본 논문에서 Multiprotocol Label Switching 시스템을 위한 Label Distribution Protocol의 개발과 분석에 관해서 기술한다. 먼저 Gigabit Switched Router를 만들기 위해서, 상용화시 Carrier Class 제품에 적용하기 위한 LDP의 구현시 고려해야 될 사항에 대해 살피고, 상세 설계를 제안한다. IETF 표준에 의거한 LDP의 구현을 위한 상세 설계는 프로토콜 상태기계의 유도 트리와 프로세스 대수를 사용한 형식적 명세를 사용하여 제시한다. 본 논문에서는 제시된 유도트리와 프로세스 대수를 사용한 프로토콜 동작의 분석을 통해, 구현된 LDP의 상호 연동성과 완전성, 생존성, 도달성, 안전성을 검증한다. 또한 이를 사용하여 구현된 LDP가 기존 상용 제품들과의 연동성과 그 동작의 신뢰성을 확보할 것을 기대한다. 결과적으로 구현된 LDP의 프로토콜 동작들의 검증을 제공한다.
본 논문에서는 MPLS에서 전체 플로우의 수를 줄이고 확장성(scalability) 문제를 해결할 수 있는 테이블 관리 방안으로서 플로우 집적화와 플로우 유지 시간 제어 알고리즘을 제안하였다. 목적지 주소 기반 플로우 집적화 방식은 인터넷에서 전체 플로우의 수를 감소시키고 레이블을 효율적으로 사용할 수 있도록 관리하여 전체 패킷의 스위칭 비율을 향상시킬 수 있는 방식이며, 플로우 유지 시간 제어 알고리즘은 불필요한 플로우에게 할당되어 있는 레이블을 가능한 빨리 해제함으로써 레이블의 과도한 낭비를 줄일 수 있는 방법이다. 본 논문에서는 실제 인터넷 트래픽 트레이스를 이용하여 시뮬레이션을 수행함으로써 제안한 두 가지 방식의 성능을 검증하였다. 성능검증에서는 레이블 사용 효율, 평균 fp이블 사용량, 그리고 스위칭 된 패킷수와 스위칭 된 비율을 이용하였다.
레이블 스위칭 기술은 격증하는 인터넷 서비스의 요구 대역폭을 만족시키기 위해 개발된 기술이다. 이중 multiprotocol label switching(MPLS)은 기존의 레이블 스위칭 기술을 통합하고 여러 장비제조 업체들간의 호환성을 보장하기 위해 IETF(Internet engineering task force)를 중심으로 표준화가 진행중이다. MPLS에서 레이블은 패킷의 스위칭에 사용되는 기본적인 단위이므로 이러한 레이블 공간이 각 레이블 스위칭 라우터를 어떻게 관리되고 효율적으로 사용되는가에 따라 MPLS망의 성능에 큰 영향을 미친다. 본 논문에서는 이러한 레이블 공간을 효율적으로 사용하기 위해 다중 도메인에서 레이블 스위칭 라우터의 연결 해제 타이머의 복수 사용을 제안한다. 이 방법은 패킷 분류기를 통해 트래픽의 특성에 따라 등급이 높은 트래픽에 대해서는 상대적으로 긴 연결 해제 타이머를 할당하여 새로운 연결에 걸리는 지연시간을 줄이고 3계층으로 라우팅 되는 패킷의 양을 줄이는 것이다. 제안된 방법을 실제 인터넷 망에서 수집된 트래픽 자료를 이용하여 시뮬레이션을 수행하였고 그 결과 MPLS망의 동작에 필요한 레이블 공간이 기존의 방법보다 감소하였음을 확인하였다.
본 논문에서는 Multiprotocol Label Switching 시스템을 위한 Label Distribution Protocol의 설계와 구현에 관해서 서술한다. 먼저 Gigabit Switched Router를 만들기 위해서 필요한 LDP의 구현 시 고려해야 될 사항에 대해 살피고, 상세 설계를 제안한다. 결과로써, IETE 표준에 의거한, LDP를 구현하는 데이터 구조 및 처리 절차들을 제시한다. 본 논문에서는 구현 시 Carrier Class Product에 적용하기 위해 고려해야 할 점들을 제시한다. 구현된 프로토콜은 상용망에서 요구되는 IP 라우팅 테이블 항목 개수인 4만개의 엔트리들 수용 요구를 만족시킨다. 또한 본 시스템은 표준 Unix API를 사용하여 구현됨으로써 이식성을 가지고 있다. 이러한 구현 시 고려할 사항들과 표준에 의거하여 구현을 함으로써, 우리는 본 LDP가 표준에 기준한 다른 상용제품과 연동성을 확보할 것을 기대한다. 이 LDP의 프로토타입을 구축하고, 이 구현 결과의 프로세스 대수를 사용한 형식적 명세와 분석 그리고 성능 분석을 함으로써 메커니즘의 타당성을 검증하고있다.
인터넷이 급속도로 발전되면서 트래픽이 폭발적으로 증가하여 현재 라우터에는 많은 부하가 걸리고 있으며 스위칭 기술은 라우팅 보다 빠르게 데이터를 전송하면서 라우터 병목 현상을 줄일수 있다. 따라서 IP 라우팅에 스위칭 기술을 접목한 레이블 스위칭 네트워크가 출현하게 되었다. 레이블 스위칭 기술 중 데이터 기반 레이블 스위칭에서는 흐름 분류와 캐쉬 테이블 관리가 중요하다. 흐름 분류는 패킷을 스위칭으로 전송할 것인지 그렇지 않으면 기존 라우팅으로 전송할 것인지를 결정하는 부분인데 이러한 흐름 분류를 위한 정보와 레이블 스위칭을 위한 정보를 저장하는 곳이 캐쉬 테이블이다. 이런 캐쉬 테이블이 크면 클수록 많은 패킷을 스위칭 할 수 있고 스위칭 설정 비용을 줄일 수 있기 때문에 캐쉬 테이블은 클수록 좋으나 라우터 자원에 의해 제약을 받으므로 적절한 캐쉬 테이블 관리가 필요하다. 따라서 효율적인 캐쉬 테이블 관리를 위해 인터넷 트래픽 특성을 고려한 캐쉬 대체 기법에 관한 연구가 요구되어 진다. 본 논문에서는 레이블 스위칭을 위한 여러 캐쉬 대체 기법들을 소개하고 제안한다. 첫째로 스위칭 용량에 한계가 없을 경우 FIFO, LFC, LRU,기법을 평가하고 우선순위 LRU 가중치 우선순위 LRU 기법을 제안한다. 둘째로 스위칭 용량에 한계가 있을 경우 LFC-LFC, LFC-LRU, LRU-LFC, LRU-LRU 기법이 한계가있을 경우 LRU-가중치 LRU 기법이 가장 나은 성능을 보였다
MPLS(Multi protocol Label Switching)는 Network Traffic 흐름의 속도를 높이고 관리하기 쉽게 하기 위한 표준 기술이다. MPLS는 정해진 Pack 열에 특정 경로를 설정하는 것에 관여하고, 각 Pack 내에는 라벨이 있어 Router 입장에서는 그 Pack을 전달할 노드의 주소를 확인하여 소요시간을 절약한다. MPLS는 IP, ATM및 프레임 릴레이 Network protocol 등과 같이 작동한다. MPLS는 Network OSI 참조모델과 함께 3Layer가 아닌 Switching을 하는 2Layer에서 대부분의 Pack이 전달되게 한다. MPLS는 Traffic을 빠르게 움직이게 하며, QoS를 위한 Network관리를 쉽게 한다. 이런 이유에 MPLS 기술은 더 많고 특정한 Traffic을 전송하기 시작한 Network로 채택될 유망한 기술로 기대되고 있다.
In this paper, we propose more effective method of label allocation on Multi-Protocol Label Switching (MPLS) which is IP over ATM integrated model. We research the problems, one is using downstream label allocation method case, the other is using both downstream and upstream label allocation method. Easily we can solve this problem through the downstream-on-demand label allocation method with RSVP(Resource ReSerVation Protocol). In experiment we can find 1.5~28% error which will be fixed by using downstream-on-demand label allocation method.
본 논문은 차세대네트워크에서 끊김없는 서비스를 위한 로컬 및 글로벌 이동성 지원 방안을 제안한다. 제안방안은 MPLS LSP(Label Switch Path)를 통한 2.5계층 스위칭을 이용하여 핸드오버 시그널링을 처리하는 기존 MPLS-MOB(Multi Protocol Label Switching-based Mobility Management)에 로컬 이동성 관리 절차를 추가 한다. 제안방안에 의한 성능 향상을 검증하기 위해 M/M/1 수식을 이용하여 기존방안인 MIP, PMIP과 MIP 연동 시나리오 그리고 MPLS 기반 마이크로 이동성 관리 방안들과 제안방안의 핸드오버 지연을 분석하고 비교하였다. 그 결과 제안방안이 기존방안들 보다 더 나은 성능을 보임을 확인하였다.
인터넷의 등장과 네트워킹 기술의 빠른 발전은 다양한 응용의 등장 및 사용자의 증가에 의한 대역폭 요구 증가 등의 변화를 가져왔다. 이러한 변화와 기존 라우터의 한계점으로 인해 스위칭과 라우팅 장비의 고성능화, 확장된 라우팅 기능 제공 등이 필요하게 되었고, 이를 위하여 IETF는 현재 MPLS라는 레이블 스위칭(Label Switching)방식을 표준화 중이다. 본 논문에서는 이 기술에 대한 성능을 분석하였다. 표준 및 스위치 개발이 연구 중인 현시점에서, 레이블 스위칭 기술의 성능 평가 결괴는 특히, ATM의 스위청 능력과 IP 계층 능력의 효율적인 활용의 기반 자료가 될 것이다. 본 논문은 라우터와 레이블 스위치를 포함하는 망을 구성하고 NLANR에서 제공하는 인터넷 트래픽을 입력 트래픽 소스로 하여 성능 평가를 수행하였으며, 레이블 스위칭의 구조 및 ATM testbed에서의 구현시, 이 기술이 갖는 스위칭의 기능성 및 성능을 분석하였다.
최근 인터넷 사용자 수의 증가에 따른 백본망의 트레픽 증가와 다양한 어플리케이션의 등장으로 많은 대역폭을 요구 하게 되었고 그에 따른 고속의 백본 네트워크가 필요하게 되었다. 이러한 요구를 수용하기 위한 차세대 인터넷으로 고려되고 있는 MPLS(MultiProtocol Label Switching)와 사용자 서비스를 위해 네트워크 자원을 효율적으로 사용하기 위한 멀티캐스트 기술이 요구된다. 그러나 기존의 IP Multicast 기술은 품질 보장 서비스를 지원하는데 한계가 있기 때문에, 고품질 멀티 캐스트 서비스를 위하여 QoS및 Traffic Engineering을 보장하는 MPLS 기술을 확장하는 노력이 이루어지고 있다. 그리고 MPLS 환경에서 멀티캐스트 서비스 제공은 MPLS 레이블 수의 부족과 멀티캐스트 고유의 속성인 확장성 문제가 발생하게된다. 이를 위한 개선책으로 LDP에 멀티캐스트 필드를 추가하여 중간노드에서 동일한 LSP 멀티캐스트 패킷에 동일한 레이블을 할당하는 Label Aggregation 알고리즘을 제안하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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