• 한국정보과학회논문지:정보통신
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• 제28권2호
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• pp.262-276
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• 2001

최근들어 특별한 하드웨어나 새 프로토콜의 도움없이 고속 라우터의 포워딩 검색을 지원하는 포워딩 테이블에 대한 연구가 다양하게 진행되고 있다. 본 논문에서는 소프트웨어를 기반으로 일반적인 펜티엄 프로세서에서 기가비트급 포워딩 검색을 지원할 수 있는 새포워딩 테이블 자료구조를 제시한다. 포워딩 검색은 테이블의 크기에 비례해서 복잡도가 증가하는 라우터 성능의 병목지점으로 알려져 있다. 기존의 소프트웨어를 기반으로 하는 포워딩 검색 연구들은 포워딩 테이블 자료구조로 패트리샤 트라이와 그 변형을 이용하거나 프리픽스 길이를 키로 해서 함수를 구성하는 방법등을 사용하여 왔다. 본 논문에서 제안된 포워딩 테이블 자료구조는 라우팅 테이블의 프리픽스를 완전이진 트라이로 구성한후 트라이의 구조와 각 노드별로 링크 되어있는 라우팅 테이블 포인터 정보를 비트열로 표현하여 포워딩테이블을 구성한다. 트라이의 구조와 라우팅 프리픽스 포인터 정보는 배열이나 링크드-리스트로 표현하면 대량의 저장공간을 필요로하지만 제안된 자료구조에서는 각 정보가 하나의 비트로 표현되므로 작은 저장공간으로 충분하며 또한 트라이를 중간 레벨에서부터 검색할 수 있는 방법을 라우팅 테이블을 펜티엄 프로세서의 L2 캐쉬에 저장할 수 있는 작은 크기로 압축하고 검색경로를 단축함으로써 일반적인 펜티엄 프로세서를 이용하여 고속의 포워딩 엔진을 구현할 수 있음을 보여준다. 제안된 방법의 성능을 평가하기 위해서 실제 라우팅 테이블을 대상으로 실험한 결과 초당 5.7백만 번의 라우팅검색성능을 기록하였다.

• 한국정보과학회논문지:정보통신
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• 제30권2호
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• pp.282-292
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• 2003

본 논문은 IPv4와 IPv6을 지원하는 라우터에서 기가비트의 속도로 포워딩 검색을 수행하는 효율적인 포워딩 테이블 구조를 제안한다. 포워딩 검색은 최장 프리픽스 일치검색, LPM(Longest Prefix Matching)의 복잡도가 포워딩 테이블 및 주소크기에 따라 증가하여 라우터 성능의 병목지점으로 알려져 있다. 포워딩 검색의 고속화를 위해 본 논문에서는 빈번한 메모리 접근을 최소화할 수 있는 BMT(Bit-Map Trie) 자료구조를 소개한다. BMT 포워딩 검색은 필요한 모든 검색연산이 캐쉬에 저장된 소형 인덱스 테이블에서만 발생한다. 포워딩 테이블의 트라이로부터 소형 인덱스 테이블을 구축하기 위해서 BMT는 차일드(child) 노드 포인터와 포워딩 테이블 엔트리에 대한 포인터를 각각 한 비트로 표현하는 비트-맵을 구성한다. 또한 IPv6와 같이 주소길이가 증가하면 트라이의 깊이가 깊어져서 전통적인 트라이 검색속도가 느려지는 문제점을 해결하기 위해서 BMT에서는 검색을 시작할 적절한 트라이의 레벨을 결정하는 이진검색 알고리즘을 사용한다. 실험 결과 BMT는 IPv4 백본 라우팅 테이블을 펜티엄-II 프로세서의 L2 캐쉬 크기인 512KB 보다 작게 압축하였으며, 최대 250ns/패킷의 검색속도를 제공하여 기존의 알려진 가장 빠른 최장 검색 알고리즘의 성능과 같은 속도를 실현하였다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제4권4호
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• pp.529-546
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• 2010

Greedy forwarding is the key mechanism of geographic routing and is one of the protocols used most commonly in wireless sensor networks. Greedy forwarding uses 1-hop local information to forward packets to the destination and does not have to maintain the routing table, and thus it takes small overhead and has excellent scalability. However, the signal intensity reduces exponentially with the distance in realistic wireless sensor network, and greedy forwarding consumes a lot of energy, since it forwards the packets to the neighbor node closest to the destination. Previous proposed greedy forwarding protocols are the sender-based greedy forwarding that a sender selects a neighbor node to forward packets as the forwarding node and hence they cannot guarantee energy efficient forwarding in unpredictable wireless environment. In this paper, we propose the receiver-based greedy forwarding called RGF where one of the neighbor nodes that received the packet forwards it by itself. In RGF, sender selects several energy efficient nodes as candidate forwarding nodes and decides forwarding priority of them in order to prevent unnecessary transmissions. The simulation results show that RGF improves delivery rate up to maximum 66.8% and energy efficiency, 60.9% compared with existing sender-based greedy forwarding.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2004년도 하계종합학술대회 논문집(1)
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• pp.175-178
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• 2004

This paper describes a new IP address lookup algorithm using a binary search on multiple balanced trees stored in one memory. The proposed scheme has 3 different tables; a range table, a main table, and multiple sub-tables. The range table includes $2^8$ entries of 22 bits wide. Each of the main table and sub-table entries is composed of fields for a prefix, a prefix length, the number of sub-table entries, a sub-table pointer, and a forwarding RAM pointer. Binary searches are performed in the main table and the multiple sub-tables in sequence. Address lookups in our proposed scheme are achieved by memory access times of 11 in average, 1 in minimum, and 24 in maximum using 267 Kbytes of memory for 38.000 prefixes. Hence the forwarding table of the proposed scheme is stored into L2 cache, and the address lookup algorithm is implemented in software running on general purpose processor. Since the proposed scheme only depends on the number of prefixes not the length of prefixes, it is easily scaled to IPv6.

• 한국통신학회논문지
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• 제28권2B호
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• pp.138-143
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• 2003

컴퓨터간의 빠른 데이터 전송을 위해서는 링크 속도와 더불어 라우터에서의 패킷 전달율(forwarding rate) 이 중요하며, 이 중 어드레스 검색(address lookup) 은 패킷 전달 과정 중에서 매우 중요한 부분으로, 주요 시간 지연을 발생시키는 요인이라 할 것이다. 본 논문에서는 고속 라우터에 적합한 효율적인 어드레스 검색 하드웨어 구조를 제안하고자 한다. 본 논문에서 제안된 구조는 인터넷 어드레스의 프리픽스 길이별로 각각 다른 SRAM을 사용하여 여러 개의 어드레스 검색 테이블을 만들고, 각 테이블에 해슁(hashing)을 적용하여 동시에 어드레스 검색을 수행한 후, 각 테이블에서 일치되어 나온 엔트리 중 가장 길게 프리픽스가 일치하는 엔트리를 고르는 방식이다. 제안된 방식의 성능을 평가하기 위하여 MAE-WEST 라우터 예로 시뮬레이션을 수행하였다. 37000여 개의 라우팅 엔트리를 갖는 테이블 저장을 위해 약 300Kbyte의 메모리를 사용하였을 때, 패킷 당 1.93번의 메모리 접근 횟수를 갖는다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제8권6호
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• pp.1096-1101
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• 2004

급증하는 인터넷 이용자로 인한 인터넷 트래픽의 폭발적인 증가는 라우터에서 패킷 전달의 병목현상을 일으켜 망의 성능에 큰 영향을 미치고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 고속 대용량 라우터 시스템은 분산형 시스템 구조를 갖는다. 분산형 라우터 시스템은 메인카드 프로세서에서 라우팅 테이블(Routing Table)을 관리하고 IPC(Inter processor Communication)를 통해 라인카드 프로세서로 포워딩테이블(Forwarding Table)을 전달하게 함으로서 패킷처리가 분산되어 wire-speed로의 포워딩 기능을 가능하게 하여 망의 성능을 개선시키는 효과를 갖는다. 이와 같은 프로세서의 분산은 각종 정보의 원활한 교환을 위해 IPC 기능을 필요로 하며, 특히 이더넷을 이용한 IPC의 구성은 비용 대비효과 측면에서 주로 사용되고 있다. 그러나 IPC를 통해서 처리하여야만 하는 OAM(Operation, Administration and Maintenance) 및 상위 프로토콜 관련 패킷의 증가로 IPC의 처리에서 병목현상이 발생하게 되었다. 본 논문에서는 기존 IPC의 TCP/IP(또는 UDP/IP)를 통한 2-계층 처리를 단일계층에서 처리할 수 있는 구조인 R-IPC(Reduced IPC) 프로토콜을 제안함으로써 평균 10%이상의 패킷처리 성능개선을 가져왔다.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제11권2호
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• pp.82-94
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• 2013

In this paper, we propose a novel tunnel-free scheme in a proxy mobile IPv6 (PMIPv6)-based nested network mobility environment; several mobile nodes (MNs) and mobile routers (MRs) compose a hierarchical wireless network topology. Because tunnels created by several MRs overlap and data packets travel along several local mobility anchors (LMAs), the utilization of the wireless section is reduced and the packet forwarding path of the wire-line section is not optimal. In our tunnel-free scheme, the mobile access gateway (MAG) plays an important role in both the wireless and wire-line sections. Using a local binding update, this tunnel-free scheme forwards data packets with a host-based routing table without any tunnel. Establishing a direct tunnel between the MAG and the last LMA, this scheme removes nested tunnels between intermediate LMAs and MRs, and optimizes the forwarding path to the MN in the wire-line section.

• 정보처리학회논문지A
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• 제11A권2호
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• pp.129-142
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• 2004

인터넷 회선의 고속화에 따라 패킷을 초당 기가비트 이상의 속도로 전송하는 라우터에 대한 연구가 활발하다. 본 논문에서는 라우터의 병목인 최장 프리픽스 검색(LPM : longest prefix matching)을 효율적으로 수행하기 위해 제안된 비트맵 트라이(Bitmap Trie) 알고리즘을 혁신적으로 향상시킨 방법을 제시한다. 이 방법은 검색시간을 단축하기 위하여 다음과 같은 세 가지 기법을 적용하였다. 첫째, 카운트 테이블을 추가하여 기존 알고리즘에서의 과도한 시프트 연산을 제거하여 프로세서 내의 처리시간을 단축했다. 두 번째는 트랜스퍼 테이블내의 중복된 포워딩 정보를 제거하여 메모리 효율을 증가시켰으며, 마지막으로, 포워딩 정보에 대한 접근빈도에 따라 검색범위를 다원화하여 데이터 접근을 최적화하였다. 또한, 신뢰도가 가장 놀은 실행-구동 시뮬레이션 방법을 채택함으로써 검색의 지연요소를 발생 원인별로 세분하여 알고리즘이 실행되는 과정을 면밀하게 분석할 수 있었다. 실험 결과는 실제 시스템으로부터 실측한 결과와 비교하는 검증과정을 거쳤으며, 그 결과 기존 알고리즘에 비해 검색 수행시간을 약 82% 단축한 알고리즘을 개발하였다.

• 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.

• 정보처리학회논문지C
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• 제9C권1호
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• pp.141-148
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• 2002

본 논문은 분산 QoS라우팅 방식 상에서 라우터에 존재하는 라우팅 테이블 정보 단계에 따른 여러 가지 라우팅 성능을 연구하고자 한다. 기존의 플러딩(Flooding) 방식과 최근 제안된 2-level 포워딩 방식에 대해 살펴보고, 논문에서 제안하는 Implicit 3-level 방식과의 성능을 비교하기로 한다. 성능 항목으로는 분산 QoS 라우팅 방식에 의해 나타나는 메시지 오버헤드와 라우터에서 유지하는 라우팅 테이블 정보의 정확성을 나타내는 경로 설정 성공률, 연결 설정 실패율, 네트워크 이용률 등을 들 수 있다. 결과적으로 라우팅 테이블 정보의 단계가 높을수록 메시지 오버헤드는 낮지만 정보의 부정확성 때문에 나머지 항목에서는 낮은 성능을 보이고 있다.