[논문]Windows 2000에서 Mobile IPv4를 위한 Mobile Node의 설계와 구현

서영주; 박진; 장희진; 임채태

문제 정의

당시 가장 보편화된 운영체제인 윈도우에서는 루마니아의 투카레스트 대학이 윈도우 NT에서 Mobile IP를 개발하였다[5L 그러나 라우팅 정보의 변경 시 재부팅을 요하는 운영체제의 결함 때문에 Mobile IP의 구현에 문제가 있었으며 이러한 운영체제의 문제점을 극복한 윈도우즈 2000이 출시되면서 윈도우에서의 Mobile IP의 구현이 가능해 졌다. 본 논문에서는 네트워크 코드가 한중 안정화 되어있는 윈도우즈 2000 플랫폼에서 개발된 POSTECH MIP mobile node의 설계 및 구현에 대해 기술한다.

제안 방법

NDIS는 네트워크 디바이스 드라이버에서 하드웨어 자농과 프로토콜 작업을 분리하여 두 가지 타입 (miniport driver, protocol driver)에 대한 표준 API 룰 제공하여 각 네트워크 벤더나 플랫폼에 의존하지 않고 독립적으로 드라이버(driver)를 쉽게 개발할 수 있는 환경을 제공한다. NDIS 드라이버는 프로토콜 드라이버, 중계(intermediate) 드라이버, 미니포트(miniport) 드라이버로 나뉘는데 POSTECH MIP mobile node의 커널 스페이스의 구현 부분은 중계 드라이버에서 구현하였다. 중계 드라이버를 채택한 이윤는 关로토콜 드라이버를 사용할 경우 패킷을 온!준!히 훅킹할 수 없다는 단점 때문이다.
POSTECH MIP mobile node는 C++ 언어를 사용하여 구현되었으며 전체적으로 그림 1과 같이 설계되었다, 본 절에서는 커널 스페 이스와 유저 스페 이스로 나누어 기 술하고자 한다.
우선 에이전트 광고가 홈 네트워크에서 수신된 것이면 존재하는 모든 등록을 해제한다. 그렇지 않고 외부 네트워크로부터 광고를 수신하였다면 새로운 에이전트로부터 수신한 광고인지를 검사한다. 새로운 에이전트로부터 수신했을 경우, 핸드오프로 간주하여 등록 요청 을 하고 그렇지 않은 경우에 이젼트의 유효기간만 갱신한다.
기타 중계 드라이버와 NDJS 함수에 대한 설명은 참조된 문헌 [6, 7]과 DDK (Driver Developers Kit)[8]에서 제공되는 문서를 참조하도록 한다. 또한 SDK(Software Development Kit)[9] 에서 제공되는 함수를 이용하여 ARP (Address Resolution Protocol) 캐쉬와 라우팅 테이블의 정보를 변경하였다.
ADVT 스레드는 드라이버에 에이전트 광고가 수신되었는지를 폴링하여 핸드오프 결정 모듈로 에이전트 광고를 전달하는 역할을 한다. 또한 유저 스페이스에서는 IOCTL (Input Output ConTroL)을 통해 유저 스페이스가 커 널 스페이스의 동작을 제어할 수 있도록 구현하였다. 유저 스페이스에서 각 모듈을 구현하기 위한 클래스 설계는 그림 2와 같다.
POSTECH MIP mobile node는 Mobile IP 프로토콜을 분리하여 커 널 스페이스와 유저 스페이스에서 설계함으로써 확장성과 효율성을 추구하였다. 또한 편리한 윈도우즈의 GUI를 통해 사용자가 쉽게 이동 서비스를 이용할 수 있도록 구현하였다. 실험 결과, 불가피한 최소한의 핸드오프 지연이 발생하기는 했지만 사용자에게 투명한 핸드오프를 제공할 수 있었다.
여겨지는 이동 컴퓨팅 시대로 접어들게 되었다. 본 연구실에서는 시대적 요구에 맞춰 이동 컴퓨팅을 지원할 수 있는 mobile node 를 윈도우즈 2000 플랫폼에서 설계하여 POSTECH MIP mobile node를 개발하였다. POSTECH MIP mobile node는 Mobile IP 프로토콜을 분리하여 커 널 스페이스와 유저 스페이스에서 설계함으로써 확장성과 효율성을 추구하였다.
특히 대부분의 응용 프로그램이 버퍼링을 이용하여 핸드오프 지연 시간동안 서비스를 지원함으로써 핸드오프로 인한 서비스 중단 현상은 발생하지 않았다. 본 연구실에서는 현재까지 Mobile IP를 윈도우 2000 및 리눅스 한경에서 구현하였다. 차후에 이동성 관리 프로토콜들을 비교 분석하기 위해, Mobile IP 경로 최적화 (Route Optimization), 계증구조의 Mobile IP와 같은 프로토콜들을 구현 할 예정이다.
않아야 한다. 외부 네트워크에서 ARP 후킹을 구현하기 위해 중계 드라이버의 코드 중 하위 레이어로 전달하는 함수에서 하위 레이어로 전송되는 모든 패킷의 헤더 부분을 검사하여 외부 에이전트로 향하는 ARP 웅답 패킷이 아닌 ARP 패킷은 전송되지 않도록 구현하였다.
수행하는 유저 스페이스로 전달해야 한다. 이를 구현하기 위해 미니포트 드라이버로부터 패킷을 수신하는 함수에서 모든 패킷의 헤더를 분석하여, 수신한 패킷이 에이전트 광고인 경우 별도로 메모리를 할당하여 저장해 두었다가 유저 스페이스에서 질의 시 전달하도록 구현하였다.

대상 데이터

36에서 구현된 POSTECH MIP mobile 에이전트를 사용하였으며 각각의 에이전트는 access point와 직첩 연결되어 base station의 역할을 한다. mobile node는 무선 랜카드를 가지고 있는 노트북을 사용하였으며 응용 프로그램은 웹 서비스, 실시간 라디오 방송, 실시간 MP3 음악 파일 재생, 3가지를 대상으로 하였다. n림 6은 사용자가 POSTECH MIP mobile node를 동작시키고 환경을 설정하기 위한 GUI이며 二?■림 7은 자체적으로 개발한 분석 프로그램을 이용해 전송 중인 등록 요청 메시지를 분서한 것이다.
성능 평가를 위한 네트워크 환경은 그럼 5와 같으며 에이전트들은 리눅스 커널 2.0.36에서 구현된 POSTECH MIP mobile 에이전트를 사용하였으며 각각의 에이전트는 access point와 직첩 연결되어 base station의 역할을 한다. mobile node는 무선 랜카드를 가지고 있는 노트북을 사용하였으며 응용 프로그램은 웹 서비스, 실시간 라디오 방송, 실시간 MP3 음악 파일 재생, 3가지를 대상으로 하였다.

성능/효과

또한 편리한 윈도우즈의 GUI를 통해 사용자가 쉽게 이동 서비스를 이용할 수 있도록 구현하였다. 실험 결과, 불가피한 최소한의 핸드오프 지연이 발생하기는 했지만 사용자에게 투명한 핸드오프를 제공할 수 있었다. 특히 대부분의 응용 프로그램이 버퍼링을 이용하여 핸드오프 지연 시간동안 서비스를 지원함으로써 핸드오프로 인한 서비스 중단 현상은 발생하지 않았다.
n림 6은 사용자가 POSTECH MIP mobile node를 동작시키고 환경을 설정하기 위한 GUI이며 二?■림 7은 자체적으로 개발한 분석 프로그램을 이용해 전송 중인 등록 요청 메시지를 분서한 것이다. 실험 결과, 핸드오프로 인한 지연(hand-off latency)^] 중요하지 않은 웹 응용프로그램에서는 만족할 만한 성능을 보였으며, Mobile IP의 실행으로 인해 시스템에 미치는 영향은 무시할 정도로 적었다. 실시간 음악 파일 재생의 경우, 실시간 음악 흑은 비디오 같은 대부분의 응용 프로그램이 내부적으로 데이터를 버퍼링하여 재생하기 때문에, 핸드오프로 인한 서비스 중단 현상은 발생하지 않았다.

후속연구

본 연구실에서는 현재까지 Mobile IP를 윈도우 2000 및 리눅스 한경에서 구현하였다. 차후에 이동성 관리 프로토콜들을 비교 분석하기 위해, Mobile IP 경로 최적화 (Route Optimization), 계증구조의 Mobile IP와 같은 프로토콜들을 구현 할 예정이다.

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