가상랜(VLAN:Virtual LAN) 기술은 멀티 캐스트 트래픽의 감소 효과가 크고, 효율적인 네트워크 보안 및 관리를 지원하므로, 대부분 최근의 상용 스위치는 가상랜 환경에서의 동작을 지원하고 있다. 가상랜 환경에서 동작하는 스위치에서 가상랜 정보를 주고받기 위하여 사용하는 프로토콜이 GARP/ GVRP(Generic Attribute Registration Protocol/GARP VALN Registration Protocol)이다. 이 프로토콜은 네트워크 환경에서 가상랜 정보가 바뀔 때마다 동적으로 각 스위치의 가상랜 정보를 설정해 줌으로써 네트워크 관리자의 수고를 덜어주며, 효율적으로 가상랜을 관리하는 방법을 지원하는 것이다. 따라서 가상랜 환경에서 동작하는 스위치는 대부분 GARP/GVRP를 내장하고 있으나, 범용 소스가 없이 생산업체 별로 자체 구현한 GARP/GVRP를 각각의 스위치에 탑재하고 있다. 본 논문은 이렇게 가상랜 환경을 지원하는 스위치에 필수적인 프로토콜인 GARP/GVRP를 리눅스 커널에 삽입 가능한 모듈 형태로 개발하였다. 또 개발한 모듈을 기가빗 이더넷 스위치(Gigabit Ethernet Switch)에 이식된 리눅스 커널에 삽입. 동작시키고 공인된 테스트 집합을 이용하여 프로토콜이 정확하게 동작함을 검증하였다.
ATM-LAN 스위칭 망에서 논리적인 브로드캐스트 도메인 서비스를 제공하는 가상랜을 정의하는 방법으로 LANE(LAN Emulation)을 사용할 수 있다. 이 때 LE 구성서버는 각 클라이언트에게 가상랜을 할당하고 관리한다. 본 논문에서는 서버 내에 정의된 정책과 구성 데이타베이스를 기반으로 하여 가상랜을 결정하는 기능을 설계하고 구현하였다. 또한 운영자가 쉽게 가상랜의 추가, 변경, 삭제 등의 기능을 수행할 수 있는 관리 모듈도 구현하였다. 이로서, LANE에서의 ELAN(Emulated LAN)을 가상랜으로 간주할 때 부족했던 동적인 가상랜을 지원할 수 있게 하였고, 운영자로 하여금 효율적오르 가상랜을 구성하고 관리할 수 있게 하였다.
가상랜은 물리적 위치에 관계없이 마치 하나의 LAN에 연결되어 있는 것처럼 통신할 수 있는 구조로 브로드캐스트 도메인을 제한하여 대역 폭 낭비를 감소시키고 전체 네트워크의 효율을 증가시킨다. 본 논문에서는 ATM-LAN에서의 3계층 가상랜 구성방안을 제시한다. 첫 번째 방안은 ATM-LAN에서 3계층 멀티캐스트를 지원하는 MARS 구조를 사용하는 것으로 중앙에 가상랜 서버를 두어 여러 LIS에 걸쳐있는 가상랜 정보를 수집, 관리하고 이를 다시 각 LIS의 MARS에게 알려주도록 하는 것이다. 기존의 MARS는 하나의 LIS에 속하는 그룹만을 담당하기 때문에 여러 개의 LIS에 걸쳐있는 그룹의 경우 그 멤버 정보를 유지할 수 없으므로 이를 위해 각 LIS를 담당하는 MARS들을 중앙 집중적으로 관리하는 서버를 둔 것이다. 또 다른 방안으로 서로 다른 ELAN간의 유니캐그트 전송을 위해 제안된 MPOA 구조를 이용하는 것이다. 이를 위해 각 MPOA 서버에 가상랜 관리 및 브로드캐스트를 지원하기 위한 서버기능을 추가하였고 서버들끼리 서로 가상랜 정보를 주고받는 프로토콜을 제안하였다. 이들 두 가지 방안의 성능 특성을 살펴보기 위해 시뮬레이션을 수행하고 그 결과를 제시하였다.
사용자의 물리적 위치에 상관없이 워크그룹을 구성할 수 있어 논리적인 브로드캐스트 도메인 서비스를 제공하는 가상랜을 멀티미디어 트래픽 지원이 가능한 ATM-LAN 스위치 망에서 구현하기 위한 방법으로는 ATM Forum의 LAN Emulation을 이용할 수 있다. 그러나, 기존의 LANE에서는 구성단계동안 LECS가 ATM 망에서의 가상랜인 ELAN을 할당하는 방법이 구체적으로 정의되어 있지 않아, 가상랜 사용자들의 초기 설정, 진행 중인 사용자의 위치이동이나 변경 등을 원활하게 해 주는 본래의 가상랜의 장점을 충분히 지원하지 못하고 있다. 본 논문에서는 가상랜을 설정하고 관리하기 위한 정책을 도출하고, 도출된 정책을 기반으로 하여 가상랜 구성을 동적으로 처리할 수 있는 기능을 LECS에 추가하여 통신 시스템 개발용 명세 언어인 SDL을 이용하여 구현하였다.
가상랜은 물리적 위치에 관계없이 마치 하나의 LAN에 연결되어 있는 것처럼 통신할 수 있는 구조로 브로드캐스트 도메인을 제한하여 대역폭 낭비를 감소시키고 전체 네트워크의 효율을 증가시킨다. Newbridge사는 IP서브넷의 주소를 가상랜과 매핑하여 ATM-LAN 스위치 망에서 3계층 가상랜을 구성하는 VIVID 시스템을 개발하였다. 이 시스템에서는 하나의 라우트 서버에서 주소 해석과 가상랜 구성 및 브로드캐스트 데이터 전송을 모두 담당하기 때문에 망의 규모가 커지게 되면 라우트 서버가 병목 지점이 될 수 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 택할 수 있는 방법 중 한 가지는 다중의 라우트 서버를 두는 것이다. 본 논문은 VIVID 시스템에 여러개의 라우트 서버를 두는 구조로서 평면적인 구조와 계층적인 구조 두 가지를 제시하고 시뮬레이션을 통하여 각 구조의 특성을 비교 분석하였다. 시뮬레이션 결과, 브로드캐스트 세션의 길이와 브로드캐스트 세션 내에서의 브로드캐스트 데이터 프레임 발생 간격 등에 의해 제시한 두 가지 모델의 성능이 변하게 되며, 확장성과 데이터 전송의 효율성간에 서로 상쇄 효과가 있음을 볼 수 있었다.
본 논문에서는 전통적으로 대면 중심의 오프라인 접촉방식 실험 실습 위주로 진행되었던 전기 전자 제어공학 분야의 마이크로프로세서 응용 교과목 교육에서 시간적, 공간적, 물리적 제약 요소에 상관없이 언제 어디서나 가상적으로 실습할 수 있게 해주는 온라인 가상실험 시스템 구축 연구의 일환으로, 마이크로프로세서가 다른 주변장치와 무선랜을 통해 통신할 수 있게 해주는 시리얼 무선랜 가상 통신 모듈을 개발하였다. 개발된 모듈은 가상실험 시스템 내의 마이크로프로세서와 시리얼 인터페이스를 통해 연결되고, 이를 통해 송수신되는 데이터를 가상실험 소프트웨어가 수행되고 있는 호스트의 실제 무선랜 인터페이스를 통해 주변 장치들로 전송해 준다. 개발된 시리얼 무선랜 가상 통신 모듈의 기능 검증을 위해 가상실험 시스템 내의 마이크로프로세서가 호스트 컴퓨터의 무선랜 인터페이스를 통해 안드로이드 스마트폰과 데이터를 주고받는 실험을 수행하였으며, 본 연구를 통해 개발된 가상실험용 시리얼 무선랜 통신 모듈을 사용하여 가상 마이크로프로세서가 주변 실물 장치와 무선랜을 통해 통신할 수 있게 되어 마이크로프로세서 응용 교육분야에 효율적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
가상랜은 물리적 위치에 관계없이 마치 하나의 LAN에 연결되어 있는 것처럼 통신할 수 있는 구조로 브로드캐스트 도메인을 제한하여 대역폭 낭비를 감소시키고 전체 네트워크의 효율을 증가시킨다. Newbridge사는 IP 서브넷의 주소를 가상랜과 매핑하여 ATM-LAN 스위치 망에서 3계층 가상랜을 구성하는 VIVID 시스템을 개발하였다. 이 시스템에서는 하나의 라우트 서버에서 주소 해석과 가상랜 구성 및 브로드캐스트 데이타 전송을 모두 담당하기 때문에 망의 규모가 커지게 되면 라우트 서버가 병목 지점이 될 수 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 택할 수 있는 방법 중 한 가지는 다중의 라우트 서버를 두는 것이다. 본 논문은 VIVID 시스템에 여러 개의 라우트 서버를 두는 구조로서 유기적인 구조와 독립적인 구조 두 가지를 제시하고 시뮬레이션을 통하여 각 구조의 특성을 비교 분석하였다. 시뮬레이션 결과, 브로드캐스트 세션의 길이와 브로드캐스트 세션 내에서의 브로드캐스트 데이타 프레임 발생 간격 등에 의해 제시한 두 가지 모델의 성능이 변하게 되며, 확장성과 데이타 전송의 효율성 간에 서로 상쇄 효과가 있음을 볼 수 있었다.
인터넷상의 망 장비는 크게 2 계층 스위치와 3 계층 라우터로 구분할 수 있으며, 2 계층 스위치는 IEEE 802.1D, IEEE 802.1Q 규격에 따라 수신된 이더넷(Ethernet) 프레임의 목적지 MAC 주소에 기반한 2 계층 스위칭 기능을 제공하며, 3 계층 라우터는 IETF 의 규격에 따라 수신된 이더넷 프레임의 목적지 IP 주소에 기반한 3 계층 라우팅 기능을 제공한다. 하지만 최근에는 기술의 발달에 따라서 엄연히 구분된 두 가지 기능을 하나의 시스템에서 제공하는 것에 대한 요구가 증가하게 되었다. 이에 본 논문에서는 가상 랜(VLAN) 기반의 2 계층 스위치에서 가상 인터페이스 기반의 라우팅 기능을 구현한 후, 라우팅 기능을 원하는 가상 랜 가입자에게 해당 가상 랜을 가상 인터페이스(Virtual Interface)에 맵핑하는 것에 의해서 3 계층 라우팅 기능을 제공하는 시스템 구조 및 제안된 시스템에서의 패킷 처리 절차를 제시하고자 한다. 본 논문에 제시된 방법에 의해서 가입자들은 저렴한 비용으로 인터넷 서비스를 제공받을 수 있으며, 망 사업자는 다른 가상 랜간의 통신을 위한 가상 랜 라우팅(VLAN Routing) 기능을 부가적으로 쉽게 제공할 수 있고, 해당 시스템의 인터페이스를 2 계층 스위치 포트 또는 3 계층 라우터 포트로 융통성있게 설정할 수 있다.
네트워크 가상화를 위한 대표적인 개방적 아키텍처로 OpenFow를 들 수 있다. OpenfFow는 가상 네트워크(Software Defined Network) 개념을 실현하기 위한 랜 스위치 제어 프로토콜의 집합체로서 데이터 센터 등 주로 유선랜 환경을 목표로 설계되어 활용되고 있다. 이 논문에서는 OpenFlow를 무선랜의 AP(Access Point)에 적용하여 WiFi 디바이스들로 구성된 가상 무선 네트워크 관리 프레임을 구현한다. 구현된 관리 프레임은 WiFi 디바이스들의 토폴로지와 트래픽 상황을 중앙 관제 센터에서 모니터링할 수 있고, 플로우 경로를 설정함으로써 라우터를 경유하지 않고 AP 수준에서 스위칭(라우팅)이 가능하여 전체적인 트래픽 혼잡을 크게 줄일 수 있다.
무선랜의 가상화를 통해 한정된 무선 자원을 여러 연구자들이 효율적으로 공유할 수 있게 한다. 기본적으로 가상화된 공간에서의 실험이 가상화되지 않은 곳에서의 실험과 일관되어야 하며 두 실험의 결과가 유사할수록 일관성이 좋다고 본다. 본 논문에서는 기존 IEEE 802.11 무선랜의 수정 없이 독립된 실험의 프로토콜 간에 상호작용을 방지하여 일관성이 좋은 가상화 기법을 제안한다. 성능 평가를 통해 일관성은 무선 채널의 특성(도플러 주파수, Ricean 계수 등)과 실험망의 수에 따라 달라짐을 확인하였다 제 안된 기법은 무선 채널의 특성에 따라 최적화되어 신뢰할 수 있는 결과를 얻을 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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