본 논문에서는 인터넷에서의 트래픽 엔지니어링을 수행하기 위한 프로세스 모델을 제시한다. 프로세스 모델은 4 단계로 이루어지는데, 첫번째 단계는 네트워크의 운용을 지배하는 적절한 제어정책을 정의하고 두 번째 단계는 운용 네트워크로부터의 측정 데이터를 얻는 과정이다. 세 번째 단계에서는 네트워크 상태를 분석하고 트래픽 부하를 산출하며, 마지막 단계에서는 네트워크의 성능을 최적화하는데 이와 같은 프로세스 모델의 4 단계는 연속적으로 반복되는 프로세스 모델이다.
네트워크 설계, 관리, 트래픽 엔지니어링 등을 수행하기 위해서는 우선적으로 인터넷 트래픽을 측정하여 품질(또는 성능)과의 관계 및 트래픽 변화 추세 등을 파악하는 것이 필요하다. 그러나 인터넷 트래픽 특성 및 구조로 인하여 한가지 방법으로는 네트워크 상태를 명확히 측정하는 것이 어려우며, 현재까지 목적에 따라 다양한 방법이 개발되어 시도되는 상황이다. 본 연구는 국내 인터넷 트래픽 상황을 지속적이고 대규모적으로 살펴보고자 하는 목적으로 수행되었다. 본 논문에서는 먼저 인터넷의 품질 또는 트래픽 특성 분석을 위하여 사용되는 측정방법을 그 특성에 따라 분류하고 상기목적을 위해 설계된 인터넷 트래픽 측정 인프라를 구성하는 측정 시스템들과 그 특성을 살펴보고자 한다. 특히 본 측정시스템은 네트워크 성능(품질)과 트래픽 규모에 동시에 초점을 맞추어 설계 제작되었으며, 상시측정, 실시간 데이터 처리, 분석 및 실시간 상황판 제공 기능을 갖고 있다.
인터넷 사용자의 증가와 항께 인터넷 트래픽 역시 기하급수적으로 증가하고 있다. 이에 따라 네트워크 보안, 트래픽의 특성 분석, 사용자별/응용별 과금, 및 트래픽 엔지니어링을 수행하기 위해서는 네트원크 모니터링 도구가 필수적이다. 그러나, 기존 연구에 많이 사용되고 있는 Cisco NetFlow v5는 포트번호를 기반으로 응용 트래픽을 분류하여 분석할 수 있지만, IPv6과 MPLS 등의 다양한 프로토콜에 대한 트래픽을 분석할 수는 없다. 따라서, IETF에서는 IPFIX표준을 제정하여 확장성 있고 SCTP/TCP 전송 프로토콜을 이용하여 신뢰성있는 플로우 측정 프레임워크를 제시하였다. 본 논문은 Cisco NetFlow v5와 NetFlow v9(IPFIX의 기본 프로토콜)를 모두 지원하여 IPv4/IPv6 트래픽을 실시간으로 분석할 수 있는 플로우 기반 트래픽 모니터링 도구를 구현하였고, 실험을 통하여 IPv6 트래픽을 신뢰성있게 분석할 수 있다는 것을 보였다.
MPLS는 현재 인터넷에서 전송지연, QoS, CoS와 같은 문제점을 2계층 스위칭 기법을 통하여 해결하기 위한 차세대 인터넷 프로토콜이다. 한편, 2계층과 3계층의 특성을 동시에 수용하는 MPLS는 CBT 멀티캐스트 프로토콜을 적용할 때 트래픽이 집중하게 된다. 이는 MPLS가 갖는 트래픽 엔지니어링의 장점을 제공하지 못한다. 따라서 본 논문에서는 트래픽의 집중을 분산시키는 알고리즘을 제안하고 시뮬레이션을 통하여 분석한다.
음성 중심의 기존 2G CDMA/PCS의 성능 및 용량을 분석하기 위한 트래픽 모델링에서는 시간당 평균 호 발생률, 발생 간격의 분포, 호 유지시간(Holding Time), 그리고 최번시(Busy Hour)를 결정하는 것이 주요 과제였으며, 이를 이용한 트래픽 엔지니어링은 음성호의 Blocking 확률과 지연시간을 최소화 하기위한 충분한 호 자원 확보에 중심을 두었던 것이 사실이다. 그러나 CDMA2000 1X 및 1xEV-DO/DV와 같은 3G 고속 데이터 이동통신 시스템에서의 패킷 데이터 트래픽의 특성은 자기 유사성(Self-similarity)이라는 성질을 가진다는 것은 잘 알려진 사실이다. 이와같은 고속 데이터 이동통신 시스템에서 요구되는 효율적인 망의 설계 및 디멘져닝을 위해서는 무엇보다도 데이터 트래픽의 주요 특성인 버스트함과 자기유사성이 반영된 모델 분석이 요구된다. 이러한 관점에서 본 논문에서는 데이터 트래픽의 자기유사성 및 큐잉 지연을 고려한 유효대역폭 산출식을 유도하여 시뮬레이션 결과와 비교 분석하였다.
본 논문에서는 ACE2000 MPLS 시스템의 핵심 응용 기능으로 개발된 MPLS 기반 IP-VPN 서비스 모듈의 설계와 구현에 대해서 기술한다. ACE2000 MPLS VPN 서비스 모듈은 BGP 확장 프로토콜을 이용해서 개발되었다. 이러한 IP-VPN 서비스 모듈은 MPLS 트래픽 엔지니어링을 이용해서 차별화 된 QoS를 지원한다. 또한 고신뢰도 서비스 제공을 위해서 시스템 및 포워딩 엔진 재시동 기능과 경로 보호 기능을 지원한다.
광대역 유선통신망과 무선통신망이 통합되고, 통신과 방송이 융합되는 BcN 환경에서는 서비스 품질(QoS)이 보장되는 다양한 종류의 멀티미디어 서비스가 제공될 수 있어야하며, 다수의 통신방사업자가 제공하는 BcN들 간에 QoS 보장형 차별화서비스 제공을 위한 inter-domain 트래픽 엔지니어링 기능이 제공되어야한다. 특히, BcN 구축 초기 단계에서는 각 통신망 사업자가 개별적으로 구축 및 운영하는 BcN의 NNI signaling과 망운용관리 기능에 많은 차이점이 존재할 것으로 예상되기 때문에, 이들을 효율적으로 연동시킬 수 있는 inter-domain networking 기능 구현방안이 상세히 연구되어야한다. 본 논문에서는 BcN 환경에서의 QoS 보장형 차별화서비스제공을 위한 inter-domain 네트워킹 기술에 대하여 각 영역별로 살펴보며, 상용 BcN간 연동에 적용될 수 있는 트래픽 엔지니어링 및 관련 구현 기술에 대하여 살펴본다. Inter-domain networking 기능 모델로는 유럽연합(EU)의 IP Premium 프로젝트의 일환으로 개발된 MESCAL (Management of End-to-End Quality of Service Across the Internet at Large)을 분석하며, 세부 기능 구현 방안으로 MPLS NNI signaling 기반의 제어정면 연동방안, Web service 구조와 XML 기반의 망운용관리 평면 연동기능 구현 방안에 대하며 살펴본다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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