최근 몇 년 사이 컴퓨터와 초고속 통신망의 대중적인 보급으로 인하여 인터넷 사용 인구가 급격하게 증가하였고 인터넷 사용량 또한 폭발적으로 증가하였다. 이와 같이 막대한 양으로 늘어난 트래픽은 서버에 과도한 양의 부하를 발생시켜 서비스 전반에 걸친 성능 저하를 가져왔다. 따라서 서버에 많은 양의 트래픽이 발생하더라도 정상적인 서비스를 제공할 수 있도록 하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 이러한 서버의 트래픽 폭주로 인한 서버 과부하 문제를 해결하기 위해 수락 제어 알고리즘을 이용한다. 수락 제어 기법은 컨텐츠 변환이나 로드 밸런싱과 같이 수동적으로 부하를 덜어주거나 분산시키는 방식이 아닌 트래픽에 제한을 가하여 능동적으로 서버의 부하를 조절하는 방식이다. 클라이언트에 의한 연결 요청이 이루어질 때 서버의 부하 상태를 평가한 후 서버가 수용 가능한 수준이면 클라이언트 새로운 연결 요청을 수락하여 이를 서비스할 수 있도록 한다. <중략> 또한 서비스 요청에 제한적인 정책을 따를 경우 서버의 부하 변화에 빠르게 반응하지만 QoS(Quality of Service)의 향상을 얻을 수 있는 반면 더 많은 서비스 요청을 수용하는 정책을 취할 경우 서버의 부하 변화에 대한 반응이 느리지만 throughput이 증가하는 이득을 얻을 수 있게 된다. QoS와 throughput가 서로 tradeoff 관계에 있다는 것을 알 수 있다. 또한 요구되는 서비스의 성격에 따라 즉 더 높은 수준의 QoS 보장이 중요한 서비스인가 아니면 더 높은 수준의 throughput 보장이 요구되는 서비스인가에 따라 다른 수락 제어 정책을 적용하는 것이 가능하게 된다.
본 논문에서는 SDN환경에서 트래픽 분류를 위한 특징 선택 기법을 제안한다. 최근 들어 다양한 스마트폰 어플리케이션이나 다양한 IoT 기기들이 등장하고 있다. 다양한 IoT 기기나 어플리케이션은 엄청난 양의 트래픽을 발생시킨다. 엄청난 양의 트래픽은 전송속도를 저하시킬 뿐만 아니라, 높은 Quality of Service(QoS)를 보장하기가 힘들다. 또한 이러한 문제점들을 보안하기 위해 Software Defined Networking(SDN)이라는 기술이 빠른속도로 발전하고 있으며, 본 논문에서는 다양한 어플리케이션과 IoT 기기의 트래픽을 SDN환경에서 분류 하며, 트래픽의 분류 정확도와 더 빠른 분류를 위해 트래픽의 특징 선택 기법을 제안한다. 특징 선택을 수행한 뒤, 트래픽 분류를 진행하면 트래픽 분류 정확도를 높이고, 트래픽 분류시간은 줄어드는 효과를 보이며, 높은 QoS를 보장함으로써, 기존 네트워크 트래픽의 부하가 줄어드는 우수한 성능을 보인다.
네트워크에서 실시간으로 통신 트래픽의 변화량을 감시하고 시계열 분석을 이용해 변화량의 추이를 모형화한다. 트래픽의 변화량을 모형화하게 되면 트래픽에 대한 예측이 가능하게 되므로 트래픽 예측을 이용하여 성능관리를 수행할 수 있다. 본 연구에서는 실시간 트래픽을 이용한 성능관리 시스템에 대해 다룬다. 기존의 성능관리 시스템은 SNMP를 이용한 MIB-II 정보를 바탕으로 하는 분석 방법으로 이는 누적 데이터를 기본으로 하는 관리 방법으로 이상 징후의 판단이 즉각적이지 않았고 또한 모니터링을 수행하기 위해서는 통신 트래픽의 증가를 가져왔다. 대부분의 성능관리 시스템은 단순히 망에서의 트래픽이나 에러율 등을 관리자에게 보고하는 데 그치고 있어 능동적인 성능관리가 이루어지지 않는다. 따라서, 본 논문에서는 실시간 트래픽 감시를 위해 네트워크에 들어오거나 나가는 트래픽의 양을 측정하여 분석하고, 이 정보를 바탕으로 특정 시점 이후의 트래픽 추이를 모형화하여 미래의 트래픽 양을 예측하고, 예측된 정보를 바탕으로 하는 성능관리 시스템에 대해 연구한다. 예측 알고리즘으로는 시계열 분석을 통해 시계열 자료의 예측을 가능하게 하는 알고리즘으로 설계한다. 이 성능관리시스템을 바탕으로 망 관리자가 전체 통신 네트워크의 부하 상태를 예측하여 신속하게 대응을 할 수 있다.
3 세대 이상의 차세대 패킷 기반 이동 통신 시스템은 패킷 네트워크의 특성 때문에 사용자가 받는 서비스의 질이 셀(Cell)의 트랙픽 부하량에 의해 직접적인 영향을 받는 구조로 되어 있다. 또 이동통신 시스템에서 트래픽 집중화 현상은 시스템 자원을 충분히 활용하지 못하면서 호(Call) 탈락률을 높여 전체 시스템 성능이 떨어지는 핫셀(Hot cell) 문제를 야기한다. 그러므로 패킷 네트워크를 기반으로 하는 이동 통신 시스템에서 자원을 효율적으로 사용하기 위해 트래픽을 분산시키는 것은 매우 중요하다. 따라서 본 논문에서는 패킷 기반의 이동 통신 시스템에서 핸드오프 시 주변 셀의 부하 정보를 고려해 몰려있는 트래픽을 주위로 분산시키는 적응적 핸드오프 알고리즘을 제안한다. 또, 패킷 네트워크에서 트래픽 부하를 측정하는 방법으로 MAC 상태도에서 트래픽 전송 및 트래픽 대기 상태에 있는 사용자의 수를 이용하는 기법도 제안한다. 그리고 모의 실험 결과를 통하여 제안하는 핸드오프 기법이 트래픽을 분산시켜 시스템 전체 측면에서의 자원을 효율성을 높이고, 사용자의 서비스 질을 보장함을 보인다.
유선 네트워크에서의 토큰 패싱 LAN 접근 제어 방식을 무선 네트워크에 적용하면 네트워크의 높은 부하 상황에서도 안정된 성능을 보인다. 본 논문에서는 실시간 트래픽 서비스와 비실시간 트래픽 서비스가 공존하는 인터넷에서 서비스의 질을 지원하는 무선 토큰링 프로토롤을 제안하였다 제안된 프로토콜 메커니즘에서는 실시간 트래픽 서비스 노드에겐 비실시간 트래픽 서비스 노드보다 토큰 수신을 우선적으로서 부여함으로 빠른 전송을 지원하며, 기존의 토큰 전송 방식에 QoS를 지원하는 장점을 가진다.
본 논문에서는‘shifting-level (SL) process’을 기초로 한 모델을 사용하여, VBR 부호화된 영상트래픽의 long-range dependence (LRD) 특성이 대기체계에 미치는 영향에 대해서 연구하였다. 연구 내용은 제1부와 제2부로 나누어 전개된다. 제 1부에서는 실제 영상트래픽의 자기상관함수가 exponential과 hyperbolic의 복합함수로 매우 정확히 표현될 수 있음을 보이고, 이러한 조건을 만족하는 SL process with compound correlations(SLCC)를 제안한다. 대표적인 SRD 모델인 DAR(1)모델과의 대기성능 비교를 통하여 hyperbolic한 상관도가 대기체계에 끼치는 영향을 분석한다. 분석결과 영상의 LRD 특성이 대기체계에 끼치는 영향의 중요도는 단순히‘Yes/No’로 답할 수 없으며, 트래픽 부하가 높아지면 그 영향이 강하게 나타나고, 반대로 트래픽 부하가 낮은 경우에는 무시할 수 있을 정도로 약하게 나타남을 알 수 있다. 여기에 사용하는 SL/D/1/K 대기체계의 해석방법을 제2부에서 다루게 된다.
본 논문에서는 분산 서비스 거부 공격에 대한 대응 방법으로서 노드 상태를 전파하는 프로토콜을 제안한다. 기존에 제시된 방법들은 공격 트래픽이 있을 경우 역추적과 필터링에 각각의 부하가 걸리는 단점이 있었다. 따라서 본 논문에서는 역추적과 필터링을 통합하여 트래픽 처리 부하를 줄일 수 있는 방법을 제안한다.
그룹웨어시스템 악성트래픽 차단이란 인트라넷 시스템상에서 악성트래픽의 확산과 유통을 차단하는 방법이다. 그룹웨어시스템 악성트래픽 차단방식은 전통적 구조에서 차단하지 못했던 다양한 경로와 유형의 유해트래픽을 그룹웨어 내부경로상에서 차단함으로써 보안처리 및 트래픽 과부하를 경감시킨다. 제안된 그룹웨어 시스템 방역을 시행할 경우 내부 게이트웨이와 연결된 Backbone Switch의 CPU상에 는 부하율에 큰 변화가 나타났다. 내부 게이트웨이 설치전 트래픽 급증에따라 상승하던 CPU 부하는 내부게이트웨이 설치후 상당수준 감소되었다. 이젓은 형태를 알 수 없는 다량의 유해 트래픽이 내부 네트워크를 통과하고 있음을 보여주는 것이며 평상시 네트워크 환경이 얼마나 많은 악성트래픽의 위협에 직면해있는지를 보여주는 것이다. 백본 스위치의 CPU 사용율은 일간 평균 17% 수준을 유지하다가 내부 게이트웨이 상에서 유해 트래픽을 제거한 후는 4% 로서 10% 정도 축소됨으로써 본 연구에서 제안한 내부게이트웨이 방역의 효율성을 입증해준다.
인터넷을 통해 전송되는 트래픽의 양이 지속적으로 증가하고 있기 때문에 네트워크 트래픽 모니터링 시스템이 모든 패킷을 실시간으로 분석하기는 어렵다. 피어-투피어(P2P), 스트리밍 미디어, 메신저 등과 같이 동적으로 포트 번호를 할당받는 애플리케이션의 사용이 늘어나면서, 사용자들은 이들이 유발하는 트래픽을 분석하기를 원하고 있다. 이 같은 고수준의 분석을 위해서는 각 패킷마다 많은 처리 시간이 필요로 한다. 본 논문에서 부하 차단기를 이용하여 패킷의 수를 제한할 것을 제안한다. 선택된 패킷은 어떤 애플리케이션이 생성한 것인지 식별된 후, 정의된 애플리케이션 계층의 프로토콜에 따라 분석된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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