KR20160095554A - Sdn 기반의 물리 주소 결정장치 및 그 방법 - Google Patents

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KR20160095554A
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강세훈
신지수
양선희
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은 네트워크가 중앙집중식 컨트롤러에 의해 소프트웨어 기반으로 제어되는 소프트웨어 정의 네트워크에서 네트워크 상의 물리 노드 혹은 가상 노드의 주소와 물리 주소 간의 대응 관계를 결정하는 물리주소 결정장치 및 방법에 관한 것으로, SDN 기반의 물리 주소 결정장치는 주소 대응부, 제어부를 포함할 수 있으며, 이를 통해 패킷 포워딩에 대한 모든 사항은 컨트롤러에 의해 중앙집중식으로 결정하여 컨트롤러 상에 원하는 기능을 수행하는 응용을 프로그래밍하여 탑재함으로써 새로운 네트워크 서비스를 손쉽게 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

SDN 기반의 물리 주소 결정장치 및 그 방법 {Physical address determination apparatus based SDN and method therefor}
본 발명은 SDN(Software defined network)기반의 주소 결정 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 네트워크가 중앙집중식 컨트롤러에 의해 소프트웨어 기반으로 제어되는 소프트웨어 정의 네트워크에서 네트워크 상의 물리 노드 혹은 가상 노드의 주소와 물리 주소 간의 대응 관계를 결정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
IP 네트워크에서 호스트 간에 데이터를 전달할 때, 각 단말의 통신 소프트웨어 차원에서는 IP 주소를 사용하지만 네트워크에서 실제 데이터가 전달될 때는 물리 주소를 이용하여 전달된다.
물리 주소를 이용하여 데이터를 전달하기 위해 ARP (Address Resolution Protocol)는 IP 주소를 물리 주소와 연관시킬 때 사용되는 프로토콜이며, ARP에서는 각 호스트 사이에 데이터를 전달하려고 할 때, 송신하려는 호스트는 수신하려는 호스트의 MAC 주소 등과 같은 물리주소를 알아야 데이터를 전송할 수 있다.
그리하여 송신하려는 호스트는 MAC 주소 등과 같은 물리주소를 이용하여 수신하려는 호스트의 IP주소에 대응되는 물리 주소를 요청하는 주소결정 요청 패킷을 전체 네트워크에 브로드캐스트하는 방법을 사용할 수 있다.
그러나 이러한 방법은 많은 수의 가상 머신이 존재하는 대규모의 가상화된 데이터 환경에서 가상 머신 간의 통신을 위한 빈번한 ARP 브로드캐스트로 인해 네트워크의 효율성이 저하되는 문제가 발생할 수 있으며, 필요에 따라 가상 머신이 다른 물리 서버로 재할당 되는 VM 마이그레이션(Virtual machine migration)이 발생하는 경우 가상 서브넷이 네트워크 전반에 걸쳐 존재할 수 있고, 그 결과 ARP 트래픽이 네트워크 전반으로 퍼져나갈 수도 있다.
본 발명은 SDN에서 전송 평면에서는 오직 컨트롤러의 지시에 따라 단순 패킷 전송 기능만을 수행하고, 패킷 포워딩에 대한 모든 사항은 컨트롤러에 의해 중앙집중식으로 결정하여, 빈번한 ARP 브로드캐스트로 인해 네트워크의 효율성이 저하되는 문제를 방지하고 이로써 네트워크 서비스를 손쉽게 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면 SDN 기반의 물리 주소 결정장치는 주소결정 요청패킷을 수신하여 상기 주소결정 요청패킷과 대응되는 플로우테이블에 포함된 플로우엔트리를 매칭하고, 만약 매칭되는 경우 패킷처리규칙을 생성하고 주소결정 응답패킷을 회신하며, 만약 매칭되지 않는 경우 상기 주소결정 요청 패킷을 캡슐화하여 송신하는 주소 대응부, 수신한 캡슐화된 주소결정 요청 패킷 및 패킷-인 메시지를 통해 획득한 가상 주소 및 물리 주소정보와 ARP 테이블에 포함된 정보를 서로 대응시켜 상기 패킷처리규칙을 갱신하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 주소 대응부는, 상기 주소결정 요청 패킷을 수신하여 상기 주소결정 요청패킷과 플로우테이블에 포함된 플로우엔트리를 매칭하는 플로우테이블 탐색부, 상기 플로우테이블 탐색부에서 매칭되는 플로우엔트리가 탐색되는 경우 플로우엔트리에 포함된 정보를 사용하여 패킷처리규칙을 생성하며 상기 수신한 주소결정 요청패킷을 상기 수신 대상인 통신단말의 물리 주소정보를 포함한 주소결정 응답패킷으로 변환하여 회신하고, 매칭되는 플로우엔트리가 탐색되지 않는 경우 상기 수신한 주소결정 요청패킷을 캡슐화하고 패킷-인 메시지를 포함하여 상기 제어부로 송신하는 패킷처리규칙 생성부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 패킷처리규칙 생성부는, 상기 제어부로부터 새로운 패킷처리규칙을 수신하는 경우, 상기 패킷처리규칙 생성부에 존재하는 패킷처리규칙을 상기 수신한 패킷처리규칙으로 갱신하여 패킷을 처리하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 제어부는, 수신한 캡슐화된 주소결정 요청 패킷 및 패킷-인 메시지를 통해 획득한 가상 주소 및 물리 주소정보를 SDN 환경에 연결된 각 사용자 통신단말로부터 수집한 가상주소 및 물리 주소간의 정보를 포함하고 있는 ARP 테이블과 상호 매칭하는 물리주소 매칭부, 상기 ARP 테이블로부터 패킷을 포워딩해야할 수신 대상인 통신단말의 물리주소를 획득하여 상기 물리 주소로 패킷을 포워딩 하는 패킷처리규칙을 생성하고, 상기 패킷처리규칙을 상기 주소 대응부로 송신하여 기존의 패킷처리규칙을 갱신하는 패킷처리규칙 갱신부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 패킷처리규칙 갱신부는, SDN 환경에 연결된 각 사용자 통신단말로부터 가상주소 및 물리 주소간의 정보를 포함한 상기 ARP 테이블을 생성하기 위해 각 사용자 통신단말로부터 미리 설정된 시간마다 주기적으로 가상주소 및 물리 주소간의 정보를 수집하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 패킷처리규칙 갱신부는, 패킷처리규칙에 따라 상기 캡슐화된 주소결정 요청 패킷을 수신 대상인 통신단말의 주소정보를 포함하는 주소결정 응답패킷으로 변환하여 주소결정 요청 패킷을 송신했던 통신단말로 회신하는 것을 특징할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면 SDN 기반의 물리 주소 결정방법은 주소결정 요청 패킷을 수신하여 상기 주소결정 요청패킷과 대응하는 플로우테이블에 포함된 플로우엔트리를 매칭하고, 만약 매칭되는 경우 패킷처리규칙을 생성하고 주소결정 응답패킷을 회신하며, 만약 매칭되지 않는 경우 상기 주소결정 요청 패킷을 캡슐화하여 송신하는 단계, 수신한 캡슐화된 주소결정 요청패킷 및 패킷-인 메시지를 통해 획득한 가상 주소 및 물리 주소정보와 ARP 테이블에 포함된 정보를 서로 대응시켜 상기 패킷처리규칙을 갱신하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 주소결정 요청 패킷을 캡슐화하여 패킷-인 메시지를 송신하는 단계는, 상기 주소결정 요청 패킷을 수신하여 상기 주소결정 요청 패킷과 플로우테이블에 포함된 플로우엔트리를 매칭하는 단계, 상기 매칭된 플로우엔트리가 탐색되는 경우 플로우엔트리에 포함된 정보를 사용하여 패킷처리규칙을 생성하며 상기 수신한 주소결정 요청 패킷을 상기 수신 대상인 통신단말의 물리 주소정보를 포함한 주소결정 응답패킷으로 변환하여 회신하고, 매칭되는 플로우엔트리가 탐색되지 않는 경우 상기 수신한 주소결정 요청 패킷을 캡슐화하고 패킷-인 메시지를 포함하여 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 패킷-인 메시지를 포함하여 송신하는 단계는,
새로운 패킷처리규칙을 수신하는 경우, 상기 패킷처리규칙 생성부에 존재하는 패킷처리규칙을 상기 수신한 패킷처리규칙으로 갱신하여 패킷을 처리하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 패킷처리규칙을 갱신하는 단계는, 수신한 캡슐화된 주소결정 요청 패킷 및 패킷-인 메시지를 통해 획득한 가상 주소 및 물리 주소정보를 SDN 환경에 연결된 각 사용자 통신단말로부터 수집한 가상주소 및 물리 주소간의 정보를 포함하고 있는 ARP 테이블과 상호 매칭하는 단계, 상기 ARP 테이블로부터 패킷을 포워딩해야할 물리주소를 획득하여 이러한 물리 주소로 패킷을 포워딩하는 패킷처리규칙을 생성하고, 상기 패킷처리규칙을 송신하여 기존의 패킷처리규칙을 갱신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 패킷처리규칙을 갱신하는 단계는 SDN 환경에 연결된 각 사용자 통신단말로부터 가상주소 및 물리 주소간의 정보를 포함한 상기 ARP 테이블을 생성하기 위해 각 사용자 통신단말로부터 미리 설정된 시간마다 주기적으로 가상주소 및 물리 주소간의 정보를 수집하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 상기 패킷처리규칙을 갱신하는 단계는 패킷처리규칙에 따라 상기 캡슐화된 주소결정 요청 패킷을 수신 대상인 통신단말의 주소정보를 포함하는 주소결정 응답패킷으로 변환하여 주소결정 요청 패킷을 송신했던 통신단말로 회신하는 것을 특징으로 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 ARP 패킷 형식을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 SDN 기반의 물리 주소 결정장치의 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 주소 대응부의 세부 구성도이다.
도 4는 도 2에 도시된 제어부의 세부 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 SDN 기반의 물리 주소 결정방법을 나타낸 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 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 실시 예에 한정되지 않는다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 SDN 기반의 물리 주소 결정장치 및 그 방법에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 ARP 패킷 형식을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면 SDN 환경에서 전송되는 ARP 패킷(10)은 수신지 주소(11), 출처 주소(12), 형식(13), 주소결정 요청(14) 또는 주소결정 응답(15), 패딩(16), CRC(17)를 포함할 수 있다
수신지 주소(11)는 데이터 전송에서 그 데이터를 받을 수신 장치나 수신국을 식별하는 주소를 의미할 수 있다. 주로 송신국과 수신국을 명확히 지정해야 하는 패킷 방식의 데이터 전송에서 사용될 수 있다.
일 실시 예에 따르면 6 byte의 용량을 가질 수 있으며 수신장치 및 수신국의 MAC 주소를 사용할 수 있다.
출처 주소(12)는 데이터가 전송되는 출처인 장치의 주소 또는 기억 장소의 주소를 의미할 수 있다.
일 실시 예에 따르면 6 byte의 용량을 가질 수 있으며 발신장치 및 발신국의 MAC 주소를 사용할 수 있다.
형식(13)은 상위 계층 프로토콜 종류를 나타내기 위한 형식을 의미하며, 0x600 이상이면 Type(DIX 2.0)이하이면 Length(802.3)로 해석될 수 있다.
여기서 Type은 많은 타입을 가지고 있으나 대표적인 Type은 IP(Internet Protocol)을 들 수 있다.
일 실시 예에 따르면 2 byte의 용량을 가질 수 있다.
패딩(16)은 레코드나 블록의 맨 나중에 공백이나 의미가 없는 기호를 부가하여 고정 길이로 하는 것을 의미하며, 이 기법은 고정 길이 레코드나 고정 블록이 사용되는 경우에 쓰이며, 길이가 짧은 데이터의 처리에도 사용할 수 있다.
일 실시 예에 따르면 10 byte의 용량을 가질 수 있다.
CRC(cyclical redundancy check)(17)는 데이터를 전송할 때 오류를 검출해내는 에러검출 방법중의 하나로 송신측의 데이터로부터 다항식에 의해 추출된 결과를 여분의 오류검사필드(FCS:Frame Check Sequence)에 덧붙여 보내면 수신측에서는 동일한 방법으로 추출한 결과와의 일치성으로 오류검사를 할 수 있다.
일 실시 예에 따르면 4 byte의 용량을 가질 수 있고, CRC 계산이 틀리면, 수신측은 송신측에 CRC 계산이 맞아떨어질 때까지 NAK(negative acknowledgement 또는 재전송 요구) 신호를 보내게 된다. CRC는 테이프 백업 장치나 그 외 연속적인 통신이 쓰이는 곳에서도 사용된다.
주소결정 요청(14)은 송신장치가 수신장치의 물리 주소를 모르는 경우 그 주소에 대한 정보를 수집하여 수신장치의 주소를 결정하기 위기 정보를 요청하는 것을 의미한다.
일반적으로는 패킷에 수신장치의 물리 주소에 대한 정보를 요청하는 명령을 저장하여 이를 브로드캐스트 하는 방식으로 요청하게 된다.
여기서 브로드캐스트(Broadcast)란 하나의 송신 단말이 여러 수신 단말을 지정하고 같은 내용을 동시에 많은 수신 단말에 전송하는 통신 방식을 의미한다.
주소결정 응답(15)은 상술한 주소결정 요청(14)에 대응하여 수신장치의 물리 주소에 대한 정보를 송신 장치로 응답하는 것을 의미한다.
일반적으로는 패킷에 수신장치의 물리 주소에 대한 정보를 저장하여 이를 주소결정 요청 패킷을 발신한 송신장치의 물리주소로 보내는 방법으로 응답하게 된다.
이러한 실시 예에 따르면 네트워크에서 호스트 간에 데이터를 전달할 때, 각 단말의 통신 소프트웨어 차원에서는 가상 주소를 사용하지만 네트워크에서 실제 데이터가 전달될 때는 물리 주소를 이용하여 전달될 수 있다.
여기서 물리 주소는 일반적으로 네트워크 인터페이스 카드가 가진 48bit의 이더넷 (Ethernet) MAC (Media Access Control) 주소를 사용할 수 있으나 링크 계층에 따라 다른 형식의 주소도 사용될 수 있다.
또한 가상 주소는 IP 주소가 주로 사용되나 그 이외 소프트웨어 차원의 주소도 사용될 수 있다.
물리 주소로 MAC 주소를, 가상주소로 IP 주소를 사용하는 본 발명의 실시 예에 따르면, 호스트 A가 호스트 B로 데이터를 전달하려고 할 때 호스트 A는 호스트 B의 MAC 주소를 알아야 데이터를 전송할 수 있으므로, 호스트 A가 호스트 B의 MAC 주소를 모르는 경우에 호스트 A는 MAC 주소 FFFFFFFFFFFF를 이용하여 호스트 B의 IP주소에 대응되는 MAC 주소에 대한 정보를 요청하는 주소결정 요청패킷을 전체 네트워크에 연결된 통신단말에 브로드캐스트 할 수 있다.
이때 주소결정 요청 패킷을 수신한 호스트 B는 자신의 MAC 주소를 주소결정 응답패킷을 통해 호스트 A에게 알릴 수 있다.
이렇게 네트워크 통신을 위한 각 통신단말의 물리 주소를 매칭시키기 위하여 ARP를 사용하는 실시 예에 따르면 주소결정 요청패킷 및 주소결정 응답패킷을 활용할 수 있다.
여기서 주소결정 요청패킷은 송신자의 물리 주소인 MAC 주소 및 IP 주소, 목적지의 IP 주소를 포함할 수 있으나, 본 발명의 실시 예에 따르면 목적지의 MAC주소는 0으로만 채워질 수 있다.
여기서 ARP (Address Resolution Protocol)는 IP 주소를 물리 주소와 연관시킬 때 사용되는 프로토콜을 의미한다.
도 1을 참조하면 주소결정 요청패킷 및 주소결정 응답패킷은 같은 필드로 구성되기 때문에 오픈플로우의 Flow-mod 명령과 같은 필드 값을 변경하는 액션을 사용하면 간단하게 변환할 수 있다.
상술한 바와 같이 주소결정 요청패킷을 주소결정 응답패킷으로 간단하게 변환하는 것이 가능하기 때문에 본 발명의 실시 예에서는 브로드캐스트 하지 않고 수신한 주소결정 요청패킷을 매칭되는 플로우테이블의 플로우엔트리에 저장된 정보에 따라 주소결정 응답패킷을 변화하여 송신할 수 있다.
이러한 매칭 방법에 대해서는 도 3을 참조하며 더 자세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 SDN 기반의 물리 주소 결정장치(1000)의 구성도이다.
도 2를 참조하면 SDN 기반의 물리 주소 결정장치(1000)는 주소 대응부(100), 제어부(200)를 포함할 수 있다.
주소 대응부(100)는 주소결정 요청 패킷을 수신하여 주소결정 요청 패킷과 대응되는 플로우테이블에 포함된 플로우엔트리를 매칭하고, 만약 매칭되는 경우 패킷처리규칙을 생성하고 주소결정 응답패킷을 회신하며, 만약 매칭되지 않는 경우 주소결정 요청 패킷을 캡슐화하여 송신할 수 있다.
플로우엔트리에 매칭하는 방법은 도 3을 참조하며 더 자세하게 설명하도록 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면 주소 대응부(100)는 플로우엔트리의 매칭에 성공한 경우 매칭된 플로우엔트리에 포함된 정보를 통해 패킷처리규칙을 생성하여 그에 따라 패킷을 포워딩 할 수 있고, 매칭되지 않은 경우 해당 주소결정 요청 패킷을 캡슐화하여 제어부(200)로 패킷-인 메시지를 전송함으로써 갱신된 패킷처리규칙을 전달받아 이에 따라 패킷을 전송할 수 있다.
여기서 캡슐화(Encapsulation)는 통신 상에서 상위계층의 통신규약 정보를 하위 통신 규약 프레임 사용자 정보영역에 내장시켜 전송하는 것을 의미한다.
캡슐화된 정보는 네트워크 디바이스를 통해 전송되고, 도착지에서는 캡슐화와 반대로 이 랩을 풀어내는 역캡슐화(Decapsulation)를 수행한다. 이런 작업을 통해서 이 기종 장비간에도 상호 표준 프로토콜 규약을 지키면서 데이터 통신을 할 수 있는 것이다.
TCP/IP의 형식을 사용하는 실시 예에 따르면 하위 레이어의 프로토콜 정보에 상위 레이어 데이터, 헤더 정보를 캡슐화 할 수 있다.
제어부(200)는 수신한 캡슐화된 주소결정 요청패킷 및 패킷-인 메시지를 통해 획득한 가상 주소 및 물리 주소정보와 ARP 테이블에 포함된 정보를 서로 대응시켜 패킷처리규칙을 갱신할 수 있다.
또한 갱신한 패킷처리규칙을 ARP 테이블에 저장할 수 있고, ARP 테이블의 각 엔트리에는 적절한 타임아웃 값을 설정할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 주소 대응부(100)의 세부 구성도이다.
도 3을 참조하면 패킷처리부는 플로우테이블 탐색부(110), 패킷처리규칙 생성부(120)를 포함할 수 있다.
플로우테이블 탐색부(110)는 주소결정 요청 패킷을 수신하여 주소결정 요청패킷과 플로우테이블에 포함된 플로우엔트리를 매칭할 수 있다.
여기서 플로우테이블이란 비동기식 순차 회로를 표현하는 방법으로 현재의 상태와 입력에 의해 다음 상태를 알려줄 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 실시 예에 따르면 패킷 처리를 위한 정보를 포함하고 있는 플로우엔트리의 집합을 의미할 수 있다.
또한 플로우엔트리란 플로우테이블에 포함되어 있는 각 항목의 정보를 의미하며 입력된 값에 대응하여 다음 동작이나 상태 변화를 예정하는 정보가 포함되어 있을 수 있다.
여기서 주소결정 요청패킷과 플로우테이블에 포함된 플로우엔트리를 매칭하는 방법은 본 발명의 실시 예에 따르면 수신한 주소결정 요청패킷에서 가상-물리 주소 정보 획득하고, 그 획득한 정보에 대응하는 주소정보가 플로우테이블 탐색부(110)에 포함된 플로우테이블의 플로우엔트리에 존재하는지 탐색하여 존재한다면 대응시키는 것을 의미할 수 있으나 이에 한정되지 아니한다.
본 발명의 실시 예에 따르면 하나의 플로우엔트리는 수신된 패킷을 포워딩 하기 위한 패킷처리규칙과 패킷을 어떻게 처리할 지를 기술하는 액션 필드를 포함할 수 있다.
여기서 패킷에 대한 액션은 패킷의 드롭, 특정 포트로의 전달, 패킷 헤더의 변경, 특정 태그의 삽입 혹은 제거 등을 포함할 수 있고, 또한 플로우의 통계 정보를 관리하기 위한 카운터 필드를 포함할 수 있다.
패킷처리규칙 생성부(120)는 플로우테이블 탐색부(110)에서 매칭되는 플로우엔트리가 탐색되는 경우 플로우엔트리에 포함된 정보를 통해 패킷처리규칙을 생성하며 상기 수신한 주소결정 요청 패킷을 수신 대상인 통신단말의 물리 주소정보를 포함한 주소결정 응답패킷으로 변환하여 회신할 수 있고, 매칭되는 플로우엔트리가 탐색되지 않는 경우 수신한 주소결정 요청 패킷을 캡슐화하고 패킷-인 메시지를 포함하여 제어부(200)로 송신할 수 있다.
패킷처리규칙은 수신한 패킷을 어디로 어떻게 포워딩 할 것인가에 대한 규칙을 의미한다.
패킷처리규칙을 생성하는 방법은 주소결정 요청패킷과 플로우테이블 탐색부(110)에 저장된 플로우테이블의 매칭(matching)을 수행하여 주소결정 요청패킷과 매칭되는 플로우엔트리가 있는지 탐색하고, 매칭되는 플로우엔트리가 있으면 해당 플로우 플로우엔트리의 액션정보에 따라 해당 패킷을 포워딩하도록 하는 규칙을 생성하여 이후의 패킷은 이에 따라 처리하게 하는 방법을 사용할 수 있으나 이에 한정되지 아니한다.
패킷-인(packet-in) 메시지는 패킷에 포함된 메시지 정보를 의미하며, 본 발명의 실시 예에 따르면 매칭되는 플로우엔트리가 탐색되지 않는 경우 해당 통신단말이 송신하는 패킷의 처리를 위하여 패킷처리규칙을 갱신하여 줄 것을 요청하는 내용이 포함될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면 패킷처리규칙 생성부(120)는 제어부(200)로부터 새로운 패킷처리규칙을 수신하는 경우, 기존에 존재하고 있던 패킷처리규칙을 새로 수신한 패킷처리규칙으로 갱신하여 패킷을 처리할 수 있다.
도 4는 도 2에 도시된 제어부(200)의 세부 구성도이다.
도 4를 참조하면 제어부(200)는 물리주소 매칭부(210), 패킷처리규칙 갱신부(220)를 포함할 수 있다.
물리주소 매칭부(210)는 수신한 캡슐화된 주소결정 요청 패킷 및 패킷-인 메시지를 통해 획득한 가상 주소 및 물리 주소정보를, SDN 환경에 연결된 각 사용자 통신단말로부터 수집한 가상주소 및 물리 주소간의 정보를 포함하고 있는 ARP 테이블과 상호 매칭할 수 있다.
여기서 ARP 테이블은 SDN 환경에 연결되어 있는 모든 통신단말의 가상 주소 및 물리 주소를 수집하여 플로우테이블 형식으로 저장한 것을 의미하며, 각 통신단말에 대응하는 가상 주소 또는 물리 주소 정보가 포함되어 있어, 이를 통해 송신하고자 하는 통신단말의 가상 주소 수신하고자 하는 통신단말의 물리주소 정보를 매칭시켜 알아낼 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면 ARP 테이블은 사용자가 미리 설정한 일정한 시간을 주기로 SDN 환경에 연결되어 있는 모든 통신단말의 가상 주소 및 물리 주소를 수집하여 생성될 수 있으나 이에 한정되지 아니하고, 패킷-인 메시지가 수신되었을 때 통신 단말들에 가상 주소 및 물리 주소에 대한 정보를 요청하기 위해 브로드캐스트 하는 것 등 정보를 수집하여 생성되는 것이라면 제한 없이 사용 가능하다.
패킷처리규칙 갱신부(220)는 ARP 테이블로부터 패킷을 포워딩해야 할 수신 대상인 통신단말의 물리주소를 획득하여 이러한 물리 주소로 패킷을 포워딩 하는 패킷처리규칙을 생성하고, 생성한 패킷처리규칙을 주소 대응부(100)로 송신하여 기존의 패킷처리규칙을 갱신할 수 있다.
또한 패킷처리규칙에 따라 캡슐화된 주소결정 요청 패킷을 수신 대상인 통신단말의 주소정보를 포함하는 주소결정 응답패킷으로 변환하여 주소결정 요청 패킷을 송신했던 통신단말로 회신할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면 SDN 환경에 연결된 각 사용자 통신단말로부터 가상주소 및 물리 주소간의 정보를 포함한 ARP 테이블을 생성하기 위해 각 사용자 통신단말로부터 미리 설정된 시간마다 주기적으로 가상주소 및 물리 주소간의 정보를 수집할 수 있으나 이제 한정되지 아니하고 SDN 환경에 연결된 각 사용자 통신단말로부터 가상주소 및 물리 주소간의 정보를 포함한 ARP 테이블 생성하기 위해 정보를 수집하는 방법이라면 제한 없이 사용될 수 있다.
ARP 테이블로부터 패킷을 포워딩해야 할 물리주소를 획득하여 이러한 물리 주소로 패킷을 포워딩 하는 패킷처리규칙을 생성하고 주소 대응부(100)에서 이를 패킷처리에 적용하도록 송신하여 기존의 패킷처리규칙을 갱신할 수 있다.
여기서 갱신이란 본 발명의 실시 예에 따르면 새롭게 생성한 패킷처리규칙을 주소 대응부(100)로 송신하여 기존의 패킷처리규칙 및 플로우테이블의 플로우엔트리에 덮어 씌우는 것을 의미하나 이에 한정되지 아니하고 기존의 패킷처리규칙을 새로 생성한 패킷처리규칙으로 변경하는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 SDN 기반의 물리 주소 결정방법을 나타낸 흐름도이다.
브로드캐스트된 주소결정 요청 패킷을 수신하고(510), 수신한 주소결정 요청 패킷으로부터 가상-물리 주소정보를 획득하여(520) 이러한 가상-물리 주소정보와 대응되는 플로우테이블에 포함된 플로우엔트리를 매칭한다(530).
여기서 플로우테이블이란 비동기식 순차 회로를 표현하는 방법으로 현재의 상태와 입력에 의해 다음 상태를 알려줄 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 실시 예에 따르면 플로우 별 패킷 처리를 위한 정보를 포함하고 있는 플로우엔트리의 집합을 의미할 수 있다.
또한 플로우엔트리란 플로우 테이블에 포함되어 있는 각 항목의 정보를 의미하며 입력된 값에 대응하여 다음 동작이나 상태 변화를 예정하는 정보가 포함되어 있을 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면 하나의 플로우엔트리는 수신된 패킷을 포워딩시키기 위한 패킷처리규칙과 패킷을 어떻게 처리할지를 기술하는 액션 필드를 포함할 수 있다.
여기서 패킷에 대한 액션은 패킷의 드롭, 특정 포트로의 전달, 패킷 헤더의 변경, 특정 태그의 삽입 혹은 제거 등을 포함할 수 있고, 또한 플로우의 통계 정보를 관리하기 위한 카운터 필드를 포함할 수 있다.
주소결정 요청패킷의 주소정보와 매칭되는 플로우엔트리가 존재하는지 탐색하여(540) 만약 주소결정 요청패킷과 매칭되는 플로우엔트리가 탐색되는 경우 플로우엔트리에 포함되어 있는 정보를 이용하여 패킷처리규칙을 생성하고(555) 수신한 주소결정 요청 패킷을 결정된 물리 주소 정보를 포함한 주소결정 응답패킷으로 변환하여 회신한다(565).
패킷처리규칙 생성하는 방법은 주소결정 요청 패킷에 포함된 주소정보와 플로우테이블의 매칭(matching)을 수행하여 주소결정 요청패킷과 매칭되는 플로우엔트리가 있는지 탐색하고, 매칭되는 플로우엔트리가 있으면 해당 플로우 플로우엔트리의 액션정보에 따라 해당 패킷을 포워딩하도록 하는 규칙에 대한 생성하여 이후의 패킷은 이에 따라 처리하게 하는 방법을 사용할 수 있으나 이에 한정되지 아니한다.
여기서 주소결정 요청패킷에 포함된 주소정보와 플로우테이블의 매칭이란 주소결정 요청패킷에 포함된 송신할 통신단말의 가상주소 또는 물리주소 정보를 이용하여 전송의 대상이 된 통신단말의 물리주소에 대한 정보를 획득하기 위해 플로우테이블의 플로우엔트리에 포함된 해당 통신단말에 대한 정보를 대응시키는 것을 의미한다.
반면에 만약 매칭되는 플로우엔트리가 탐색되지 않는 경우 패킷처리규칙 갱신 및 물리 주소정보 결정을 위해 수신한 주소결정 요청 패킷을 캡슐화하여 제어부(200)로 패킷-인 메시지를 전송한다(550).
패킷-인(packet-in) 메시지는 패킷에 포함된 메시지 정보를 의미하며, 본 발명의 실시 예에 따르면 매칭되는 플로우엔트리가 탐색되지 않는 경우 해당 통신단말이 송신하는 패킷의 처리를 위하여 패킷처리규칙을 갱신하여 줄 것을 요청하는 내용이 포함될 수 있다.
수신한 캡슐화된 주소결정 요청패킷 및 패킷-인 메시지를 통해 획득한 가상 주소 및 물리 주소정보를 SDN 환경에 연결된 각 사용자 통신단말로부터 수집한 가상주소 및 물리 주소간의 정보를 포함하고 있는 ARP 테이블과 상호 매칭한다(560).
여기서 ARP 테이블은 SDN 환경에 연결되어 있는 모든 통신단말의 가상 주소 및 물리 주소를 수집하여 플로우테이블 형식으로 저장한 것을 의미하며, 각 통신단말에 대응하는 가상 주소 또는 물리 주소 정보가 포함되어 있어, 이를 통해 송신하고자 하는 통신단말의 가상 주소 수신하고자 하는 통신단말의 물리주소 정보를 매칭시켜 알아낼 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면 ARP 테이블은 사용자가 미리 설정한 일정한 시간을 주기로 SDN 환경에 연결되어 있는 모든 통신단말의 가상 주소 및 물리 주소를 수집하는 방법을 사용할 수도 있으나 이에 한정되지 아니하고, 패킷-인 메시지가 수신되었을 때 통신 단말들에 가상 주소 및 물리 주소에 대한 정보를 요청하기 위해 브로드캐스트 하는 방법 등 정보를 수집하는 방법이라면 제한 없이 사용 가능하다.
ARP 테이블로부터 패킷을 포워딩해야 할 수신 대상인 통신단말의 물리주소를 획득하여 이러한 물리 주소로 패킷을 포워딩 하는 패킷처리규칙을 생성하고, 생성한 패킷처리규칙을 송신하여 기존의 패킷처리규칙을 갱신한다(580).
본 발명의 실시 예에 따르면 SDN 환경에 연결된 각 사용자 통신단말로부터 가상 주소 및 물리 주소간의 정보를 포함한 ARP 테이블을 생성하기 위해 각 사용자 통신단말로부터 미리 설정된 시간마다 주기적으로 가상주소 및 물리 주소간의 정보를 수집할 수 있다.
ARP 테이블로부터 패킷을 포워딩해야할 물리주소를 획득하여 이러한 물리 주소로 패킷을 포워딩 하는 패킷처리규칙을 생성하고 이를 패킷처리에 적용하도록 송신하여 기존의 패킷처리규칙을 갱신할 수 있다.
여기서 갱신이란 본 발명의 실시 예에 따르면 새롭게 생성한 패킷처리규칙을 주소 대응부(100)로 송신하여 기존의 패킷처리규칙 및 플로우테이블의 플로우엔트리에 덮어 씌우는 것을 의미하나 이에 한정되지 아니하고 기존의 패킷처리규칙을 새로 생성한 패킷처리규칙으로 변경하는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시 예에 따르면 패킷처리규칙에 따라 캡슐화된 주소결정 요청 패킷을 수신 대상인 통신단말의 주소정보를 포함하는 주소결정 응답패킷으로 변환하여 주소결정 요청 패킷을 송신했던 통신단말로 회신할 수 있다.
갱신된 패킷처리규칙에 따라 패킷을 처리한다(590).
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 이상에서 본 발명의 실시 예에 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.
100 : 주소 대응부 110 : 플로우테이블 탐색부
120 : 패킷처리규칙 생성부 200 : 제어부
210 : 물리주소 매칭부 220 : 패킷처리규칙 갱신부
1000 : SDN 기반의 물리 주소 결정장치

Claims (12)

  1. 주소결정 요청패킷을 수신하여 상기 주소결정 요청패킷과 대응되는 플로우테이블에 포함된 플로우엔트리를 매칭하고, 만약 매칭되는 경우 패킷처리규칙을 생성하고 주소결정 응답패킷을 회신하며, 만약 매칭되지 않는 경우 상기 주소결정 요청 패킷을 캡슐화하여 송신하는 주소 대응부; 및
    수신한 캡슐화된 주소결정 요청 패킷 및 패킷-인 메시지를 통해 획득한 가상 주소 및 물리 주소정보와 ARP 테이블에 포함된 정보를 서로 대응시켜 상기 패킷처리규칙을 갱신하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 SDN 기반의 물리 주소 결정장치.
  2. 제 1 항에 있어서 상기 주소 대응부는,
    상기 주소결정 요청 패킷을 수신하여 상기 주소결정 요청패킷과 플로우테이블에 포함된 플로우엔트리를 매칭하는 플로우테이블 탐색부; 및
    상기 플로우테이블 탐색부에서 매칭되는 플로우엔트리가 탐색되는 경우 플로우엔트리에 포함된 정보를 사용하여 패킷처리규칙을 생성하며 상기 수신한 주소결정 요청패킷을 상기 수신 대상인 통신단말의 물리 주소정보를 포함한 주소결정 응답패킷으로 변환하여 회신하고, 매칭되는 플로우엔트리가 탐색되지 않는 경우 상기 수신한 주소결정 요청패킷을 캡슐화하고 패킷-인 메시지를 포함하여 상기 제어부로 송신하는 패킷처리규칙 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 SDN 기반의 물리 주소 결정장치.
  3. 제 2 항에 있어서 상기 패킷처리규칙 생성부는,
    상기 제어부로부터 새로운 패킷처리규칙을 수신하는 경우, 상기 패킷처리규칙 생성부에 존재하는 패킷처리규칙을 상기 수신한 패킷처리규칙으로 갱신하여 패킷을 처리하는 것을 특징으로 하는 SDN 기반의 물리 주소 결정장치.
  4. 제 1 항에 있어서 상기 제어부는,
    수신한 캡슐화된 주소결정 요청 패킷 및 패킷-인 메시지를 통해 획득한 가상 주소 및 물리 주소정보를 SDN 환경에 연결된 각 사용자 통신단말로부터 수집한 가상주소 및 물리 주소간의 정보를 포함하고 있는 ARP 테이블과 상호 매칭하는 물리주소 매칭부; 및
    상기 ARP 테이블로부터 패킷을 포워딩해야할 수신 대상인 통신단말의 물리주소를 획득하여 상기 물리 주소로 패킷을 포워딩 하는 패킷처리규칙을 생성하고, 상기 패킷처리규칙을 상기 주소 대응부로 송신하여 기존의 패킷처리규칙을 갱신하는 패킷처리규칙 갱신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 SDN 기반의 물리 주소 결정장치.
  5. 제 4 항에 있어서 상기 패킷처리규칙 갱신부는,
    SDN 환경에 연결된 각 사용자 통신단말로부터 가상주소 및 물리 주소간의 정보를 포함한 상기 ARP 테이블을 생성하기 위해 각 사용자 통신단말로부터 미리 설정된 시간마다 주기적으로 가상주소 및 물리 주소간의 정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 SDN 기반의 물리 주소 결정장치.
  6. 제 4 항에 있어서 상기 패킷처리규칙 갱신부는,
    패킷처리규칙에 따라 상기 캡슐화된 주소결정 요청 패킷을 수신 대상인 통신단말의 주소정보를 포함하는 주소결정 응답패킷으로 변환하여 주소결정 요청 패킷을 송신했던 통신단말로 회신하는 것을 특징으로 하는 SDN 기반의 물리 주소 결정장치.
  7. 주소결정 요청 패킷을 수신하여 상기 주소결정 요청패킷과 대응하는 플로우테이블에 포함된 플로우엔트리를 매칭하고, 만약 매칭되는 경우 패킷처리규칙을 생성하고 주소결정 응답패킷을 회신하며, 만약 매칭되지 않는 경우 상기 주소결정 요청 패킷을 캡슐화하여 송신하는 단계; 및
    수신한 캡슐화된 주소결정 요청패킷 및 패킷-인 메시지를 통해 획득한 가상 주소 및 물리 주소정보와 ARP 테이블에 포함된 정보를 서로 대응시켜 상기 패킷처리규칙을 갱신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 SDN 기반의 물리 주소 결정방법.
  8. 제 7 항에 있어서 상기 주소결정 요청 패킷을 캡슐화하여 패킷-인 메시지를 송신하는 단계는,
    상기 주소결정 요청 패킷을 수신하여 상기 주소결정 요청 패킷과 플로우테이블에 포함된 플로우엔트리를 매칭하는 단계; 및
    상기 매칭된 플로우엔트리가 탐색되는 경우 플로우엔트리에 포함된 정보를 사용하여 패킷처리규칙을 생성하며 상기 수신한 주소결정 요청 패킷을 상기 수신 대상인 통신단말의 물리 주소정보를 포함한 주소결정 응답패킷으로 변환하여 회신하고, 매칭되는 플로우엔트리가 탐색되지 않는 경우 상기 수신한 주소결정 요청 패킷을 캡슐화하고 패킷-인 메시지를 포함하여 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 SDN 기반의 물리 주소 결정방법.
  9. 제 8 항에 있어서 상기 패킷-인 메시지를 포함하여 송신하는 단계는,
    새로운 패킷처리규칙을 수신하는 경우, 상기 패킷처리규칙 생성부에 존재하는 패킷처리규칙을 상기 수신한 패킷처리규칙으로 갱신하여 패킷을 처리하는 것을 특징으로 하는 SDN 기반의 물리 주소 결정방법.
  10. 제 7 항에 있어서 상기 패킷처리규칙을 갱신하는 단계는,
    수신한 캡슐화된 주소결정 요청 패킷 및 패킷-인 메시지를 통해 획득한 가상 주소 및 물리 주소정보를 SDN 환경에 연결된 각 사용자 통신단말로부터 수집한 가상주소 및 물리 주소간의 정보를 포함하고 있는 ARP 테이블과 상호 매칭하는 단계; 및
    상기 ARP 테이블로부터 패킷을 포워딩해야할 물리주소를 획득하여 이러한 물리 주소로 패킷을 포워딩하는 패킷처리규칙을 생성하고, 상기 패킷처리규칙을 송신하여 기존의 패킷처리규칙을 갱신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 SDN 기반의 물리 주소 결정방법.
  11. 제 10 항에 있어서 상기 패킷처리규칙을 갱신하는 단계는
    SDN 환경에 연결된 각 사용자 통신단말로부터 가상주소 및 물리 주소간의 정보를 포함한 상기 ARP 테이블을 생성하기 위해 각 사용자 통신단말로부터 미리 설정된 시간마다 주기적으로 가상주소 및 물리 주소간의 정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 SDN 기반의 물리 주소 결정방법.
  12. 제 10 항에 있어서 상기 패킷처리규칙을 갱신하는 단계는
    패킷처리규칙에 따라 상기 캡슐화된 주소결정 요청 패킷을 수신 대상인 통신단말의 주소정보를 포함하는 주소결정 응답패킷으로 변환하여 주소결정 요청 패킷을 송신했던 통신단말로 회신하는 것을 특징으로 하는 SDN 기반의 물리 주소 결정방법.
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