NetFPGA based capsulator Implementation and its performance evaluation for Future Internet OpenFlow Testbed

미래인터넷 OpenFlow 테스트베드 구축을 위한 NetFPGA기반 캡슐레이터 구현 및 성능평가

Current TCP/IP-based Internet architecture has been used for over 30 years, however it will confront with fundamental problems due to new protocol extension limitation since communication environments will change drastically and various user requirements will be emerging in near future. To solve these problems, major countries have started Future Internet researches based on clean slate approach and they will deploy large-scale testbed to experiment and verify new functions. OpenFlow switch technology has been proposed as a new experimental technology for independent protocol that can utilized the legacy network devices and does not interfere with the production Internet traffic. Korea also started Future Internet testbed project called FIRST and OpenFlow switch with NetFPGA card will be used to deploy this testbed. To interconnect distributed testbed using OpenFlow switches, logical tunnel should be established by encapsulating MAC frame inside a unicast IP packet between OpenFlow switches because OpenFlow switches are not directly connected. In this paper, we have implemented a NetFPGA-based that performs MAC in IP tunneling between various OpenFlow switch sites implemented in domestic research network KOREN. The performance evaluation shows that the NetFPGA-based capsulator reveals better performance than the software-based tunneling and it can be utilized as a testbed for experimentation of Future Internet technologies.

패킷 기반의 TCP/IP 프로토콜 기반으로 구축된 인터넷 환경은 30년 넘게 사용되어 왔으나, 향후 통신환경의 급격한 변화와 다양한 사용자 요구사항의 증대로 인해 프로토콜 확장의 제약으로 인한 근본적인 문제점을 나타나게 될 것이다. 이를 해결하기 위해 Clean Slate 설계 방법에 기반을 둔 미래인터넷 연구가 진행되고 있고, 이를 실험하고 검증하기 위한 대규모 테스트베드 구축이 이루어질 것이다. 이를 위한 오픈 플로우 스위치 기술은 기존에 포설된 네트워크 장비를 활용하면서, 인터넷 트래픽에 영향을 주지 않고 독립적인 프로토콜을 시험할 수 있도록 하는 새로운 기술로 제안되었다. 국내에서도 테스트베드 구축의 한 방법으로 NetFPGA기반 오픈 플로우 스위치를 활용한 망구성이 연구되고 있으며 이러한 구조에서 인터넷망을 통한 오픈플로우 스위치 간 연결이 이루어지기 위해서는 오픈 플로우 스위치 간 논리적인 터널링이 제공되어야 한다. 이에 대한 해결책으로 본 논문에서는 NetFPGA 기반의 캡슐레이터를 구현하여 국내연구망인 KOREN에 구현된 여러 오픈 플로우 사이트 간에 MAC in IP 터널링이 이루어 질 수 있도록 하였고 이의 성능을 측정하였다. 측정 결과 기존 소프트웨어 기반의 캡슐레이터에 비해 성능이 향상되었음을 확인하였고, 미래인터넷 기술을 실험할 수 있는 테스트 베드로 활용할 수 있음을 보였다.