기존 Local AreaNetwork(1.AN) 환경의 문제점을 명확히 분석하지 않은 상태에서 새로운 LAN 환경으로의 변환은 성능 향상은 다소 가져올 수 있으나 일반적으로 기대치 이하의 결과를 초래할 수도 있다. 또한 가까운 미래에 새로운 트래픽이나 응용 프로그램이 추가될 경우 기존과 유사한 트래픽 과다 현상을 유발할 수 있다. 따라서 LAN 환경의 변환은 기존 환경의 문제를 해소해야 함은 물론 미래의 망 확장에 유연하게 대처할 수 있도록 추진되어야 한다. 이 논문은 이러한 관점에서 현재 많은 기관에서 주로 사용중인 버스 구조의 10/100Mbps 공유 이더넷 상에서 발생하는 프로토콜과 트래픽의 문제점을 살펴보고, 망 운용 관리와 활용 측면에서 효율성을 높이기 위한 환경으로의 변환이 실제의 운용환경에서 적합한가를 사례를 들어 구현하고 그에 따른 결과를 분석하였다.
기존 Local Area Network(1.AN) 환경의 문제점을 명확히 분석하지 않은 상태에서 새로운 LAN 환경으로의 변환은 성능 향상은 다소 가져올 수 있으나 일반적으로 기대치 이하의 결과를 초래할 수도 있다. 또한 가까운 미래에 새로운 트래픽이나 응용 프로그램이 추가될 경우 기존과 유사한 트래픽 과다 현상을 유발할 수 있다. 따라서 LAN 환경의 변환은 기존 환경의 문제를 해소해야 함은 물론 미래의 망 확장에 유연하게 대처할 수 있도록 추진되어야 한다. 이 논문은 이러한 관점에서 현재 많은 기관에서 주로 사용중인 버스 구조의 10/100Mbps 공유 이더넷 상에서 발생하는 프로토콜과 트래픽의 문제점을 살펴보고, 망 운용 관리와 활용 측면에서 효율성을 높이기 위한 환경으로의 변환이 실제의 운용환경에서 적합한가를 사례를 들어 구현하고 그에 따른 결과를 분석하였다.
The conversion into a new Local Area Network (LAN) environment without clear analysis of the problems with the conventional LAN environment nay bring about some improvement of performance, but in general, the result would not be as good as expected. Besides, in case new traffic or application progra...
The conversion into a new Local Area Network (LAN) environment without clear analysis of the problems with the conventional LAN environment nay bring about some improvement of performance, but in general, the result would not be as good as expected. Besides, in case new traffic or application programs are added In the near future, traffic overload similar to the past may incur. Therefore, the conversion into a new LAN environment should not only relieve the problems with the conventional environment but also be able to cope with future expansion of the network flexibly. In the present paper, in view of the above, the problems with protocols and traffic that may occur in the Bus-structured 10/100 Mbps shared Ethernet that has been widely used by many institutions are reviewed, and as a case study whether such conversion into a new LAN environment in order to increase the efficiency in the operation, management, and utilization of the network would be proper for the actual operational environment is implemented, and the results are analyzed.
The conversion into a new Local Area Network (LAN) environment without clear analysis of the problems with the conventional LAN environment nay bring about some improvement of performance, but in general, the result would not be as good as expected. Besides, in case new traffic or application programs are added In the near future, traffic overload similar to the past may incur. Therefore, the conversion into a new LAN environment should not only relieve the problems with the conventional environment but also be able to cope with future expansion of the network flexibly. In the present paper, in view of the above, the problems with protocols and traffic that may occur in the Bus-structured 10/100 Mbps shared Ethernet that has been widely used by many institutions are reviewed, and as a case study whether such conversion into a new LAN environment in order to increase the efficiency in the operation, management, and utilization of the network would be proper for the actual operational environment is implemented, and the results are analyzed.
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문제 정의
과중으로 적합하지 않다. BGP와 EGP는 AS 간에 경로를 설정하는 라우팅 프로토콜로서 라우팅 루프를 해결하고자 제안되었다. 인접 라우터들의 비 주기적 라우팅 테이블 변경 메시지를 통해 최근 라우팅 정보를 저장하고 망의 안정성을 제공하는 특성을 갖는다.
LAN을 설계할 경우 수 많은 고려사항이 있으나 모델 시스템의 설계에서는 기존의 E1/2/3 이더넷 상에서 발생하는 문제점을 가능한 해결하고, 각 이더넷과 노드에게 최적의 대역폭을 제공할 수 있도록 크게 물리적 설계 요소와 논리적 설계 요소로 구분하였다 모델 설계에 있어 주요 고려 사항으로는 첫째 프로토콜 계층에 따른 망 분리로 물리 계층의 망 부하를 최소화, 둘째 각이 더 넷과 노드에게 최적의 대역폭 제공, 셋째 프로토콜의 방송 모드 메시지 최소화, 넷째 방송 모드 도메인의 최적화, 다섯째 동적 라우팅 정보 메시지의 최소화, 여섯째 인접 망과 노드간의 트래픽 간섭의 최소화 마지막으로 망 장애 대책 및 향후 망 확장시 유연성 제공 등이 목적이다.
따라서 이 논문에서는 이더넷 상에서 발생하는 문제점을 분석하고, 나타나는 문제점을 개선하기 위한 이더넷의 분할 기법과 동적 라우팅을 정적 라우팅으로 변환한 실제 적용 예를 제시하였다. 이 기법은 기존의 이더넷 올 netmask를 사용해 용도에 따라 서브넷으로 분리하여 각 프旦토콜의 방송모드 메시지를 줄이고 동적 라우팅을 정적 라우팅으로 변환하여 라우팅 프로토콜의 메시지 교환 문제점을 해소하였다.
앞으로의 연구에서는 이 연구에서 제시된이더넷 위상과 성능 분석에 관해 보다 다양한 환경에서의 모델 시스템을 설계하고, 시뮬레이션하고, 성능 평가를 추진하고자 한다. 또한 MPLS 등 다른 형태의 망 환경 변환 방법도 모색해보고자 한다.
이 논문에서는 기존에 사용중인 이더넷의 물리적 및 논리적 구성상의 문제점을 분석하고 라우터와 서버 중심으로 변환한 실제 적용 사례와 성능 분석 결과를 기술하였다. 그림 1과 같이 이더넷에 수 많은 이 기종의 노드가 연결되고 각 노드가 다중 프로토콜을 사용해 주기적인 방송 메시지와 라우팅 정보 등을 교환하게 되면 망 부하를 가중시켜 노드간의 파일 공유와 응용 프로그램의 서비스 제공에 영향을 미치게 된다’ 따라서 기존에 라우터 중심으로 구성된 그림 1의 E1/2/3 상에서 사용되는 Net BEUI, IPX/SPX, TCP/IP 등의 트래픽과 변환 후 그림 6의 공유 이더넷 E/1/2/3/4와 PTP 이더넷 P1/2/3/4/ 5/6/7Z8 상에 가해지는 트래픽을 각 노드의 netstat, arp등의 명령어와 프로토콜 및 트래픽 분석 장비를 사용해 측정 및 분석하였다[18, 19].
이 논문에서는 이더넷 상에서 발생하는 문제점을 망분석 도구를 이용해 분석하고 이를 개선하기 위해 여러 개의 이터넷로 분할하는 기법과 기존의 동적 라우팅을 정적 라우팅으로 변환한 실제의 적용 기법을 제안 하였다. 이 기법은 첫째로 이더넷 상의 프로토콜을 계층별로 분리함으로써 각 프로토콜의 방송모드 메시지를 축소하고, 둘째로 동적 라우팅 프로토콜의 메시지 교환 문제를 해결 하였다.
가설 설정
즉, E4에 접속된 서버간의 대용량 파일 시스템 공유에 따른 트래픽 과다를 방지할 수 없다. 방안 2: 그림 2의 E4에 서버 B 〜F를 연결하는 스위치 S를 추가하고、라우터 A의 창애 발생에 대비하여 주서버 日를 이용해 二I림 3과 같이 이중화망을 구성하는 것이다. EL상의 서버들을 스위치 S로 이동하고, 라우터 A■의 bridge 기능을 제거한다.
제안 방법
서버 B 〜 F를 라우터 A 에 직접 연결하여 P1/2/3/4/5/6 은 이기종 프로토콜의 간섭을 받지않는 TCPAP 전용망으로 구성하였다. P8을 서버 B〜F간의대용량 파일 시스템 공유를 위한 NFS 전용 망으로 구성하고, P7을 데이타 백업 전용 망으로 구성하여 신뢰도와 안정성을 제공하였다. E1/2/3를 서버 B에 직접 연결함으로서 이중 경로를 구성하고 스위치 S를 이용하여 라우터 A의 장애 발생에도 대비하였다.
그림 1과 같이 이더넷에 수 많은 이 기종의 노드가 연결되고 각 노드가 다중 프로토콜을 사용해 주기적인 방송 메시지와 라우팅 정보 등을 교환하게 되면 망 부하를 가중시켜 노드간의 파일 공유와 응용 프로그램의 서비스 제공에 영향을 미치게 된다’ 따라서 기존에 라우터 중심으로 구성된 그림 1의 E1/2/3 상에서 사용되는 Net BEUI, IPX/SPX, TCP/IP 등의 트래픽과 변환 후 그림 6의 공유 이더넷 E/1/2/3/4와 PTP 이더넷 P1/2/3/4/ 5/6/7Z8 상에 가해지는 트래픽을 각 노드의 netstat, arp등의 명령어와 프로토콜 및 트래픽 분석 장비를 사용해 측정 및 분석하였다[18, 19]. 망 변환 전.
그림 5과 같은 구조의 100/1000Mbps Ethernet, ATM 환경으로의 변환도 연구하였으나 표 1을 기반으로 경제성을 고려하여 현재 환경에서 큰 변화 없이 구성할 수 있는 위상 변환 시스템을 연구하였다. 그림 1 대상 모델 시스템에서 발생하는 방송모드 메시지, 경로 정보 메시지, collision 문제를 축소하면서 성능 향상을 추구하고 향후 망 확장에 유연하게 대처할 수 있도록 방안 3과 방안 4를 조합한 그림 6으로의 위상 변환을 구현하였다.
논리적 구조 측면에서는 LAN 세그멘트 내에서 메시지 전달이 목적인 데이타링크 계충의 프레임은 라우터 A의 bridge 기능을 제거하여 차단하였다. 모든 이더넷세그멘트는 B class C masking과 Variable Length Subnet Masks(VLSM) 기법을 적용하여 네트워크 계충의 방송 모드 영역을 축소하였다[5].
따라서 이 논문에서는 기존 망 환경의 문제점을 4 가지로 분석하였다. 첫째, 물리적 구조 측면에서 기존 이더넷의 구성 상태는 하나의 이더넷에 필요 이상으로 많은 노드들이 연결되어 있고, 둘째, 논리적 구성 측면에서는 라우터의 bridge 기능 사용으로 야기되는 메시지와 잘 못된 IP netmask 사용으로 불필요한 방송 모드 메시지들이 모든 망과 노드로 전송되며, 셋째 라우터와 UNIX 노드들의 IGMP, RIP 등 동적 라우팅 프로토콜 사용으로 불필요한 라우팅 정보가 주기적으로 교환되고 있으며, 마지막으로 프로토콜 측면에서는 하나의 이더넷에 TCP/IP, NetBEUI, Netware, IPX/SPX 등 다중 프로토콜 사용으로 각 노드들이 불필요한 수신 메시지를 처리하는데 시스템 자원을 낭비하고 있다.
이 기법은 기존의 이더넷 올 netmask를 사용해 용도에 따라 서브넷으로 분리하여 각 프旦토콜의 방송모드 메시지를 줄이고 동적 라우팅을 정적 라우팅으로 변환하여 라우팅 프로토콜의 메시지 교환 문제점을 해소하였다. 또 기존의 버스 구조이더넷 상에서 발생하는 프로토콜과 트래픽을 UNIX 명령어와 망 분석 도구를 사용해 실제 데이타를 측정하고, 라우터와 서버 시스템을 중심으로 이더넷을 변환 함으로서 성능 향상이 이루어 짐을 실제 적용예를 통하여 확인하였다. 그리고 기존의 망 자원을 적극 활용하여 비용 절감 효과도 얻을 수 있었다.
모든 이더넷세그멘트는 B class C masking과 Variable Length Subnet Masks(VLSM) 기법을 적용하여 네트워크 계충의 방송 모드 영역을 축소하였다[5]. 또한 노드들이 경로 설정을 목적으로 주기적으로 주고 받는 경로 정보는동적 라우팅 기능을 정적 라우팅 환경으로 변경하여 제거하였다 각 노드에서 사용하지 않는 불필요한 프로토콜과 망 관리 메시지를 생성하는 프로세스도 제거하였다. 특수 목적이 아니면 모든 PC의 IPX/SPX, Netware 프로토콜은 삭제하였다.
이더넷 P8을 추가한 것이다. 라우터 A와 서버 B'F 사이의 PTP 이 더넷 P1/2/3/4/5/6/7을 back-to- back 방식으로 연결하였다. Back-to-back 방법은 null modem 접속과 유사한 방식으로 라우터와 노드간, 노드와 노드간을 라우터, 스위치나 hub 둥 망 접속 장비를 사용하지 않고 종단간을 직접 연결하는 전이중 방법이다 [17].
갈이 구성한다. 라우터 A의 장애 발생에 대비하여 서버 B를 통한 백업 망올 별도로 〒성하였다. E1 상의 서버 C~F를 라우터 A와 점대점 방식으로 직접 연결한다.
방안 3: 二림 3의 스위치 S를 제거하고 라우터 A와 서버 B〜F들을 Point-to-Point(PTP) 방식으로 그림 4 와 갈이 구성한다. 라우터 A의 장애 발생에 대비하여 서버 B를 통한 백업 망올 별도로 〒성하였다.
위상 변환 방안 1-4에 대한 비교 평가는 실제 앙을구성하는 물리적 구성 요소와 안정성, 근呼팅 경료■를 계산하는 > 수에 기반을 두어 耆체적으로 표 1과 같이 비교하였다';
적용하는 것이 바람직하다. 이 논문에서는 실제 국내 특정 기관에서 약 4, 500노드 이상이 접속하여 사용하는 전산망의 형태 중 컴퓨팅 파워와 네트워크 사용율이 높은 부서의 이더넷 환경을 모델 시스템으로 채택하였다.
즉, E1/2/3 상의 신iem들과 주 서버 日는 라우팅의 특성상 가장 짧은 경로인 () 物)을 사용하며 장애 발생시 라우터A를 통하 1 hop 경로를 사용하도록 한다, 21리고 각 서버는 독단적인 전용망을 사용함으로서 대역폭을 개선할 수 있다. 이 방안은 이중 구조 망으로서 client와 각 서버간은 라우팅의 특성상 최단 경로를 제공하며 IP 게이 巨 웨이인 서버 B와 라우터 A를 통한 트래픽과 프로토콜 분리 효과를 가져온다. 또한 서버들이 전용 망은 E1/2/3 망과 트래픽 간섭을 방지할 수 있다,
표 3의 항목 이외에도 다양한 분석 요소가 있으나 망 부하와 성능에 가장 영향을 미치는 방송 모드 메시지, Collision, 대역폭 그리고 사용율을 주요 대상으로 하여 분석하였다. 위상 변환 전의 대상 이더넷 시스템에서는 패킷의 충돌과 대역폭이 한계에 이르렀으나 위상 변환 후에 이러한 문제가 축소되었음을 알 수 있다.
이론/모형
bridge 기능을 제거하여 차단하였다. 모든 이더넷세그멘트는 B class C masking과 Variable Length Subnet Masks(VLSM) 기법을 적용하여 네트워크 계충의 방송 모드 영역을 축소하였다[5]. 또한 노드들이 경로 설정을 목적으로 주기적으로 주고 받는 경로 정보는동적 라우팅 기능을 정적 라우팅 환경으로 변경하여 제거하였다 각 노드에서 사용하지 않는 불필요한 프로토콜과 망 관리 메시지를 생성하는 프로세스도 제거하였다.
성능/효과
각 노드의 ARP 테이블은 같은 물리적 망에 연결된 모든 노드의 ARP 메시지를 수신하여 5분을 주기로 갱신하고, RIP를 사용하는 라우팅 엔트리는 30초를 주기로 갱신 관리하는데 그림 6 라우터 A의 bridge 기능을 제거하여 E1/2/3와 P1/2/3/4/5/6/7/8 간의 트래픽 간섭을 차단하고, 서버들은PTP 망 구조로 변환하여 위상변환 후 각 노드에서 발생하는 데이타링크 계층의 ARP 테이블 엔트리 수는 서버가 6/1000로, Client 노드는 1/10으로 축소되었으며, 네트워크 계층의 IP 라우팅 테이블 엔트리 수는 Client/server 모두 19/1000으로 축소되었다. 이는 전송 패킷의 목적지에 대한 검색 시간을 단축하여, 패킷 전달 성능을 향상시키고, 전달지연을 줄이고 시스템의 자원 낭비를 줄여준다.
하지만 제한된 대역폭을 사용함으로 많은 노드가 추가될 경우 빈번한 방송 모드 메시지와 라우팅 정보 메시지의 교환 때문에 망 대역폭을 낭비하게 된다. 그러나 망 구圣와 각 노드가 사용하는 프로토콜을 분석하여 노드의 사용 목적과 용도에 따라 적절히 분할하고, 각 망의 제한된 대역폭 범위 내에서 노드를 연결하면 망 전체의 성능을 개선하고 안정적으로 사용할 수 있다.
또 기존의 버스 구조이더넷 상에서 발생하는 프로토콜과 트래픽을 UNIX 명령어와 망 분석 도구를 사용해 실제 데이타를 측정하고, 라우터와 서버 시스템을 중심으로 이더넷을 변환 함으로서 성능 향상이 이루어 짐을 실제 적용예를 통하여 확인하였다. 그리고 기존의 망 자원을 적극 활용하여 비용 절감 효과도 얻을 수 있었다. 망 변환의 주요 내용은 라우터를 중심으로 client 노드에 대해서는 버스 구조를 제공하고, 서버에게는 PTP 방식의 전용 이더넷을 제공함으로서 인접 망 간의 프로토콜 간섭을 줄여 종합적으로 볼 때 성능이 향상되었음을 알 수 있다.
그리고 기존의 망 자원을 적극 활용하여 비용 절감 효과도 얻을 수 있었다. 망 변환의 주요 내용은 라우터를 중심으로 client 노드에 대해서는 버스 구조를 제공하고, 서버에게는 PTP 방식의 전용 이더넷을 제공함으로서 인접 망 간의 프로토콜 간섭을 줄여 종합적으로 볼 때 성능이 향상되었음을 알 수 있다.
02% 이하)라 무시하였다. 모든 PC에서 사용하지 않는 IPX/SPX 프로토콜은 삭제하고, 이더넷을 여러 개의 세그먼트로 분리하고 라우터의 bridge 기능을 제거 함으로서 인접 노드에 대한 Net BEUI 등의 프로토콜 간섭을 억제하고, TCP/IP를 사용하는 대용량 서버들은 전용 이더넷을 구성 함으로서 기존 보다 BUS구조에서는 74%, PTP구조에서는 104%, 평균적으로 89%의 효율을 얻었다. 표 2의 수치들은 망분석 장비로 측정한 결과를 종합한 내용이다.
분석하였다. 첫째, 물리적 구조 측면에서 기존 이더넷의 구성 상태는 하나의 이더넷에 필요 이상으로 많은 노드들이 연결되어 있고, 둘째, 논리적 구성 측면에서는 라우터의 bridge 기능 사용으로 야기되는 메시지와 잘 못된 IP netmask 사용으로 불필요한 방송 모드 메시지들이 모든 망과 노드로 전송되며, 셋째 라우터와 UNIX 노드들의 IGMP, RIP 등 동적 라우팅 프로토콜 사용으로 불필요한 라우팅 정보가 주기적으로 교환되고 있으며, 마지막으로 프로토콜 측면에서는 하나의 이더넷에 TCP/IP, NetBEUI, Netware, IPX/SPX 등 다중 프로토콜 사용으로 각 노드들이 불필요한 수신 메시지를 처리하는데 시스템 자원을 낭비하고 있다.
후속연구
망의 위상 변환은 기존의 망을 명확히 모델링하고 simulation하여 그 결과에 따라 변환하는 것이 바람직하다고 할 수 있다, 그러나 이 논문에서는 이러한 절차를 거치지 않아 제시된 방법이 이상적인 방법이라 할 수는 없으며 제안된 방안 외에도 더 좋은 방법이 많이 있을 것이다. 앞으로의 연구에서는 이 연구에서 제시된이더넷 위상과 성능 분석에 관해 보다 다양한 환경에서의 모델 시스템을 설계하고, 시뮬레이션하고, 성능 평가를 추진하고자 한다.
것이다. 앞으로의 연구에서는 이 연구에서 제시된이더넷 위상과 성능 분석에 관해 보다 다양한 환경에서의 모델 시스템을 설계하고, 시뮬레이션하고, 성능 평가를 추진하고자 한다. 또한 MPLS 등 다른 형태의 망 환경 변환 방법도 모색해보고자 한다.
E4로 이동하고 E4에 bridge 기능을 제거한다. 이 방안은 하나의 논리적 망 E1 을 E1 과 E4두개로 분할한 것으로 서버 시스템 B〜F와 E1/2/3 간의 트래픽 간섭은 방지할 수 있으나 NFS를 사용하는 E4의 성능 개선은 기대할 수 없다. 즉, E4에 접속된 서버간의 대용량 파일 시스템 공유에 따른 트래픽 과다를 방지할 수 없다.
참고문헌 (20)
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