차세대인터넷의 QoS 보장형네트워킹기술 구수용, 서승호, 김영탁 영남대학교대학원정보통신공학과 QoS-guaranteed Networking in Next Generation Optical Internet Soo-Yong Koo, Seong-Ho Seo, Youngtak Kim Department of Information and Communication Engineering, Graduate School, Yeungnam University ytkim@yu.ac.kr 요 약 본논문에서는차세대인터넷에서의서비스품질보장및효율적인통신망자원활용을제공할수있는네트워킹기술을살펴보고, 이를구현하기위한방안을제안한다. 특히, WDM 광통신망을기반으로중계망을구성하며, 트래픽제어를위한 기능을사용하고, 서비스품질관리를위한 DiffServ 기능기반의네트워킹방안을제안하며, 이를구현하기위한 G signaling 기능과 CORBA 기반의분산망관리기능을제안한다. 또한 QoS 보장형차세대인터넷망관리시스템의요구사항을분석하고, 이에대한설계및구현사례로서영남대학교에서개발중에있는 차세대인터넷을위한 CORBA 기반의분산망운용관리시스템 의기능을소개한다. 1. 서론 차세대인터넷의가장중요한기능은광대역멀티미디어정보통신서비스를효율적으로제공하기위한 WDM (Wavelength Division Multiplexing) 광통신망기반의 optical path 의광대역화 와함께효율적인트래픽엔지니어링을통한 서비스품질 (QoS) 보장, 그리고광대역정보통신망의 효율적인자원활용 이다. 차세대인터넷에서는 WDM 광통신망을인터넷중계망으로구성하며, QoS 보장형트래픽제어를위하여 기능을사용하고, 차별화된서비스품질관리를위한 DiffServ 기능을사용할것으로예상된다. 차세대인터넷의광대역화는 WDM 전송기술과함께 OXC (Optical Cross Connect) / OADM (Optical Add-Drop Multiplexer) 광교환기능을기반으로구성될것으로전망되며, 기존인터넷과의효율적인연동모델로서 overlay model 과 peer-to-peer 모 델이검토되고있다 [1]. 비연결형네트워크프로토콜인 를기반으로하는기존인터넷에서실시간멀티미디어정보통신서비스지원에서가장큰문제점은 Best-effort 방식에따라서비스품질이보장되지않는다는점이다. 인터넷이단순데이터전송뿐만아니라실시간멀티미디어정보전송및사용자또는응용서비스별로차별화된정보전송기능을가져야한다는점이최근부각되고있으며, 서비스차별화를위하여 DiffServ (differentiated service) 구조가 IETF 에서제안되고, 이를구현하기위한상세기능모델이다양하게분석되고있다 [2]. 차세대인터넷에서통신망자원을보다효율적으로사용하고, 사용자서비스품질을보장하기위한통신망자원관리및운용을위하여 (Multi-Protocol Label Switching) 구조기반의트래픽엔지니어링기능과사용자간연결설정, 해제및관리기능이필요하며, 중 1
요한지점간의 trunk 관리기능을효율적으로제공할수있어야한다. 기반의트래픽엔지니어링에서는과부하로인한혼잡발생시각연결들의트래픽파라메터에따른정보전송량통제기능과정상적인상태에서의대역폭차용 (bandwidth borrowing) 기능이제공되어야한다. 차세대광인터넷에서는기존통신망의중계망구성기능을효율적으로제공할수있어야한다. 즉기존인터넷통신망의중계망기능과함께전화망의중계망기능제공, 그리고보다효율적인 VPN (Virtual Private Network) 구성기능을제공하여야한다. 본논문에서는차세대인터넷에서의서비스품질보장및효율적인통신망자원활용을제공할수있는네트워킹기술을살펴보고, 이를구현하기위한방안을제안한다. 특히, WDM 광통신망을기반으로중계망을구성하며, 트래픽제어를위한 기능을사용하고, 서비스품질관리를위한 DiffServ 기반의네트워킹방안을제안하며, 이를구현하기위한 G signaling 기능과 CORBA 기반의분산망관리기능을제안한다. 본논문의구성은다음과같다. 2 장에서는 G 기반의광인터넷네트워킹모델및기존인터넷과의연동모델을설명한다. 3 장에서는 DiffServ-over- 구조의차세대인터넷트래픽엔지니어링기능에대하여분석한다. 4 장에서는 QoS 보장형차세대인터넷망관리시스템의기능요구사항에대하여분석하고, 5 장에서는현재영남대학교에서개발중인 차세대인터넷을위한 CORBA 기반의분산망운용관리시스템 개발에대하여설명하며, 6 장에서결론을맺는다. 2. G 기반의 WDM 광인터넷및인터네트워킹모델 2.1 WDM Network Interface 및 Optical Frame 구조차세대인터넷의중계망을구성하게될 WDM 광통신망에서는하나의 optical fiber 상에 30 ~ 200 개의 lambda channel 들이구성되며, 각 lambda channel 은 2.4 Gbps 또는 10 Gbps 의전송속도를가질것으로예상된다. Lambda channel 의 10 Gbps 전송속도의용량은현재 2~50 Mbps 급 LSP 200 개에해당하는초 대용량이며, 이러한 optical path 의설정, 해제및관리는 network provisioning 관점에서다루어져야한다. 하나의 lambda channel 의정보전송용량이 2.4 Gbps 또는 10 Gbps 이므로 WDM 광통신망에접속되는 WDM Optical Network Interface Card () 에서는선택적인기능으로다중화기능이사용될수있다. 즉, optical path 의상위계층으로 가사용되는경우수십 Mbps 급의 LSP (Label Switched Path) 를다수통합하여 2.4Gbps/10Gbps 급의하나의 optical path 를통하여 edge LSR (Label Switching Router) 간에데이터를전송하게하는방안이보다효율적으로사용될수있다. Lambda channel 을통하여전달되는 optical frame 구조는기존 SDH/SONET frame 구조를사용하거나, digital wrapper 구조를가질것으로예상된다. 만약 SDH/SONET 프레임구조가사용될경우, 이다중화기능은 SDH/SONET 의다중화체계를그대로사용할수도있을것이다. Optical frame 구조와다중화의또다른방안은 Gigabit Ethernet Switch 기능을사용하는방안이다. 이경우기존의 Gigabit Ethernet Switching 을사용하여다중화기능을제공하고, optical path 의전송프레임으로제안되는 digital wrapper 의구조를 Ethernet frame 구조로활용하는방안을고려할수있다. WDM optical channel 을통한접속에서다수의 optical channel 들을관리하기위한기능으로 LMP (Link Management Protocol) 가제안되고있다 [3]. LMP 의주요기능으로는 control channel (signaling channel) 의관리기능, link property correlation, link connectivity verification, fault management 등이있다. LMP 의기본기능인 control channel management 기능에는최초제어용연결설정을위한 parameter negotiation 기능과 hello message 를사용한이웃상대편노드확인기능이포함된다. 2.2 OXC 와 OADM 기능구조 OXC 는 optical path 설정을위한 lambda channel link 들을접속및교환시키는역할을한다. 하나의 optical fiber 에포함되어있는각입력 lambda 들을해당출력 lambda 로주파수변환을시키거나 (lambda conversion), 변환없이출력 port 의지정 fiber 로연계시키는역할을수행한다. OXC 의교환기능을구현하는방안은다양한기술들이제안되고있으나, 본논문에서는 OXC 의 switching table 을설정및관리함으로써 optical path 를설정, 유지및해제시 2
키기위한제어평면의기능에중점을둔다. 각 OXC 에는제어평면정보나사용자정보를광전송및교환계층에서상위데이터링크 ( 예 : ) 또는패킷교환계층 ( 예 : ) 기능으로접속시킬수있는 optical add-drop (OADM) 기능이포함될수있다. OADM 으로접속되는경우에는위 2.1 절에서설명한 traffic grooming 기능과 optical frame 의생성및종단기능이제공되어야한다. 그림 1 은 OXC/OADM 기능구조및관련프로토콜모듈을보여준다. 설정한후 client 인 / router 들에게제공한다. G 기반의제어평면기능으로 optical path 설정을위한 routing 및 wavelength allocation (RWA) 기능이제공되어야한다. 현재사용가능한방안으로서는 OSPF-TE 를 routing 알고리즘으로사용할수있고, wavelength allocation 은각 OXC 노드의 wavelength translation 기능에따라적절한알고리즘을선정하여사용하여야한다. Lambda 0 of each optical link is allocated to control plane (signaling and OAM, LMP) (quasi-in-band signaling) Lambda λ 0 Lambda λ 1 Lambda λ N port 0 port 1 drop port port n OSPF/ ISIS Control Plane Agent (G - Control plane) RSVP -TE UDP TCP LMP (for Control & Management functions) Adaptation Function (Framing) Data/Control Plane in a node Lambda / Fiber Switching Table - Lambda Add-drop - Wavelength routing - Wavelength translating - Fiber switching - Wave band switching add port port 0 port 1 Link Management Protocol message port n 그림 1. OXC/OADM 기능구조 Signaling Protocol message Lambda λ 0 Lambda λ 1 Lambda λ N 2.3 광통신망을위한 G Signaling 차세대인터넷의중계망을구성하게될 optical network 의 optical path 설정, 유지및해제등의제어평면기능은 G(generalized ) 체계로구성될것이가장유력하다. G 는기존의 가패킷교환기능을기본으로구성된것인데비해, 회선교환방식인 TDM 교환망과 optical fiber switching, lambda switching 기능등을함께지원할수있도록 label 구조를일반화시킨것이다 [1]. G Signaling 기능을구현하는방안은 RSVP-TE 를사용하거나 기능을사용할수있다. 현재 Cisco Router 들에서는주로 RSVP-TE 기반의 signaling 을사용하고있으며, Nortel Router 의경우 CR- LDP 로구현되고있다. 향후 G 체계의 OXC/OADM 에서도 RSVP-TE 와 가혼용될것으로예상된다. Optical Path 설정및관리를위한 G Signaling 은 O-UNI 와 O-NNI 구간으로구분된다. O-UNI 의경우 optical domain 의 edge OXC 와접속되는 / Router 가되며, 상대편 / Router 와의중계전송로구성을위하여 optical path 설정을요청하게되고, 이를 optical domain 에서 G Signaling 을통하여 2.4 / 와 Optical Network 간의 Internetworking 그림 2 는 / 와 optical network 간의 inter-networking 기능구조를보여주고있다. 현재 IETF 에서제시하고있는 / network 과 optical domain network 간의연동모델은 i) overlay model, ii) peer-to-peer model, iii) augmented model 이검토되고있다. 이대안들중초기에는 -over-atm 과유사한기능의 overlay model 이기존 / 네트워크와광통신망을분리하여각각관리운용할수있고, 통신망사업자가서로다른경우에도쉽게구성할수있으므로 overlay model 이초기에사용될것으로분석된다. Augmented model 에서는 / domain 에서의경로설정시 optical domain 의네트워크및링크상태정보를사용할수있게하므로보다더최적인 optical path 를설정할수있다. Application NIC Host A NIC Router Internet control & management protocols (R, OSPF,, DVMRP, MOSPF) Traffic engineering with fault management & performance management for Internet Transit Network PSC-LSR (Edge) G-Signaling + OAM/LMP G-Signaling for optical network OXC OXC-LSR (Core) LSP fiber bundle OXC OXC-LSR (Core) PSC-LSR (Optional Core) 그림 2. / 와 Optical Network 간의 Internetworking 3. DiffServ-over- 기반의트래픽엔지니어링 3.1 차별화서비스 (DiffServ) 제공모델차세대인터넷에서중요한차별화서비스 (DiffServ) 제공방안은사용자응용서비스의종류나사용자등급등에따라차별화된서비 3
스를제공하고, 각서비스로부터의트래픽에차별화된우선순위및패킷처리방식을지정하는방안이다 [2]. 현재 IETF 의 DiffServ 서비스모델에서는크게 NCT (Network Control Traffic), EF (Expedited Forwarding), AF (Assured Forwarding), BEF (Best-effort Forwarding) 으로분류하고있으며, 우선순위를서로다르게지정할수있게한다. 표 1 은 DiffServ 의각 classtype 에대한서비스예와성능파라메터의예를보여주고있다. DiffServ 기능을지원하는 router 에서는그림 3에서보는바와같이각 class-type 별로개별적인 packet handling 기능과 queuing 기능을지정하며, DiffServ packet scheduler 에서각 class-type 에지정된우선순위 (priority) 또는 weight 에따라전송대역폭을할당한다. Classtype Nature NCT1/ NCT0 EF AF4 AF3 AF2 AF1 BE 표 1. Objective Minimized error, high priority Jitter sensitive, real-time high interaction Jitter sensitive, real-time high interaction Transaction data, interactive Example of DiffServ Class-type and performance objectives Example Delay Jitter R, OSPF, -4 Vo Video conference Terminal session Custom app Transaction Data base data Web Low loss FTP bulk data E-mail Best effort Best effort service 100 100 400 400 400 packet Bandwidth Loss definition Ratio U 10-3 Peak rate 50 50 DSCP 111 000 / 110 000 10-3 Peak rate 101 110 10-3 Committed 100 000 rate U 10-3 Committed 011 000 rate U 10-3 Committed 010 000 rate 1 sec U 10-3 Committed 001 000 rate U U 10-3 U 000 000 (Note : a) U : undefined, b) Drop precedence of AF4~AF1 : 010, 100, 110) Packet flow input Packet Classifier Metering, Action, Algorithmic Dropping NCT (Network Control Traffic) Expedited Forwarding (EF) Assured Forwarding (AF) Best Effort Forwarding (BEF) Packet Discarding (algorithmic dropping) Smoothing (averaging) Buffer depth Packet Scheduling Traffic Shaping Packet Transmission with Link Speed X (LSP : PDR/PBS, CDR/CBS+EBS) 그림 3. DiffServ 패킷처리모델 DiffServ 의각 class-type 에대한트래픽파라메터, 우선순위또는 weight, 초과트래픽에대한 marking 및 dropping 방안등은 Service Level Agreement (SLA) / Traffic Level Agreement (TLA) 에서사용자와망운용자간의협약으로정의되고, 서비스제공단계에서는 DiffServaware / ingress router 가이를선택적으로처리하게된다. 3.2 DiffServ-over- 구조의트래픽엔지니어링각 packet class-type 별로차별화된 DiffServ 트래픽을 LSP 에매핑시키는방법으로는 i) 다수의 class-type 트래픽을하나의 LSP 에다중화시켜전송하는 E-LSP 방법과, ii) 각각의 packet class-type 별로개별적인 LSP 를지정하고, LSP packet scheduler 에서이들 class-type 간의차별화처리기능을제공하게하는 L-LSP 방법이있다. 특정사용자나구내망으로부터의 패킷흐름을종합적인대역폭으로관리하고, 그내부에서의차별화패킷처리방식을사용하는것이인터넷중계망에서상대적으로단순하며, 사용자트래픽의관리기능도쉽게구현할수있으므로초기 DiffServ-aware router 에서는 E-LSP 방식이사용될것으로예상된다. 3.3 OAM 및장애관리기능 기능을기반으로차세대인터넷중계망을구성, 관리하는경우 ingress provider edge router 로부터 egress provider edge router 까지의 LSP 의 packet 전달성능을지속적으로감시하고, 심각한성능저하나장애가발생하는경우이를즉시해결할수있도록하여야한다. 이를위하여 계층관리기능으로 - OAM 이구현되어야한다. OAM 기능은다음과같은세부기능을제공하여야한다 : - 사용자데이터전송용 LSP 의성능감시 - 장애발생감시및장애발생통보 - 장애위치식별을위한 loop-back test 사용자데이터전송용 LSP 의성능감시를위해서는주기적으로 performance monitoring 용 OAM packet 을 ingress LER 이생성하여전송하고, egress LER 이이를수신하여 ingressto-egress transfer delay, delay jitter, packet error rate, provided bandwidth 등을분석하여야한다. OAM 기능을이용한성능감시및장애발생감시에서심각한성능저하나링크 / 노 4
드장애발생시이를신속하게통보하고처리하기위하여 OAM 기능과함께 G Signaling 기능이상호보완적으로협력할수있어야한다. 또한하위광전송계층에서의장애발생감시기능을통한장애검출시이를상위 계층및 계층으로통보하여각계층별장애관리기능이상호보완적으로동작될수있도록하여야한다. 그림 4는 OAM 기반의 fault restoration 기능모델을나타낸다. 이기능모델에서는광전송로에서의장애발생검출기능을물리계층이제공하는것으로가정하였으며, 장애발생지점의다음 down stream node 가이를즉시발견하고, traffic engineering agent 가이를수신한후 G signaling 기능을통하여 ingress LER 로통보하는것으로가정하였다. 만약장애가발생한링크를경유하는 working LSP 에 backup LSP 가설정되어있는경우, ingress LER 의 TE agent 가 protection switching 을처리하며, backup LSP 가설정되어있지않는경우에는 ondemand 방식에따라 dynamic 하게우회경로를설정하여트래픽을전송하게한다. Loop-back test 용 OAM 기능은정확한장애위치식별을위하여사용되며, 장애가발생한각 LSP 구간별, 노드별로 loop-back test 를실시하고그결과를기반으로장애위치를파악하게한다. LER 110 (ingress node) TE agent controls the rerouting working LSP backup LSP LSR 120 LSR 220 LSR 121 LSR 221 link failure detection LSR 122 LSR 222 link failure detection link failure notification LER 211 (egress node) 그림 4. OAM 기반의 fault restoration 기능모델 4. QoS 보장형차세대인터넷망관리시스템기능요구사항 4.1 DiffServ-over- 트래픽엔지니어링을위한 Network Management 구조차세대인터넷에서사용자서비스의 QoS 를보장하고, 통신망자원의이용율을극대화시키기위한종합적인트래픽엔지니어링모델은그림 5 에서보는바와같다. User A Service Level Agreement (SLA); Service Level Specification (SLS) Traffic Level Agreement (TLA); Traffic Level Specification(TLS) Internet Traffic Engineering with DiffServ or IntServ DiffServ -DiffServ Code Points (DSCPs) - PHB (Per-Hop Behavior) DiffServ-aware Traffic Engineering - CR-LSP traffic/qos parameters IntServ -Guaranteed Service -Controlled service - Best effort service ISP 1 ISP 2 G Network OXC/WDM Optical Backbone Network DiffServ-to-CR-LSP mapping G Network OXC/WDM Optical Backbone Network User B 그림 5. DiffServ-over- 구조의인터넷트래픽엔지니어링모델 우선사용자간의정보전송에서필요한서비스관련파라메터및트래픽파라메터는통신망서비스협약단계에서 SLA (service level agreement) 및 TLA (traffic level agreement) 로지정된다. 이때지정된트래픽파라메터들은각서비스종류별 class-type 에대한세부적인규정으로세분화되고, DiffServ 의 FEC (Forwarding Equivalence Class) 와 PHB (Per Hop Behavior) 로설정된다 [6]. 각사용자별또는서비스별패킷흐름은 LSP 로할당되어관리되며, OAM 기능을기반으로한성능관리및장애관리기능으로관리된다. 각 domain network 에서는서비스협약단계에서요구하는패킷전달서비스품질을만족시키기위한 CSPF(constraintbased shortest path first) 라우팅을하게되며, 장애발생시이를신속하게복구하기위한 1:1, 1+1, 1:N 또는 M:N 방식의 backup path 들을설정하게된다. 4.2 구성관리기능차세대인터넷에서의구성관리기능은중계망구성을위한 tunnel LSP 설정및관리, 통신망을구성하고있는전송로및교환설비의기능등급별구별관리 ( 예 : resource class 또는 color 개념활용 ), G label stacking 기능을활용한계층적중계경로설정및관리, 이를활용한효율적인 traffic grooming 기능지원등이필수적이다. 특히, 통신망자원인전송로및교환설비를기능등급별로분류하고, 이를사용자서비스제공에필요한 resource class 로정의하고, 이를 routing 에활용하게하는방안은차세대인터넷에서의차별화서비스제공에필수적인사항이다. 통신망자원에대한 resource class 분류에서 5
는전송로의전달지연, 에러발생율, 장애발생율, 최대대역폭등을고려할수있다. 또한동일한유형또는동일한경로를통과하는물리계층링크들의경우 SRLG (shared Risk Link Group) 식별자를사용하여장애발생시대체경로지정에서활용할수있도록하여야한다. 구성관리기능에는다음과같은기능들이추가적으로제공되어야한다 : - dynamic resource discovery - automatic configuration & topology mapping - real-time map generation 특히망관리시스템설치이전에개별적으로설정되어운용되고있는통신망자원들에대한자동적인파악및현재사용가능한자원들의파악기능은매우중요하다. 4.3 연결관리기능연결관리기능에서는중계망을구성하고있는 tunnel LSP 및계층적중계경로들의이용율및혼잡정도에따른대역폭재조정, QoS 품질측정에따른경로재배정등의기능이수행되어야한다. 또한성능관리에서의대역폭이용률측정과장애관리에서의장애발생시신속하게우회경로를설정할수있도록지원하는기능이제공되어야한다. 연결설정기능은 G Signaling 기능을지원받게되며, routing 정보가공유되지않는서로다른 domain 간의종단간연결설정은연결관리기능이담당하여야한다. Bandwidth Broker 또는 -TE 기반의중계경로선정기능등은연결관리기능으로정리될수있다. 연결관리기능의부가적인기능으로써정책기반연결관리 (policy-based connection management) 기능을고려해야한다. LSP 설정에서중계망구성을위한 explicit routing 기능과통신망성능상태에따른 LSP 들의파라메터재설정, 성능저하또는장애발생에따른동적인연결재설정등의기능은연결관리기능으로제공되어야한다. 기반의 VPN 서비스제공에서도각지점간의연결설정및운용관리기능이핵심적으로제공되어야한다. 4.4 성능관리기능성능관리기능에서는각서브네트워크별로설정되어있는중계망구성 tunnel LSP 들의데이터전달성능을지속적으로모니터링하고, 사전에지정된 threshold 값이하로성능이저하되는경우, 트래픽제어기능을통하여혼잡 구간의상태를완화시키거나, 즉시대체경로로우회시킬수있도록하여야한다. 이를위하여주기적으로성능을측정하는 OAM 기능이제공되어야하고, 심각한성능저하가발생되는경우이를즉시통보할수있어야한다. 표 3 은심각한성능저하의예들을보여주고있다. 표 3. Example criteria of severely degraded performance Traffic / QoS parameter Available bandwidth End-to-end delay Jitter Packet loss Threshold of severe degradation Less than 80% of CDR More than 120% of agreed end-to-end delay limit More than 200% of agreed jitter limit More than 10% of transmitted data Remarks 4.5 장애관리기능장애관리기능은인터넷중계망에서발생되는다양한종류의링크에러및노드에러들을신속하게감지하고, 이를통보하며, 사전에준비된우회경로를사용하여사용자트래픽을신속하게보호할수있어야한다. 특히, 광통신망의경우하나의광케이블장애가수십 Gbps ~ 수백 Gbps 의데이터전송로를단절시킬수있으므로신속한복구및효율적인대체경로관리가필수적이다. 차세대인터넷에서는 -over-wdm Optical Network 의구조를가지므로 TCP/ 계층에서의장애관리기능과, 계층의장애관리기능및광전송망계층의장애관리기능이효율적으로연동될수있어야한다. 즉, 하나의하위계층장애요인이상위계층의다수의연결들에게영향을끼칠수있으므로장애의근본적인원인을신속하게찾아내고, 이장애영향의파급이신속히차단될수있도록하여야하며, 장애가발생된연결들을신속하게우회시킬수있어야한다. 6
5. 차세대인터넷을위한 CORBA 기반의분산망운용관리시스템 5.1 CORBA 기반의계층적분산망관리시스템그림 6 은 DiffServ-over- 구조의차별화서비스제공및 VPN 서비스제공을위하여영남대학교차세대네트워킹연구실에서개발중인계층적분산망관리시스템에대하여보여주고있다 [7]. 이시스템에서는차세대인터넷관리를위하여광인터넷을구성하는 WDM 광전송망의물리계층관리기능, 구조의데이터링크계층관리기능, 그리고 계층에 서의 DiffServ 서비스및 VPN 서비스제공기능을포함한다. 또한다수의 ISP 를경유한 -VPN 설정및관리를위한 CORBA 기반의분산망관리기능으로설계및구현되어있다. MIT (CORBA naming Service) SNMP Agent MIT Handler CPM RMA SNMP Agent User Interface Java Web GUI Reporter GUA CP TC PM layer DLCP Datalink layer Physical layer DLTC PhyTC GIA RMA Managing system DLPM PhyPM FM DLFM PhyFM SNMP Agent History data Log (Database) CPM RMA 그림 6. 차세대인터넷을위한분산망관리시스템 다수의시스템에분산설치될수있는분산망관리시스템구성을위하여 MIB/MIT 는 CORBA naming service 를기반으로설계및구현되어있다. 다양한종류의물리계층및데이터링크계층을효율적으로지원하기위하여각계층별관리기능을개별적으로구성하였으며, 망관리를위하여 LSP 설정및운용관리기능과구성관리, 성능관리및장애관리기능을구현하였다. 5.2 GIA (Generic Interface Adaptor) 그림 7 은차세대인터넷구성장비들을접속하기위한 GIA 구조를나타낸다. 일반적으로통신망구성교환노드나전송시스템의경우 SNMP MIB 을지원하는기능이제공된다. 차세대인터넷장비구현초기단계에서는 SNMP 의지원기능이제한적인경우가많으며, SNMP MIB 의상태정보가실제상황을나타내기에는상당한지연시간이걸리는경우가많기때문에 CLI (Command Line Interface) 접속기능이함께필요하다. 현재 GIA 의 CLI 접속기능을통하여 Cisco 3600 series 와 7200 series 의 TE 기능과 DiffServ 기능을접속시키고있다. GIA 의또다른기능으로는각 subnetwork 에설치되어실시간트래픽감시기능을지원하는 RMA (Remote Monitoring Agent) 를접속하기위한 RMA 접속기능을제공이있다. RMA 접속기능은성능관리기능에서각 subnetwork 간에구성되는 LSP 의전송성능을실시간으로감시할수있게한다. GIA CLI Interface Telnet Interface parser Transceiver Service Separator TELNET (TCP Port 23) Service Service Object Object SNMP Interface GET SET SNMP RMA Interface Connectivity Check Traffic Monitoring SOCKET RMA Connectivity Check (ICMP) Traffic Monitoring (Packet Capture) 그림 7. GIA (Generic Interface Adaptor) 5.3 구성관리구성관리기능모듈은현재설치되어있는물리계층노드및링크정보를파악하고이를 MIB 형태로구성하여최신상태정보를유지한다. 구성관리기능모듈의중요한기능으로각노드 (LAN switching hub, LSR, router 등 ) 의정보를자동적으로파악하는 auto discovery 기능과각노드의 port 별정보및각 port 의물리링크의구성정보, 그리고각 port 에접속되어있는인접노드의주소및관련정보를파악하는것이다. 데이터링크계층 ( 계층 ) 의구성관리기능으로서는이미설치되어있는 tunnel LSP 들의설정상태를파악하고, 각 tunnel LSP 의 traffic parameter 와 QoS parameter 를파악하 7
여야한다. 이를통하여각링크별최대용량과현재할당되어있는용량, 그리고추가로설정가능한용량에대한정보를유지하여야한다. 또한각링크의에러발생율 (residual error rate), resource color, 물리링크전송거리및전파지연시간등의정보를유지하여 constraint-based routing 에필요한 cost metric 을제공할수있어야한다. 그림 8 은 계층에서의구성관리정보를나타낸다. 계층망에서는각 subnetwork domain 별구성관리정보를파악할수있어야하며, 인터넷중계망에접속되어있는각가입자구내인트라네트워크 (stub network) 들의접속정보를파악하여야한다. 1.3 Core Transit Network Network R1.2 R0.1 1.1 2.1 R2.1 1.2 Router Port ID ( Address) Link type, bandwidth, etc. Gateway Router Port ID ( Address) Link type, bandwidth, etc. R2.2 2.2 2.4 2.3 계층에서의 LSP 설정및해제, 변경기능을담당한다. 인터넷중계망에서의트래픽수요및토폴로지에대한분석정보를기반으로중요한 router 들간에 tunnel LSP 를설정하고, 연결형 망을기반으로한트래픽엔지니어링기능을제공한다. 현재 Cisco 3620 series 와 7200 series 의 CLI 접속을통한 LSP 설정및관리기능을수행하도록설계및구현되어있다. 연결관리기능에서는 DiffServ-over- 기능을제공하기위하여기능을추가적으로제공하며, ingress LER 에서 QoS 별관리를위한 E-LSP 기반의 DiffServ-over- 서비스를제공한다. 그림 10 은 LSP 연결관리기능 GUI 를보여주고있다. LSP 설정은 LSR 들의경로설정기능을사용하여직접구성하는 automatic 방식과외부에서 operator 가직접경로를선정하여지정하는 explicit 경로지정방식을사용할수있다. Autonomous System AS 1 (or OSPF area 1) Autonomous System AS 2 (or OSPF area 2) 그림 8. / 망관리시스템의구성관리정보 그림 9 는구성관리기능의 GUI 예를보여주고있다. 구성관리기능에서는각노드및링크의정보를자동적으로파악하여보여주거나, 이를운영자가설정할수있게한다. 그림 9. 구성관리 GUI 예 5.4 연결관리 연결관리기능은 계층망을위한 그림 10. 연결관리기능 5.5 성능관리성능관리기능은 LSP 의트래픽전송성능을지속적으로측정하여이를 GUI 로표현하거나, DB 로저장하여분석할수있도록한다. 성능관리기능에서는 router 및 LSR 의각 port 별트래픽을총량으로측정할수있으며, LSR 의각 port 별로설정되어있는 LSP 별로구분하여측정할수있다. 그림 11 은 router 의 port 별트래픽측정결과를 GUI 로나타내어보여주고있다. 계층망의성능관리에서는각 LSP 의 ingress-to-egress 트래픽전송성능및 QoS 보장여부를직접측정할수있는방안을구현중에있다. 이를위하여각 subnetwork 의 DNS (Domain Name Server) 에 ITMA (Intelligent Traffic Monitoring Agent) 를설치하고, 주기적으로 endto-end 성능측정패킷을전송하여종단간성능 8
을측정하는방안을구현하고있다. 또다른방안으로서는 LSR 에 OAM 기능을구현하도록하여성능측정및 connectivity 검사용 OAM packet 을주기적으로전송하게하고, 이를사용하여 ingress-to-egress 전송성능을측정및분석하게하는방안을고려할수있다. 그림 11. 성능관리 GUI 의예 5.6 장애관리장애관리기능에서는 LSP 에서장애가발생하는경우이를신속하게감지하고, 사용자트래픽을신속하게우회시켜 packet loss 를최소화하는것이주기능이다. 우선 LSP 설정시 working path 에대하여 backup path 를설정하게하고, 장애가발생되는경우 ingress LSR 에서 backup LSP 로신속하게 protection switching 이이루어지게한다. 장애관리기능에서는장애원인을식별하기위한 causality graph 를 network 에대하여구성하고있으며, 이를기반으로다양한형태의 abnormal event 들이보고되었을때신속하게근본적인원인을식별하게하고, 이장애로인하여영향을받는다수의 LSP 들을모두신속하게대피시킬수있도록한다. network 에서의장애관리기능에서다양한형태의 backup LSP 설정이이루어질수있게한다. 예를들면 1:1, 1:N, M:N 등의 backup path 설정및운용이가능하게하고, SRLG (shared risk link group) 의개념을사용한우회경로설정기능등을지원할수있도록설계및구현되고있다. 6. 결론 기능을기반으로차세대인터넷중계망을구성하며, 트래픽제어를위한 TE 기능을사용하고, 서비스품질관리를위한 DiffServ 기능기반의네트워킹방안을제안하였으며, 이를구현하기위한 G signaling 기능과 CORBA 기반의분산망관리기능을제안하였다. 영남대학교에서구현중인 CORBA 기반의차세대인터넷중계망관리시스템은 를기반으로한차세대인터넷트래픽엔지니어링을지원할수있으며, 구성관리기능, LSP 연결관리기능, 성능관리및장애관리기능을제공한다. 본논문에서는현재진행중인설계및구현현황에대하여소개를하였으며, 종합적인시스템성능분석과실제인터넷중계망에서의적용시험결과는차후에발표할계획이다. 참고문헌 [1] Ayan Banerjee et al., Generalized Multiprotocol Label Switching (G): An Overview of Routing and Management Enhancements, IEEE Communications Magazine, July 2001, pp. 144~151. [2] IETF RFC 2475, An Architecture of Differentiated Services, S. Blake et al., December 1998. [3] Eve L. Varma et al., Architecting the Services Optical Network, IEEE Communications Magazine, September 2001, pp. 80-87. [4] IETF RFC 2702, Requirements for Traffic Engineering over, Awduche et al., September 1999. [5] IETF Draft, Support of Differentiated Services using E-LSP, S. Ganti et. al, April 2001. [6] Youngtak Kim, Eun-hyuk Lim, Douglas Montgomery, Discrete Event Simulation of the DiffServ-over- with the NIST G Networking Simulator (GLASS), JCCI-2002, pp. V-D.2.1~4, April 2002. [7] 김영탁, 서승호, 차세대인터넷의 QoS 보장형네트워킹기술, 정보통신부지정대학 IT 연구센터 ITRC Forum 2002, 2002 년 5 월. 본논문에서는차세대인터넷에서의서비스품질보장및효율적인통신망자원활용을제공할수있는네트워킹기술을살펴보고, 이를구현하기위한방안을제안하였다. 특히, 9
구수용 (Sooyong Koo) 프로토콜설계및구현 1996. 2. 영남대학교공과대학전자공학과 ( 학사 ) 1998. 2. 영남대학교공과대학전자공학과 ( 공학석사 ) 1998. 3 ~ 현재영남대학교공과대학전자공학과박사과정 2000. 3 ~ 현재대구과학대학컴퓨터정보과전임강사관심분야 : 통신망운용관리, 차세대통신망구조설계 서승호 (Seung-ho Seo) 1998. 2. 경일대학교 공과대학 컴퓨터공학과 ( 학사 ) 2000. 2. 영남대학교공과대학 멀티미디어통신공학과 ( 공학 석사 ) 2000. 3 ~ 현재 영남대학교 공과대학 정보통신공학과박사과정 관심분야 : 차세대 인터넷 및 인트라넷 망 운용관리 시스템 개발, CORBA 기반의 분산통신망운용관리시스템개발 김영탁 (Youngtak Kim) 1984. 2. 영남대학교공과대학전자공학과 ( 학사 ) 1986. 2. 한국과학기술원 (KAIST) 전기및전자공학과 ( 공학석사 ) 1990. 2. 한국과학기술원 (KAIST) 전기및전자공학과 ( 공학박사 ) 1990. 3. ~ 1994. 8. 한국통신통신망연구소전송망연구실장 / 선임연구원 1994. 9. ~ 현재영남대학교공과대학정보통신공학과조교수, 부교수 2001. 2. ~ 2002. 1. 미국국립표준기술연구소 (NIST) Advanced Networking Technology Division 방문연구원관심분야 : 차세대인터넷트래픽엔지니어링및망운용관리, 차세대광통신망제어 10