본 논문에서는 임베디드 암호모듈을 내장한 네트워크프로세서의 고속 VPN 설계 방법에 대해서 알아본다. VPN을 구현할 수 있는 제품은 방화벽시스템(Firewall), 라우터, 인터넷 게이트웨이, 원격 접속 서버(Remote Access Server), Windows NT Server, VPN 전용 장치 그리고 VPN 소프트웨어 등을 들 수 있지만, 현재까지 어떤 제품 그리고 기술도 지배적인 방법으로 대두되지는 않고 있다. 국내외적으로 수십Giga급 이상의 VPN 보안장비와 관련된 체계화된 이론의 부족으로 인하여 관련된 연구는 많이 부족한 현실이며, 체계적이고 전문적인 연구를 수행하기 위해서는 많은 연구 활동이 필요하다. 결과적으로 향후 차세대 초고속 네트워크에서의 정보보호와 효과적인 네트워크 자원을 활용하기 위해서는 반드시 수십Giga급 이상의 VPN 보안장비에 대한 연구가 활발히 진행되리라 예상된다.
본 논문에서는 VPN에 별도의 ID를 부여하여 터널링 없는 가상공간 할당으로 터널링이 주는 추가의 오버헤드와 네트워크 주소 변환이 필요없는 효율적인 VPN을 제공해 줄수 있는 MPLS 망을 설계하였다. VPN과 MPLS의 개념 및 동작을 분석하고, 이를 기반으로 MPLS 망에서 IP VPN 지원 방안을 제안하였으며, 또한 제안한 방안에 따라 BGP 및 LDP를 포함하는 MPLS VPN 제어요소와 MPLS VPN의 동작 절차를 설계하였다. 본 논문에서 설계한 MPLS VPN은 라우팅 정보를 바탕으로 노드마다 주소 변환을 하지 않고 레이블 스와핑을 통하여 제공자 네트워크의 경로를 설정하며, 확장성 및 IP 전송능력 등 MPLD의 장점을 그대로 수용할 수 있도록 하였다. 또한 제안된 MPLS 기반의 IPVPN 제공 방안에 대하여 성능 평가를 수행하였으며, 성능평가 분석 결과 MPLS 기반 VPN은 네트워크 트래픽이 많은 경우(throughput(p)이 0.6이상)일 때, 지연이 급격히 증가하는 ATM 기반 VPN에 비하여 상대적으로 완만하게 지연이 증가하였다. 따라서 성능 평가를 통하여 MPLS기반의 VPN이 고속의 패킷 처리 능력을 갖으며 높은 네트워크 효율성을 갖는다는 것을 확인하였다.
암호화 기술을 이용하여 고비도의 정보보호를 달성하고자 하는 VPN 시스템에서는 암호 가속 성능이 관건이다. 그러나 암호 연산은 많은 계산량을 필요로 하고 소프트웨어로 구현되었을 경우에는 그 성능에 한계가 있기 때문에, 전용의 암호 가속 하드웨어를 이용하여 구현하는 것이 필수적으로 요구된다. 본 논문에서는 많이 사용되어지는 블록 암호 알고리즘인 DES, 3DES, AES, SEED가 실장된 암호 가속 칩을 이용하여 PCI 카드를 설계 제작한 사례를 소개하고 있다. 제작한 암호가속카드는 상용 VPN 시스템에 실장된 후 그 성능이 평가되었다.
MPLS(Multi-Protocol Label Switching) 도메인의 경계에 위치하는 MPLS LER(Label Edge Router) 시스템은Ingress 또는 Egress 라우터로 동작하여 기존의 인터넷 망과의 접속 역할을 담당하는데, MPLS LER 시스템의 구성요소 중 포워딩 엔진(Forwarding Engine) 장치는 MPLS LER 시스템의 IP 패킷 처리 능력을 좌우하는 핵심적인 역할을 담당한다. MPLS 도메인 위에서 서비스가 이루어지는 가상 사설망(VPN)은 공공의 네트워크를 마치 자신의 사설망처럼 사용할 수 있고, MPLS LER 시스템의 성능에 따라 고 신뢰성 및 QoS 보장 등의 장점으로 인해 인트라넷 구축을 위한 최적의 수단으로 주목받고 있다. 본 논문에서는 전체 MPLS 도메인의 핵심적인 역할을 담당하는 MPLS LER 시스템의 라우팅 컨트롤러와 포워딩 엔진 장치 사이에서 효율적인 라우팅&포워딩 엔트리 제공 방안을 제안하고, 이를 기반으로 MPLS 망에서 IP VPN 지원 방안을 제안한다. 또한 제안한 방안에 따라 MPLS-VPN 서비스를 위해 MPLS-VPN 서비스 제어 기능부와 MPLS-VPN 동작 절차, VPN 그룹 구성 및 LSP 설정 절차를 설계한다.
다양한 방송사와 서로 다른 CP(Contents Provider)가 분산되어 있는 Data Center서버에서 VOD 서비스를 하고자 할 때, 서로 다른 CP 플랫폼들이 고화질 HD, 3DTV 비디오 등의 영상파일을 교환하기 위해 고성능 네트워크를 통하여 빠르게 전송할 수 있는 망을 빠르게 구성해야 한다. 본 논문은 Public망의 QoS와 보안성을 보완하는 선택적인 암호화 방안을 이용하여, 고속의 안전한 VPN(Virtual Privatr Network)을 생성하고 콘텐츠를 고속으로 대용량 영상파일을 전송하는 프로토콜을 제안한다. End to End의 Device가 대용량의 영상파일을 Parallel 전송으로 가용한 자원을 최대한 사용하면서 안전한 콘텐츠 전송이 가능한 고성능의 VPN을 구성하는 모델을 제안한다.
본 논문에서는 MPLS VPN의 개념을 도입하고 이를 바탕으로 MPLS 망에서 VPN 서비스를 제공하는 방안을 제시하였다. 또한 MPLS VPN의 제어 요소와 동작절차를 설계하고, MPLS VPN과 종래의 VPN 구현 방식에 대하여 성능을 평가해 보았다. MPLS 기반 VPN은 VPN ID 부여 및 터널링이 없는 가상공간의 할당으로 IP VPN의 문제점들을 해결하고 효율적인 서비스 제공이 가능하다. 즉, MPLS VPN은 하나의 물리적 회선에서 고객별로 완벽한 트래픽 분리가 가능한 MPLS 기술과 공중망을 이용함으로써, 높은 신뢰성과 보안수준을 보장할 수 있다. 특히 고객의 입장에서는 장비도입 비용이나 관리비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다. 반면에, MPLS 망에 기반을 두면 MPLS의 장점을 그대로 수용하여 효과적인 VPN 서비스를 제공할 수 있으나 동일한 ISP(Internet Service Provider)의 네트워크 내부에서만 구현이 가능하고, 자체적인 암호화 성능이 미약하므로 인터넷과 같은 공중망 경유 시 보안에 다소 취약하다는 단점이 있다.
수동 소자를 사용한 PON은 경제적인 네트워크이며, 가입자들에게 고속의 서비스를 제공할 수 있다. VPN 기능은 통신망에서 사설망처럼 사용할 수 있는 기능이므로 기업체들은 이 기능을 필요로 한다. 이 기능을 ATM-PON 환경에서 구현할 때는 ONU와 OLT에서 구현하는 방법과 코어 망에서 구현하는 방법이 있을 수 있다. 본 논문에서는 ATM-PON시스템의 ONU와 OLT에 VPN 기능을 추가하여 SCB와 P2P를 구현했다. 실험결과 ONU와 OLT에 VPN 기능을 두는 제안된 방식이 코어 망쪽에 VPN 기능이 있는 것보다 전체 전송시간이 더 빠르고 트래픽의 양을 줄일 수 있었다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제10권8호
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pp.3455-3473
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2016
Cloud computing is a paradigm in which information is permanently stored in servers on the Internet and cached temporarily on clients. Virtual private network (VPN) is the most widely used technology for secure cloud access. Unfortunately, VPN-based cloud services become unavailable when a VPN failure occurs. In this paper, we propose a new scheme to improve the availability of VPN connections against such failures, called high-availability virtual communication (HAVC). Unlike most of the multipath transmission schemes in the literature, the proposed scheme is implemented by using a virtualization technique, and its protocol functions are independent of existing networks - potential clients are not required to modify their applications or operating systems. Simulation results show that the HAVC can not only tolerate VPN failures but also achieve high transmission performance.
본 논문은 저비용 고성능으로 패킷암호 처리를 할 수 있는 VPN 시스템의 구조와 그 설계에 대해서 소개한다. 제안하는 시스템 구조는 보안장비용 다기능 네트워크 프로세서와 전용 암호패킷 처리 칩의 2개의 컴페니언 칩들로 구성되어 있으며, 즉각적인 활용을 위해 필요한 운영체제의 구축 및 디바이스 드라이버, 컴파일러와 이를 기반으로 한 IPSec VPN의 핵심 엔진에 대해 구축한 방안이 언급된다. 특히, 계산력을 많이 필요로 하는 블록 암호 알고리즘인 3DES, AES, SEED는 별도의 칩으로 구현되어 범용성이 뛰어난 것이 특징이며, 이 칩의 성능 평가 결과를 소개한다.
고속의 수십기가급의 VPN을 구현할 수 있는 제품은 방화벽시스템(Firewall), 라우터, 인터넷 게이트웨이, 원격 접속 서버(Remote Access Server), Windows NT Server, VPN 전용 장치 그리고 VPN 소프트웨어 등을 들 수 있지만, 현재까지 어떤 제품 그리고 기술도 지배적인 방법으로 대두되지는 않고 있다. 국내외적으로 수십Giga급 이상의 VPN 보안장비와 관련된 체계화된 이론의 부족으로 인하여 관련된 연구는 많이 부족한 현실이며, 체계적이고 전문적인 연구를 수행하기 위해서는 많은 연구 활동이 필요하다. 결과적으로 향후 차세대 초고속 네트워크에서의 정보보호와 효과적인 네트워크 자원을 활용하기 위해서는 반드시 수십Giga급 이상의 VPN 보안장비에 패한 연구가 활발히 진행되리라 예상된다. 따라서 본 논문에서는 수십Giga급의 고속 정보보호시스템 구현 시 반드시 필요로 되는 암호화 칩의 성능을 비교 분석하고, 가능성을 제시한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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