보와 QoS level 정보 등을 관리 대상인 SDN switch들에게 openflow 메시지를 보낼 수 있다.

더하여, 본 발명의 실시 예에 따른 컨트롤러는 상기 동작 이외의 네트워크에 분포하는 SDN 스위치, CCN 노드를 인지하는 기능을 수행하고, 라우팅, 정책 선언, 및 보안 체크 등을 할 수 있다. 컨트롤러는 하위 계층의 복수의 스위치에서 발생하는 패킷의 플로우를 정의할 수 있다. 컨트롤러는 SDN 스위치(라우터)에 연결된 CCN 노드로 부터 발생하는 제어 메시지를 인지할 수 있고 해당 정보를 기반으로 형성된 네트워크 토폴로지 등을 차조하여 플로우가 경유할 경로를 계산한 후, 경로 상의 스위치에 상기 플로우의 엔트리가 설정되도록 할 수 있다. 이러한 제어기(컨트롤러)는 SDN 스위치만을 제어할 수도 있다.

또한, 제어기는 CCN 노드에 어떠한 컨텐츠를 저장할 지에 대한 제어 정보를 제공할 수 있다. 예컨대 CCN 노드 A는 A 사이트에 대한 컨텐츠만을 캐싱하여 저장하도록 하며, CCN 노드 B는 B 사이트에 대한 컨텐츠만을 캐싱하여 저장할 수도 있다. 또한, 각 CCN 노드는 제어기로 자신이 어떠한 컨텐츠를 보유하고 있는 지에 대한 정보를 제공할 수 있으며, 즉, 제어기의 요청에 따라 컨텐츠를 저장하더라도, 불확실할 수 있으므로, CCN 노드는 실제로 자신이 어떠한 컨텐츠를 저장하고 있는 지에 대한 정보를 제어기(또는 트래픽 분류기)로 제공할 수 있으며, 제어기는 이에 대한 정보를 저장하고 관리할 수도 있다.

또한 컨트롤러는 트래픽 분류기에 대한 동작을 수행할 수 있다. 예컨대, 단말로부터 전달된 패킷이 TCP/IP 패킷인 지 또는 CCN 패킷인지 여부를 분류하며, 또한 CCN 노드 내 저장된 컨텐츠를 요청한 패킷인 지 여부를 분류하는 과정을 수행할 수 있다. 또한, 어느 CCN 노드에 해당하는 컨텐츠를 저장하고 있는 지에 대한 정보를 확인할 수도 있다.

SDN switch는 외부와 SDN 망을 연결하는 ingress switch(또는 edge switch)는 CCN 패킷이 routing 가능하도록 Name-flow ID table을 저장하고 관리하는 역할을 수행한다. SDN switch는 기본적으로 rule table에 속하지 않는 패킷이 들어오면 controller에게 패킷을 전달 Controller가 대체할 flow ID(현재는 source port number)와 함께 openflow 메시지를 보내면, 들어왔던 패킷의 source port number를 바꾸고 메시지에서 정의하는 action에 따라 패킷 처리하는 역할을 수행한다.

Client, server는 인터넷 사용자가 CCN application을 이용할 경우, CCN name을 웹 브라우져 등에서 얻은 정보로 구성하거나, CCN application에서 초기에 정해진 Name 방식을 활용하여 구성할 수 있다. 이를 위해, client는 CCN application 또는 CCN 패킷 처리를 위한 별도의 모듈을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, Client는 만약 server로 부터 data가 오지 않으면 호스트가 다른 네트워크로 옮겼는지 알아보기 위해 GCNS에 확인하는 절차를 진행할 수도 있다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 CCN 노드의 주요 구성을 설명한 도면이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 컨텐츠 중심 네트워크에 포함된 노드, 즉 CCN 노드는 content store, PIT(Pending Interest Table), FIB를 포함하여 구성될 수 있다.

Content store는 컨텐츠가 저장되는 것으로, 컨텐츠 이름에 대한 데이터를 저장하고 관리한다.

PIT 테이블은 컨텐츠 요청 패킷(인터레스트 패킷)이 어디에서 들어왔는 지에 대한 정보를 저장하며, 이를 기초로 컨텐츠 응답 패킷을 제공하게 된다.

FIB는 컨텐츠 이름에 대한 프리픽스(prefix)를 저장하며, 이에 대응하는 페이스의 리스트를 저장할 수 있다. 이 경우, FIB는 프리픽스의 정보만을 저장하고 관리함으로써, 테이블의 크기를 줄일 수 있게 된다.

먼저, 단말이 전송한 컨텐츠 요청 패킷이 페이스 0으로부터 전달되면, 해당 CCN 노드는 먼저, 해당 컨텐츠의 이름을 참조하여 해당 컨텐츠가 노드의 컨텐츠 스토어(content store)에 저장되어 있는 지 여부를 확인한다. 상기 컨텐츠 요청 패킷은 컨텐츠의 이름(풀 네임)을 포함하며, 부가적으로 컨텐츠를 생성한 서버 또는 CCN 노드를 저장할 수도 있다.

확인 결과, 컨텐츠 스토어 내에 해당 컨텐츠가 저장되어 있을 경우, CCN 노드는 해낭 노드를 컨텐츠 요청 패킷이 수신된 페이스 0으로 반환한다. 이때의 페이스(face)는 인터페이스(interface)로도 표현될 수 있다.

반면, 해당 컨텐츠가 컨텐츠 스토어 내에 저장되어 있지 않으면, 노드는 PIT에 해당 항목에 컨텐츠 요청 패킷이 들어온 페이스, 즉 전술한 예에서 페이스 0에 대한 정보를 추가로 기입한다.

그리고 CCN 노드는 PIT 내에 동일 컨텐츠 이름으로 등록된 항목이 없다면, 노드는 FIB에서 컨텐츠 이름에 기반한 검색을 수행하여 해당 엔트리를 확인한다. 여기서, CCN 노드는 최장 프리픽스 매칭(longest prefix matching)에 따라 검색을 수행할 수 있다.

그 후, CCN 노드는 FIB에 등록되어 있는 정보에 기초하여, 컨텐츠 요청 패킷을 전달할 페이스, 예컨대 페이스 1을 결정하고, 해당 페이스로 컨텐츠 요청 패킷을 전송하게 된다. 이 과정에서 CCN 노드는 컨텐츠 요청 패킷이 전달되어 온 페이스(페이스 O)에 대한 정보를 PIT에 등록하며, 향후 컨텐츠 요청 패킷에 대응되는 컨텐츠를 포함한 데이터 패킷을 전달되면, 해당 컨텐츠를 요청한 노드(또는 단말)에게 데이터 패킷을 전달하게 된다. 여기서, FIB에 기초하여 컨텐요청 패킷을 전달할 페이스를 선택할 때, 컨텐츠 요청 패킷이 수신된 페이스(페이스 0)은 선택 대상에서 제외된다.

본 발명은 CCN 이름 구성 방법과 소프트웨어 정의 네트워크를 활용한 콘텐츠 이름 기반 라우팅 방법 및 장치에 관한 것으로, 인입되는 CCN 패킷을 컨텐츠 이름에 미리 할당된 flow ID를 이용하여 라우팅 되도록 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 CCN 이름 구성 방법과 소프트웨어 정의 네트워크를 활용한 콘텐츠 이름 기반 라우팅 방법 및 장치에 관한 것이다.

더불어, 본 발명은 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있다.

Claims (14)

1. CCN(Contents Centric Network) 이름을 이용하여 라우팅을 수행하는 네트워크에서의 CCN 이름 구성 방법에 있어서,
   상기 CCN 이름은
   서비스 이름, 네트워크 이름, 디바이스 이름, 컨텐츠에 대한 정보의 계층적 형태로 정의되는 것을 특징으로 하는 CCN 이름 구성 방법.
2. 적어도 하나 이상의 CCN(Contents Centric Network) 노드와 상기 CCN 노드를 관리하는 제어기를 포함하는 네트워크에서의 CCN 이름을 이용한 CCN 이름 기반 라우팅 방법에 있어서,
   상기 CCN 노드는
   인터레스트(interest) 패킷이 인입되면, 상기 인터레스트 패킷의 CCN 이름에 대응하는 플로우 아이디를 확인하는 단계;
   상기 확인된 플로우 아이디에 매핑된 포트 번호를 확인하는 단계; 및
   상기 확인된 포트로 상기 인터레스트 패킷을 전달하여 상기 인터레스트 패킷을 라우팅하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 CCN 이름 기반 라우팅 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 플로우 아이디를 확인하는 단계 이전에,
   상기 CCN 노드는 패킷이 인입되면 연결된 제어기로 질의하여 상기 인입된 패킷이 인터레스트 패킷인지 여부를 확인하거나, 트래픽 분류기를 이용하여 인터레스트 패킷인지 여부를 확인하는 단계;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CCN 이름 기반 라우팅 방법.
4. 제2항에 있어서,
   상기 플로우 아이디를 확인하는 단계는
   기 저장된 이름 플로우 아이디 테이블(name flow ID table)을 통해 오리진 포트(original port) 번호에 대응하는 플로우 아이디를 확인하거나, 연결된 제어기로 상기 인터레스트 패킷에 대응하는 플로우 아이디를 질의하여 확인하는 것을 특징으로 하는 CCN 이름 기반 라우팅 방법.
5. 제2항에 있어서,
   상기 플로우 아이디를 확인하는 단계는
   상기 인터레스트 패킷의 CCN 이름을 확인하는 단계;
   상기 CCN 이름의 필드 중 네트워크 이름 필드를 확인하는 단계; 및
   상기 확인된 네트워크에 매핑된 플로우 아이디 중 상기 CCN 이름에 대응하는 플로우 아이디를 확인하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 CCN 이름 기반 라우팅 방법.
6. 제5항에 있어서
   상기 CCN 이름의 필드 중 네트워크 이름 필드가 누락된 경우,
   연결된 제어기로 상기 CCN 이름의 나머지 필드를 전달하여 상기 CCN 이름에 대응하는 네트워크 이름을 확인하는 단계;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CCN 이름 기반 라우팅 방법.
7. 제2항에 있어서,
   상기 플로우 아이디를 확인하는 단계는
   상기 CCN 이름에 대응하는 플로우 아이디가 확인되면, 상기 인터레스트 패킷의 소스(source) 포트 번호를 상기 플로우 아이디로 교체하는 단계; 및
   상기 교체된 정보를 이름 플로우 아이디 테이블(name flow ID table)에 저장하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 CCN 이름 기반 라우팅 방법.
8. 제2항에 있어서,
   상기 포트 번호를 확인하는 단계는
   연결된 제어기와 연동하여 상기 플로우 아이디에 매핑된 포트 번호를 확인하거나 상기 제어기로부터 미리 제공된 포워딩 테이블이 있을 경우 상기 포워딩 테이블을 통해 상기 포트 번호를 확인하는 것을 특징으로 하는 CCN 이름 기반 라우팅 방법.
9. 적어도 하나 이상의 CCN(Contents Centric Network) 노드와 상기 CCN 노드를 관리하는 제어기를 포함하는 네트워크에서의 CCN 이름을 이용한 CCN 이름 기반 라우팅 방법에 있어서,
   상기 제어기는
   인입된 인터레스트(interest) 패킷이 CCN 노드로부터 전달되면, 상기 인터레스트 패킷의 CCN 이름에서 네트워크 이름을 확인하는 단계;
   상기 확인된 네트워크 이름에 대응하는 플로우 아이디를 매핑하여 포워딩 테이블을 생성하는 단계; 및
   상기 포워딩 테이블에 해당하는 CCN 노드들로 상기 포워딩 테이블을 전달하고, 상기 CCN 노드 중 인입 CCN 노드에는 상기 CCN 이름에 대응하여 할당된 플로우 아이디를 더 전달하여 상기 인터레스트 패킷의 라우팅을 지원하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 CCN 이름 기반 라우팅 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 네트워크 이름을 확인하는 단계는
    글로벌 컨텐츠 네임 서버(global content name server)와 연동하여 상기 CCN 이름에 대응하는 네트워크 이름을 확인하는 것을 특징으로 하는 CCN 이름 기반 라우팅 방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 글로벌 컨텐츠 네임 서버와 연동하여 상기 CCN 이름에 대응하는 네트워크 이름 확인 시 상기 네트워크에 해당하는 QoS에 대한 정보를 더 확인하며,
    상기 포워딩 테이블 정보들을 생성하는 단계는
    상기 네트워크에 해당하는 QoS(Quality of Service)를 고려하여 생성하는 것을 특징으로 하는 CCN 이름 기반 라우팅 방법.
12. 제2항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 기재된 방법을 실행시키도록 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
13. 적어도 하나 이상의 CCN(Contents Centric Network) 노드와 상기 CCN 노드를 관리하는 제어기를 포함하는 네트워크에 있어서,
    상기 CCN 노드는
    인터레스트(interest) 패킷이 인입되면, 상기 인터레스트 패킷의 CCN 이름에 대응하는 플로우 아이디를 확인하고, 상기 확인된 플로우 아이디에 매핑된 포트 번호를 확인하고, 상기 확인된 포트로 상기 인터레스트 패킷을 전달하여 상기 인터레스트 패킷을 라우팅하는 것을 특징으로 하는 CCN 노드.
14. 적어도 하나 이상의 CCN(Contents Centric Network) 노드와 상기 CCN 노드를 관리하는 제어기를 포함하는 네트워크에 있어서,
    상기 제어기는
    인입된 인터레스트(interest) 패킷이 CCN 노드로부터 전달되면, 상기 인터레스트 패킷의 CCN 이름에서 네트워크 이름을 확인하고, 상기 확인된 네트워크 이름에 대응하는 플로우 아이디를 매핑하여 포워딩 테이블을 생성하고, 상기 포워딩 테이블에 해당하는 CCN 노드들로 상기 포워딩 테이블을 전달하고, 상기 CCN 노드 중 인입 CCN 노드에는 상기 CCN 이름에 대응하여 할당된 플로우 아이디를 더 전달하여 상기 인터레스트 패킷의 라우팅을 지원하는 것을 특징으로 하는 제어기.
    
    

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