비디오 서버는 제한된 자원을 이용하여 보다 많은 사용자에게 안정적인 005(Quality of Service)를 제공하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 안정적인 QoS를 지원하기 위한 서버 진입 제어에 관한 연구를 클러스터 형태의 VOD 서버에서 수행하였다. 리눅스 환경에서 구축된 VOD 서버의 성능을 분산 저장 노드의 수와 일반 재생 및 고속 재생의 비율을 변화시키며 측정하였다. 측정한 결과를 토대로 클러스터 VOD 서버의 성능 제한의 원인을 분석하고, 그에 따른 대책을 제안한다. 분석된 자료는 클러스터 VOD 서버에서 진입 제어의 기준을 결정하는 변수들로 사용되어 진다.
병렬 VOD서버를 구성하기 위해서는 서버의 확장성과 서버 결함의 복구문제 등이 충분히 고려되어야 한다. 본 논문에서는 서버의 확장성을 고려한 병렬 VOD서버를 설계한다. 또 기존의 병렬 VOD서버에 새로운 서버가 추가될 경우 부하 불균형 문제를 방지하기 위한 데이터 분배 방법을 고려한다. 이 문제를 해결하기 위해서 로드밸런스를 유지하면서, 서버에 저장되어 있는 최소한의 데이터만을 이동시킴으로써 각 서버의 사용 가능한 디스크 공간을 조정하는 스트라이핑 방법을 제시한다. 그리고 제시한 스트라이핑 방법을 모의 실험을 통해 분석한다.
VOD 서비스를 원활히 제공하기 위해서는, 대용량의 멀티미디어 데이터를 전송할 수 있는 고속의 네트워크의 구축과 더불어, 날로 증가하는 사용자들의 요구를 수용할 수 있는 서버가 요구된다. 그러나 단일서버의 VOD 시스템은 고장 발생 시, 서비스를 중단해야 할 뿐만 아니라, 늘어나는 서비스 요청에 효과적으로 대응할 수 있는 확장성 또한 유연하지 않아서, 클러스터링 기술을 적용한 VOD 서버가 그 대안으로 인식되고 있다. 본 논문에서는 리눅스를 이용한 클러스터링 VOD 서버와 관련하여, 미디어 스트라이핑 방법과 서버 설계 및 구현 과정에 대하여 기술한다.
본 논문에서는 기존의 VOD 시스템에서 예상되는 보안상의 취약 요소와 이를 해결할 수 있는 방안을 기술하고, 보안상의 안전한 VOD(Secure-VOD) 시스템을 제안한다. 본 논문에서 제안한 Secure-VOD 시스템에서는 사용자인증, 비디오 서버 정보에 대한 메시지 인증, 비디오 서버 정보의 메시지 암호화 등의 암호기술을 적용하였다. 본 Secure-VOD 시스템은 일회용 패스워드 기법을 이용하여 기존의 고정 패스워드 체계를 보강하여 안전성을 향상시켰으며, HMAC-HAS160 알고리즘을 이용한 메시지 코드 생성 및 검증으로 비디오 서버 정보에 대한 무결성을 제공하며, 비디오 서버 정보에 대한 비밀성을 보장하기 위해서, RC5 암호 알고리즘을 사용하였다.
Video On Demand (VOD) 서비스는 광대역 종합 정보 통신망을 기반으로 하는 대화형 멀티미디어 서비스 중 가장 유용한 서비스로 인식되고 있다. 다수의 가입자가 각각 보고싶은 프로그램을 시청할 수 있는 요구 즉시형 VOD 시스템에서 중앙 비디오 서버만 둘 경우, 비디오 서버가 각 가입자와 점 대 점 연결을 이루면서 다량의 영상정보를 실시간으로 제공해야하기 때문에 가입자가 소수일 때는 서비스 가능하다. 그러나 가입자 수가 많아지면 프로그램 전송망과 비디오 서버에 집중되는 트래픽을 분산시키는 것은 매우 중요하다. 본 논문은 비디오 서버들의 분산 구성과 이들을 연결하는 전송망에 대해 분석하며, 제시한 전송망을 모델로 망 내 트래픽을 분석하고 지역 비디오 서버에 프로그램을 저장하는 방식을 제안한다. 이를 위해 수요량, 지역 비디오 서버의 수, 시청 선호 확률 등 트래픽 파라메터의 변화에 따른 지역 비디오 서버의 프로그램 저장량, 지역 비디오 서버간의 전송 트래픽량, 중앙 비디오 서버와 지역 비디오 서버간의 링크 트래픽량을 분석한다. 그리고, 프로그램 저장 비용, 지역 비디오 서버간 전송 비용, 중앙 비디오 서버와 지역 비디오 서버간 링크 비용으로 계산되는 총 비용을 최소로 하는 지역 비디오 서버의 적정 프로그램 저장량 결정한다.
대용량 VOD 서비스를 위한 서버로 높은 성능과 낮은 가격의 클러스터 서버가 주목받고 있다. 일반적으로 클러스터 서버는 하나의 front-end 노드와 여러 back-end 노드로 구성된다. back-end 노드 수를 증가시키면 더 많은 클라이언트들에게 QoS를 보장하는 스트리밍 서비스를 할 수 있지만, back-end 노드의 오류 가능성도 이와 비례하여 증가한다. 서버의 장애는 모든 스트리밍 서비스를 중단시킬 뿐 아니라 현재 재생 위치 정보도 잃어버린다. 본 논문에서는 back-end 노드가 오류 상태가 될 때, 끊이지 않는 스트리밍 서비스를 지원하기 위한 복구 방법을 제안한다. 실제 VOD 서비스 환경을 위해, 일반 PC로 구성된 클러스터 기반의 VOD 서버를 구현하였으며, MPEG 영화를 위한 병렬 처리 기법을 사용하였다. 구현된 VOD 서버에 패리티 연산을 이용한 비디오 블록 복구 방법을 설계하였다. 하지만, 클러스터 기반의 VOD 서버 구조를 고려하지 않으면 복구를 위한 내부 네트워크 성능의 병목현상과 back-end 노드들의 비효율적인 CPU 사용을 야기시킨다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해, 파이프라인 개념을 이용한 새로운 장애 복구 방법을 제안한다.
최근 사용자의 멀티미디어에 대한 요구의 증가가 VOD (Video-on-Demand) 서비스를 발전시키게 되었다. VOD는 엔터테인먼트나 원격 교육, 광고 및 정보 등 많은 분야에서 사용되고 있다. 이러한 VOD 서비스는 많은 디스크 I/O와 네트워크 I/O를 요구하며 기존 웹 서버 시스템과 비교했을 때 오랜 시간동안 서비스를 해야 하는 특징을 가지고 있다. 또한 VOD 서비스는 많은 네트워크와 디스크의 대역폭을 요구하며, 서비스의 QoS에 민감해서 사용자 응답시간이 길어지면 사용자 요청의 취소율이 높아지게 된다. 따라서 불만족스러운 서비스의 증가로 네트워크 부하만 증가하게 된다. 이러한 기존 웹 서버 환경과는 다른 부하의 패턴이 있는 VOD 서비스 환경에서는 부하를 균형적으로 분배하여 서비스의 QoS를 높이는 것이 매우 중요하다. 본 논문에서는 분산 VOD 시스템 환경에서 부하를 효율적으로 분산하기 위해 계층형 분산 VOD 시스템 모델과 사용자 요청 패턴의 히스토리와 유전 알고리즘을 기반으로 한 스케줄러를 제안한다. 본 논문에서 제안한 계층형 분산 VOD 시스템 모델은 서버들을 지역적으로 분산하고 제어 서버를 지역마다 설치하여 지역에 있는 VOD 서버들을 관리하도록 구성한다. 사용자 요청을 지역 서버군 내에서 분산시키기 위해서 히스토리를 기반으로 한 유전 알고리즘을 사용한다. 이러한 히스토리 정보를 기반으로 유전 알고리즘의 적합도 함수에 적용하여 VOD 시스템을 위한 유전 알고리즘과 유전 연산을 구현한다. 본 논문에서 제안한 부하 분산 알고리즘은 VOD 서비스 환경에서 사용자 요구에 대한 부하를 보다 정확하게 예측하여 부하를 분산할 수 있다. 본 논문에서 제안한 계층형 분산 VOD 시스템의 부하 분산 알고리즘의 성능을 테스트하기 위해 OPNET 기반 시뮬레이터를 구현한다. 라운드로빈(round-robin) 방식과 랜덤(random) 방식과의 비교 실험을 통해 본 논문에서 제안한 부하 분산 알고리즘의 성능을 평가한다. 비교 실험을 통해 본 논문에서 제안한 알고리즘이 보다 안정적인 QoS를 제공하는 것을 보여준다.
LAN-VOD 시스템은 사용자의 멀티미디어 환경 요구를 만족시킬 다양한 서비스 정보를 멀티 서버를 통해 바른 시간내에 제공해 줄 수 있는 시스템 구축이 필수적이다. 그러나 일반적인 LAN-VOD 시스템은 단일 서버 시스템이며 LAN 구조상 멀티미디어 데이터를 전송시키기에는 부적합할 뿐 아니라 여러 명의 클라이언트가 동시에 액세스할 경우 심한 병목현상을 야기시킨다. 따라서 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결한 멀티미디어 기반 멀티 서버 환경에 적합한 LAN-VOD 시스템의 설계방법론에 관해 제시하고자 한다.
초고속망의 급속한 보급은 인터넷 사용자로 하여금 다양한 형태의 멀티미디어 서비스에 대한 요구를 증가시키고 있다. 하지만 데이터 용량의 기하급수적인 증가는 VOD(Video On Demand) 서비스에 많은 문제를 야기하고 있다. 따라서 이와 같은 문제점을 지닌 병렬 VOD 서버를 개선, 보완할 수 있는 새로운 형태의 P2P 기반 VOD 서버를 본 논문에서 제안하고자 한다. P2P 기반 VOD 서버는 병렬 VOD 서버에 비해 저렴한 구축비용과 용이한 확장성을 제공하며 계층화된 멀티미디어 데이터 서비스를 제공함으로써 다양한 대역폭을 갖고 있는 통신망 환경에서 실시간 멀티미디어 서비스가 가능한 장점을 가지고 있다.
주문형 비디오(VOD) 서버는 대용량의 비디오 데이터를 저장하고 사용자에게 이를 실시간으로 전송하여야 하는 제약 조건을 만족시켜야 한다. 기존의 VOD 서버 시스템은 실시간 반응 시간을 보장하기 위해 대부분 비디오 데이터의 영구 저장 장치로 하드 디스크를 사용하지만 대용량의 비디오 데이터를 저장하는 데에는 경제성과 신뢰성의 문제점이 대두된다. 본 논문은 이러한 문제점을 보완하기 위해 대용량 저장 장치인 광자기 디스크 쥬크박스를 사용하는 복합 다단계 VOD 서버에서 다양한 비디오 데이터저장 방법들을 제안하고 각 방법의 저장 비용 및 성능을 비교 분석한다. 또한, 복합 다단계 시스템과 하드 디스크를 기반으로 하는 서버의 특성을 고려하여 비디오 데이터를 저장함으로써 비용 효과적인 VOD 서버 구성 방법을 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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