[논문]ATM-LAN에서의 3계층 가상랜 구성방안

서주연; 이미정; 채기준; 최길영

문제 정의

본 논문에서는 MPOA 혹은 MMT를 이용한 ATM-LAN에서 서로 다른 ELAN에 분포하는 호스트들을 한 가상랜의 멤 버로 묶을 수 있는 3계층 가상랜을 구성하는 방안을 제사하였다. 그리고 SDT를 사용한 시뮬레이션을 통하여 그 성능을 비교 분석하였다 MARS 기반 모델의 경우 MARS를 관리하는 새로운 중앙 서버를 두고 MPOA 기반 모델의 경우 기존의 MPOA 서버에 가상랜 관리를 위한 서버 기능을 추가하여 서로 다른 ELAN의 호스트들이 같은 가상랜의 멤버가 될 수 있도록 하였다.
현재의 MPOA 서버는 3계층 주소 해석을 통한 유니캐스트 전송만이 가능하기 때문에 멤버들 간의 효율적인 브로드캐스트 전송을 필요로 하는 가상 랜의 특징을 충족시키지 못한다. 이에 본 연구에서는 3계층에서의 유니캐스트 전송뿐 아니라 가상 랜 멤버들에 대한 효율적인 브로드캐스트 전송을 지원하기 위해 MPOA 서버를 가상 랜 관리 서버의 역할까지 담당하도록 확장하고 MPOA 서버들을 VC 메쉬로 연결하여 서로 가상 랜 정보를 교환하도록 함으로써 가상 랜을 구성하는 방안을 제안하였다.
그러나, 3계층 가상 랜은 여러 LIS 상에 가상 랜 멤버들이 분산되어 있을 수 있으므로 MARS 구조만으로 3계 총 升 상 랜을 지원할 수 없다. 이에 본 연구에서는 중앙에 가상 랜 서버를 두고, 이 가상 랜 서버에서 각 MARS가 제공하는 LIS 별 가상 랜 멤버 정보를 모아 이를 다시 모든 MARS들에 게 알려줌으로써 모든 MARS가 동기화된 가상 랜 정보를 갖도록 하는 방안을 제안하였다.

가설 설정

MPOA 모델의 시뮬레이션 파라미터값은 MARS 모델과 마찬가지로 제어 메시지와 데이더 패킷 사이즈, 데이터 전송시간이다. MPOA 모델의 제어 메시지 형식과 사이즈는 MPOA 권고안에 따라서 제어 메시지 Vlan_Join, Vlanjtequest, NHRP_Update_Request, NHRP_Update_Reply 보두 68 by翊로 가정하였다 데이터 패킷 한 개의 크기는 MARS와 마찬가지로 60 bytes라 가점하였으며 데이터 전송 요구는 MARS 서버의 경우와 마찬가지로 발생시켰다.
MPOA를 이용한 3계층 가상 랜은 분산된 MPOA/가상 랜 서버들과 엣지 디바이스, 호스트들로 구성되며 MPOA/가상 랜 서버들은 VC 메쉬로 연결된다. 네트워크는 MARS 서버의 경우와 마찬가지로 세 개의 LIS로 구성되며 각 LIS에는 20개의 호스트가 있다고 가정하였다.

제안 방법

또한 IP 주소를 검사하지 않고 가상 랜 ID로£ 멤버들끼 리 통신할 수 있으므로 통선사간을 단축할 수 있다. ATM- LAN에서 외 3계층 가상 랜 성능 분석에 대한 연구는 발표된 것이 아직까지 거의 없으며 Newbridge 사만이이 자신들이 제안한 VIVID 시스템상에서 데이터 전송의 안정성을 실험한 결과를 소개한바 있다[9丄 본 논문에서는 제안하는 두 구조의 성능 특성을 파악하기 위해 시뮬레이션을 수행하였다.
MARS 구조를 활용해 3계층 가상 랜을 구현하기 위해, 기존의 MARS가 관리하는 멀 曰 캐스트 그■룹 멤버쉽 테이블곽 별도로 한 LIS 내의 가상 랜 멤버에 대한 정보룔 저장하기 위한 테이블을 두었으며, 이 테이훌을 유지하기 위하여 MARS엔 터티 간에 주고받는 제어 메시지를 정의하였다. 또한 중앙의 가상 랜 서버와 MARS 간에 주고받는 제어 메시지를 정의하였으며, 가상 랜 관리를 위해 변형되었거나 추가된 MARS 메시지를 표시하기 위해, MARS 메시지의 작동 코드 필드에 표시하는 작농 코드를 새로 어 정의하였다.
그리고 n MCS에게 Vlan_Sjoin_Request를 보내어 해당 가상 랜에 대한 전송을 담당함 것을 요청한다- 이에 대해 MCS는 V]an_Serv 네시 지로 응답한다. MCS로부터 이 응답을 받은 MARS는 호스트로부터 받은 Vlan_Join메시지를 Vlan_Sjoin 메시지로 바꿔 MCS에게 보내고, MCS는 호스트를 해당 가상 랜 리스트에 추가한다. 또 MMRS는 Vlan_Update 메시지를 통해 가 상 랜 서버에게 자신이 새로운 가상 랜을 담당하기 시작했음을 알린다.
본 논문에서는 MPOA 혹은 MMT를 이용한 ATM-LAN에서 서로 다른 ELAN에 분포하는 호스트들을 한 가상랜의 멤 버로 묶을 수 있는 3계층 가상랜을 구성하는 방안을 제사하였다. 그리고 SDT를 사용한 시뮬레이션을 통하여 그 성능을 비교 분석하였다 MARS 기반 모델의 경우 MARS를 관리하는 새로운 중앙 서버를 두고 MPOA 기반 모델의 경우 기존의 MPOA 서버에 가상랜 관리를 위한 서버 기능을 추가하여 서로 다른 ELAN의 호스트들이 같은 가상랜의 멤버가 될 수 있도록 하였다. 이 두 모델을 시뮬레이션 한 결과 각기 장단점이 있어 어느 한 모델이 효율적이라고 할 수 없으나 같은 가상랜 멤버에게 데이터를 브로드캐스트하는 측면에서 MARS 기반 모델이 MPOA 기반 모델보다 더 豆율적이었고, 유이캐스트 전송 측면에서는 MPOA 기반 모델이 효율적임을 볼 수 있었다.
MARS 구조를 활용해 3계층 가상 랜을 구현하기 위해, 기존의 MARS가 관리하는 멀 曰 캐스트 그■룹 멤버쉽 테이블곽 별도로 한 LIS 내의 가상 랜 멤버에 대한 정보룔 저장하기 위한 테이블을 두었으며, 이 테이훌을 유지하기 위하여 MARS엔 터티 간에 주고받는 제어 메시지를 정의하였다. 또한 중앙의 가상 랜 서버와 MARS 간에 주고받는 제어 메시지를 정의하였으며, 가상 랜 관리를 위해 변형되었거나 추가된 MARS 메시지를 표시하기 위해, MARS 메시지의 작동 코드 필드에 표시하는 작농 코드를 새로 어 정의하였다. 기존 MARS의 엔터티들과 가상 랜 서버는 이 작동 코드를 보고 적절하게 메시지를 처리할 수 있다
본 논문에서는 ATM 네트워크상에서의 IP 멀티캐스트와 유니캐스트 전송을 위해 각각 제안된 MARS(Multicast Address Resolution Server)와 MPOACMuIti Protocol Over ATM) 틀 기반으로 하는 스위치 망에서 3계층 가상핸을 구성하는 방안을 제시하고 시뮬레이션을 통해 두 방안의 성능 특성을 비교하였다. 가상 랜을 구현하는 방식에는 m게 가상 랜 멤버쉽을 어떻게 정의할 것인가, 가상 랜 멤버에 대한 정보를 어떻게 교환할 것인가, 가상 랜 구성을 어느 정도 자동화할 것안가, 서로 다른 가상 랜 사이에서 어떤 방식으로 데이터를 전송할 것인가로 나눌 수 있다 日].
MARS 서버를 이용한 3계층 가상 랜은 MARS를 관리하는 서버와 각 LIS의 가상 랜 멤버룰 관리하는 MARS, MCS 그리고 호스트로 구성된다. 본 시뮬레이션을 위한 네트워크 모델은 세 구역의 LIS로 이루어지며 각 LIS마다 하나의 MARS와 MCS 그리고 20개의 호스트를 두었다. 모든 MARS는 가상 랜 서버와 VC로 연결되어 있고 각각의 LIS에서 MCS와 VC를 맺고 있으며 호스트는 MCS와 VC를 맺고 있다.
이를 위해 기존의 MPOA 메시지와 NHRP 제어 메시지를 변형하여 사용하였다. 서버 간 에는 가상 랜 테이블 정보를 유지하기 위해 서로 정보를 교환해야 하는데 이를 위해 NHRP 제어 메시지를 변형한 NHRP_Update_Request와 NHRP_Update_Reply< 정의하였다. 서버와 엣지 디바이스는 가상 랜 가입과 주소해석을 위해 역시 기존의 MPOA 메시지를 변형한 Vlanjoin과 Vlan_ Request 메시지를 교환한다.
앞에서 제시한 두 가지 구성 방안의 성능 특성을 비교하기 위해 3계층 가상 랜 상에서의 가상 랜 가입 및 유니캐스트/브로드캐스트 데이터 전송을 시뮬레이션했다. 시뮬레이션 결과 값은 가상 랜 가입 시 발생하는 제어 메시지의 총량과 데이더 전송 시 발생되는 데이터 총량 및 데이터 전달에 소요되는 시간이다.
MPOA 서버를 이용하여 가상 랜을 구성하기 위해서는 기존의 MPOA 서버가 가상 랜을 관리하기 위한 테이블을 유지하고 가상 랜 관리를 위한 제어 메시지를 처리할 수 있도록 그 기능을 확장해야 한다. 이를 위해 기존의 MPOA 메시지와 NHRP 제어 메시지를 변형하여 사용하였다. 서버 간 에는 가상 랜 테이블 정보를 유지하기 위해 서로 정보를 교환해야 하는데 이를 위해 NHRP 제어 메시지를 변형한 NHRP_Update_Request와 NHRP_Update_Reply< 정의하였다.
일정한 시간 간격마다 데이터 전송 요구를 발생시키고 데이터 전송 요구에 대해 유니캐스트/브로드캐스트 전송 여부 및 근원지 호스트를 무작위로 선택한다. 만약 유니캐스旦 전송이 선택되었다면 목적지 호스트를 탠덤 하게 선택하고 브로드캐스트 전송이면 가상 랜 ID를 랜덤하게 선택한다.
제안하는 방안은 원래 MARS와 MPOA 서버가 처리하는 메시지들을 변형하여 사용하고 MARS와 MPOA 서버 원래 의 기능을 최대한 활용하였으므로 MARS와 MPOA 서버에 대해 기능적인 면에서 크게 새로운 역할을 요구하지는 않는 다 그러나 MARS와 MPOA 서버에 대해 본연의 역할 이외 에 가상랜 데이터 전송을 담당하도록 하기 때문에 MARS와 MPOA 서버의 부담이 커지게 된다. 따라서 제안하는 가상랜 지원 방안 도입의 가능성을 파악하기 위해서는 MARS와 MPOA 서버의 트래픽부하에 대한 확장성 정도에 관하여 향 후연구가 이루어져야 할 것이다.
(그림 6)은 호스트가 가입하려는 가상 랜이 MARS가 관리하는 LIS 내에 이미 존재하는 경우의 가입과정을 나타낸 것이다. 호스트가 Vlanjoin 메시지를 통하여 MARS에게 자신의 호스트 ID(3계층 주소, ATM 주소)와 가입하고자 하는 가상 랜 ID를 알렸을 때, 그 가상 랜이 현재 MARS가 담당하고 있는 가상 랜 중 하나일 경우 이 메사지를 받은 MARS는 Vlanjoin 메시지를 Vlan_Sjoin 메시지로 바꿔 해당 가상 랜을 담당하는 MCS에게 전송한다. 이를 받은 MCS는 자신의 테이블에서 해당 가상 랜에 호스트 정보를 추가하고 호스트를 해당 일대다 VC에 추가한다.

이론/모형

시뮬레이션은 SDL(Specification and Description Language) 언어플 사용하여 구현하였다. SDLe 시스템을 명세화하고 기술하는 표준화된 언어로서 통신 분야에서 여러 동시 작업과 상호 동작이 중요시되는 사건 중심의 실시간 시스템을 기술하는데 적합하다.

성능/효과

이 두 모델을 시뮬레이션 한 결과 각기 장단점이 있어 어느 한 모델이 효율적이라고 할 수 없으나 같은 가상랜 멤버에게 데이터를 브로드캐스트하는 측면에서 MARS 기반 모델이 MPOA 기반 모델보다 더 豆율적이었고, 유이캐스트 전송 측면에서는 MPOA 기반 모델이 효율적임을 볼 수 있었다. 그리고 데이터 전송 측면에서 보면 MARS 기반 모델 이 MPOA 기반 모델보다 가상랜 가입시간은 오래 걸리지 만 일단 가입된 상태에서는 전송시간은 MPOA 기반 모델 보다 더 빠르다. 가상랜에 가입하는데 발생하는 제어 메시 지량은 MARS 기반 모델 보다 MPOA 기반 모델에서 더 많다.
이를 암시적 통신이라고 한다. 본 논문에서 제안한 가상랜 구성 방식은 IP를 기반으로 하지만 IP 서브넷 이 아닌 IP 멀티캐스M 그룹 방식을 선택함으로써 서므넷 이 일치하지 않더라도 유연성 있게 가상럔을 구성할 수 있다. 또한 IP 주소를 검사하지 않고 가상 랜 ID로£ 멤버들끼 리 통신할 수 있으므로 통선사간을 단축할 수 있다.
앞에서 제시한 두 가지 구성 방안의 성능 특성을 비교하기 위해 3계층 가상 랜 상에서의 가상 랜 가입 및 유니캐스트/브로드캐스트 데이터 전송을 시뮬레이션했다. 시뮬레이션 결과 값은 가상 랜 가입 시 발생하는 제어 메시지의 총량과 데이더 전송 시 발생되는 데이터 총량 및 데이터 전달에 소요되는 시간이다.
그리고 SDT를 사용한 시뮬레이션을 통하여 그 성능을 비교 분석하였다 MARS 기반 모델의 경우 MARS를 관리하는 새로운 중앙 서버를 두고 MPOA 기반 모델의 경우 기존의 MPOA 서버에 가상랜 관리를 위한 서버 기능을 추가하여 서로 다른 ELAN의 호스트들이 같은 가상랜의 멤버가 될 수 있도록 하였다. 이 두 모델을 시뮬레이션 한 결과 각기 장단점이 있어 어느 한 모델이 효율적이라고 할 수 없으나 같은 가상랜 멤버에게 데이터를 브로드캐스트하는 측면에서 MARS 기반 모델이 MPOA 기반 모델보다 더 豆율적이었고, 유이캐스트 전송 측면에서는 MPOA 기반 모델이 효율적임을 볼 수 있었다. 그리고 데이터 전송 측면에서 보면 MARS 기반 모델 이 MPOA 기반 모델보다 가상랜 가입시간은 오래 걸리지 만 일단 가입된 상태에서는 전송시간은 MPOA 기반 모델 보다 더 빠르다.

후속연구

제안하는 방안은 원래 MARS와 MPOA 서버가 처리하는 메시지들을 변형하여 사용하고 MARS와 MPOA 서버 원래 의 기능을 최대한 활용하였으므로 MARS와 MPOA 서버에 대해 기능적인 면에서 크게 새로운 역할을 요구하지는 않는 다 그러나 MARS와 MPOA 서버에 대해 본연의 역할 이외 에 가상랜 데이터 전송을 담당하도록 하기 때문에 MARS와 MPOA 서버의 부담이 커지게 된다. 따라서 제안하는 가상랜 지원 방안 도입의 가능성을 파악하기 위해서는 MARS와 MPOA 서버의 트래픽부하에 대한 확장성 정도에 관하여 향 후연구가 이루어져야 할 것이다.

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