• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
• /
• 제14권4호
• /
• pp.369-377
• /
• 2008

최근 이더넷 기술은 기가비트급의 대역폭을 넘어서 10 기가비트급으로 빠른 속도로 발전하고 있다. 이러한 고속 네트워크 환경에서는 호스트 CPU가 운영체제내의 TCP/IP를 처리하는 기존의 방식은 호스트 CPU에 많은 부하를 야기하며, 그 결과 실제 수행되어야 할 사용자 응용 프로그램에 충분한 컴퓨팅 파워를 제공하지 못한다. 이러한 문제점의 해결을 위해 네트워크 어댑터에서 TCP/IP를 처리하도록 하는 TCP/IP Offload Engine(TOE)이 연구되고 있다. 본 논문에서는 TOE를 위한 고성능의 경량 TCP/IP를 구현하였으며, 이를 임베디드 시스템에 실제 적용하여 검증 및 실험을 수행하였다. 본 논문에서 구현한 고성능의 경량 TCP/IP는 기존 TCP/IP의 기본적인 기능들인 흐름제어, 혼잡제어, 재전송, 지연 ACK, Out-of-Order 패킷처리 등을 지원한다. 또한 본 논문에서 구현한 고성능의 경량 TCP/IP는 기가비트 이더넷 MAC에서 하드웨어적으로 지원하는 TCP segmentation offload(TSO), Checksum offload(CSO), 인터럽트 coalescing 기능 둥을 이용하도록 구현하였다. 그리고 데이타를 전송할 때, 호스트 사용자 메모리에서 네트워크 어댑터의 메모리로 데이타를 복사하는 부하를 제거하였다. 또한 재전송해야 할 경우를 대비해 전송한 데이타에 대한 복사본을 네트워크 어댑터의 메모리에 저장하는 방법을 개선하여 지연시간 및 대역폭 성능을 향상시켰다. 본 논문에서 구현한 고성능의 경량 TCP/IP를 이용한 소프트웨어 기반 TOE는 6% 이하의 호스트 CPU 사용률과 453Mbps의 최대 대역폭을 보인다.

• 정보처리학회논문지C
• /
• 제10C권7호
• /
• pp.943-954
• /
• 2003

도시 인구 집중과 이동 인구의 증가로 이동 통신 시스템은 90년대 이후 급격한 발전을 하고 있다. 그러나 현재 널리 사용되고 있는 2세대 이동 통신 시스템은 음성에만 치중하여 개발되었고 시장이 거의 포화상태에 이르렀다. 따라서 앞으로 다가올 UMTS (Universal Mobile Telecommunication Services) 시스템과 같은 제 3세대 이동 통신 시스템에서는 무선 인터넷과 같은 본격적인 데이타 서비스를 위한 패킷 데이타 통신이 중요한 부분으로 떠오르고 있다. 그런데 web이 TCP를 근간으로 하기 때문에 대부분의 인터넷 트래픽이 TCP 트래픽으로 구성되어 있고 따라서 UMTS 시스템에서 효율적인 TCP 트래픽 전송은 패킷 데이타 서비스 성능에 매우 중요한 역할을 할 것이다. 지금까지 무선 네트워크에서 TCP 성능 향상을 위한 기법들은 많이 연구되어 왔는데 UMTS 시스템에서는 그 중 링크 계층 재전송 기법을 사용한다. 하지만 이 기법이 UMTS 시스템에서 TCP 성능에 정확히 어떠한 영향을 미치는 지에 대한 연구는 아직 미진한 상태이다. 특히 동적인 무선 자원의 변화에 따른 TCP 성능 분석은 거의 진행되어진 바 없다. 따라서 본 논문에서는 UMTS 시스템에서 무선 환경 변화에 따라 TCP 성능이 어떻게 변화하는지 실험을 통해 분석해 본다. 그리고 무선 환경이 동적으로 변화하는 상황에서 TCP 성능 저하를 최소화 할 수 있는 TCP 성능 향상 기법을 제안한다. 실험 결과에 의하면 UMTS 시스템에서 무선 환경이 변화할 때 TCP 성능이 크게 저하되는데 이 때 제안된 TCP 성능 향상 기법을 적용할 경우 UMTS 시스템에 큰 부담을 주지 않으면서 무선 자원을 절약하고 TCP 성능 저하를 줄일 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국위성정보통신학회논문지
• /
• 제10권3호
• /
• pp.53-56
• /
• 2015

최근 스마트폰과 태블릿 PC 등의 무선 랜(WLAN: Wireless Local Area Networks)을 지원하는 디바이스가 급증하고, 이를 이용한 모바일 서비스가 기하급수적으로 빠르게 보급되었다. 이런 상황에 따라 무선 랜은 더 빠른 속도의 데이터 전송에 대하여 요구하였고, 이를 만족하기 위하여 IEEE 802.11n의 표준이 확정되었다. 특히, IEEE 802.11n의 표준에서 A-MPDU(Aggregation MAC Protocol Data Unit)이라는 핵심적인 기술을 발표하였다. 이는 데이터를 전송할 때 발생하는 오버헤드를 감소하여 전송속도 향상에 도움을 주었다. 본 논문에서는 이 A-MPDU 전송하는 데이터 중 TCP 트래픽을 전송할 때 발생하는 문제점에 대하여 논하고, 해결 방안도 제시한다. A-MPDU 방식으로 TCP 데이터를 전송할 때, 특정 MPDU 데이터가 전송이 실패하는 경우 TCP Duplicate ACK을 발생하여 불필요한 TCP 재전송이 발생하게 된다. 이에 TCP가 갖고 있는 TCP cumulative ACK을 이용하여 불필요하게 발생하는 TCP duplicate ACK 생성을 막고 전송효율을 높이는 방안을 해결책으로 제시한다. 이 해결 방안은 여러 개의 TCP ACK을 집적하여 보내는 대신 시퀀스 번호가 가장 높은 TCP ACK을 하나만 대표하여 보내어 불필요한 오버헤드를 감소할 수 있다. 이 방식을 이용하면 기존 표준에서 제안된 방식에 비해 최대 20% 이상의 전체 처리율 향상을 볼 수 있다.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제29권7B호
• /
• pp.675-684
• /
• 2004

TCP 처리율(throughput) 저하의 가장 큰 원인인 재전송 타임아웃(retransmission timeout)을 사전에 방지하기 위한 많은 노력들이 진행되어 왔다. TCP 손실 복구 알고리듬 자체의 오 동작으로 발생하는 타임아웃의 원인은 크게 세 가지로 분류될 수 있다. 현재 가장 널리 사용되고 있는 TCP Reno의 동일한 윈도우께서 발생한 여러 개의 패킷 손실로 인한 타임아웃은 TCP NewReno 혹은 선택 승인(selective acknowledgement) 옵션을 통해서 방지할 수 있고, 윈도우의 크기가 작은 상황에서 중복 승인 패킷(duplicate acknowledgement)의 부족으로 인해서 발생하는 패킷 손실은 제한 전송(Limited Transmit) 기법에 의해서 방지할 수 있다. 본 논문에서는 TCP 타임아웃이 발생하는 상황과 이를 완화하기 위한 방안들로 인한 개선 정도를 정확한 모델링을 통한 수학적 분석과 시뮬레이션을 통해서 비교 분석한다. 본 논문의 결과를 토대로 앞으로 사용할 TCP의 패킷 손실 정도에 따른 손실 복구(loss recovery)성능을 정량적으로 분석하고 예측하는 것이 가능하다. TCP의 성능은 손실 복구 과정의 성능에 크게 좌우된다는 점을 고려할 때 이는 매우 큰 중요성을 가진다.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
• /
• 제16권7호
• /
• pp.794-798
• /
• 2010

본 연구에서는 대부분의 무선 링크는 네트워크 에지에서 사용되고, NIC 드라이버가 무선 링크 오류율을 관찰하고 있다는 가정 하에, 기존 TCP의 혼잡제어를 수정한 TCP-L(TCP Link Aware)을 제안한다. TCP-L은 무선 링크 오류율을 이용해 유선 링크의 혼잡 손실률을 예측하여 무선 링크에서 세그먼트 손실이 발생했을 경우에 나타나는 성능 저하를 회피할 수 있다. 또한 실험을 통해 무선 링크 오류율이 높은 환경에서 다른 무선 TCP 보다 높은 처리율을 보이면서도 다른 유선 TCP 소스와의 형평성을 유지하는 것을 검증하였다. 본 연구의 접근 방법은 세그먼트 손실이 많거나 전송 지연이 산발적으로 발생하는 새로운 무선 환경, 즉 802.11 ACK-less와 인지 라디오(Cognitive Radio)와 같은 무선 링크에 효과적으로 적용될 수 있을 것으로 예상된다.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
• /
• 제6권6호
• /
• pp.261-270
• /
• 2017

최근 스마트 온디바이스 및 정보 통신 기술의 발전으로 인하여, 중단 없는 서비스에 대한 요구가 점차 증가하고 있다. 이에 따라 시스템의 장애 발생 시에도 지속적으로 서비스를 제공할 수 있는 고가용성이 주목받고 있다. 한편, 대부분의 인터넷 서비스는 TCP를 기반으로 제공되기 때문에, 스마트 온디바이스의 고가용성을 위해서는 효율적인 TCP 세션 복구 기술이 필수적이다. 그러나 기존 TCP 세션 복구 기술은 높은 세션 복구비용이 요구되거나 페일오버를 지원하지 않는 문제점이 존재한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 논문에서는 스마트 온디바이스의 고가용성을 위한 TCP 세션 복구 기술을 제안한다. 이를 위해 첫째, 순서 번호와 확인 응답 번호의 보정을 통해 TCP 세션의 재연결 과정 없이 TCP 세션을 복원한다. 둘째, 마스터 서버와 백업 서버 간에 TCP 세션 복구 데이터를 동기화하고, 마스터 서버의 장애 발생 시 페일오버를 수행한다. 마지막으로, 가상 IP 주소와 GARP (Gratuitous ARP) 패킷의 전송을 통해 피어에게 무중단 서비스를 제공한다.

• 제어로봇시스템학회논문지
• /
• 제19권7호
• /
• pp.653-660
• /
• 2013

This paper deals with the problem of unfairness among uplink TCP (Transmission Control Protocol) flows associated with frame aggregation employed in IEEE 802.11n WLANs (Wireless Local Area Networks). When multiple stations have uplink TCP flows and transmit TCP data packets to an AP (Access Point), the AP has to compete for channel access with stations for the transmission of TCP ACK (acknowledgement) packets to the stations. Due to this contention-based channel access, TCP ACKs tend to be accumulated in the AP's downlink buffer. We show that the frame aggregation in the MAC (Medium Access Control) layer increases TCP ACK losses in the AP and leads to the serious unfair operation of TCP congestion control. To resolve this problem, we propose the TAC (TCP ACK Compression) mechanism operating at the top of the AP's interface queue. By exploiting the properties of cumulative TCP ACK and frame aggregation, TAC serves only the representative TCP ACK without serving redundant TCP ACKs. Therefore, TAC reduces queue occupancy and prevents ACK losses due to buffer overflow, which significantly contributes to fairness among uplink TCP flows. Also, TAC enhances the channel efficiency by not transmitting unnecessary TCP ACKs. The simulation results show that TAC tightly assures fairness under various network conditions while increasing the aggregate throughput, compared to the existing schemes.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제34권2B호
• /
• pp.130-142
• /
• 2009

본 논문에서는 기존의 TCP 변종들을 바탕으로 종단 간의 경로 상에서 나타나는 네트워크 특성에 가장 적응이 잘 이루어진 변종의 알고리즘을 선택하는 TCP의 자동 적응 프레임워크를 제안한다. 프로토콜 선택의 문제가 중요한 이유는 모든 네트워크 환경에 적합한 단일 버전의 프로토콜이 존재하지 않기 때문이며, 이것은 각 네트워크 마다 TCP의 성능 저하 원인이 서로 다르기 때문이다. 이러한 판단 및 프로토콜의 적응이 가능하게 하기 위해 본 논문에서는 기존에 연구되어 왔던 여러 가지 네트워크 측정 기법들과 TCP 변종들을 하나로 합치는 과정을 거쳤으며, 여기에 각 TCP들의 성능 정보들을 제공하여 세션 중간에 적절한 전송 알고리즘을 선택하여 사용할 수 있도록 하였다. 시뮬레이션 실험을 통해 우리는 종단 간으로 여러 환경 하에서 높은 성능을 이끌어낼 수 있다는 것을 보였으며, 제안한 방법이 지금까지 연구되어온 여러 TCP 변종들이 실제로 적절하게 활용될 수 있도록 하는데 중요한 역할을 할 것으로 판단한다.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제32권2B호
• /
• pp.124-132
• /
• 2007

이기종망간의 핸드오프 시, TCP는 새로운 망 환경에서 최적의 전송 CWND 값을 갖기까지 비효율적인 전송을 하게 된다. 본 논문에서는 이러한 전송상태에서의 SACK TCP와 BIC TCP의 성능과 이에 영향을 미치는 요소들을 분석하였다. 수치적 분석과 시뮬레이션 분석을 통하여, BIC TCP가 SACK TCP보다 훨씬 좋은 성능을 보여주었으며, RTT와 전송대역의 변화에 대해서도 좋은 성능을 보여 주었음을 알 수 있었다.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제28권4B호
• /
• pp.288-297
• /
• 2003

TCP Reno 는 하나의 윈도우 내에서 다수 개의 패킷 손실이 발생하는 경우 손실된 패킷들을 효율적으로 복구하는 것이 불가능한 문제점을 가지과 있다. 이 문제점을 개선하기 위해서 설계된 TCP New-Reno 는 부분 스인 패킷(partial acknowledgement)를 통해 fast recovery를 연장함으로써 다수 개의 패킷 손실이 발생하더라도 이들을 재전송에 의해 복구하는 것이 가능하다. 그러나 TCP New-Reno 역시 재전송 패킷들이 다시 손질되는 경우 불가피한 RTO(Retransmission Timeout)가 발생한다는 문제점을 가지고 있다. 이런 문제점을 개선하기 위해서 중복 승인 패킷 수를 근거로 재전송 패킷 손실을 감지할 수 있는 DAC(Duplicate Acknowledgement Counting) 알고리듬을 제안한다. TCP Reno. TCP New-Reno 그리고 DAC를 사용하는 경우에 대해 손실 복구 과정을 정확하게 모델링하고 손실된 패킷이 복구되기 위한 조건들을 유도한다. 임의 패킷 손실 확률에 대한 손실 복구 확률을 수학적으로 계산하고 이를 통해 DAC가 TCP New-Reno 의 손실 복구 기능을 향상시킬 수 있다는 것을 보인다.