• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2012년도 한국컴퓨터종합학술대회논문집 Vol.39 No.1(D)
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• pp.436-438
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• 2012

미래인터넷에 대한 연구가 시작되면서 새로운 네트워크 구조 및 프로토콜에 대한 실험을 용이하게 할 수 있는 소프트웨어 라우터에 대한 관심이 높아지고 있다. 고성능 소프트웨어 라우터를 구현하는 데에 있어서 해결하여야 하는 한가지 문제는 고속의 IP 주소 검색 기능의 구현이다. 최근에 고성능 IP 주소 검색 기능을 GPU의 병렬성을 이용하여 해결하려는 시도가 행해지고 있다. 본 논문에서는 GPU에 적합한 구조를 지닌 고성능의 IP 주소 검색 방법을 제안한다. GFLE라고 명명한 이 방법은 해시 테이블 기반 하에서 GPU에서 캐시 히트를 높일 수 있는 구조를 추가한 것이다. 제안한 방법은 실제 백본 라우터의 라우팅 테이블을 사용한 실험을 통하여 약 180 Mpps의 IP 주소 검색 성능을 나타내며, 기존에 발표된 방법에 비하여 프리픽스 갱신이 용이하다는 장점을 지니고 있다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2000년도 가을 학술발표논문집 Vol.27 No.2 (3)
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• pp.366-368
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• 2000

현재 인터넷은 매우 빠른 속도로 커가고 있으며 기존의 인터넷 하부구조(infrastructure), 특히 라우터에 커다란 부담이 되고 있다. IP 주소 검색은 라우터에 들어오는 패킷의 출력 링크를 위해 전송 테이블에서 가장 길게 일치하는 프리픽스를 찾는 것이다. 이러한 작업은 매우 복잡하고 고속의 라우터에 커다란 병목이 되고 있으며 이를 해소하기 위해서는 하드웨어기반의 빠른 IP 주소 검색 기법이 필요하다. 본 논문은 유니 캐스트 상에서 전송 테이블의 크기와 검색 시간을 줄이고 점차적인 갱신이 가능한 하드웨어기반의 알고리즘을 제시하고 다른 하드웨어 기반의 알고리즘과 성능을 비교한다. 제시한 알고리즘은 작은 크기의 SRAM과 단순한 로직의 하드웨어로 구현되기 때문에 값이 싸고 파이프라인으로의 구성이 가능하기 때문에 빠른 IP 주소 검색이 가능하다. 10ns의 SRAM으로 구현할 경우, 초당 100$\times$106의 검색이 가능하고 이는 지금까지 제안된 알고리즘보다 빠른 검색을 제공할 수 있다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2000년도 봄 학술발표논문집 Vol.27 No.1 (A)
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• pp.329-330
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• 2000

기가비트 속도를 지원하는 고속 라우터의 IP 주소 검색은 소프트웨어로 구현할 수 없다는 일부의 믿음과는 달리 소프트웨어만으로도 고속 IP 주소 검색의 구현이 가능하다. 기가비트 라우터의 IP 주소 검색은 최장 프로픽스일치 기법을 사용하여 라우팅 엔트리를 검색하는데, 56Gbps 속도를 지원하기위해서는 평균 513byte의 패킷을 800 nsec 이하의 속도로 처리하여야 한다. 본 논문에서는 범용 펜티엄 프로세서의 캐쉬 크기에 적합한 고속 라우팅을 위한 포워딩 테이블 구조를 제안하였으며, 400 MHz의 페티엄 II 프로세서를 이용한 실험에서 초당 수백만개의 IP 주소 검색을 실현하였다. 제안된 포워딩 테이블은 약 48,000여개의 실제 라우팅 엔트리에 대해 284Kbyte의 매우 작은 크기로 작성되었는데, 이 크기는 펜티엄 프로세서의 L2 케쉬에 저장될 수 있는 작은 크기이다. 제안된 포워딩 테이블을 이용한 평균 검색 시간은 라우팅 테이블 별로 320~530 nsec가 소요되었다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2001년도 봄 학술발표논문집 Vol.28 No.1 (A)
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• pp.325-327
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• 2001

IP 주소 검색은 고속 인터넷 라우터의 병목 지점이다. 소프트웨어 기반의 IP 주소 검색은 많은 경우, 트라이(trie)를 자료구조로 사용하고 있는데, 트라이에서의 가장 큰 문제점은 레벨별 검색이 메모리 접근 횟수와 비례한다는 점이다. 메모리 검색은 프로세서의 다른 연산에 비해서 시간을 많이 소모하는 작업이므로 검색 횟수를 줄임으로써 IP 주소 검색 시간을 단축할 수 있고, 이는 곧 라우터의 성능 향상을 의미한다. 본 논문에서는 트라이에 대해서 메모리 접근 횟수를 줄이는 효율적이고 간단한 기법을 제안하고 그 성능을 분석한다. 제안되는 기법을 적용하였을 때, 이진 트라이에 대해서 약 34%의 추가적인 메모리 사용으로 약 10% 정도의 성능 향상을 얻을 수 있었다. 또한 이 기법은 트라이에 기반한 모든 자료 구조에 일반적(generic)으로 사용될 수 있는 장점을 가진다.

• 한국정보과학회:학술대회논문집
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• 한국정보과학회 2006년도 한국컴퓨터종합학술대회 논문집 Vol.33 No.1 (A)
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• pp.397-399
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• 2006

본 논문은 IP주소로 파악한 사용자의 지역정보를 이용하여 응용서비스를 제공하는 시스템에 관한 것으로 대량의 검색 질의를 하는 포털사이트에 최적화된 서비스를 하기 위하여 검색속도를 향상시킬 수 있는 데이터 구조를 적용한다. IP주소를 이용한 지역위치정보 검색시스템은 array를 이용한 flag, hashing을 이용한 cache, trio, 메모리 database 등의 자료구조를 이용하여, 각각을 실험을 통해 검색성능 향상에 미치는 영향을 평가한다.

• 한국통신학회논문지
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• 제34권4B호
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• pp.403-418
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• 2009

IPv6는 32 비트를 갖는 IPv4의 주소 공간 부족 문제를 해결하기 위하여 제안된 새로운 IP주소 체계로서 128비트를 갖는다. 그러므로 IPv6의 라우팅 테이블을 트라이 구조에 저장한다고 가정할 때, IPv4에 비해 매우 많은 레벨이 존재하게 된다. 따라서 IPv6 주소 검색을 위해서는 트라이 레벨에 따른 선형 검색보다 레벨에 따른 이진 검색 구조가 적합하며, 검색 성능이 더 우수하다는 장점이 있다. 본 논문에서는 IPv6를 위한 트라이 레벨에 따른 새로운 이진 검색 알고리즘을 제안한다 본 논문에서 제안하는 구조는 레벨에 따른 이진 검색의 수행 시 통합 블룸 필터를 사용하여 노드가 존재하지 않는 레벨을 미리 걸러주는 방법을 통하여 외부 메모리 접근 횟수를 줄인다. 실제 라우터에서 사용하는 IPv6 라우팅 데이터를 사용하여 시뮬레이션을 수행하였으며, 1096개의 엔트리를 갖는 라우팅 테이블에 대하여 평균 $1{\sim}3$의 메모리 접근을 통하여 IPv6 주소 검색이 가능함을 보았다.

• 한국정보과학회논문지:데이타베이스
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• 제36권2호
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• pp.84-98
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• 2009

라우터의 포워팅 성능을 향상시키기 위해 많은 IP 주소 검색 알고리즘들이 연구되어 오고 있다. 기존에 제안된 블룸 필터를 이용한 IP 주소 검색 구조는 프리픽스 길이별로 블룸 필터 및 해시 테이블을 따로 가지고 있어 구현이 복잡하며, 프리픽스 길이 별 해시 테이블의 개수를 줄이기 위하여 프리적스의 복사가 불가피한 단점을 지닌다. 멀티 다중 해시 테이블을 이용한 병렬 해싱 구조는 프리픽스의 길이별로 해시 테이블을 구성하고, 다중 해싱 함수를 사용하여 모든 프리픽스 길이에 대하여 병렬 검색하는 구조로서 검색 성능이 뛰어나나 병렬 검색 구조이므로 구현이 또한 복잡하다. 본 논문에서는 단일 블룸 필터에 다양한 길이의 프리픽스를 모두 저장하는 통합 블룸 필터와 단일 테이블에 모든 길이의 프리픽스를 모두 저장하는 통합 다중-해시 테이블을 사용하여 구현이 간단하면서도 검색성능이 뛰어난 새로운 IP 주소 검색 구조를 제안한다. 실제 백본 라우터에서 쓰이는 데이타를 이용하여 시뮬레이션을 수행한 결과 $15000{\sim}220000$개의 엔트리를 갖는 라우팅 테이블에 대하여 평균 1.04-1.17번의 메모리 접근으로 IP 주소검색이 가능함을 보였다.

• 정보처리학회논문지C
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• 제10C권5호
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• pp.641-646
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• 2003

인터넷에서 IP 패킷 전송은 링크의 전송 속도와 더불어 라우터에서의 패킷 처리 속도에 영향을 받는다. 라우터는 외부 인터페이스에서 입력되는 패킷을 목적지로 보내기 위한 다음 홉을 결정하여 패킷을 전달하는 역할을 수행한다. 이 과정에서 주소 검색은 고성능의 라우터 설계에 중요한 요인이다. 본 논문에서는 트라이 자료 구조 기반의 IP 주소 검색 알고리즘의 성능을 향상시키기 위해서 경로 압축을 이용한 분할 압축 트라이 구조를 제안한다. 제안된 분할 압축 트라이에서는 IP 주소 프리픽스들을 여러 개의 분할 압축 트라이로 나누어서 하나의 분할된 압축 트라이에서만 검색이 이루어지도록 하여 압축 트라이에서 탐색하는데 드는 시간을 줄이는 방법이다. 분할을 함으로써 늘어나게 되는 메모리의 부담이 적음을 보여준다.

• 정보처리학회논문지A
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• 제10A권5호
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• pp.453-462
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• 2003

리우터의 IP 주소검색은 라우터에 도착한 IP 패킷의 목적지 주소를 이용하여 적절한 출력링크를 검색하고 결정하는 것이다. IP 주소검색은 라우터 성능의 병목지점 중의 하나로써 고속 백본망에 필요한 초고속 라우터 개발에 필수적인 부분이다. 본 논문은 보통의 펜티엄 CPU에서 능동적인 트라이(Trie) 압축기법을 이용하여 작은 메모리만으로 기가비트급 IP 주소검색을 실시할 수 있는 동적 트라이 압축(Dynamic Trie Compression) 자료구조를 소개한다. DTC 자료구조는 트라이를 압축하여 포워딩 테이블을 만들 때 테이블의 크기와 검색속도의 상관관계를 고려하여 능동적으로 테이블의 크기를 선태할 수 있다. 또한 트라이를 압축할 때 트라이의 구조를 반영하여 자료구조의 크기를 최소화함으로써 포워딩 테이블에 대한 IP 주소검색이 고속의 SRAM 캐시 검색이 되도록 한다. 실험결과에서 DTC 자료구조는 다양한 라우팅 테이블에 대해 능동적으로 최적의 압축을 제공함으로써 보통의 펜티엄 CPU에서 최대 $12.5{\times}10^5$ LPS(Lookup per second)를 기록하였다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제13권2호
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• pp.44-51
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• 2013

인터넷에서 초고속 서비스의 제공을 위해서, 라우터는 신속하게 IP 주소 검색을 수행해야 한다. 본 논문에서는 4 단계의 파이프라인으로 구성된 하이브리드 방식의 병렬 IP 주소 검색 구조를 제안한다. 단계 2의 다중 SRAM과 단계 3의 분할 TCAM을 사용하여 저렴한 비용으로 병렬화를 이루고, 파이프라이닝을 통해 처리율을 향상시켰다. 단계 1에서 스마트 분배기는 선행된 IP 주소와 동일한 주소를 다음 단계로 진입시키지 않고 선행의 검색 결과를 그대로 활용하게 한다. 이에 따라, 캐싱 효과에 의해 검색 처리율을 더욱 향상시키고, 단계 3인 TCAM bank로의 접근 충돌도 완화시킬 수 있다. 마지막 단계의 재정렬 버퍼는 처리된 IP 주소 순서를 입력 순서에 맞도록 재조정하는 기능을 수행한다. 또한, 실제 사용되는 라우팅 테이블과 Zipf 법칙에 따라 생성된 트래픽 분포를 사용하여, 병렬 파이프라인 IP 검색 구조의 성능을 기존의 하이브리드 구조와 비교하여 평가한다.