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네트워크 필터링에서 캐시를 적용한 트라이 구조의 탐색 성능 개선
Improving Search Performance of Tries Data Structures for Network Filtering by Using Cache 원문보기

정보처리학회논문지. KIPS transactions on computer and communication systems 컴퓨터 및 통신 시스템, v.3 no.6, 2014년, pp.179 - 188  

김호연 (숭실대학교 정보통신공학과) ,  정규식 (숭실대학교 정보통신전자공학부)

초록
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트래픽의 엄청난 양과 함께 급격한 증가로 인하여 네트워크 장비들의 성능이 중요한 이슈가 되고 있다. 방화벽 또는 부하분산기와 같이 패킷을 처리하는 네트워크 장비에서 성능에 영향을 주는 주요한 기능 중에 하나가 네트워크 필터링이다. 본 논문에서는 네트워크 필터링의 탐색 방법 중의 하나인 기존 트라이 방법의 성능을 개선하기 위하여 캐시를 적용한 트라이를 제안한다. 클라이언트와 서버 사이의 패킷 교환에서 한 번에 다수의 패킷이 송수신되는 경우에 대하여, 기존 방법은 동일한 탐색을 반복적으로 수행한다. 반면, 본 논문에서 제안하는 방법은 기존 방법에 캐시를 적용하여 불필요한 반복 탐색을 방지함으로써 네트워크 필터링 성능이 향상될 수 있다. 기존 방법과 제안 방법을 이용한 네트워크 필터링 실험을 수행하였다. 실험결과는 제안 방법이 기존 방법에 비하여 최대 초당 790,000개의 패킷을 더 처리할 수 있었음을 보여준다. 캐시 리스트 크기가 11일 때, 메모리 사용 증가량(7.75%) 대비 성능 개선(18.08%)이 가장 우수하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Due to the tremendous amount and its rapid increase of network traffic, the performance of network equipments are becoming an important issue. Network filtering is one of primary functions affecting the performance of the network equipment such as a firewall or a load balancer to process the packet....

주제어

#네트워크 필터링   #트라이 구조   #탐색 성능 향상  

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
기존의 네트워크 필터링 알고리즘에는 무엇이 있는가? 기존의 네트워크 필터링 알고리즘은 크게 “선형 탐색”과 “트라이”가 존재한다. 선형탐색은 설정된 필터 정보를 순차적으로 배치 및 탐색하여 필터링을 수행하는 방법이며, 트라이는 설정된 필터 정보를 이용하여 트라이 구조를 생성하고 생성된 트라이 구조를 탐색하여 필터링을 수행하는 방법이다.
네트워크 필터란 무엇인가? 패킷을 처리하는 네트워크 장비들은 기본적으로 네트워크 필터를 갖는다. 네트워크 필터란 해당 장비가 패킷을 허용할 것인가 거부할 것인가를 결정하는 조건들의 모음을 의미한다. 네트워크 장비로 입력되는 모든 패킷에 대하여 필터링이 수행되기 때문에 필터링에 관한 성능 개선은 곧 네트워크 장비의 처리량 증가를 의미한다.
Set-pruning tries는 무엇을 위해 고안된 방식인가? Set-pruning tries[3][4]는 Hierarchical tries와 유사하지만 트라이구조를 생성할 때 필터 규칙을 복제하여 중복된 내용을 포함시킨다. 저장 공간을 더 많이 소비하여 쿼리시간(query time)을 줄일 수 있도록 고안된 방식이다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (17)

  1. "Cisco VNI(Visual Networking Index) 2013", http://www. cisco.com/ 

  2. Pankaj Gupta, Nick McKeown, "Algorithms for Packet Classification", Network, IEEE Vol.15, No.2, 2001. 

  3. P. Tsuchiya. "A search algorithm for table entries with non-contiguous wildcarding", unpublished report, Bellcore, 1992. 

  4. Chang, Yeim-Kuan, and Hsin-Mao Chen, "Set Pruning Segment Trees for Packet Classification." Advanced Information Networking and Applications (AINA), 2011 IEEE International Conference on. IEEE, 2011. 

  5. V. Srinivasan, S. Suri, G. Varghese, and M. Waldvogel, "Fast and ScalableLayer four Switching", Proceedings of ACM Sigcomm, September, 1998. 

  6. Srinivasan, Thanukrishnan, et al., "Supervised grid-of-tries: a novel framework for classifier management.", Distributed Computing and Networking. Springer Berlin Heidelberg, 2006. 

  7. iptables, http://www.netfilter.org/ 

  8. Gregor N. Purdy, "Linux iptables", O'REILLY. 

  9. Jozsef Kadlecsik, Gyargy Pasztor, "Netfilter Performance Testing", http://people.net-filter.org/ 

  10. Thomas Heinz, "HIPAC High Performance Packet Classification for Netfilter", University des Saarlandes, 2004. 

  11. Michael Bellion, "nf_HIPAC High Performance Packet Classification for Linux Netfilter", http://www.hipac.org/ 

  12. "SPECweb2005 User's Guide", http://www.spec.org/web2005/ docs/ 

  13. "SPECweb2005 Benchmark Design Document", http://www.spec.org/ web2005/docs/ 

  14. "TCPdump Documentation", http://www.tcpdump.org/ 

  15. Netmap, http://info.iet.unipi.it/-luigi/netmap/ 

  16. Luigi Rizzo, "netmap: a novel framework for fast packet", Proceedings of the 2012 USENIX conference on Annual Technical Conference, 2012. 

  17. Luigi Rizzo, Marta Carbone, Gaetano Catall, "Transparent acceleration of software packet forwarding using netmap", INFOCOM, 2012 Proceedings IEEE, 2012. 

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