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문제 정의
- 본 논문에서는 이와 같이 일정 기간 동안 반복수집이 필요한 심화분석 항목들에 대한 정보를 "경향 정보(Trend Information)”라 정의하고, 이러한 경향 정보 수집을 위해 SNMP 적용 시 발생하는 문제를 효율적으로 처리하여 네트워크 트래픽 부하 감소와 정확한 정보수집이 가능한 개선방법에 대하여 제안하고, prototype을 구현하여 시험한 후 그 결과를 분석하고자 한다. 2장에서는 SNMP의 기본적인 개념에 대하여 이해하고, 제안하고자 하는 SNMP 모델과 그 동작 원리를 설명한다.
제안 방법
- 경향 정보 수집 시 네트워크 트래픽 부하를 시험하기 위하여 그림 8과 같이 타네트워크에 연결되지 않은 독립된 형태의 시험bed를 구축하고 기존의 SNMP 기능 수행시와 개선된 SNMP 수행시의 트래픽 부하를 측 정 비교한다. 시험bed의 각 시스템들은 shared media인 단순 허브를 공유하는 이더 넷 LAN 형태이다.
- 시험으로 분리하였다. 관리자로는 썬의 Blade 100 Unix (Solaris2.8) 시스템을 사용하였고, 에이전트는 일반 PC에 Linux(Redhat 6.2)를 설치하였으며, 측정 시스템으로 Windows XP를 설치한 일반 PC로 시 험bed를 구축하였다. 관리자와 에이전트용 SNMP 프로그램은 SNMP version 2를 지원하는 UCD SNMP v3.
- 2)를 설치하였으며, 측정 시스템으로 Windows XP를 설치한 일반 PC로 시 험bed를 구축하였다. 관리자와 에이전트용 SNMP 프로그램은 SNMP version 2를 지원하는 UCD SNMP v3.4를 C언어를 이용하여 모듈을 수정하고 추가하였으며, 외부에서 인터넷으로 접속하여 관리자 시스템을 이용하여 시험을 할 수 있도록 관리자시스템에 아파치 웹서버를 구축하고 관리자 기동용 관리화면을 shell 기반 CGI를 이용하여 기존 SNMP 용과 개선된 SNMP용으로 분리하여 작성하였다. 측정 시스템에는 네트워크 측정 Tool인 EtherPeek (WildPackets, inc.
- 응답시간은 여러 가지 여건에 따라 차이가 발생하나 근거리와 원거리일 경우 물리적 거리가 달라지기 때문에 라우팅 경로상의 중간 Node 수의 차가 발생하고, 이로 인하여 달라지는 기존 SNMP와 개선된 SNMP에서의 응답시 간의 변화를 분석하고자 한다. 따라서 관리자 시스템의 위치는 고정하고, 에이전트의 설치 위치를 그림 9와 같이 LAN 환경과 WAN 환경으로 구분하여 응답시간을 측정, 비교하였다.
- 시험 편의를 위하여 개선된 SNMP 경우 수집 종료 시간과 전송시간을 동일하게 설정하여 에이전트에서 수집 완료 시 바로 관리자에 전송토록 한다. 시험 bed을 이용한 시험조건은 기존 SNMP와 개선된 SNMP 경우에 대하여 관리자에서 MIB object “iso (1).org(3), dod ⑹.internet (1).mgmt (2).mib-2 (1). interfaces(2).ifTable(2).ifEntrel).ifInOctets(10)” (total number of octets received on the interface, including framing characters)를 에 이전트에 5초 주기로 3Q분간 전송하여 측정한 네트워크 트래픽을 1 분 주기의 평균값으로 표기하여 비교하였다.
- 응답 시간의 균일화 정도 비교를 위해 기존SNMP 와 개선된 SNMP에서 관리자가 각 에이전트에 대하여 동일한 MIB object “iflnOctets (1.3.6.1.2.1.2.2.1. 10)”을 5초주기로 30분간 폴링하여 그 응답 수신 시까지 소요되는 시간을 1분 주기의 평균값으로 표기하여 비교한다.
- )를 이용하여 트래픽과 응답 시간, 프레임의 크기 등을 측정하였다. 응답 시간의 정확한 측정을 위해 각 시스템 간 시간 동기화 문제를 해결하기 위하여 NTP(Network Time Protocol)을 관리자시스템과 에이전트 시스템에 설치하고, 측정 시스템은 OS에서 제공하는 동기화 기능을 이용하였다.
- 응답시간은 여러 가지 여건에 따라 차이가 발생하나 근거리와 원거리일 경우 물리적 거리가 달라지기 때문에 라우팅 경로상의 중간 Node 수의 차가 발생하고, 이로 인하여 달라지는 기존 SNMP와 개선된 SNMP에서의 응답시 간의 변화를 분석하고자 한다. 따라서 관리자 시스템의 위치는 고정하고, 에이전트의 설치 위치를 그림 9와 같이 LAN 환경과 WAN 환경으로 구분하여 응답시간을 측정, 비교하였다.
- 또한 일정 주기의 정보수집이 요구되는 경우 수시로 변화하는 네트워크의 부하에 따라각 응답 시간이 달라질 수 있기 때문에에 이 전트의 정보수집 시간 간격이 일정하지 않게 되어 수집된 데이터의 정확성이 떨어질 수 있다. 이와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 기존 SNMPPDU에 효율적인 경향정보 수집을 위하여 그림 5와 같이 GetTiRequest와 GetTiRes-ponse PDU 를 추가하여 그림 6과 같이 동작하는 개선된 SNMP 모델을 제안한다.
- 제안한 SNMP 모델은 그림 7과 같이 관리자와 에이 전트로 구분되며, 관리자는 웹 모듈과 SNMP Get 모듈로 이루어지고, 에이 전트는 수신된 SNMP 패킷을 구분하는 모듈과 이를 처리하는 SNMP Handler 모듈로 구성된다.
- 제안한 SNMP를 구현하고 시험을 위하여 네트워크 트래픽 부하를 측정하는 시험과 응답 시간을 측정하는 시험으로 분리하였다. 관리자로는 썬의 Blade 100 Unix (Solaris2.
- 4를 C언어를 이용하여 모듈을 수정하고 추가하였으며, 외부에서 인터넷으로 접속하여 관리자 시스템을 이용하여 시험을 할 수 있도록 관리자시스템에 아파치 웹서버를 구축하고 관리자 기동용 관리화면을 shell 기반 CGI를 이용하여 기존 SNMP 용과 개선된 SNMP용으로 분리하여 작성하였다. 측정 시스템에는 네트워크 측정 Tool인 EtherPeek (WildPackets, inc.)와 App-Dancer FA (AppDancer Networks, inc.)를 이용하여 트래픽과 응답 시간, 프레임의 크기 등을 측정하였다. 응답 시간의 정확한 측정을 위해 각 시스템 간 시간 동기화 문제를 해결하기 위하여 NTP(Network Time Protocol)을 관리자시스템과 에이전트 시스템에 설치하고, 측정 시스템은 OS에서 제공하는 동기화 기능을 이용하였다.
대상 데이터
- 본 논문의 연구 대상은 1절에서 언급한 대로 일정 기간 동안 반복 수집이 필요한 경향 정보로, 기존 SNMP 에서 이러한 경향 정보를 일정 기간 감시하기 위해서는 그림 1과 같이 관리자가 수집하고자 하는 MIB object에 대하여 그림 4와 같은 형태의 “GetRequest” 를 일정한 주기를 갖고 반복적으로 에이전트에 폴링하고, 에이전트는 응답으로 “GetResponse”들을 해당 횟수만큼 송신한다. 이와 같은 형태의 반복적인 정보 송수신으로 인하여 네트워크 트래픽을 과다하게 발생시키는 문제가 있다.
- 시험을 위하여 그림 9와 같이 호남대학교에 위치한 시스템(211.227.240.155)에 관리자를 설치하고, 에이전트는 같은 네트워크에 있는 시스템 (211.227.238.251)에 설치하였으며, WAN 환경의 에이전트는 같은 광주광역시 이지만 지리적으로 서로 떨어진 조선대 시스템(220.67.202.129)에 설치하였다. 본 시험에서 LAN 환경에서의 홉(hop) 수는 1이며, WAN 환경의 홉수는 7이다.
성능/효과
- 개선된 SNMP에서 그림 12와 같이 평균 약 21bytes/초의 트래픽이 발생되었으며, 순수 SNMP 트래픽은 관리자가 에이전트에 GetTi-Request PDU를 전송하는 초반 과 정보 수집 이 완료되어 에이전트가 GetTiResponse PDU를 관리자에 전송하는 마지막 부분에서 발생 되었다.
- 개선안에서는 위와 같이 네트워크 상태를 측정하고자 하는 시간대와 측정주기, 그 결과를 수신하고자 하는 시간을 사전에 지정할 수 있어 관리자에게 많은 유연성을 제공할 수 있으며, 관리자와 에이전트 간에 1회씩만 메시지를 송수신함으로써 기존 SNMP에서의 반복적인 폴링과 응답으로 인한 불필요한 네트워크 트래픽을 감소시키고, 관리자 시스템의 부하 감소 및 에이전트 시스템에서의 정확한 정보수집 등의 효과를 낼 수 있다.
- 누적 응답 시간도 기존 SNMP의 경우 인 식(6)과 개선된 경우의 식(11)을 비교해보면 관리자와 에이전트 간의 전송시간인 T1과 T2가 에이전트 내부 처리 시간인 T4에 비해서 매우 크므로 개선된 SNMP 경우가 짧으며, 시험 결과 그림 14와 그림 15에서도 기존 SNMP (LAN: 94msec, WAN: 3, 539msec) 와개선된 SNMP (LAN: 24msec, WAN: 209msec) 를 비교하면 기존 SNMP가 LAN환경 에서 약 4배, WAN 환경에서 약 17배 크다는 것을 알 수 있다. 결과적으로 상대적으로 개선된 SNMP의 응답시간이 짧고 균일하여 정보 수집 정확성이 더 높다고 할 수 있다.
- 결론적으로, 기존 SNMP의 경우 데이터 송수신 횟수에 정비례하여 네트워크 트래픽이 증가하는 반면, 개선된 SNMP의 트래픽은 측정 횟수에 따라 다소 증가하나 큰 차이가 없기 때문에 측정기간이 길고 측정 주기가 짧아질수록 개선된 SNMP의 네트워크 트래픽이 상대적으로 크게 감소 효과를 나타낸다.
- 넷째, 개선된 SNMP의 PDU에 시간 변수를 추가하여 네트워크 상태를 측정하기 원하는 시간대와 측정 주기, 그 결과를 전송받기를 원하는 시간을 사전에 지정할 수 있어 관리자에게 관리의 유연성을 제공할 수 있다.
- 70GHz이고, WAN 에 이 전트 시스템(③)은 Pentium-3, 866MHZ 으로 두 시스템의 성능차 때문에 발생하였다. 누적 응답 시간도 기존 SNMP의 경우 인 식(6)과 개선된 경우의 식(11)을 비교해보면 관리자와 에이전트 간의 전송시간인 T1과 T2가 에이전트 내부 처리 시간인 T4에 비해서 매우 크므로 개선된 SNMP 경우가 짧으며, 시험 결과 그림 14와 그림 15에서도 기존 SNMP (LAN: 94msec, WAN: 3, 539msec) 와개선된 SNMP (LAN: 24msec, WAN: 209msec) 를 비교하면 기존 SNMP가 LAN환경 에서 약 4배, WAN 환경에서 약 17배 크다는 것을 알 수 있다. 결과적으로 상대적으로 개선된 SNMP의 응답시간이 짧고 균일하여 정보 수집 정확성이 더 높다고 할 수 있다.
- 8msec로 개선된 경우가 더 빠르고 안정적임을 알 수 있고, 관리자가 에이 전트에게 GetTiRequest를 전송하는 시점의 응답시간은 기존 SNMP와 유사하나 마지막 수집 결과 전송 시 상대적으로 패킷 크기가 매우 크므로 더 많은 시간이 소요됨을 알 수 있다. 누적 응답 시간은 기존 SNMP가 94msec, 개선된 SNMP에서 24msec로 약 4배가 개선되었음을 알 수 있다.
- 둘째, 응답 시간의 균일성을 확보하여 일정한 정보수집 간격이 요구되는 경우 수집된 데이터의 정확성을 향상시킬 수 있다. 이러한 효과는 근거리보다 원거리에서 크게 나타나므로 점점 복잡해지고 관리범위가 확장되어 가는 Global 환경에서의 네트워크 관리를 효율적으로 할 수 있다.
- 반면에 본 논문에서 중점을 둔 경향정보의 경우 그림 11과 그림 12에서 알 수 있듯이 전체 트래픽은 개선된 SNMP에서 6배 감소하였고, 순수 SNMP에 의하여 발생된 트래픽만을 비교해보면 기존 SNMP 는 식(1)과 식(2)에 따라 64, 080 bytes((87B+ 91B) *60/5초*30분)가 발생되었고, 개선된 SNMP의 경우에 는 식(3)과 식(4)에 의하면 1, 622 bytes (108B+ L574B丿가 발생하여 개선된 SNMP의 네트워크 트래픽이 약 39.5배 감소하였다.
- 셋째, 기존의 SNMP에 대하여 호환성을 유지한다. 개선된 SNMP 에이전트는 기존 SNMP 에 이전트의 기능과 완전하게 호환성을 유지하면서 네트워크 심화 분석 분야의 경향 정보 수집 시 트래픽 감소 장점을 갖고 있다.
- 시험 결과인 그림 14와 그림 15의 기존 SNMP 그래프에서도 응답 시간의 불규칙성을 볼 수 있으며, LAN 환경보다 WAN 환경에서 훨씬 불규칙함을 알 수 있다.
- 시험bed에서의 시험 결과를 바탕으로 개선된 SNMP의 특징을 정리해보면 첫째, 기존 SNMP에 비해 적은 횟수의 요구와 응답 메시지를 송수신 함으로써 네트워크 트래픽 부하를 크게 줄일 수 있다.
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