KR20040102029A - 아이피 네트워크 내에서 토폴로지 인식 정보를 제공하는방법 - Google Patents

아이피 네트워크 내에서 토폴로지 인식 정보를 제공하는방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중앙 노드 및 다수의 라우터를 포함하는 IP 네트워크 내에서 토폴로지 인식 정보를 제공하기 위한 방법, 유닛 및 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것으로서, 프로브가 IP 네트워크 내의 라우터에서 실행되고 프로브가 토폴로지 인식 시스템에 속하며, 상기 유닛이 IP 네트워크 내의 다른 프로브와의 관계를 획득하고 유지하기 위한 수단, 다른 네트워크 구성요소, 예를 들어 라우터와 스위치에 관한 정보를 수집하는 수단, 토폴로지 인식 시스템의 중앙 노드와 토폴로지 정보를 송수신하는 수단, 및 프로브가 실행되는 라우터 상에서 로컬 자원에 관련된 정보를 획득하는 수단을 포함한다.

Description

아이피 네트워크 내에서 토폴로지 인식 정보를 제공하는 방법{A METHOD FOR PROVIDING TOPOLOGY AWARENESS INFORMATION WITHIN AN IP NETWORK}
많은 통신 네트워크는 완전 IP 솔루션(All-IP Solution)을 목표로 발전하고 있다. IP 네트워크를 기반으로 하는 다양한 응용이 많아질수록, 정교한 제어관리 시스템에 대한 필요성이 증가한다. IP 네트워크는 본질적으로 분권화되어 있다. 각각의 네트워크 노드, 즉 라우터는 중앙 권한의 통제 없이 개별적으로 동작할 수 있다. 중앙제어가 유리한 응용도 있고, 네트워크 운용자는 종종 하나의 중앙집적 운영센터를 사용하여 자신의 네트워크를 통제하기를 원한다. 다시 말해서, 라우터의 상호연결방법 및 서로간의 트래픽을 라우팅하는 방식에 관한 정보를 필요로 하는 응용 또는 시스템은 점차 일반화되고 있다.
여기서는, 원하는 토폴로지 정보를 제공하는 모든 시스템이 토폴로지 인식 시스템으로 표시된다.
해당 기술의 상태
토폴로지 정보를 수집하기 위한 접근법은 여러 개가 있는데, 그중 몇가지가 여기서 간략히 설명된다. 다음 능력은 모든 토폴로지 인식 시스템에 공통적으로 구비된다.
- 토폴로지 정보를 중앙 노드에 전달한다. 중앙 노드는 이 정보를 다양한 목적, 예를 들면 네트워크 시각화 및 그래픽 관리 인터페이스를 위해 사용할 수 있다. 경로 검색과 같은 일반적인 토폴로지 인식 서비스가 또한 상기 시스템에 의해서 제공될 수 있다.
- 라우팅 정보, 라우터 인터페이스에 관한 정보 및 라우터에 대한 메타 데이터로 인식되는 것에 관한 정보(예를 들어, 노드 이름 또는 다른 판독 가능한 것의 본래 표기)를 수집한다.
아래에서, 토폴로지 인식을 위한 몇몇 공지된 방법이 설명된다. 각 접근방법의 강점 및 약점이 동시에 제공된다. 이는 본 발명에 의해 해결되는 문제들 부각시기기 위한 것이다.
모든 라우터 프로빙
IP 라우터는 흔히 Case J., Fedor M., Schoffstall M. Davin J., A Simple Network Management Protocol (SNMP), IETF, RFC1157에 정의된, 표준화된 네트워크관리 프로토콜(Standardized Network Management Protocol; SNMP)을 통해서 다양한 정보에 접속하게 한다. SNMP를 통해서 접속 가능한 이 정보는 관리 정보 기지국(Management Information Bases; MIBs)에 저장된다. 특히, 토폴로지 인식을 위해 필요한 정보는 표준화된 공동으로 지원되는 MIB에서 이미 입수 가능하다.
토폴로지 인식 시스템은 MIB에 접속하여 토폴로지를 알아낼 수 있다. 본 발명의 설명에서, '프로빙'이란 용어는 토폴로지 정보를 얻기 위하여 라우터 상의 MIB에 접속할 때(또는, 이를 위해 SNMP를 지원하는 다른 시스템에 접속할 때) 사용된다. SNMP 프로빙을 기반으로 하는 공지된 직접 토폴로지 인식 방법이 US 5,185,860에 설명되어 있다. 이 미국특허에 따른 솔루션은 제1 라우터에서 출발하여 어떤 라우터가 이웃하여 제1 라우터에 직접적으로 연결되어 있는지를 알아내고 그 이웃하는 라우터를 프로빙한다. 이웃하는 것으로 발견된 새로운 라우터마다, 프로빙 공정이 다른 홉(hop)으로 연장되어 새로 발견된 라우터를 넘어 도달해야 한다. 이 공정은 더 이상 라우터가 발견되지 않을 때까지 반복적으로 적용된다. SNMP 프로빙을 기반으로 하는 토폴로지 인식을 위한 다른 알고리즘이 물론 마찬가지로 적용될 수 있다. 공통분모는 모든 라우터가 모든 정보에 대해서 라우팅되어야 한다는 점이다.
이러한 접근방법을 기반으로 하는 토폴로지 인식 시스템은 단일 노드에서 구현될 수도 있고, 다수의 프로브 및 중앙 노드를 구비한 분산 시스템에서 구현될 수도 있다.
강점
SNMP에 기반한 접근법의 분명한 한 장점은 도메인에서 사용중인 라우팅 프로토콜과 독립적이라는 것이다. 유사한 접근법들은 다음의 장점을 가진다.
- 정보가 표준화된 MIB 내에서 접근 가능하다.
- 이러한 시스템을 구축하는데 필요한 도구가 쉽게 입수 가능하고 사용하기 쉽다.
약점
SNMP 기반 접근법에는 여러 가지 잠재적인 문제가 있다. 두 개의 근본적인 문제는 시그널링 양이 매우 많고 SNMP 프로토콜이 신뢰성이 없다고 알려져 있다는 점이다(이는 Postel J., User Datagram Protocol, IETF, 전달을 보증하지 않는 RFC768 전송에 기술된 UDP에 기반한다). SNMP만을 기반으로 하는 토폴로지 인식 시스템은 많은 양의 데이터를 수집해야 하는데, 이는 문제가 될 수 있다.
특정 형태의 토폴로지 인식 시스템에 가장 치명적일 수 있는 다른 문제는 변화에 대한 동적 전송의 지원이 취약하다는 것이다. SNMP만을 기반으로 하는 동적 토폴로지 인식을 구현하기 위한 두 개의 주요한 대안이 있다. 이들은 다음과 같다.
- 모든 변화가 분명히 발견되게 하기 위해서 주기적인 폴링을 사용한다. 여기서 시그널링 오버헤드와 변화를 발견하는데 소요되는 시간 사이에 절충이 필요하다. 잦은 폴링은 많은 시그널링 오버헤드를 야기하지만, 드문 폴링은 토폴로지 인식 시스템 내의 토폴로지를 정확하게 표현하지 못한다.
- 특정 이벤트에서 라우터에 의해 시작된 불필요한 SNMP 메시지인, SNMP 트랩에 의존한다. 이 방식에서, 적어도 이론적으로는, 라우터는 토폴로지 인식 시스템에게 토폴로지 변화에 대해서 알려줄 수 있다. 이 접근법이 갖는 문제점 중 일부는 SNMP의 믿지 못할 특성 때문에 손실될 수 있다는 점과 트랩이 구성되는 유연성이 제한되어 있다는 점이다. 모든 라우터 이벤트가 SNMP 트랩과 결합될 수는 없다.
링크-상태 라우팅 프로토콜
링크-상태 프로토콜이라 알려진 일군의 라우팅 프로토콜이 있다. 가장 흔한 링크-상태 프로토콜은 Oran D., OSI IS-IS Intra-domain Routing Protocol, IETF, RFC11428에 기술된 IS-IS 및 Moy J., OSPF Version 2, IETF, RFC2328에 기술된 OSPF이다. 링크-상태 프로토콜은 모든 라우터가 도메인 내의 모든 라우터의 정보를 최신 데이터베이스로 유지한다는 원리에 기초한다. 이 라우팅 프로토콜은 동시에 동기화되는 개별적인 라우터의 데이터베이스를 유지하도록 설계되었다.
이런 종류의 라우팅 프로토콜이 배치된 도메인에서, 토폴로지 인식 시스템은 링크-상태 원리의 장점을 가질 수 있으며 라우팅 프로토콜 메시지로부터 토폴로지 내의 모든 라우터에 관해 알 수 있다. 프로토콜 메시지는 라우팅 프로토콜에 능동적으로 참여함으로써(예를 들어, 라우터로 기능함으로써) 또는 네트워크를 수동적으로 엿봄으로써 접근될 수 있다.
어떤 경우든, 링크-상태 원리를 기반으로 하는 토폴로지 인식 시스템은 명백한 시그널링 없이도 모든 라우터 및 그들의 라우팅 정보에 대해 알게 된다. 이는 변화에도 관련 있다는 점을 유념해야 한다. 링크-상태 데이터베이스에서 입수 가능한 정보에 더하여, SNMP는 다른 데이터를 위해 개별적인 라우터를 프로빙하는데 사용될 수 있다.
강점
개별적인 라우터를 명백하게 시그널링하지 않고도 전체 토폴로지(라우터 및 라우팅 데이터)를 안다는 것은 SNMP 기반 시스템과 비교할 때 매우 진보된 것이다. 다른 중요한 강점은 라우팅에서의 변화가 라우팅 프로토콜을 통해서 쉽게 입수 가능하다는 것이다. 폴링이나 트랩에 라우터에게 필요하지 않다.
약점
링크-상태 데이터베이스에서 입수 가능한 범위를 넘는 다른 정보가 토폴로지 인식 시스템에 필요하다면, 링크-상태 원리는 SNMP 프로빙과 같은 다른 메커니즘과 결합되어야 한다. 이는 어떤 데이터는 여전히 개별적인 라우터로부터 수집되어야만 할 수도 있다는 것을 의미한다.
이 접근법의 다른 잠재적인 문제점은 토폴로지 인식 시스템의 신뢰성 및 성능이 프로브 근처에 있는 라우터의 행동에 매우 많이 의존한다는 점이다. 예를 들어, 토폴로지 인식 시스템을 대신해서 라우팅 프로토콜에 참여하는 노드가 단일 라우터에 직접 연결되고 이 라우터의 라우팅 프로토콜 공정이 실패한다면, 토폴로지 인식은 잃게 될 것이다.
모든 라우터 내의 토폴로지 인식 부품
토폴로지 인식을 위한 하나의 접근법은 모든 라우터 내에는 중앙집적 시스템에 필요한 토폴로지 정보를 제공하기 위해 설계된 맞춤화된 부품이 있다는 점이다. 이러한 부품은 SNMP를 국부적으로 사용할 수 있거나, 라우팅 프로토콜 메시지의 장점을 취할 수 있거나, 정보를 얻기 위해 특정 응용 프로그래밍 인터페이스(Application Programming Interfaces; APIs) 플랫폼을 이용할 수 있거나, 또는 이러한 방식을 결합하여 사용할 수 있다.
강점
모든 라우터에 토폴로지 인식 부품을 국부적으로 배치하면 라우터들 및 이들의 라우팅 데이터를 알기 위한 메커니즘의 필요성이 줄어들게 된다. 다른 방법의 고유한 문제점은 어느 정도 극복된다. 이는 토폴로지 정보가 수집되는 메커니즘이 훨씬 신뢰성 있고 튼튼하게 구출될 수 있다는 것을 의미한다.
약점
이 방법은 모든 라우터가 토폴로지 인식 부품을 구비한다고 가정하고 있다. 이는 도메인이 이 접근법을 적절히 기능하기 위해서 라우터에 대해 이질적이지 않아야 한다는 것을 의미한다. 모든 라우터가 토폴로지 인식 부품을 지원하지 않는다면, 토폴로지 인식에 구멍이 생길 것이다.
다른 문제점은 정보를 토폴로지 인식 시스템의 중앙 노드로 전송하는데 있다. 만약 모든 라우터가 중앙 노드에 연결을 구축한다면, 이 노드는 모든 연결을 관리하는 것만으로도 과부하에 걸릴 가능성이 있다.
토폴로지 인식 옵션의 요약
"모든 라우터 프로빙" 및 "링크-상태 라우팅 프로토콜"에서 설명된 접근법은, 프로브 노드가 토폴로지 인식 정보를 수집하기 위해 네트워크 내에 배치되고 중앙 노드가 정보를 저장 및 처리하는 계층적 빙식에서 구현하기에 적합하다. 이의 한 예가 도 1에 도시되어 있다. R로 표시된 사각형은 정규 라우터이고, P로 표시된 원은 토폴로지 인식 기능을 수행하는 호출된 단위 프로브이다.
프로브(P)는 토폴로지 인식 시스템의 중앙 노드에 연결되고, 중앙 노드(100)는 관리 사이트에 배치된다. 몇몇 네트워크에서, 네트워크 내에 추가적인 노드를 배치하는 것은 배치비용 및 관리 면에서 바람직하지 않다. 이러한 경우, 토폴로지 인식 기능이 "모든 라우터 내의 토폴로지 인식 부품"에서 설명된 것처럼 라우터 자체 내에 배치될 수 있다면 보다 유리할 것이다. 이러한 접근법의 한 예가 도 2에 도시되어 있다(중앙 노드는 도시되지 않음).
도 2에서, 토폴로지 인식 유닛, 또는 프로브는 왼쪽 아래 구석에 원형 점이 표시된 라우터 상에서 구현될 수 있다. 도메인 내의 모든 라우터는 하나만 제외하고는 프로브를 실행한다. 따라서, "모든 라우터 내의 토폴로지 인식 부품"의 "약점"에서 논의된 것처럼 토폴로지 인식 시스템에 구멍이 생길 것이다. 기본적으로, 모든 토폴로지가 완전히 발견되어야 한다면, 추가적인 기능이 있어야 한다.
해당 기술분야의 문제점
다음은 해당 기술분야의 문제점 세 가지가 논의될 것이며, 그 문제점은 시그널링 오버헤드, 견고성, 및 많은 세트의 토폴로지 인식 프로브 관리이다.
시그널링 오버헤드
프로브를 사용하는 토폴로지 인식 시스템에 필요한 시그널링은 두 개의 카테고리로 나뉜다.
A. 프로브에서 라우터로 또는 프로브에서 프로브로 토폴로지 정보를 수집하기 위해서 네트워크 플레인에 필요한 시그널링
B. 프로브에서 토폴로지 인식 시스템의 중앙 노드로 토폴로지 정보를 전송하는데 관계되는 시그널링
토폴로지 인식 솔루션에 따라서, 시그널링 오버헤드는 두 카테고리에서 다소 차이가 날 것이다.
A. 네트워크 플레인 시그널링
정보 수집을 위해 SNMP를 사용하는 어떤 솔루션은 꽤 많은 양의 시그널링을야기할 것이다. 하나(또는 몇 개)의 토폴로지 프로브가 도메인 내에서 작동되는 경우에, 프로브는 많은 호프를 라우팅하기 위해서 SNMP를 사용해야 한다. SNMP의 신뢰하지 못할 특징은 응용 레이어 상의 재전송이 필요할 것이라는 의미를 내포한다. 매우 빨라야 하는 시스템은 많은 시그널링 오버헤드를 야기할 것이지만, 그렇게 빠를 필요가 없는 시스템은 덜할 것이다.
토폴로지 인식 부품이 전부는 아니지만 대부분의 라우터에서 작동하는 솔루션에서, 오버헤드 시그널링의 양은 완전한 토폴로지 인식을 원할 경우 매우 넘쳐날 수 있다. 토폴로지 및 라우팅 정보가 라우팅 변경에 따라서 지속적으로 갱신되어야 하는 경우, 보다 많은 시그널링이 요구될 것이다.
모든 순응 라우터, 즉 토폴로지 인식 유닛(예를 들어, 프로브)를 구비하는 라우터는 직접 이웃하는 모든 라우터가 최소화될 것이며, 이중에 비순응 라우터가 있다면, 더 많은 프로빙이 필요하다. 비순응 라우터가 발견되자마자, 그 라우터의 프로빙은 준비동작에 들어갈 것이다. 순응 라우터는 직접 이웃하는 비순응 라우터 모두를 프로빙할 것이다.
시그널링 예가 도 3에 도시되는데, 여기서 라우터(R1내지 R3)는 토폴로지 인식 부품을 구현하지만 라우터(R0)는 아니다. 라우터(R1)는 이웃하는 라우터를 프로빙하고 그것이 비순응 라우터라는 것을 발견할 것이다. 비순응 라우터가 더 이상 없다는 것을 확신하기 위해서, 라우터(R1)는 인터페이스(a, c, d 및 e)(R1이 연결되면 b는 건너뛴다) 상에서 라우터(R0)의 이웃하는 라우터를 프로빙해야 한다.인터페이스(c 및 d)에서 라우터(R1)는 순응 라우터, 즉 라우터(R2및 R3)가 있다는 것을 알게 될 것이다. 인터페이스(a 및 e)에 대해서, 프로빙은 이웃하는 라우터가 무엇이냐에 따라서 계속되어야만 할 수도 있다. 라우터(R2및 R3)는 라우터(R0) 및 그의 이웃한 라우터에 대해서 알게 될 때와 유사한 단계를 수행해야 한다는 점을 고려해야 한다. 이는 꽤 많은 숫자의 방대한 프로빙 메시지를 만들게 된다.
하나(또는 몇 개)의 완전히 SNMP에 기반하는 프로브가 있는 경우, 시그널링은 프로브를 대부분의 라우터 내에 배치함으로서 어쩌면 감소될 수 있고, 이는 해결하기 힘든 멀티-홉(multi-hop) SNMP 문제를 대부분 회피하게 한다.
대부분의 라우터에 프로브가 있는 경우, 라우터를 구현하는 프로브가 부담을 나누어 갖도록 새로운 기능이 추가된다면 시그널링은 감소될 수 있다.
B. 토폴로지 정보 전송
중앙 노드에서 필요한 프로세싱 파워와 프로브 및 시스템의 중앙노드 사이에서 사용되는 대역폭 사이에는 균형조절이 있게 된다. 다음의 두 가지 접근법이 존재한다.
- 대역폭을 최소화한다. 프로브로 하여금 토폴로지의 그래프 표현을 수집하여 전송하게 하고, 시스템의 중앙 노드로 하여금 토폴로지 인식 기능을 제공하도록 그래프 상에서 계산을 수행하게 한다. 이는 네트워크의 가벼운 표현을 사용하지만 시스템의 중앙 노드는 라우터가 발견될 때마다 최단 경로를 검색하도록 주문식 계산을 수행할 필요가 있다.
- 시스템의 중앙 노드의 프로세싱을 최소화한다. 프로브로 하여금 라우팅 항목을 수집(또는, 계산)하여 시스템의 중앙 노드로 전송하게 한다. 네트워크를 라우팅 항목으로 표현하는 것은 보다 만은 전송 대역폭 및 저장 메모리를 필요로 하지만, 시스템의 중앙 노드의 프로세싱 관점에서 보다 효율적이다.
상술한 모델 중 어떤 것으로도, 시그널링 오버헤드를 줄임으로서 대역폭 사용을 최적화 할 여지가 매우 많다.
견고성
만약 토폴로지 인식 시스템이 대형 시스템의 중요한 부품이라면, 견고성을 위해서 보다 엄격한 요구사항이 있을 수 있다. 토폴로지 인식에서의 견고성은 토폴로지 인식 시스템이 얼마나 정확한지 또한 변화가 얼마나 빨리 검출되어 전파되는 지와 관련이 있다. "링크-상태 라우팅 프로토콜"에서 언급된 링크-상태 기반 접근법은 매우 뛰어난 성능 특성으로 정확한 최신의 표현을 유지하는데 뛰어나다. 링크-상태 기반 토폴로지 인식 프로브와 인접한 프로브의 라우팅 공정에서 단지 약간의 문제도 토폴로지 표현에 중대한 영향을 미칠 것이다. 이 문제는 몇몇 토폴로지 인식 프로브가 필요한 정보를 제공하도록 협력할 수 있는 솔루션을 필요로 한다.
많은 세트의 토폴로지 인식 프로브 관리
라우팅 도메인은 꽤 많은 숫자의 라우터로 증가할 수 있다. 라우팅 도메인이 수백 개의 라우터를 갖는 것은 흔한 일이다. 라우터 실행을 위한 미래의 목표는 아마도 더 많은 도메인을 사용하는 것일지도 모른다. 만약 토폴로지 인식이 대형 도메인의 모든 라우터에서 실행된다면, 모든 프로브에 대한 연결을 관리하는 것은 복잡해진다. 계층 및 집합을 제공하는 체계가 이 문제를 해결하는데 유용할 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 IP 네트워크 내에서 토폴로지 정보를 효율적으로 얻도록 도와주고, 즉 시그널링 오버헤드를 줄여주고, 또한 견고성을 증가시키고, 많은 세트의 토폴로지 인식 프로브를 관리할 수 있게 하는 방법, 토폴로지 인식 유닛 및 컴퓨터 프로그램 제품을 제공하는 것이다.
본 발명은 인터넷 프로토콜(Internet Protocol; IP) 네트워크에 관한 것이다.
보다 상세하게는, 본 발명은 IP 네트워크 내에서 토폴로지 인식 시스템을 제공하는 방법, 토폴로지 인식장치 및 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.
도 1은 독립형 토폴로지 인식 프로브를 도시한다.
도 2는 라우터 상에서 구현되는 프로브를 도시한다.
도 3은 시그널링 시나리오를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 토폴로지 인식 프로브의 인터페이스를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 토폴로지 인식 시스템을 도시한다.
도 6a는 본 발명에 따른 시그널링 시나리오인, 프로브 등록을 도시한다.
도 6b는 본 발명에 따른 시그널링 시나리오인, 재지정을 통한 등록을 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 동기화 예를 도시한다.
도 8은 본 발명에 따른 프로브 토폴로지 샘플 및 인접성 트리를 도시한다.
상술한 목표가 되는 문제점은 독립항에 따라서 본 발명에 의해 해결된다.
바람직한 실시예는 종속항에 제시되어 있다.
본 발명의 장점은 이종 IP 네트워크에서 사용 가능한 토폴로지 인식 시스템을 제공하는 것이다.
다른 장점은 유연하고 규모 조절이 가능하며 높은 성능 및 정확도를 제공하는 토폴로지 인식 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 장점은 프로브가 라우터의 성능에 미치는 악영향을 최소화하기 위해 가벼운 동작을 하도록 구성될 수 있고, 많은 라우터가 리소스에 존재할 경우, 프로브가 보다 많은 작업 부하를 가져갈 수 있다는 것이다.
본 발명에 따른 토폴로지 인식 시스템은 위에 열거된 문제점을 극복하기 위해 안출되었다. 따라서, 도 5에 도시된 본 발명에 따른 토폴로지 인식 시스템(500)은 다음을 제공한다.
- 프로브 인접성을 유지하기 위한 메커니즘(시그널링 문제를 다룬다)
- 토폴로지 인식 프로브가 자신을 계층 방식으로 자동으로 구성하고 연결 집합을 실행하는 방법(견고성을 다루고 많은 라우터 문제를 관리한다)
- 효율적인 방식으로 토폴로지 상태를 전송하기 위한 프로토콜 메커니즘(앞서 언급된 시그널링 문제를 다룬다)
- 견고하고 효율적인 토폴로지 인식 기능을 제공하기 위해 상술한 것을 결합한 시스템
토폴로지 인식 시스템(500)은 도 5에 도시되어 있다. 이 시스템(500)은 중앙 노드(502)와, 프로브로 언급되는, 도메인 내의 하나 이상의 라우터(504)에서 작동하는 토폴로지 인식 유닛(P)을 포함한다. 토폴로지 인식 프로브(P)를 실행해야 하는 도메인 내의 라우터의 개수는 제한이 없다. 도메인 내에서 하나의 단일 라우터로부터 모든 라우터에 이르기까지 임의의 개수의 라우터에 프로브가 존재할 수 있다. 그러나, 도메인 내의 대부분의 라우터(504)가 토폴로지 인식 프로브(P)를 포함하는 것이 바람직하다. 프로브(P)를 포함하지 않은 라우터(즉, 비순응 라우터)는 506으로 표시되어 있다. 중앙 노드(502)는 프로브(P)를 포함하는 하나 이상의 라우터(504)에 연결되어 있다. 더욱이, 라우터는 다른 라우터와 연결되고, 프로브(P)를 포함하는 라우터 중 몇몇은 집합점으로서 적합하다. 토폴로지 인식 프로브(P)는 IP 네트워크 내의 다른 유닛으로부터 토폴로지 정보를 획득할 수 있는 유닛이며, 다른 일반 라우터 내에서 작동하는 소프트웨어에 의해서 실행된다. 토폴로지 정보는 SNMP를 통해 접근 가능하며, MIB에 저장된다. MIB는 라우터 내에 위치한다.
토폴로지 정보는 프로브(P)로부터 중앙 노드(502)로 전송되고, 중앙 노드(502)는 이정보를 다양한 목적, 예를 들어 네트워크 시각화 및 그래픽 관리 인터페이스를 위해 사용할 수 있다. 그러므로, 중앙 노드(502)는 토폴로지 정보를 저장하고 처리한다. 시스템의 중앙 노드(502)는 예를 들어 정적으로 구성된 어드레스를 이용하여 또는 관리된 라우팅 도메인 내의 예비 애니캐스트 어드레스를 이용하여(즉, 애니캐스트 어드레스가 접촉되고, 애니캐스트 어드레스는 한 그룹 내의 하나 또는 그 이상의 컴퓨터와 결합될 수 있고, 그 그룹 내의 컴퓨터들 중 하나가 응답한다) 위치될 수 있다.
프로브(P)의 기능은 도 4에 도시된 것처럼, 자신의 인터페이스인 토폴로지 인식 시스템 인터페이스(402), 로컬 자원 인터페이스(406), 네트워크 인터페이스(404) 및 프로브 인접성 인터페이스(408)에 의하여 설명된다. 토폴로지 인식 시스템 인터페이스는 이후로 시스템 인터페이스(402)로 언급된다. 각 인터페이스의 상세 설명은 다음의 하위 영역에서 제공된다. 대략적으로, 각 인터페이스의 기능은 다음과 같다.
- 토폴로지 인식 시스템 인터페이스(402): 토폴로지 인식 프로브는 토폴로지 인식 시스템의 일부이다. 이 시스템은 중앙 노드와 추가적인 프로브를 포함한다. 토폴로지 정보는 프로브로부터 이 인터페이스를 경유하여 중앙 노드로 전송된다.
- 네트워크 인터페이스(404): 프로브는 통해서 토폴로지 인식 프로브(예를 들어, 라우터 및 스위치)를 포함하지 않는 다른 네트워크 구성요소에 관한 정보를 이 인터페이스를 통해서 수집한다. 현 인터넷 표준에서, SNMP가 이 인터페이스를 위해 사용되는 일반적인 프로토콜이다.
- 로컬 자원 인터페이스(406): 프로브가 다른 일반 라우터에서 작동중이기 때문에, 라우터 상에서 국부적으로 획득할 토폴로지 정보가 있다.
- 프로브 인접성 인터페이스(408): 각 프로브는 네트워크 인터페이스 및 토폴로지 인식 시스템 인터페이스를 통한 시그널링을 최소화하기 위해서 인접 프로브와의 관계를 유지한다.
토폴로지 인식 시스템 인터페이스(402)를 포함하는 토폴로지 인식 프로브(P)를 사용함으로써, 토폴로지 정보는 시그널링을 최적화하여 효율적으로 전송된다. 큰 세트의 토폴로지 인식 프로브의 견고성 및 관리는 중앙 노드에서 프로브를 등록하고 집합점을 안내함으로써 달성된다. 따라서, 본 시스템은 자동으로 구성될 수 있다.
프로브 인접성 인터페이스(408)를 포함하는 토폴로지 인식 프로브(P)를 사용함으로써, 토폴로지 정보 시그널링은 비순응 라우터를 갖는 도메인으로부터 토폴로지 정보를 획득하기 위해서 경로 시그널링을 사용하여 줄어든다. 따라서, 토폴로지 인식 시스템 인터페이스 및 네트워크 인터페이스를 통한 데이터 전송이 최소화된다. 이 인터페이스는 인접하게 됨으로써, 즉 서로 감독함으로써 강화된 견고성을 제공한다. 프로브(P)는 따라서 프로브 등록 및 집합점을 사용하여 동적으로 자동으로 구성될 수 있다. 네트워크 플레인 시그널링은 최소화된 프로빙을 위한 프로브 관할영역을 사용하여 감소되는데, 다시 말해서 이는 어떠한 오버랩 동작도 네트워크 인터페이스에 대해 수행되지 않게 한다. 그러므로, 시스템 인터페이스 및 네트워크 인터페이스를 통한 시그널링은 최소화되고, 이는 도 3에 도시된 문제를 피하게 된다는 것을 의미한다.
네트워크 인터페이스(404)는 비순응 라우터, 즉 프로브가 없는 라우터로부터 정보를 수집하고, 그로 인해 네트워크 플레인 시그널링을 감소시킨다.
로컬 자원 인터페이스(406)는 토폴로지 정보를 위해 국부적으로 입수 가능한 자원을 사용함으로써 네트워크 플레인 시그널링을 감소시킨다. 따라서 본 인터페이스가 사용될 때 강화된 전체 성능을 얻게 된다.
토폴로지 인식 프로브(P)는 토폴로지 인식 시스템 인터페이스(402)를 나머지 세 개의 인터페이스(즉, 프로브 인접성 인터페이스(408), 네트워크 인터페이스(404) 또는 로컬 자원 인터페이스(406)와 결합하여 포함할 수 있다. 바람직하게, 프로브는 견고하고 효율적인 토폴로지 인식 기능을 제공하기 위해서 네 개의 인터페이스 모두를 포함한다.
인터페이스는 시그널링 도면과 그에 대한 설명을 함께 사용하여 아래의 하위 영역에서 설명된다. 메시지의 정확한 세부 내용, 교환되거나 포맷중인 메시지, 그리고 각 메시지의 내용을 정확히 나타내는 것은 아니라는 점을 유의해야 한다. 이는 모든 기능을 이해하기에 충분한 정보를 제공하려는 것이지, 실시를 위한 세부사항을 밝히려는 것이 아니다.
토폴로지 인식 시스템 인터페이스
본 발명의 첫 번째 실시예에서, 토폴로지 인식 프로브(P)는 시스템 인터페이스(402)를 포함한다.
대형 도메인 내의 대부분의 라우터에 프로브가 있다면, 연결 관리 및 메시지다중화는 복잡한 문제가 된다. 토폴로지 인식 프로브를 토폴로지 인식 시스템의 나머지 구성에 연결하는 것은 이 인터페이스에 의해 다루어지며, 토폴로지 인식 시스템(500)의 나머지 구성은 중앙 노드(502) 및 추가적인 토폴로지 인식 프로브(P)를 포함한다.
프로브 등록 및 집합점
토폴로지 인식 프로브(P)는 시작할 때 시스템의 중앙 노드(502)에 등록한다. 등록의 시작은 프로브(P)에게 있다. 등록 메시지가 시스템의 중앙 노드(502)에 수신되면, 프로브(P)의 식별자가 중앙 노드(502) 내에 저장된 알려진 프로브 목록에 추가된다. 그 후, 프로브 연결을 있는 그대로 수락할 것인지(2a), 프로브를 집합점으로 사용할 것인지(2b), 또는 프로브를 이전에 선택된 집합점으로 재지정할 것인지(2c)를 결정한다. 제1 바람직한 실시예에 따른 시그널링 대안이 도 6a에 도시되어 있다.
2a의 경우, 프로브는 시스템의 중앙 노드(502)에 대한 자신의 관계를 유지하고, 자신의 토폴로지 정보 전부를 직접 전달할 것이다. 2b의 경우, 프로브(P)는 다른 프로브(P)로부터 토폴로지 정보를 수신하고, 이 정보를 자신의 토폴로지 정보와 함께 시스템의 중앙 노드(502)로 전달할 것이다. 2c의 경우, 프로브는 시스템의 중앙 노드에 자신의 대한 자신의 관계를 해체하고, 재지정 메시지에서 인식된 집합점으로 새로운 관계를 수립할 것이다.
집합 결정을 내리는 방식에 대한 세세한 설명은 본 발명의 범위에 속하지 않음을 유의해야 한다. 그러나, 이는 프로브가 집합점이 될 준비가 되어 있음을 알릴 수 있도록, 즉 자신의 정보 이외에 다른 프로브로부터 토폴로지 정보를 전송하도록 하는데 유용할 수 있으며, 이를 결정하기 알고리즘에 포함시킬 수 있다. 메모리와 프로세싱 요구사항은 모두 일반 프로브(P)에서 보다 집합 프로브(P)에서 더 클 것임은 명백하다.
재지정-메시지가 본 발명의 제1 바람직한 실시예에 따라서 사용된 시그널링 시나리오는 도 6b에 도시되어 있다. 최초의 등록 메시지(1)는 시스템의 중앙 노드(502)에 도달하고, 중앙 노드(502)는 재지정 메시지(2)를 발행한다. 재지정 메시지는 어디로 재지정(AP)하는지에 대한 정보 및 인증을 목적으로 새로운 등록 메시지에 첨부될 수 있는 정보를 포함한다. 이러한 예에서, 시스템의 중앙 노드(502)에 의해 토큰이 발행된다. 이 토큰은 프로브가 집합점을 등록할 때 등록 메시지를 따라서 보내진다. 이는 집합점에서 등록 인증 및 허가를 가능하게 한다. 토큰은 한 예임을 유의해야 한다. 본 시스템을 실시할 때 신뢰를 위해서 다른 수단을 사용할 수 있다. 등록 메시지를 받는 순간, 집합점은 지속 메시지(keep going message)로 응답한다.
본 방법의 중요한 특징은 집합점(즉, 프로브(P))이 원하는 경우 추가적인 계층을 도입하도록 허용한다는 점이다. 도 6b의 예에서, 최하위 레벨에는 일반 프로브(P)가 있고, 그 다음 집합점이, 그리고 최상위에는 시스템의 중앙 노드(502)가 있다. 몇몇 이유로 집합점이 추가적인 계층을 도입하기를 원한다면, 집합점은 본 예에서 사용된 지속 메시지 대신에 재지정 메시지를 프로브(P)에게 전송할 것이다.추가적인 계층을 도입할지 여부 및 도입 시기를 결정하기 위해 사용되는 알고리즘에는 많은 옵션이 존재한다. 단순한 예로는 하위-레벨 프로브(P)에 대한 연결 수를 기초로할 수 있다.
일반적으로, 시스템 내의 모든 집합 관계에는 부모 및 자식 노드가 있을 것이다. 최상위 레벨에서, 시스템의 중앙 노드(P)는 부모가 되고 모든 집합점은 자식이 된다.
등록 과정(재지정 등을 포함)은 집합점으로서 작동하는 모든 프로브(P)(시스템의 중앙 노드 및 모든 다른 집합점 포함)가 자신의 상태를 재평가하도록 지속적으로(예를 들어, 주기적으로 또는 불규칙한 간격으로) 반복된다. 이 간격은 시그널링 오버헤드를 최소한으로 유지하기 위해 드문드문 있어야 한다.
네트워크내의 운전 정지로 인해 집합 부모 프로브(P)와 자식 프로브(P) 사이의 관계가 상실되면, 부모는 이전에 등록 메시지를 수신했던 임의 프로브 세트에게 요구되지 않은 집합 메시지를 발행할 수 있다. 이러한 집합 메시지와 관련하여, 새로운 집합점을 인식하기 위한 일련의 재지정 메시지가 또한 존재할 것이다. 이는 모든 집합 부모가 수신된 등록 메시지의 상태를 유지한다는 것을 의미한다.
토폴로지 정보 전송
큰 토폴로지의 세부내역을 표현하는데 필요한 정보의 양은 중요하다. 집합 관계에 있는 자식과 부모 사이에서 전송되는 정보의 양을 최소화하기 위한 방법이 필요하다.
견고성 및 낮은 시그널링 오버헤드 모두를 달성하기 위해서, 정보가 갱신을 기반으로 하는 체계가 지속적으로(예를 들어, 주기적으로) 반복되는 동기화방법과 함께 사용된다. 프로브(P)는 토폴로지 내의 변화를 감지할 때 요구받지 않은 갱신 메시지를 전송한다. 잘 동작하는 프로브는 주기적인 라우팅 프로토콜 갱신 등의 결과로 갱신을 전송하는 것을 피하기 위해 필터를 실행한다. 토폴로지 내에 실질적인 변화가 발생한 경우에만 갱신 메시지를 전송할 필요가 있다.
토폴로지 정보 메시지의 포맷은 본 발명에서 요구되지 않는다. 정보를 델타 형태로 전송하는 것이 필요하며, 여기서 각 정보는 정보의 일부를 삽입, 변경 또는 제거한다. 기존 데이터에 변화가 있은 경우, 변경 명령이 갱신을 위해 사용된다. 제거 명령은 더 이상 적절하지 않은 정보에 대해서 전송된다.
상술한 갱신 메시지 이외에, 집합 관계의 부모 프로브 및 자식 프로브 내의 부정합을 검출하도록 설계된 동기화 구조(지속적으로 반복됨)가 있다. 반복적으로, 드문드문 있는 간격을 사용하여 프로브는 자신의 토폴로지 정보의 압축된 표현을 자신의 집합 부모에게 전송한다.
도 7에서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 두 개의 동기화 시나리오가 도시된다. 먼저, 자식 프로브(P)는 자신의 상태(즉, 토폴로지 정보)의 압축된 표현을 포함하는 동기화 메시지를 전송한다. 집합 부모는 이 메시지를 수신하여 현재 자식에 대한 상태와 비교한다. 이는 요구 때마다 계산될 수도 있고, 항상 메모리 내에 유지될 수도 있다. 2a의 경우, 부모는 상태가 정합된다는 것을 발견하고 이를 되돌려 알려준다. 2b의 경우, 상태 부정합이 발견되고(이 경우 부모는 자식과는 현저히 다르게 서브세트-X가 부족하다), 따라서 부모는 자식으로부터의 정보의 서브세트-X에 대한 갱신을 요청한다. 그러나, 자식 대신에 부모가 동기화 메시지를 전송하게 함으로써 동기화를 시작하는 것이 또한 가능하며, 자식은 메시지를 수신하여 현재 부모에 대한 상태와 비교한다. 집합 부모는 또한 중앙 노드가 될 수 있다는 점을 유의해야 한다.
프로브의 토폴로지 정보의 압축된 표현은 예를 들어 일련의 검사합 또는 주기적 덧붙임 검사일 수 있다. 알고리즘 선택이 실시를 위해 남겨진다. 실시에 의해 고려되어야 하는 기본적인 최적화는 상태가 부정합하는 보다 작은 서브세트의 정보를 인식하는 능력이다. 이는 부모가 갱신을 위해 요청할 때 보다 정밀해지게 한다. 이러한 메커니즘이 부족하다면, 자식의 전체 상태는 상태 부정합이 발견될 때 전송되어야 한다.
프로브 인접성 인터페이스
본 발명의 두 번째 바람직한 실시예에서, 프로브는 프로브 인접성 인터페이스(408)를 포함한다.
프로브는 서로에 대한 인접성을 수립하고 유지하기 위해 주문형 프로토콜을 사용한다. 이 프로토콜의 기본적인 기능은 프로브가 서로에 대해 알게 하는 것이다. 이 프로토콜의 보다 진보된 특징은 프로브가 자신의 환경(즉, 직접 연결되는 이웃)에 대해서 서로 알게 하고 프로브가 어떤 프로브에서 무엇을 하도록 동의할 수 있게 하도록 설계된다.
다음은 인접성이 어떻게 수립되는지를 설명한다. 다음 섹션은 인접성이 수립된 후 프로토콜을 위한 두 개의 서로 다른 작동모드를 설명한다. "최소화된 프로빙을 위한 프로브 관할구역" 섹션에서, 일반적인 목적의 토폴로지 인식 시스템을 위한 사용모드가 제공되고, "프로빙을 회피하기 위한 경로 시그널링" 섹션은 보다 전문화된 어플리케이션을 위한 모델을 제공한다.
인접하기
각 프로브 대해서, 네트워크의 트리구조 뷰는 어떤 다른 프로브가 인접하게 되는지 결정하기 위해서 유지된다. 각 프로브는 자신을 트리의 뿌리로 유지한다. 프로브 라우터 상의 각 인터페이스를 위해 하나의 가지가 존재할 것이다. 가지는 하나 또는 그 이상의 비순응 라우터를 중간 노드로 또한 인접 프로브를 나뭇잎으로 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 한 예가 도 8에 도시된다.
도 8에서, 원형 점으로 표시된 라우터(A, E 및 F)는 토폴로지 인식 프로브를 작동하게 한다. 라우터(B, C 및 D)는 비순응 상태이다. 라우터(A)의 관점에서, 인접성 트리는 먼저 도면의 오른쪽에 도시된 것처럼 두 개의 주요 가지를 포함한다. 가지를 보다 가까이서 관찰하면, 라우터(A)는 라우터(E)가 나뭇잎으로서 한 번 이상 나타나는 것을 발견하고, 이는 몇 가지가 가지치기될 수 있다는 것을 의미한다. 라우터(A)는 더 짧은 가지 앞에 있는 더 긴 가지를 가지치기하도록 선택하고, 이는 라우터(A, B, C, E)가 가지치기될 것이라는 점을 의미한다. 이 단계가 수행되면, 라우터(A)는 라우터(E)가 라우터(D)를 경유하여 마찬가지로 발견되기 때문에 라우터(A, B, E) 가지를 마찬가지로 가지치기된다. 라우터(A, D, *) 가지는 라우터(E 및 F) 모두가 이런 식으로 도달되기 때문에 유지된다. 간략히, 프로브는 자신의 인접성 트리에서 가능한 적고 가능한 짧은 가지를 유지하기 위해 노력한다. 결론적으로 라우터(A)는 자신의 가지를 통해 라우터(D)로 연결된 라우터(E 및 F)와의 인접성을 유지할 것이다. 가지는 실제 라우팅과 동일할 필요가 없으며 논리적이란 점을 유의해야 한다. 예를 들어, 라우터(A)로부터 라우터(E)로의 패킷은 실제 네트워크에서 라우터(B)를 통해 라우팅될 수 있으며, 이때 인접성 트리는 라우터(A, D, E) 가지를 사용할 것이다. 이는 둘 또는 그 이상의 프로브가 존재하는 경우 각 프로브가 적어도 하나의 인접성을 갖는다는 것을 의미한다. 이는 또한 모든 순응 라우터가 일련의 끊임없는 인접성을 통해서 논리적으로 연결된다는 것을 의미한다. 각각의 인접성은 메시지, 바람직하게는 각 라우터에 의해서 인접한 모든 라우터에 반복적으로 전송되는 작은 메시지를 사용하여 생생하게 유지된다. 이는 상실된 프로브가 인접한 프로브의 중간 휴식을 이용하여 발견될 수 있다는 것을 의미한다. 모든 프로브는 자신의 인접성을 수립하기 위해서 트리 구축 및 가지치기 작업을 수행한다는 점을 유의해야 한다. 자신과의 인접성을 시도함으로써 라우터가 순응적인지 아닌지를 판단하는 결정적인 방법이 있다고 추측된다. 본 발명은 특별한 솔루션을 요구하지는 않으나, 한 예로서 예비의 트랜스포트 프로토콜 포트 번호를 사용한다. 이 방식에서, 프로브가 자신의 인접성을 조사할 때("네트워크 인터페이스" 섹션 참조), 프로브는 자신이 순응적인지 아닌지를 판단하기 위해서 자신과의 인접성 수립을 시도할 수 있다. 결함 있는 프로브에 의해 인접성이 상실된 경우, 인접성 트리를 구축하고 몇몇 가지를 가지치기하는 공정은 다시 완료되어야 한다. 몇 추가적인 상태가 유지된다면, 프로브는 자신의 트리 가지 중 어떤 것을 따라서 인접성을 재시도해야 하는지 알 수 있다는 점을 유의해야 한다.
최소화된 프로빙을 위한 프로브 관할구역
프로브 관할구역은 프로브가 프로빙을 담당하는 비순응 라우터를 정의한다. 토폴로지 인식을 위한 방법이 모든 라우터를 능동적으로 프로빙하는 것이라면, 프로브 관할구역은 프로브의 네트워크 인터페이스를 통한 시그널링을 최적화하는데 사용될 수 있다. 이렇게 하면, 프로브 관할구역에는 오버랩이 없어야 한다. 다시 말해서, 각 비순응 라우터는 단지 하나의 프로브 관할구역에 속한다. 본 섹션에서는 프로브 인접성이 비-오버랩 관할구역을 만들기 위해 어떻게 사용되는지를 설명한다. 프로브 인접성을 수립하는 과정에서, 각 프로브는 일련의 비순응 라우터를 관찰할 것이다. 프로브는 비순응 라우터 목록 및 메트릭을 유지하고, 프로브 식별자는 이러한 프로브 각각에 결합된다. 메트릭은 비순응 라우터가 얼마나 멀리 떨어져 있는지에 대한 일차원 표시이다. 예를 들어, 메트릭은 프로브와 비순응 라우터 사이의 홉의 개수일 수 있다. 프로브 식별자는 자신의 관할구역에 라우터를 갖는 프로브를 인식하도록 설정된다. 처음에, 프로브는 자신의 관할구역에 속하는 것으로 보이는 모든 비순응 라우터를 요구한다.
인접 프로브의 각 쌍에 대해서, 하나의 마스터와 하나의 슬레이브가 존재한다. 마스터-슬레이브 관계는 인접성이 수립시 결정되고, 예를 들어 미리 구성된프로브 우선권에 기반하거나 인접성의 시작이 되는 프로브가 무엇인지에 기반할 수 있다. 그러나, 슬레이브는 비순응 라우터 중 자신의 리스트의 서브세트를 마스터에 전송한다. 서브세트는 가지치기가 수행되기 전, 두 개의 프로브 사이의 본래 인접성 트리 가지에 있는 라우터의 목록이다. 슬레이브로부터 라우터 목록을 수신하자마자, 마스터는 이것을 자신의 리스트와 비교한다. 마스터 및 슬레이브 리스트 모두에서 나타나는 각 항목이 비교된다. 어떤 프로브가 라우터와 결합된 더 작은 메트릭을 갖던 간에, 자신의 관할구역 내에 그 라우터를 갖는다. 두 개의 프로브의 메트릭이 동일하다면, 마스터 프로브는 다른 결정적인 방법을 사용하여 결정한다. 예를 들어, 마스터-슬레이브 관계에 의해 판단될 수 있다. 큰 관할구역으로 시작하면, 각 프로브는 자신의 관할구역을 가능한 한 작게 하려고 노력할 것이다.
프로빙을 회피하기 위한 경로 시그널링
본 섹션에서 설명된 모델은 일반 목적의 토폴로지 인식 시스템에 직접 적용가능하지 않다. 프로브가 네트워크의 특정 위치에 전략적으로 배치될 수 있는 응용에서, 이 모델은 잘 작동한다. 이 작동모드 하에서, 프로브는 토폴로지 데이터를 위한 비순응 라우터의 방해적인 프로빙을 회피한다. 대신에, 프로브는 비순응 라우터를 위한 라우팅을 알기 위해서 내부-프로브 시그널링에 의존한다. 기본적으로, 각 프로브는 로컬 인터페이스를 통해서 자신의 로컬 라우팅 데이터를 알게 되고 네트워크 인터페이스를 이용하여 모든 인접하는 프로브의 경로를 알게 된다.프로브는 자신의 로컬 라우팅 테이블 및 경로의 표현을 토폴로지 인식 시스템 인터페이스를 통해서 모든 인접한 프로브로 전송한다. 이는 시스템의 중앙 노드가, 토폴로지의 완전 맵을 컴파일하기 위해 링크-상태 라우터에 의해 사용된 것과 닮은, 알고리즘을 실행해야 한다는 것을 의미한다. 비순응 라우터가 연결되는 모든 로컬 인터페이스에 대해서, 프로브는 다음 작업을 수행한다.
발신 인터페이스를 통해 접근 가능한 모든 프로브로의 경로를 프로빙한다. 인접성 트리와의 차이점은 논리적 가지가 아닌, 패킷에 의해 취해진 실제 경로가 여기서 검사된다는 점이다.
상술한 프로빙은 앞선 섹션에서 사용된 것과 서로 다르다. 본 작동모드에서, 프로빙은 SNMP로 노드를 검사하기보다는 차라리 트레이스루트(traceroute) 또는 핑(ping) 프로그램과 같은 도구로 경로를 추적하는 것을 의미한다.
경로는 그 양쪽 끝에 프로브가 있는 경우에만 발견될 수 있다는 것을 유의해야 한다. 이는 어플리케이션이 일반 목적의 토폴로지 인식 시스템인 경우 심각한 장애가 된다. 그러나, 어플리케이션이 특정한 요구사항을 가진다면, 이 방법은 매우 유용하다. 한 예는 관리를 요하는 네트워크의 입구 및 출구 노드에 프로브가 배치된 경로-반응 자원 관리를 위한 것이다.
네트워크 인터페이스
본 발명의 세 번째 바람직한 실시예에서, 토폴로지 인식 프로브는 네트워크 인터페이스를 포함한다.
도 4의 네트워크 인터페이스를 사용함으로써, 프로브는 비순응 라우터를 프로빙하여 국부적으로 활용 가능하지 않은 토폴로지 정보를 알 수 있다. 토폴로지 정보를 위해 라우터를 프로빙하는 방법은 알려져 있다. 대부분의 관련 정보는 표준화된 MIB에서 입수 가능하며, SNMP로 접근될 수 있다. 현존하는 방법이 이 인터페이스를 위해 사용된다. 다음 이벤트 중 하나 또는 그 이상은 비순응 라우터, 즉 토폴로지 인식 시스템 내의 프로브 중 나머지와 순응하는 토폴로지 인식 프로브를 포함하지 않는 라우터로부터 정보를 수집하는 공정을 시작할 수 있다.
- 시동(start-up). 프로브가 처음 시동할 때, 정보 수집을 수행해야 한다.
- 라우팅 프로토콜 이벤트. 라우팅 프로토콜 내의 이벤트가 감시될 수 있다면, 이들은 또한 프로브로부터 해석될 수 있으며 정보 수집 시작으로 사용될 수 있다. 이것이 유용한 경우의 한 예는 변화가 동적으로 발견되는 때이고, 이 경우 라우팅 프로토콜 이벤트는 무언가가 변했고 정보가 수집되어야 한다는 신호이다.
- 주기적 이벤트: 프로브의 상태가 올바른지 확인하기 위해서, 프로브는 정보의 주기적 조사(polling)를 사용할 수 있다.
- 네트워크 구성요소로부터의 명백한 지시, 예를 들어 라우터로부터의 SNMP 트랩.
로컬 자원 인터페이스
본 발명의 네 번째 바람직한 실시예에서, 토폴로지 인식 프로브는 로컬 자원 인터페이스를 포함한다.
라우터 플랫폼에 따라서, 서로 다른 자원이 활용 가능할 것이다. 일반적으로, 라우터 상의 소프트웨어 일부가 라우팅 및 인터페이스 정보에 접근하게 하는 몇 종류의 핵심 API가 있을 것이다. 로컬 자원에 대한 다른 접근법은 필요한 정보를 얻기 위해 SNMP를 국부적으로 사용하는 것이다. 라우팅 정보를 위해 국부적으로 활용 가능한 핵심 API의 한 예는 FreeBSD 매뉴얼 페이지(BSD 기반의 라우터 상에서 사용 가능한 루틴의 FreeBSD 핵심 인터페이스 매뉴얼 패밀리)의 네 번째 섹션에 있는 '루트(route)'에 대한 매뉴얼 페이지에 설명된 루트이다.
링크-상태 라우팅이 사용되는 도메인에서, 토폴로지 정보를 얻기 위해서 프로브는 라우팅 프로토콜 소프트웨어에 의해 관리되는 링크상태 데이터베이스에 접근할 수 있다. 로컬 인터페이스를 사용하면 다음과 같은 장점이 있다.
- 네트워크 시그널링 오버헤드를 회피한다.
- 네트워크를 통한 SNMP를 사용하는 것보다 더 신뢰성이 높다.
- 동적 토폴로지 인식이 저렴한 폴링을 통해서, 또는 로컬 인터페이스가 그러한 메커니즘을 제공하는 경우 라우터 내의 다른 소프트웨어 구성요소로부터 요구되지 않은 콜백(예를 들어, 신호 또는 중단)을 수신함으로써 달성될 수 있다.
본 발명에 따르는 토폴로지 인식 프로브는 적어도 시스템 인터페이스를 포함한다. 그러나, 시스템 인터페이스 외에도, 본 발명은 상술한 인터페이스(즉, 네트워크 인터페이스, 로컬 자원 인터페이스 및 프로브 인접성 인터페이스)를 임의의 조합으로 포함할 수 있다.
위에 설명된 본 발명에 따른 토폴로지 인식 시스템을 획득하는 방법은 상기 방법의 단계들을 수행하는 소프트웨어 코드 수단을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품에 의해서 구현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 IP 네트워크 내의 라우터에 있는 처리수단에서 작동될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 직접 또는 플로피디스크, CD, 인터넷 등과 같은 컴퓨터에 사용 가능한 매체로부터 로딩된다.
본 발명은 상술한 바람직한 실시예로 한정되지는 않는다. 다양한 대안, 변경 및 등가물이 사용될 수 있다. 그러므로, 상술한 실시예는 본 발명의 범위를 제한하려는 목적으로 사용되어서는 안되며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구항에 의해 정의된다.

Claims (27)

  1. IP 네트워크 내에서 토폴로지 인식 정보를 제공하는 방법으로서, 상기 IP 네트워크는 토폴로지 정보를 저장하고 처리하도록 적응된 토폴로지 인식 시스템(500)의 중앙 노드(502)를 포함하고, 상기 중앙 노드(502)는 상기 IP 네트워크 내의 라우터(504)에서 구현되는 하나 이상의 토폴로지 인식 유닛(P)에 연결되고, 상기 유닛은 토폴로지 인식 시스템 인터페이스(402)의 기능을 포함하고, 상기 토폴로지 인식 정보 제공방법은,
    상기 토폴로지 인식 유닛(P) 중 하나로부터 상기 중앙 노드(502)로 등록 메시지를 전송하는 단계;
    상기 중앙 노드(502)에서 상기 유닛(P)의 식별자를 알려진 유닛(P) 목록에 추가하는 단계; 및
    상기 중앙 노드(502)로부터 상기 유닛(P)으로 응답 메시지를 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 응답 메시지는 적어도 상기 유닛(P)으로 하여금:
    상기 유닛(P)과 상기 중앙 노드(502) 사이의 현재 관계가 수락된 경우, 상기 중앙 노드(502)에 상기 현재 관계를 유지하게 하고;
    상기 중앙 노드(502)가 상기 유닛(P)이 집합점으로 사용될 것이라고 판단한 경우, 집합하게 하고; 또는
    적당한 집합점이 있는 경우, 이전 집합점으로 재지정하게 하도록, 명령하는 능력을 갖는, 토폴로지 인식 정보 제공방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 유닛(P)이 상기 중앙 노드(502)와의 현재 관계를 유지하도록 명령받는 경우, 상기 토폴로지 정보를 상기 유닛(P)으로부터 상기 중앙 노드(502)로 전달하는 단계를 더 포함하는, 토폴로지 인식 정보 제공방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    다른 유닛(P)으로부터 토폴로지 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 유닛(P)이 집합하도록 명령받는 경우, 상기 토폴로지 정보를 상기 라우터의 토폴로지 정보와 함께 상기 중앙 노드(502)로 전달하는 단계를 더 포함하는, 토폴로지 인식 정보 제공방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 유닛(P)으로부터 상기 중앙 노드(502)로 현재 관계를 해체하는 단계; 및
    상기 유닛(P)이 재지정하도록 명령받은 경우, 상기 유닛과 상기 응답 메시지에서 식별된 집합점 사이의 새로운 관계를 수립하는 단계를 더 포함하는, 토폴로지 인식 정보 제공방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계는 지속적으로 반복되는, 토폴로지 인식 정보 제공방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    모든 집합관계는 부모 노드 및 하나 이상의 자식 노드를 포함하는, 토폴로지 인식 정보 제공방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 단계는,
    상기 부모 집합 유닛(P)과 하나 이상의 자식 집합 유닛(P) 사이의 관계가 손실된 경우, 상기 유닛(P)으로부터 이전에 부모 관계를 가지고 있던 특정 세트의 유닛으로 요구되지 않은 집합 메시지를 보내는 단계; 및
    새로운 집합 관계에 대한 정보를 포함하는 상기 유닛(P)으로부터 추가적인 메시지를 보내는 단계를 더 포함하는, 토폴로지 인식 정보 제공방법.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 방법은,
    상기 네트워크 내에서 토폴로지 변화가 검출될 때 상기 유닛(P)으로부터 요청되지 않은 메시지를 전송하는 단계; 및
    상기 네트워크 토폴로지의 실제 변화의 결과로서 단지 메시지만을 전송하고 반복된 갱신의 결과로서 메시지를 전송하는 것을 피하기 위해서 상기 유닛(P)에 의한 상기 요청되지 않은 메시지를 필터링하는 단계를 더 포함하는, 토폴로지 인식정보 제공방법.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 방법은,
    제1 유닛의 토폴로지 정보의 압축된 표현을 제2 유닛(또는, 상기 중앙 노드(502))에 대한 상응하는 압축된 표현과 비교하기 위해서 상기 제1 유닛의 상기 압축된 표현을 상기 제2 유닛(또는, 상기 중앙 노드(502))으로 전송하는 단계를 더 포함하는, 토폴로지 인식 정보 제공방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 방법은,
    상기 제1 유닛(P)의 상기 압축된 표현과 상기 제2 유닛(또는, 상기 중앙 노드(502))의 상기 압축된 표현 사이의 차이점이 검출된 경우, 상기 제1 유닛(P)과 상기 제2 유닛(또는, 상기 중앙 노드(502)) 사이에서 동기화를 수행하는 단계를 더 포함하는, 토폴로지 인식 정보 제공방법.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 토폴로지 인식 유닛(P)은 네트워크 인터페이스(404)의 기능을 포함하고,
    상기 방법은,
    비순응 라우터(506)로부터 토폴로지 정보를 수집하는 단계를 더 포함하는, 토폴로지 인식 정보 제공방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 수집단계는 SNMP(Simple Network Management Protocol)를 이용하여 수행되는, 토폴로지 인식 정보 제공방법.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 토폴로지 인식 유닛(P)은 프로브 인접성 인터페이스(408)의 기능을 포함하고,
    상기 방법은 상기 네트워크의 트리구조 뷰(tree-structured view)를 유지하는 단계를 더 포함하고, 각 유닛(P)은 상기 트리의 뿌리로서 자신을 유지하고, 상기 트리의 각 가지는 비순응 라우터(506)를 중앙 노드로 또한 인접한 유닛을 나뭇잎으로 포함하는, 토폴로지 인식 정보 제공방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 유닛(P)의 각각 인접한 쌍은 하나의 단일 관계를 갖는, 토폴로지 인식 정보 제공방법.
  15. 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은,
    각 유닛(P)으로부터 실질적으로 인접한 모든 유닛(P)으로 메시지를 전송함으로써 각각 인접성을 생생하게 유지하는 단계를 더 포함하는, 토폴로지 인식 정보제공방법.
  16. 제 13항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은,
    유닛(P)이 프로빙을 담당하는 비순응 라우터(506)의 관할구역을 정의하는 단계로서, 각 비순응 라우터(506)는 특정 관할구역에 속해 있는, 단계;
    상기 유닛(P)의 상기 관할구역에 속해 있는 모든 비순응 라우터(506)의 목록을 유지하는 단계를 더 포함하고, 각 라우터는 상기 유닛(P)으로부터 상기 비순응 라우터까지의 거리를 나타내는 메트릭 및 상기 유닛(P)의 식별자와 결합된, 토폴로지 인식 정보 제공방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    각 인접한 유닛(P) 쌍에 대해서 하나의 마스터 노드 및 하나의 슬레이브 노드가 존재하고, 상기 마스터 및 슬레이브 관계는 상기 인접성 수립시 결정되고, 상기 방법은,
    상기 슬레이브 유닛으로부터 상이 마스터 유닛으로 상기 비순응 라우터(506) 목록의 서브세트를 송신하는 단계; 및
    상기 슬레이브 리스트 및 상기 마스터 리스트에서 모두 발생하는, 상기 슬레이브 리스트 내의 각 라우터 메트릭과 상기 마스터 리스트 내의 상응하는 라우터 메트릭을 비교하는 단계를 더 포함하고, 상기 라우터(506)와 결합되는 최소 메트릭을 갖는 상기 유닛(P)이 자신의 관할구역 내에서 상기 라우터(506)를 획득하는, 토폴로지 인식 정보 제공방법.
  18. 제 13항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은,
    로컬 인터페이스를 경유하여 상기 유닛(P)에 의한 로컬 라우팅 데이터를 획득하는 단계; 및
    상기 유닛에 의한 네트워크 인터페이스(404)를 이용하여 인접한 유닛으로의 경로 정보를 획득하는 단계를 더 포함하고, 상기 유닛(P)은 자신의 로컬 라우팅 테이블과 상기 경로의 표현을 상기 토폴로지 인식 시스템 인터페이스(402)를 통해서 자신의 인접한 유닛(P)으로 전송하는, 토폴로지 인식 정보 제공방법.
  19. 제 1항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 토폴로지 인식 유닛(P)은 로컬 자원 인터페이스(406)의 기능을 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 유닛(P)이 실행될 때 상기 라우터에서 국부적으로 입수 가능한 자원을 사용하여 토폴로지 정보를 획득하는 단계를 더 포함하는, 토폴로지 인식 정보 제공방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 자원은 핵심 응용 프로그래밍 인터페이스(kernel ApplicationProgramming Interfaces; kernel APIs)인, 토폴로지 인식 정보 제공방법.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 자원은 SNMP(Simple Network Management Protocol)을 사용하여 접근되는, 토폴로지 인식 정보 제공방법.
  22. 청구항 제1항 내지 제21항의 단계를 수행하기 위한 소프트웨어 코드 영역을 포함하는, IP 네트워크 내에 있는 라우터의 내부 메모리에 직접 탑재 가능한 컴퓨터 프로그램 제품.
  23. IP 네트워크 내에 있는 라우터가 청구항 제1항 내지 제21항의 단계 실행을 제어하게 하는 판독 가능한 프로그램을 포함하는, 컴퓨터에 사용 가능한 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램 제품.
  24. IP 네트워크 내의 토폴로지 인식 정보를 제공하기 위한 토폴로지 인식 유닛(P)으로서, 상기 토폴로지 인식 유닛(P)은 상기 IP 네트워크의 라우터(504) 내에서 실행되고, 상기 유닛은 추가적인 토폴로지 인식 유닛(P) 및 중앙 노드(502)를 포함하는 토폴로지 인식 시스템(500)에 속하고, 상기 유닛(P)은 토폴로지 인식 시스템 인터페이스(402)의 기능, 즉:
    상기 중앙 노드(502)로 등록 메시지를 전송하는 수단; 및
    상기 중앙 노드(502)로부터 응답 메시지를 수신하는 수단을 포함하고,
    상기 응답 메시지는 적어도 상기 유닛(P)으로 하여금:
    상기 유닛(P)과 상기 중앙 노드(502) 사이의 현재 관계가 수락된 경우, 상기 중앙 노드(502)에 상기 현재 관계를 유지하게 하고;
    상기 중앙 노드(502)가 상기 유닛(P)이 집합점으로 사용될 것이라고 판단한 경우, 집합하게 하고; 또는
    적당한 집합점이 있는 경우, 이전 집합점으로 재지정하게 하도록, 명령하는 능력을 갖는, 토폴로지 인식 유닛(P).
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 유닛(P)은 네트워크 인터페이스(404)의 기능, 즉 비순응 라우터(506)로부터 토폴로지 정보를 수집하는 수단을 포함하는, 토폴로지 인식 유닛(P).
  26. 제 24항 또는 제 25항에 있어서,
    상기 유닛(P)은 프로브 인접성 인터페이스(408)의 기능, 즉 상기 네트워크의 트리구조 뷰를 유지하는 수단을 포함하고, 각 유닛(P)은 스스로를 상기 트리의 뿌리로 유지하고, 상기 트리의 각 가지는 비순응 라우터(506)를 중간 노드로 인접 유닛을 나뭇잎으로 포함하는, 토폴로지 인식 유닛(P)
  27. 제 24항 내지 제 26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유닛은 로컬 자원 인터페이스(406)의 기능, 즉:
    상기 유닛(P)이 실행되는 동안 상기 라우터(504)에서 국부적으로 입수 가능한 자원을 사용하여 토폴로지 정보를 획득하는 수단을 포함하는, 토폴로지 인식 유닛(P).
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