[논문]40G급 Aladdin 시스템의 모델링 및 입력 트래픽에 따른 시스템 구조 효율성 연구

황유동; 박동규; 장종수

doi:10.12815/kits.2012.11.4.121

[국내논문] 40G급 Aladdin 시스템의 모델링 및 입력 트래픽에 따른 시스템 구조 효율성 연구
The Study of Efficiency of System Architecture According to the Modeling of 40G Aladdin System and Input Traffic 원문보기

韓國ITS學會論文誌 = The journal of the Korea Institute of Intelligent Transportation Systems, v.11 no.4, 2012년, pp.121 - 130

황유동 (순천향대학교 전기전자공학과대학원 정보보호전공) , 박동규 (순천향대학교 정보통신공학과) , 장종수 (한국전자통신연구원)

초록
AI-Helper

본 논문에서는 고속의 DDoS 방어도구로 한국 전자통신 연구원에서 개발 중인 40G bps급 Aladdin 시스템의 성능 평가를 위하여 패트리네트로 Aladdin 시스템을 모델링하였고, 이를 기반으로 Aladdin 시스템의 입력 트래픽에 따른 시스템 구조 효율성 분석을 수행하였다.

In this paper, the structure of the Aladdin system was modeled by Petri nets for performance evaluation of 40G bps class Aladdin system which was developed in ETRI as the high-speed DDoS defensive tool. The efficiency analysis of the system architecture according to the input traffic of the Aladdin ...

Keyword

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 연구에서는 Aladdin 시스템 중에서 핵심요소인 loadbalancer와 Anti-DDos엔진 사이의 동작을 패트리네트로 모델링하여 입력 트래픽에 대한 시스템의 성능을 분석하고자 한다.
본 연구에서는 Aladdin 시스템 중에서 핵심요소인 loadbalancer와 Anti-DDos엔진 사이의 동작을 패트리네트로 모델링하여 입력 트래픽에 대한 시스템의 성능을 분석하고자 한다.
본 연구에서는 패트리 네트 모델을 다양한 환경에서 시험하기 위하여 입력되는 패킷의 속도를 조절한다. 속도는 패킷이 실시간으로 연속적으로 입력되는 경우를 100%로 설정하고 10 ~ 100%까지 10%단위로 시험하였다.
본 논문에서는 한국 전자통신 연구소에서 개발하고 DDoS 대응 및 탐지 시스템인 40G bps급 Aladdin 시스템의 모델링 및 성능 분석을 위하여 Aladdin 시스템의 핵심 구조인 loadbalancer 와 Anti-DDos 엔진의 동작을 패트리 네트로 모델링하고 시뮬레이션을 수행한다. Aladdin 시스템의 내부 요소들을 패트리 네트의 플레이스와 트랜지션으로 모델링하고 입력 트래픽을 토큰으로 모델링하여 시뮬레이션을 하였다.
본 논문에서는 한국 전자통신 연구소에서 개발한 DDoS 대응 및 탐지 시스템인 40G bps급 Aladdin 시스템의 모델링 및 성능 분석을 위하여 Aladdin 시스템의 핵심 구조인 loadbalancer 와 Anti-DDos 엔진의 동작을 패트리 네트로 모델링하고 시뮬레이션을 수행하였다. Aladdin 시스템의 내부 요소들을 패트리 네트의 플레이스와 트랜지션으로 모델링하고 입력 트래픽을 토큰으로 모델링하여 시뮬레이션을 수행하여 전체 시스템을 모델링하였으며, 성능을 분석하였다.
논문에서는 패트리 네트로 모델링하기 위하여 위 의 Aladdin 시스템의 내부 구조를 다음 와 같이 블록 다이어그램으로 표현하였다.

가설 설정

3) 각 플레이스로 전송된 입력 트래픽은 ②의 버퍼 서브네트에 저장된다.
1) 트래픽이 수신되면 버퍼를 랜덤하게 선택하여 전송.
3) 트래픽이 수신되면 그 시점까지 각 버퍼에 전송된 패킷의 개수가 가장 작은 버퍼로 전송.
Load balancer의 성능을 분석하기 위하여 입력 트래픽이 실시간으로 발생하고 전송되는 경우를 100% 의 속도로 가정하고 이 속도를 점차 낮추어 10% ~ 100% 까지(10% 단위로 증가)의 속도로 시험을 수행하였다.

제안 방법

본 논문에서는 다양한 환경에서 동작해야할 Aladdin 시스템 성능을 분석하기 위하여 가상 보안존을 적용하여 load balancer가 입력 트래픽을 버퍼로 전송할 때 전송될 버퍼를 선정하는 방법에 따라 다음의 세 가지 방법을 패트리 네트로 모델링하여 시험하였다.
따라서, 본 연구에서는 서브 네트를 모델링하여 패트리 네트를 구성하였고, 입력 트래픽의 생성, 버퍼로의 분배를 하는 generator 서브 네트와 수신된 패킷을 저장하는 버퍼 서브 네트를 모델링하였다.
본 연구에서는 패트리 네트 모델을 다양한 환경에서 시험하기 위하여 입력되는 패킷의 속도를 조절한다. 속도는 패킷이 실시간으로 연속적으로 입력되는 경우를 100%로 설정하고 10 ~ 100%까지 10%단위로 시험하였다.
본 논문에서는 한국 전자통신 연구소에서 개발한 DDoS 대응 및 탐지 시스템인 40G bps급 Aladdin 시스템의 모델링 및 성능 분석을 위하여 Aladdin 시스템의 핵심 구조인 loadbalancer 와 Anti-DDos 엔진의 동작을 패트리 네트로 모델링하고 시뮬레이션을 수행하였다. Aladdin 시스템의 내부 요소들을 패트리 네트의 플레이스와 트랜지션으로 모델링하고 입력 트래픽을 토큰으로 모델링하여 시뮬레이션을 수행하여 전체 시스템을 모델링하였으며, 성능을 분석하였다. 그리고 이를 바탕으로 40G bps급 Aladdin 시스템의 성능을 개선하기 위하여 다양한 환경에서 시스템의 성능을 분석하였다.
Aladdin 시스템의 내부 요소들을 패트리 네트의 플레이스와 트랜지션으로 모델링하고 입력 트래픽을 토큰으로 모델링하여 시뮬레이션을 수행하여 전체 시스템을 모델링하였으며, 성능을 분석하였다. 그리고 이를 바탕으로 40G bps급 Aladdin 시스템의 성능을 개선하기 위하여 다양한 환경에서 시스템의 성능을 분석하였다.
위 의 세로축은 버퍼에 저장된 패킷의 개수이고, 가로축은 입력 트래픽이 전송되는 속도이고, 시험은 20,000,000 msec 동안 수행하였다.
개발 중인 Aladdin은 성능 평가 연구를 통하여 시스템의 구조 효율성 분석에 대한 연구가 수반되어야 한다. 이를 위하여 본 연구에서는 loadbalancer 와 Anti-DDos엔진 사이의 동작을 패트리 네트로 모델링하여 입력 트래픽에 대한 시스템의 성능을 연구하고 이를 기반으로 Aladdin 시스템의 구조에 대한 효율성 분석을 수행하였다.
4장에서 입력된 트래픽이 전송될 버퍼를 랜덤하게 선택하는 모델, 버퍼에 저장된 패킷의 수를 비교하여 가장 작은 수가 저장된 버퍼를 선택하는 모델과 버퍼로 전송된 패킷의 수를 비교하여 가장 작은 수가 전송된 버퍼를 선택하는 모델을 패트리 네트로 모델링하여 성능을 분석하였다. 또한 이 세 가지 모델 중 버퍼에 저장된 패킷의 수를 비교하여 가장 작은 수가 저장된 버퍼를 선택하는 모델이 가장 좋은 성능을 보임을 알 수 있었다.
패트리 네트를 사용하여 Aladdin 시스템의 성능을 분석하기 위하여 먼저 Aladdin 시스템의 loadbalancer 와 Anti-DDos 엔진의 동작을 시간 패트리 네트의 플레이스와 트랜지션으로 모델링한다.
본 논문에서는 한국 전자통신 연구소에서 개발하고 DDoS 대응 및 탐지 시스템인 40G bps급 Aladdin 시스템의 모델링 및 성능 분석을 위하여 Aladdin 시스템의 핵심 구조인 loadbalancer 와 Anti-DDos 엔진의 동작을 패트리 네트로 모델링하고 시뮬레이션을 수행한다. Aladdin 시스템의 내부 요소들을 패트리 네트의 플레이스와 트랜지션으로 모델링하고 입력 트래픽을 토큰으로 모델링하여 시뮬레이션을 하였다.

성능/효과

5) 버퍼에 저장된 패킷은 4클럭 당 1 패킷의 단위로 ④의 플레이스에 해당하는 Anti-DDoS 시스템으로 전송된다.
위 세 가지 방법을 적용한 패트리 네트 모델을 비교하면, 입력 트래픽을 어떤 버퍼로 전송할 것인지 버퍼를 선택하는 부분만이 다르고 패킷 생성, 버퍼 등은 모두 동일하다.
패트리 네트에서 입력 트래픽을 발생시킬 때 정확한 속도로 발생 시킬 수가 없으므로, 입력 트래픽 생성에 아무런 조건이 없는 경우를 100%의 속도로 하였고, 입력 트래픽 생성에 조건을 부가하여 10개 생성하여 1개 사용 시 10%의 속도(10% 단위로 증가)로 하였다.
위 에서와 같이 속도 100%(입력 트래픽이 실시간으로 발생하는 상태)에서는 버퍼 오버플로우를 확인할 수 있었으나, 10 ~ 90%의 속도에서는 버퍼 오버플로우를 쉽게 확인할 수가 없었다.
위 세 가지 패트리 네트 모델의 시험 결과로, 패킷이 전송될 버퍼를 랜덤으로 선택하여 패킷을 분배하는 시험 결과가 제일 좋지 않음을 알 수 있었고, 세 가지 패트리 네트 모델 중 가장 좋은 성능을 보인 모델은 버퍼에 저장되어 있는 패킷의 수를 비교하여 가장 작은 수가 저장되어있는 버퍼로 패킷을 우선 분배하는 모델이다.
4장에서 입력된 트래픽이 전송될 버퍼를 랜덤하게 선택하는 모델, 버퍼에 저장된 패킷의 수를 비교하여 가장 작은 수가 저장된 버퍼를 선택하는 모델과 버퍼로 전송된 패킷의 수를 비교하여 가장 작은 수가 전송된 버퍼를 선택하는 모델을 패트리 네트로 모델링하여 성능을 분석하였다. 또한 이 세 가지 모델 중 버퍼에 저장된 패킷의 수를 비교하여 가장 작은 수가 저장된 버퍼를 선택하는 모델이 가장 좋은 성능을 보임을 알 수 있었다.

후속연구

이러한 연구 결과를 바탕으로 virtual security zone 을 구성하여 load balancing에 적용하면 보다 높은 성능 향상이 있을 것으로 예상되며, 이에 따라 지속적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	패트리 네트를 사용하여 Aladdin 시스템의 성능을 분석하기 위해서 선행되어야 하는 작업은?	패트리 네트를 사용하여 Aladdin 시스템의 성능을 분석하기 위하여 먼저 Aladdin 시스템의 loadbalancer 와 Anti-DDos 엔진의 동작을 시간 패트리 네트의 플레이스와 트랜지션으로 모델링한다.
	패트리 네트는 어디에 이용되고 있는가?	패트리 네트는 다양한 시스템에 적용할 수 있는 수학적이며 그래프 개념을 이용하여 그 흐름 활동을 표현하고 분석 할 수 있는 하나의 그림형태로 표현한 모델링 도구이다. 패트리 네트는 병행적, 비동기적, 분산적, 병렬적 또는 확률적 성질을 지닌 정보처리 시스템의 성능 분석, 통신 프로토콜의 설계 검증 및 FMS등 다양한 분야에 이용되고 있다.
	DDoS의 위협에 대비하기 위해 국내에서 개발되고 있는 것은?	4 DDoS 대란과 같이 대규모봇 넷을 이용한 대규모 DDoS의 위협이 점차 증가하고 있다. 따라서 대규모 DDoS 공격에 빠르게 대처할 수 있는 고속의 DDoS 방어 도구에 대한 연구가 절실히 필요한 상황이며, 이에 따라 최근 한국전자통신연구원에서는 고속의 DDoS 방어 도구로 40G bps급 Aladdin 시스템을 개발하고 있다.

참고문헌 (11)

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D.A.Zaitsev, T.R.Shmeleva, "Simulating of Telecommunication Systems with CPN Tools", Nov. 2006
http://www.cpntools.org/

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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