KR20160139591A - 라우팅 방법 및 그 장치 - Google Patents

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KR20160139591A
KR20160139591A KR1020150074762A KR20150074762A KR20160139591A KR 20160139591 A KR20160139591 A KR 20160139591A KR 1020150074762 A KR1020150074762 A KR 1020150074762A KR 20150074762 A KR20150074762 A KR 20150074762A KR 20160139591 A KR20160139591 A KR 20160139591A
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routed
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변창일
김종호
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삼성에스디에스 주식회사
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    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
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    • H04L45/38—Flow based routing

Abstract

소프트웨어 정의 포워딩 방식의 라우팅이 수행되는 네트워크 환경에서, 특정 경로에 대한 트래픽 폭주를 방지하는 라우팅 방법 및 그 방법이 적용된 라우팅 장치가 제공된다. 본 발명에 따른 라우팅 방법은, 라우팅 대상 패킷을 수신하는 단계, 상기 라우팅 대상 패킷의 수신 시점보다 미래 시점인 라우팅 기준 시점을 결정하는 단계, 상기 라우팅 대상 패킷에 대한 선택 가능 경로 각각에 대하여, 상기 라우팅 기준 시점의 사용률을 예측하는 단계, 및 상기 예측된 각 선택 가능 경로의 상기 라우팅 기준 시점의 사용률을 이용하여, 상기 라우팅 대상 패킷에 대한 라우팅 경로를 선택하는 단계를 포함한다.

Description

라우팅 방법 및 그 장치{Method and apparatus for routing}
본 발명은 라우팅 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 미래 시점 기준의 라우팅 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
소프트웨어 정의 네트워킹(Software Defined Networking; SDN)은 네트워크 제어 기능(control plane)이 물리적 네트워크(data plane)와 분리되어 있는 네트워크 구조를 가리킨다.
SDN은 소프트웨어 정의 포워딩(Software Defined Forwarding)을 해야 한다. 이것은 스위치와 같은 하드웨어가 수행하는 데이터 포워딩 기능이 반드시 개방형 인터페이스와 소프트웨어를 통해서 제어되어야만 한다는 것을 의미한다. 하드웨어는 소프트웨어로부터 [헤더 템플릿, 포워딩 액션] 셋을 받아 특정한 액션(action)을 실행한다. 예를 들면 어떤 네트워크 포트로 패킷을 “전달(forwarding)”하거나 혹은 “폐기(drop)”할 수 있다. 다만 해당되는 특정 액션은 [헤더 템플릿, 포워딩 액션]의 “헤더 템플릿”에 상응하는 패킷에 대해서만 실행된다. 여기서 헤더 템플릿은 “모든 패킷” 혹은 “어떤 패킷의 그룹” 등을 의미하는 와일드 카드를 포함할 수도 있다.
SDN과 같이 소프트웨어 정의 포워딩 방식의 라우팅이 수행되는 네트워크 환경에서는, 기존의 레거시 라우팅(legacy routing)이 수행되는 네트워크 환경에 비해 트래픽이 특정 경로에 몰릴 가능성이 높다. 레거시 라우팅 방식에서는 인입된 각 패킷에 대하여 최적의 경로를 선택하는 반면, 소프트웨어 정의 포워딩 방식에서는 특정 조건을 가진 트래픽에 대하여 라우팅 규칙을 통하여 특정 경로를 선택하고, 상기 트래픽에 속한 모든 패킷에 대하여 선택된 경로로 라우팅 하기 때문이다.
따라서, SDN과 같이 소프트웨어 정의 포워딩 방식의 라우팅이 수행되는 네트워크 환경에서, 특정 경로에 대한 트래픽 폭주를 방지하는 라우팅 방법의 제공이 요청된다.
한국공개특허 제2015-0000152호 한국공개특허 제2011-0086926호
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 소프트웨어 정의 포워딩 방식의 라우팅이 수행되는 네트워크 환경에서, 특정 경로에 대한 트래픽 폭주를 방지하는 라우팅 방법 및 그 방법이 적용된 라우팅 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서의 통상의 기술자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 라우팅 방법은, 라우팅 대상 패킷을 수신하는 단계, 상기 라우팅 대상 패킷의 수신 시점보다 미래 시점인 라우팅 기준 시점을 결정하는 단계, 상기 라우팅 대상 패킷에 대한 선택 가능 경로 각각에 대하여, 상기 라우팅 기준 시점의 사용률을 예측하는 단계, 및 상기 예측된 각 선택 가능 경로의 상기 라우팅 기준 시점의 사용률을 이용하여, 상기 라우팅 대상 패킷에 대한 라우팅 경로를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 라우팅 방법은 소프트웨어 정의 포워딩(software-defined forwarding)을 수행하는 장치에 의하여 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 라우팅 대상 패킷에 대한 가용 경로는 제1 경로 및 제2 경로를 포함하고, 상기 라우팅 대상 패킷에 대한 라우팅 경로를 선택하는 단계는, 상기 라우팅 대상 패킷의 수신 시점의 제1 경로의 사용률보다 제2 경로의 사용률이 높더라도, 상기 라우팅 기준 시점의 제1 경로의 사용률보다 제2 경로의 사용률이 낮은 경우, 상기 라우팅 대상 패킷에 대한 라우팅 경로를 상기 제2 경로로 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 라우팅 대상 패킷은, 목적지 주소 정보가 동일한 전체의 전송 대상 트래픽을 구성하는 일부의 패킷이고, 상기 라우팅 장치가, 상기 전송 대상 트래픽에 속한 모든 패킷을 상기 선택된 라우팅 경로로 포워딩하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 라우팅 기준 시점을 결정하는 단계는, 상기 전송 대상 트래픽의 사이즈를 이용하여 상기 라우팅 기준 시점을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 라우팅 대상 패킷은, 목적지 주소 정보가 동일한 전체의 전송 대상 트래픽을 구성하는 일부의 패킷일 수 있다. 이 때, 상기 라우팅 방법은, 상기 전송 대상 트래픽의 사이즈가 기준치 이상인 경우에 한하여, 상기 결정하는 단계, 상기 예측하는 단계 및 상기 선택하는 단계를 수행하고, 상기 전송 대상 트래픽의 사이즈가 기준치 미만인 경우에는, 상기 라우팅 대상 패킷에 대한 선택 가능 경로 각각에 대하여 상기 라우팅 대상 패킷의 수신 시점의 사용률을 측정하고, 상기 각 선택 가능 경로의 사용률을 이용하여, 상기 라우팅 대상 패킷에 대한 라우팅 경로를 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 라우팅 방법은, 목적지 주소 정보가 동일한 전체의 전송 대상 트래픽을 구성하는 첫번째 패킷인 라우팅 대상 패킷을 수신하는 단계, 상기 전송 대상 트래픽에 적용되는 라우팅 규칙에 따라 후보 라우팅 경로를 선택하는 단계, 상기 라우팅 대상 패킷의 수신 시점보다 미래 시점인 라우팅 기준 시점을 결정하는 단계, 상기 라우팅 기준 시점의 상기 후보 라우팅 경로의 사용률을 예측하는 단계, 및 상기 후보 라우팅 경로의 상기 라우팅 기준 시점의 사용률이 제1 기준치를 초과하는 경우, 상기 전송 대상 트래픽에 대한 선택 가능 경로 중, 상기 후보 라우팅 경로 이외의 경로를 상기 전송 대상 트래픽에 대한 라우팅 경로로 선택하고, 상기 후보 라우팅 경로의 상기 라우팅 기준 시점의 사용률이 상기 제1 기준치에 미달하는 경우, 상기 후보 라우팅 경로를 그대로 상기 전송 대상 트래픽에 대한 라우팅 경로로 선택하는 라우팅 경로 선정 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 라우팅 경로 선정 단계는, 상기 후보 라우팅 경로의 상기 라우팅 기준 시점의 사용률이 상기 제1 기준치를 초과하고, 상기 후보 라우팅 경로의 상기 라우팅 대상 패킷의 수신 시점의 사용률이 제2 기준치에 미달하는 경우, i) 상기 전송 대상 트래픽을 제1 그룹 및 제2 그룹을 포함하는 복수의 그룹으로 분할하는 단계, ii) 상기 제1 그룹에 대한 라우팅 경로로 상기 후보 라우팅 경로를 선택하는 단계, iii) 상기 제2 그룹에 대한 라우팅 경로로 상기 전송 대상 트래픽에 대한 선택 가능 경로 중, 상기 후보 라우팅 경로 이외의 경로를 상기 전송대상 트래픽에 대한 라우팅 경로로 선택하는 단계를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라우팅 방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 라우팅 방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 라우팅 방법의 순서도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 라우팅 방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 라우팅 시스템의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소프트웨어 포워딩 제어 장치의 하드웨어 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 라우팅 방법을 설명하기로 한다. 본 실시예에 따른 라우팅 방법은 인입된 패킷에 대한 라우팅 기능을 구비한 네트워킹 장치에 의하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 네트워킹 장치는, SDN 컨트롤러일 수 있다. 이하, 이해의 편의를 돕기 위해, 상기 라우팅 방법에 포함되는 각 동작의 동작 주체는 그 기재가 생략될 수도 있음을 유의한다.
상기 네트워킹 장치가 라우팅 대상 패킷을 수신하면서(S100), 본 실시예에 따른 라우팅 방법이 시작된다. 상기 라우팅 대상 패킷은, 상기 네트워킹 장치가 수신한 패킷 중, 상기 네트워킹 장치에 의하여 라우팅 되어야 하는 패킷을 가리킨다. 상기 라우팅 대상 패킷은, 예를 들어 전송 대상 트래픽을 구성하는 패킷 중, 상기 네트워킹 장치가 첫번째로 수신한 패킷일 수 있다. 상기 전송 대상 트래픽은, 예를 들어, 특정 파일을 구성하는 트래픽일 수 있다. 상기 전송 대상 트래픽은 목적지 주소 정보가 동일한 복수의 패킷들로 구성된다. 예를 들어, 상기 전송 대상 트래픽은 제1 단말으로부터 제2 단말로 전송되는 특정 타입의 컨텐츠 파일을 가리킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 네트워킹 장치는, 상기 전송 대상 트래픽에 속한 패킷 중 상기 라우팅 대상 패킷을 수신하면, 선택 가능 경로 중, 상기 전송 대상 트래픽 전체에 대한 라우팅 경로를 선택한다. 다른 실시예에서, 상기 네트워킹 장치는, 상기 라우팅 대상 패킷에 한정된 라우팅 경로를 선택할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 라우팅 방법은, 전송 대상 트래픽 전체에 적용되는 라우팅 경로를 선택하기 위한 방법일 수도 있고, 전송 대상 트래픽 중 일부 패킷에만 적용되는 라우팅 경로를 선택하기 위한 방법일 수도 있다.
라우팅 대상 패킷의 수신(S100) 이후, 라우팅 기준 시점이 결정된다(S102). 상기 라우팅 기준 시점은, 상기 라우팅 대상 패킷의 수신 시점의 미래 시점 중 어느 한 시점이다.
예를 들어, 상기 라우팅 기준 시점은 상기 전송 대상 트래픽의 사이즈를 이용하여 결정될 수 있다. 이 때, 상기 라우팅 기준 시점은 상기 전송 대상 트래픽의 전송 완료 예상 시간이거나, 전송 완료 예상 시간을 기준으로 하여 결정된 전송 n%(0<n<100) 완료 예상 시간일 수 있다. 예를 들어, 상기 라우팅 기준 시점은, 상기 전송 대상 트래픽의 전송이 50% 완료되는 예상 시간일 수 있다.
다음으로, 상기 라우팅 대상 패킷에 대한 선택 가능 경로 각각에 대하여, 상기 라우팅 기준 시점의 사용률을 예측한다(S104). 즉, 선택 가능 경로 각각에 대하여 미래 시점의 사용률을 예측한다. 이 때, 시계열분석(Time series analysis) 방법론을 활용하여 상기 선택 가능 경로 각각에 대한 시계열 모형을 생성하고, 상기 시계열 모형을 이용하여, 미래 시점의 사용률을 예측할 수 있다. 상기 시계열 모형은, 확보 가능한 시계열 라우팅 메트릭(metric) 데이터에 따라 선택될 수 있다. 예를 들어, ARIMA model을 이용하여, 상기 선택 가능 경로 각각에 대한 미래 시점의 사용률을 예측할 수 있다. ARIMA model을 이용한 트래픽 사용률 예측 방법에 대하여는, "Network Traffice Modeling and Prediciton with ARIMA/GARCH, BBo Zhou, Dan He, Zhili Sun and Wee Hock Ng" 등의 널리 알려진 문헌을 참조할 수 있다.
다음으로, 예측된 라우팅 기준 시점의 사용률을 이용하여, 상기 선택 가능 경로들 중에서 라우팅 경로를 선택한다(S106). 라우팅 경로를 선택할 때, 라우팅 기준 시점의 사용률 뿐만 아니라, 경로를 구성하는 홉(hop) 수 등 다른 측정값도 기준치로서 이용될 수 있다.
이미 설명한 바와 같이, 상기 선택된 라우팅 경로는 상기 라우팅 대상 패킷 만을 위한 것일 수도 있고, 상기 라우팅 대상 패킷 만을 위한 것이 아니라 전송 대상 트래픽 전체를 위한 것일 수도 있다. 도 1에는 전송 대상 트래픽 전체를 위한 라우팅 경로가 선택된 경우, 한번 라우팅 경로가 선택되면 전체의 전송 대상 트래픽을 대상으로 상기 라우팅 경로로 포워딩(S108) 되는 점이 도시되어 있다.
본 실시예에 따르면, 라우팅 대상 패킷의 수신 시점에 라우팅 대상 패킷의 수신 시점의 제1 경로의 사용률보다 제2 경로의 사용률이 높더라도, 상기 라우팅 기준 시점의 제1 경로의 사용률보다 제2 경로의 사용률이 낮은 경우, 상기 라우팅 대상 패킷에 대한 라우팅 경로를 상기 제2 경로로 선택하게 될 것이다.
라우팅 대상 패킷의 수신 시점을 기준으로 라우팅 경로를 선택하는 경우, 현재 사용률이 낮은 경로가 선택될 것이다. 현재 사용률이 낮은 경로를 라우팅 경로로 선택한 전송 대상 트래픽이 늘어날수록, 미래 시점에는 상기 경로의 사용률이 늘어날 것이다. 소프트웨어 정의 포워딩과 같은 라우팅 기법은, 특정 전송 대상 트래픽에 대하여 라우팅 경로가 선택되면, 상기 전송 대상 트래픽에 속한 모든 패킷을 상기 라우팅 경로를 통하여 송신한다. 따라서, 전송 대상 트래픽의 사이즈가 큰 경우에는 상기 선택된 라우팅 경로의 사용률이 점차 높아지더라도, 상당 시간 동안 동일한 라우팅 경로를 이용하여 전송이 이뤄지게 될 것이다. 이 점은, 소프트웨어 정의 포워딩 방식의 라우팅이 특정 라우팅 경로에 대한 트래픽 폭주를 가중시키는 원인이 된다. 본 실시예에 따른 라우팅 방법은, 현재 시점이 아닌 미래 시점의 트래픽 사용률을 기준으로 라우팅 경로를 선택함으로써, 현재 시점에 사용률이 낮은 특정 라우팅 경로로 점차 트래픽이 몰리는 경향을 방지할 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 라우팅 방법을 설명한다. 본 실시예에 따른 라우팅 방법은, 전송 대상 트래픽의 속성에 따라 미래 시점 기준 라우팅을 수행할 것인지 혹은 현재 시점 기준 라우팅을 수행할 것인지를 결정한다.
상기 현재 시점 기준 라우팅은, 라우팅 경로를 결정하는 시점의 각 선택 가능 경로 별 사용률을 이용하여 라우팅 경로를 결정하는 것을 가리킨다. 상기 미래 시점 기준 라우팅은, 라우팅 경로를 결정하는 시점 보다 미래 시점의 각 선택 가능 경로 별 사용률을 이용하여 라우팅 경로를 결정하는 것을 가리킨다
일 실시예에서, 전송 대상 트래픽의 데이터 사이즈를 이용하여 미래 시점 기준 라우팅을 수행할 것인지 혹은 현재 시점 기준 라우팅을 수행할 것인지를 결정할 수 있다. 예를 들어, 전송 대상 트래픽의 전체 사이즈가 기준치를 초과하는 경우, 미래 시점 기준 라우팅을 수행하고, 반대로 상기 기준치에 미달하는 경우에는 현재 시점 기준 라우팅을 수행할 수 있다. 사이즈가 작은 트래픽의 경우 빠른 시간 내에 전송이 완료될 수 있을 것이다. 따라서, 현재 시점 기준 라우팅을 이용하는 것이 바람직하다. 반대로, 사이즈가 큰 트래픽의 경우 전송이 완료에 상당한 시간이 소요될 수 있을 것이다. 따라서, 사이즈가 큰 트래픽이 현재 시점 기준 라우팅을 이용하게 되면, 특정 라우팅 경로에 트래픽이 몰리는 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 사이즈가 큰 트래픽에 대하여는 미래 시점 기준 라우팅을 이용하는 것이 바람직하다.
다른 실시예에서, 전송 대상 트래픽의 컨텐츠 타입을 기준으로 미래 시점 기준 라우팅을 수행할 것인지 혹은 현재 시점 기준 라우팅을 수행할 것인지를 결정할 수도 있다. 예를 들어, 비디오 스트리밍의 경우, 현재 시점 기준 라우팅을 수행하고, 데이터 파일의 경우, 미래 시점 기준 라우팅을 수행할 수 있을 것이다. 본 발명은 각 컨텐츠 타입에 대하여 라우팅 타입(현재 시점 기준 라우팅 / 미래 시점 기준 라우팅)을 일대일 매칭 시키는 다양한 실시예로 확장될 수 있다.
도 2에는 본 실시예의 순서도가 도시 되어 있다. 전송 대상 트래픽의 패킷이 유입되기 시작하면(S101), 상기 전송 대상 트래픽의 속성을 기준으로, 상기 전송 대상 트래픽의 라우팅 타입(현재 시점 기준 라우팅 / 미래 시점 기준 라우팅)이 판정된다(S103). 상기 전송 대상 트래픽에 대하여 현재 시점 기준 라우팅을 수행하는 것으로 결정된 경우, 현재 시점을 기준으로 상기 전송 대상 트래픽에 대하여 선택할 수 있는 각 경로 별로 사용률을 측정한다(S105). 다음으로, 측정된 각 경로 별 사용률을 기반으로 하여 라우팅 경로를 선택한다(S107). 상기 전송 대상 트래픽에 대하여 미래 시점 기준 라우팅을 수행하는 것으로 결정된 경우, 미래의 라우팅 기준 시점을 결정하고(S102), 상기 라우팅 기준 시점의 각 경로 별 사용률을 예측하며(S104), 상기 예측된 사용률을 이용하여 라우팅 경로를 선택한다(S106).
전송 대상 트래픽 전체를 위한 라우팅 경로가 선택된 경우, 한번 라우팅 경로가 선택되면 전체의 전송 대상 트래픽을 대상으로 상기 라우팅 경로로 포워딩이 수행될 수 있다(S108).
이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 라우팅 방법에 대하여 설명한다. 본 실시예에 따른 라우팅 방법은, 라우팅 규칙 기반의 라우팅 방법에 있어서, 상기 라우팅 규칙에 따라 선정된 후보 라우팅 경로가 미래 시점에 혼잡할 것으로 예측된 경우, 상기 후보 라우팅 경로를 교체한다.
전송 대상 트래픽의 패킷이 유입되기 시작하면(S200), 상기 전송 대상 트래픽에 매칭되는 라우팅 규칙을 식별한다(S202). 예를 들어, 특정 출발지 IP 대역에 대하여 라우팅 규칙이 매칭되거나, 특정 목적지 IP 대역에 대하여 라우팅 규칙이 매칭되거나, 특정 시간대에 대하여 라우팅 규칙이 매칭되거나, 특정 트래픽 타입(예를 들어, 컨텐츠 종류)에 대하여 라우팅 규칙이 매칭될 수 있을 것이다. 소프트웨어 정의 포워딩을 이용하면, 네트워크 관리자가 다양한 라우팅 규칙을 소프트웨어적으로 정의할 수 있다.
상기 식별된 라우팅 규칙을 이용하여, 상기 전송 대상 트래픽에 대한 후보 라우팅 경로를 선택한다(S204). 다음으로, 상기 후보 라우팅 경로에 대한 라우팅 기준 시점을 선정한다(S206).
상기 라우팅 기준 시점은, 상기 라우팅 대상 패킷의 수신 시점의 미래 시점 중 어느 한 시점이다. 예를 들어, 상기 라우팅 기준 시점은 상기 전송 대상 트래픽의 사이즈 및 상기 후보 라우팅 경로의 현 시점 사용률을 이용하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 라우팅 기준 시점은, 상기 후보 라우팅 경로를 이용하여 상기 전송 대상 트래픽을 전송하는데 소요될 것으로 예상되는 시간을 기준으로 결정될 수 있다.
다음으로, 상기 라우팅 기준 시점의 상기 후보 라우팅 경로 사용률을 예측한다(S208). 상기 후보 라우팅 경로의 상기 라우팅 기준 시점의 사용률이 기준치를 초과하는 경우(S210), 상기 전송 대상 트래픽에 대한 선택 가능 경로 중, 상기 후보 라우팅 경로 이외의 경로를 상기 전송 대상 트래픽에 대한 라우팅 경로로 선택하고(S212), 상기 후보 라우팅 경로의 상기 라우팅 기준 시점의 사용률이 상기 기준치에 미달하는 경우(S210), 상기 후보 라우팅 경로를 그대로 상기 전송 대상 트래픽에 대한 라우팅 경로로 선택한다(S214). 전송 대상 트래픽 전체를 위한 라우팅 경로가 선택된 경우, 한번 라우팅 경로가 선택되면 전체의 전송 대상 트래픽을 대상으로 상기 라우팅 경로로 포워딩이 수행될 수 있다(S216).
본 실시예에 따르면, 기존에 세팅된 라우팅 규칙을 그대로 활용하되, 라우팅 규칙에 의하여 선정된 라우팅 경로가 미래 시점에 혼잡할 것으로 예측되면, 라우팅 규칙에 의하여 선정된 라우팅 경로를 다른 경로로 교체함으로써, 미래 시점의 혼잡을 피할 수 있는 효과가 있다.
도 3에 도시된 실시예는, 도 4에 도시된 것과 같이 변형될 수도 있다. 즉, 라우팅 규칙에 따라 선정된 후보 라우팅 경로의 라우팅 기준 시점 사용률이 기준치를 초과할 것으로 예측되더라도(S210), 상기 후보 라우팅 경로의 현재 시점 사용률이 다른 기준치에 미달하는 경우(S211)에는, 순차적 가변 라우팅 경로 선정(S213)이 수행될 수 있다. 즉, 라우팅 규칙에 따라 선정된 후보 라우팅 경로의 라우팅 기준 시점 사용률이 기준치를 초과할 것으로 예측되고(S210), 상기 후보 라우팅 경로의 현재 시점 사용률이 상기 다른 기준치를 초과하는 경우라면(S211), 도 3에 도시된 것과 동일하게 상기 전송 대상 트래픽에 대한 선택 가능 경로 중, 상기 후보 라우팅 경로 이외의 경로를 상기 전송 대상 트래픽에 대한 라우팅 경로로 선택한다(S212). 또한, 상기 후보 라우팅 경로의 상기 라우팅 기준 시점의 사용률이 상기 기준치에 미달하는 경우(S210), 상기 후보 라우팅 경로를 그대로 상기 전송 대상 트래픽에 대한 라우팅 경로로 선택한다(S214).
순차적 가변 라우팅 경로 선정(S213)은, 상기 후보 라우팅 경로의 상기 라우팅 기준 시점의 사용률이 상기 제1 기준치를 초과하고, 상기 후보 라우팅 경로의 상기 라우팅 대상 패킷의 수신 시점의 사용률이 제2 기준치에 미달하는 경우, 상기 전송 대상 트래픽을 제1 그룹 및 제2 그룹을 포함하는 복수의 그룹으로 분할하는 단계, 상기 제1 그룹에 대한 라우팅 경로로 상기 후보 라우팅 경로를 선택하는 단계, 및 상기 제2 그룹에 대한 라우팅 경로로 상기 전송 대상 트래픽에 대한 선택 가능 경로 중, 상기 후보 라우팅 경로 이외의 경로를 상기 전송대상 트래픽에 대한 라우팅 경로로 선택하는 단계를 수행하는 단계를 포함한다. 이 때, 상기 제2 기준치는 상기 제1 기준치보다 낮은 값일 수 있다.
즉, 본 실시예에 따르면, 상기 후보 라우팅 경로가 미래의 라우팅 기준 시점에는 사용률이 제1 기준치를 초과할 것으로 예측되더라도, 현재 시점에는 제2 기준치에도 미달할 만큼 한가하다면, 당분간은 상기 후보 라우팅 경로를 이용하다가, 장래의 어느 시점에 다른 라우팅 경로를 이용하는 방식으로, 최적의 라우팅 스케줄을 구성할 수 있는 효과가 있다.
지금까지 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명된 본 발명의 실시예에 따른 방법들은 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현된 컴퓨터프로그램의 실행에 의하여 수행될 수 있다. 상기 컴퓨터프로그램은 인터넷 등의 네트워크를 통하여 제1 컴퓨팅 장치로부터 제2 컴퓨팅 장치에 전송되어 상기 제2 컴퓨팅 장치에 설치될 수 있고, 이로써 상기 제2 컴퓨팅 장치에서 사용될 수 있다. 상기 제1 컴퓨팅 장치 및 상기 제2 컴퓨팅 장치는, 서버 장치, 라우터 장치, 스위칭 장치, 데스크탑 피씨와 같은 고정식 컴퓨팅 장치를 모두 포함한다.
상기 컴퓨터프로그램은, 컴퓨팅 장치와 결합하여, 라우팅 대상 패킷을 수신하는 단계와, 상기 라우팅 대상 패킷의 수신 시점보다 미래 시점인 라우팅 기준 시점을 결정하는 단계와, 상기 라우팅 대상 패킷에 대한 선택 가능 경로 각각에 대하여, 상기 라우팅 기준 시점의 사용률을 예측하는 단계와, 상기 예측된 각 선택 가능 경로의 상기 라우팅 기준 시점의 사용률을 이용하여, 상기 라우팅 대상 패킷에 대한 라우팅 경로를 선택하는 단계를 실행시키기 위한 것이다.
또한, 상기 컴퓨터프로그램은, 컴퓨팅 장치와 결합하여, 목적지 주소 정보가 동일한 전체의 전송 대상 트래픽을 구성하는 첫번째 패킷인 라우팅 대상 패킷을 수신하는 단계와, 상기 전송 대상 트래픽에 적용되는 라우팅 규칙에 따라 후보 라우팅 경로를 선택하는 단계와, 상기 라우팅 대상 패킷의 수신 시점보다 미래 시점인 라우팅 기준 시점을 결정하는 단계와, 상기 라우팅 기준 시점의 상기 후보 라우팅 경로의 사용률을 예측하는 단계와, 상기 후보 라우팅 경로의 상기 라우팅 기준 시점의 사용률이 제1 기준치를 초과하는 경우, 상기 전송 대상 트래픽에 대한 선택 가능 경로 중, 상기 후보 라우팅 경로 이외의 경로를 상기 전송 대상 트래픽에 대한 라우팅 경로로 선택하고, 상기 후보 라우팅 경로의 상기 라우팅 기준 시점의 사용률이 상기 제1 기준치에 미달하는 경우, 상기 후보 라우팅 경로를 그대로 상기 전송 대상 트래픽에 대한 라우팅 경로로 선택하는 라우팅 경로 선정 단계를 실행시키기 위한 것이다.
상기 컴퓨터프로그램은 DVD-ROM, 플래시 메모리 장치 등의 기록매체에 저장된 것일 수 있다.
이하, 도 5를 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 라우팅 시스템의 구성 및 동작을 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 단말(200) 및 제2 단말(300)은 라우팅 시스템(100)을 경유하여 전송 대상 트래픽을 송수신한다. 라우팅 시스템은 소프트웨어 정의 네트워크(100) 등의 소프트웨어 정의 포워딩이 가능한 스위칭 장치(21, 22, 23, 24, 25, 26, 27)로 구성될 수 있다.
소프트웨어 정의 포워딩 제어 장치(10)는 소프트웨어의 형태로 구현된 라우팅 규칙이 스위칭 장치(21, 22, 23, 24, 25, 26, 27)를 통하여 구현되도록, 스위칭 장치(21, 22, 23, 24, 25, 26, 27)를 제어한다. 소프트웨어 정의 포워딩 제어 장치(10)는 SDN의 컨트롤 플레인을 구현하는 네트워킹 장치일 수 있다.
도 5에 도시된 것과 같이, 제1 스위칭 장치(21)에서 제7 스위칭 장치(27)까지의 2개 경로(31, 32)가 존재한다고 하자. 또한, A 경로(31)의 현 시점 사용률은 30%이지만, 미래 시점인 라우팅 기준 시점에는 사용률이 90%로 예측되는 상황이다. 또한, B 경로(32)의 현 시점 사용률은 90%이지만, 미래 시점인 라우팅 기준 시점에는 사용률이 30%로 예측되는 상황이다. 본 실시예에 따르면, 상기 라우팅 기준 시점의 사용률을 반영하여, 현재 시점의 A 경로의 사용률보다 B 경로의 사용률이 높더라도, 상기 라우팅 기준 시점의 A 경로의 사용률보다 B 경로의 사용률이 낮은 경우, 라우팅 대상 패킷에 대한 라우팅 경로를 B 경로로 선택할 수 있다.
이하, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소프트웨어 포워딩 제어 장치의 구성 및 동작을 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 소프트웨어 포워딩 제어 장치(10)는 하나 이상의 프로세서(11), 네트워크 인터페이스(13), 스토리지(14), 및 메모리(RAM)(15)를 포함할 수 있다. 프로세서(11), 네트워크 인터페이스(13), 스토리지(14) 및 메모리(15)는 시스템 버스(12)를 통하여 데이터를 송수신한다.
네트워크 인터페이스(13)는, 목적지 주소 정보가 동일한 전체의 전송 대상 트래픽을 구성하는 첫번째 패킷인 라우팅 대상 패킷을 수신하는 데이터 플레인과 연결된다. 상기 데이터 플레인은, SDN을 구성하는 하나 이상의 스위칭 장치로 구성된다.
스토리지(14)는, 하나 이상의 라우팅 규칙(140)을 저장한다. 상기 라우팅 규칙은, 예를 들어, 특정 출발지 IP 대역에 대하여 매칭된 것이거나, 특정 목적지 IP 대역에 대하여 매칭된 것이거나, 특정 시간대에 대하여 매칭된 것이거나, 특정 트래픽 타입(예를 들어, 컨텐츠 종류)에 대하여 매칭된 것일 수 있을 것이다. 소프트웨어 정의 포워딩을 이용하면, 네트워크 관리자가 다양한 라우팅 규칙을 소프트웨어적으로 정의할 수 있다.
상기 하나 이상의 라우팅 규칙 중 적어도 하나는, 상기 라우팅 대상 패킷의 수신 시점보다 미래 시점인 라우팅 기준 시점을 결정하고, 상기 라우팅 대상 패킷에 대한 선택 가능 경로 각각에 대하여, 상기 라우팅 기준 시점의 사용률을 예측하며, 상기 예측된 각 선택 가능 경로의 상기 라우팅 기준 시점의 사용률을 이용하여 상기 라우팅 대상 패킷에 대한 라우팅 경로를 선택하는 것일 수 있다.
메모리(15)에는 라우팅 핸들링 오퍼레이션(150), 사용률 예측 오퍼레이션(151) 및 라우팅 기준 시점 결정 오퍼레이션(152)이 로딩(loading) 되고, 라우팅 핸들링 오퍼레이션(150), 사용률 예측 오퍼레이션(151) 및 라우팅 기준 시점 결정 오퍼레이션(152)은 프로세서(11)를 통해 실행된다.
라우팅 기준 시점 결정 오퍼레이션(152)은 전송 대상 트래픽의 사이즈 등을 기준으로, 상기 라우팅 대상 패킷의 수신 시점보다 미래 시점인 라우팅 기준 시점을 결정한다.
사용률 예측 오퍼레이션(151)은 시계열분석(Time series analysis) 방법론을 활용하여 인입 패킷에 대한 선택 가능 경로 각각에 대한 시계열 모형을 생성하고, 상기 시계열 모형을 이용하여 미래 시점의 선택 가능 경로 각각에 대한 사용률을 예측한다.
또한, 라우팅 기준 시점 결정 오퍼레이션(152)으로부터 라우팅 기준 시점을 제공받고, 사용률 예측 오퍼레이션(151)으로부터 인입 패킷의 선택 가능 경로 각각에 대한 상기 라우팅 기준 시점의 사용률을 제공받아서, 상기 인입 패킷이 속한 전송 대상 트래픽에 대한 라우팅 경로를 결정한다. 라우팅 핸들링 오퍼레이션(150)은 인입 패킷을, 상기 패킷이 전달되어야 할 라우팅 경로로 포워딩 한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (9)

  1. 라우팅 장치가, 라우팅 대상 패킷을 수신하는 단계;
    상기 라우팅 장치가, 상기 라우팅 대상 패킷의 수신 시점보다 미래 시점인 라우팅 기준 시점을 결정하는 단계;
    상기 라우팅 장치가, 상기 라우팅 대상 패킷에 대한 선택 가능 경로 각각에 대하여, 상기 라우팅 기준 시점의 사용률을 예측하는 단계; 및
    상기 라우팅 장치가, 상기 예측된 각 선택 가능 경로의 상기 라우팅 기준 시점의 사용률을 이용하여, 상기 라우팅 대상 패킷에 대한 라우팅 경로를 선택하는 단계를 포함하는,
    라우팅 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 라우팅 대상 패킷에 대한 가용 경로는 제1 경로 및 제2 경로를 포함하고,
    상기 라우팅 대상 패킷에 대한 라우팅 경로를 선택하는 단계는,
    상기 라우팅 대상 패킷의 수신 시점의 제1 경로의 사용률보다 제2 경로의 사용률이 높더라도, 상기 라우팅 기준 시점의 제1 경로의 사용률보다 제2 경로의 사용률이 낮은 경우, 상기 라우팅 대상 패킷에 대한 라우팅 경로를 상기 제2 경로로 선택하는 단계를 포함하는,
    라우팅 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 라우팅 대상 패킷은, 목적지 주소 정보가 동일한 전체의 전송 대상 트래픽을 구성하는 일부의 패킷이고,
    상기 라우팅 장치가, 상기 전송 대상 트래픽에 속한 모든 패킷을 상기 선택된 라우팅 경로로 포워딩하는 단계를 더 포함하는,
    라우팅 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 라우팅 대상 패킷은, 목적지 주소 정보가 동일한 전체의 전송 대상 트래픽을 구성하는 일부의 패킷이고,
    상기 라우팅 기준 시점을 결정하는 단계는,
    상기 전송 대상 트래픽의 사이즈를 이용하여 상기 라우팅 기준 시점을 결정하는 단계를 포함하는,
    라우팅 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 라우팅 대상 패킷은, 목적지 주소 정보가 동일한 전체의 전송 대상 트래픽을 구성하는 일부의 패킷이고,
    상기 전송 대상 트래픽의 사이즈가 기준치 이상인 경우에 한하여, 상기 결정하는 단계, 상기 예측하는 단계 및 상기 선택하는 단계를 수행하고, 상기 전송 대상 트래픽의 사이즈가 기준치 미만인 경우에는, 상기 라우팅 대상 패킷에 대한 선택 가능 경로 각각에 대하여 상기 라우팅 대상 패킷의 수신 시점의 사용률을 측정하고, 상기 각 선택 가능 경로의 사용률을 이용하여, 상기 라우팅 대상 패킷에 대한 라우팅 경로를 선택하는 단계를 더 포함하는,
    라우팅 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 라우팅 장치는 소프트웨어 정의 포워딩(software-defined forwarding)을 수행하는 장치인,
    라우팅 방법.
  7. 라우팅 장치가, 목적지 주소 정보가 동일한 전체의 전송 대상 트래픽을 구성하는 첫번째 패킷인 라우팅 대상 패킷을 수신하는 단계;
    상기 라우팅 장치가, 상기 전송 대상 트래픽에 적용되는 라우팅 규칙에 따라 후보 라우팅 경로를 선택하는 단계;
    상기 라우팅 장치가, 상기 라우팅 대상 패킷의 수신 시점보다 미래 시점인 라우팅 기준 시점을 결정하는 단계;
    상기 라우팅 장치가, 상기 라우팅 기준 시점의 상기 후보 라우팅 경로의 사용률을 예측하는 단계; 및
    상기 라우팅 장치가, 상기 후보 라우팅 경로의 상기 라우팅 기준 시점의 사용률이 제1 기준치를 초과하는 경우, 상기 전송 대상 트래픽에 대한 선택 가능 경로 중, 상기 후보 라우팅 경로 이외의 경로를 상기 전송 대상 트래픽에 대한 라우팅 경로로 선택하고, 상기 후보 라우팅 경로의 상기 라우팅 기준 시점의 사용률이 상기 제1 기준치에 미달하는 경우, 상기 후보 라우팅 경로를 그대로 상기 전송 대상 트래픽에 대한 라우팅 경로로 선택하는 라우팅 경로 선정 단계를 포함하는,
    라우팅 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 라우팅 경로 선정 단계는,
    상기 후보 라우팅 경로의 상기 라우팅 기준 시점의 사용률이 상기 제1 기준치를 초과하고, 상기 후보 라우팅 경로의 상기 라우팅 대상 패킷의 수신 시점의 사용률이 제2 기준치에 미달하는 경우,
    상기 전송 대상 트래픽을 제1 그룹 및 제2 그룹을 포함하는 복수의 그룹으로 분할하는 단계;
    상기 제1 그룹에 대한 라우팅 경로로, 상기 후보 라우팅 경로를 선택하는 단계; 및
    상기 제2 그룹에 대한 라우팅 경로로, 상기 전송 대상 트래픽에 대한 선택 가능 경로 중, 상기 후보 라우팅 경로 이외의 경로를 선택하는 단계를 수행하는 단계를 포함하는,
    라우팅 방법.
  9. 목적지 주소 정보가 동일한 전체의 전송 대상 트래픽을 구성하는 첫번째 패킷인 라우팅 대상 패킷을 수신하는 데이터 플레인과 연결되는 네트워크 인터페이스;
    하나 이상의 라우팅 규칙을 저장하는 라우팅 규칙 스토리지; 및
    상기 하나 이상의 라우팅 규칙을 수행하는 프로세서를 포함하되,
    상기 하나 이상의 라우팅 규칙 중 적어도 하나는,
    상기 라우팅 대상 패킷의 수신 시점보다 미래 시점인 라우팅 기준 시점을 결정하고, 상기 라우팅 대상 패킷에 대한 선택 가능 경로 각각에 대하여, 상기 라우팅 기준 시점의 사용률을 예측하며, 상기 예측된 각 선택 가능 경로의 상기 라우팅 기준 시점의 사용률을 이용하여 상기 라우팅 대상 패킷에 대한 라우팅 경로를 선택하는 것인, 소프트웨어 정의 포워딩 제어 장치.
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