초록 ▼

가. 연구개발의 내용
1) Intra-domain DCN 컴포넌트 구축
$\cdot$ 도메인 내의 컴포넌트로서 internet2의 DRAGON 구조를 이용하여 구축할 것이며, 이는 네트워크 요소의 제어 및 provisioning을 위한 GMPLS를 이용할 수 있도록 한다. 구축하게 될 DRAGON 제어 plane 구조는 다음의 네 가지 기능요소로 구성된다.
- VLSR: Virtual Label Switch Router
- NARB: Network Aware Resource Broker

가. 연구개발의 내용
1) Intra-domain DCN 컴포넌트 구축
$\cdot$ 도메인 내의 컴포넌트로서 internet2의 DRAGON 구조를 이용하여 구축할 것이며, 이는 네트워크 요소의 제어 및 provisioning을 위한 GMPLS를 이용할 수 있도록 한다. 구축하게 될 DRAGON 제어 plane 구조는 다음의 네 가지 기능요소로 구성된다.
- VLSR: Virtual Label Switch Router
- NARB: Network Aware Resource Broker
- CSA: Client System Agent
- ASTB: Application Specific Topology Builder
이러한 요소를 구축하므로써 dynamic circuit 서비스를 provisioning하는데 다음의 두 가지 모드로 동작할 수 있도록 한다.
- CSA-to-CSA
- VLSR-to-VLSR
$\cdot$ VLSR: 비 GMPLS 장비와 네트워크 영역을 통합하여 end-to-end GMPLS provisioning 서비스가 가능하도록 하는 메커니즘을 제공한다.
- NARB: path 계산 엔진으로, 이를 통해 종단 시스템이나 기기들이 특정 source와 destination 사이에서 트래픽 엔지니어링이 적용된 path의 가용성에 대해 조사할 수 있게 한다. 또한 NARB는 도메인간의 라우팅 기능을 담당하고 있어서, 도메인간의 NARB들 사이에서 다른 도메인의 토폴로지를 교환하여 도메인간 path 계산 및 LSP(Label Switched Path) provisioning이 가능하도록 한다.
$\cdot$ CSA: provisioning 서비스의 데이터 plane 링크를 종결하는 시스템에서 동작하도록 하며, 이 CSA를 통해 클라이언트 시스템에서 다른 종단의 클라이언트 시스템까지의 on-demand end-to-end provisioning 이 가능하게 된다. 이 CSA는 다음의 세 가지 모드로 동작가능하다.
- peer-to-peer 모드
- UNI 프로토콜을 통한 오버레이 모드
- Web 서비스 모드
- ASTB: 응용에 특정적인 토폴로지를 세울 수 있도록 한다. 이는 종단 사용자가 요청하면, 응용 도메인이 원하는 방식으로 LSP들의 집합을 그룹화하고 특정 토폴로지와 대응시키도록 하는 것이다.
2) perfSONAR 구축
$\cdot$ DCN기반의 eVLBI 활동을 살펴보면, perfSONAR를 통해 path상의 각종 metric 정보들을 측정하고 있으며, 우리의 작업 역시 같은 접근법으로 DCN 상의 측정을 위해 perfSONAR를 구축한다.
$\cdot$ eVLBI와 같은 e-Science 및 IoT 데이터에 대하여, 필요 metric을 구하여 이들을 KOREN상에서 사용자에게 visualized 된 형태로 제공한다.
$\cdot$ 이들 측정 데이터를 다른 네트워크와 주고받기 위해, SOAP XML을 중심으로 표준화된 프로토콜에 대하여 검토하고, 외국의 다른 도메인과 데이터를 연동하여 주고받을 수 있도록 한다.
3) Inter-domain DCN 컴포넌트 구축 및 외국 도메인과의 연동
$\cdot$ Inter-domain DCN 컴포넌트는 미국, 유럽, 일본 등의 도메인과 서로 연동할 수 있어야 하기 때문에, 상대방 도메인의 프로토콜 상황에 대하여 먼저 살펴봐야 할 것이나, 기본적으로 OSCARS를 기반으로 구축되어 있을 것이므로, 우리의 inter-domain 컴포넌트 역시 OSCARS 기반으로 구축한다.
$\cdot$ OSCARS는 종단 사용자가 대용량 데이터를 보내기 위해 사용자에 대한 인증을 AAA 서버를 통해 받고, 해당 자원을 요청하면 이에 대해 DRAGON 컴포넌트와 도메인 별로 연동하면서, 전체 path에 대해 Traffic Engineering이 적용된 방식으로 경로 예약을 하여, deterministic한 경로를 확보하게 된다.
$\cdot$ 본 과제에서는 KOREN상에서 e-Science 및 IoT 응용에 특화시켜 구축하므로써, 사용자가 Web 인터페이스를 통해 쉽게 경로를 예약할 수 있게 하고, e-Science 및 IoT 응용의 특성에 맞는 트래픽 용량을 예약이 어려움 없이 이뤄질 수 있게 컴포넌트간의 적절한 연동이 이뤄지도록 설계 및 구축할 것이며, 일본이나 미국, 유럽 도메인들과의 연동이 문제없이 이뤄지도록 하겠다.
나. 연구개발의 범위
1) Infra-domain DCN 컴포넌트 구축
$\cdot$ 본 DCN은 Ethernet 장치인 VLAN 스위치에 GMPLS를 적용하므로써, 사용자가 원하는 대역폭으로 네트워크상에서 가능한 path를 따라 deterministic한 네트워크 서비스를 제공한다.
$\cdot$ 이를 위해서, Virtual Label Switch Router(VLSR)을 구성하여, 그 control plane에 Traffic Engineering이 적용된 OSPF-TE와 RSVP-TE를 포함하는 stack을 적용하므로써, GMPLS가 불가한 장치에 proxy agent로서 역할하게 하여, GMPLS 기반의 네트워크 서비스를 제공한다.
$\cdot$ 한쪽 사용자 시스템에서 다른 쪽 사용자 시스템까지 사용자 요구에 맞춘 on-demand end-to-end provisioning 서비스를 구현하는 proxy로서 client system agent(CSA)를 구축하여, 본 서비스가 VLSR-to-VLSR과 CSA-to-CSA 두 가지 모두로 가능하도록 한다.
$\cdot$ 해당 도메인을 담당하는 entity를 구축하여, path 계산, 자원 관리 및 LSP provisioning을 제공할 수 있도록 하여, dynamic한 자원 상태를 감시하고 관리하며, 도메인 토폴로지 관리, 다차원 제한점에 기반한 path 계산, 도메인간 라우팅 등의 특성을 지원한다.
$\cdot$ 이러한 모든 기능들은 internet2의 DCN에서 open 되어 있는 DRAGON 프로젝트에서 제공하는 모듈들을 이용하여, KOREN상의 장비들에서 효율적으로 동작하도록 customizing 한다.
2) perfSONAR 구축
$\cdot$ 이 도구는 단순하게 종단 사용자에게 다양한 측정 데이터를 제공하나, 네트워크의 곳곳에서 측정되어, 실시간 데이터를 제공함은 물론이고 데이터를 저장해두고 이를 서비스 한다. 따라서, KOREN상의 DCN이 설비될 노드들에 이를 구축하여, DCN 이용자가 자신의 path에 대한 다양한 측정 데이터를 구할 수 있도록 한다.
$\cdot$ 사용자가 perfSONAR 측정 데이터에 접근하기 쉽도록 사용자 인터페이스를 Web상에서 구축하고, 사용자가 원하는 다양한 형태로 측정 데이터를 변환하여 제공할 것이며, 네트워크상의 토폴로지 정보 제공, 도메인 수준의 인증 서비스가 가능하도록 한다.
3) Inter-domain DCN 컴포넌트 구축 및 외국 도메인과의 연동
$\cdot$ 본 DCN 망의 구축은 대용량의 데이터를 대역폭을 보장받은 상태로 e-Science 및 IoT 데이터를 전달할 수 있도록 네트워크 provisioning 서비스를 제공하려는 것으로, 미국이나 일본 등의 외국 도메인 간에도 end-to-end 서비스가 이뤄지도록 한다.
$\cdot$ DCN의 OSCARS를 기반으로 infra-domain DCN 컴포넌트인 DRAGON 컴포넌트들과 연동하는 모듈을 KOREN상에 구축하므로써, 다른 도메인에 걸쳐 발생하는 데이터 통신에 대해 충분한 대역폭의 deterministic 네트워크 서비스를 제공할 수 있도록 한다.
$\centerdot$ 종단 사용자가 DCN 서비스를 신청할 때, 인증이 이뤄질 수 있도록 인증 서버를 구축하고, 도메인 내에서의 인증을 바탕으로 다른 도메인 사이의 상호인증방식 개발한다.
$\cdot$ KOREN 사용자가 DCN 서비스를 사용하기 위한 Web 기반 사용자 서비스 제공 인터페이스를 구축하고, Traffic Engineering에 대하여 익숙하지 않은 e-Science 및 IoT 계통의 사용자가 자신에게 맞는 트래픽 용량을 신청할 수 있도록 설계한다.

Abstract ▼

This work is to deploy Dynamic Circuit Network (DCN, Currently called ION - Interoperable On-demand Network) over KOREN to provide GMPLS based network services according to user's requests in order to deterministically guarantee the broadband circuit network to the Applications such as e-VLBI, Large

This work is to deploy Dynamic Circuit Network (DCN, Currently called ION - Interoperable On-demand Network) over KOREN to provide GMPLS based network services according to user's requests in order to deterministically guarantee the broadband circuit network to the Applications such as e-VLBI, Large Hadron Collider (LHC) and etc. And, it is to deploy perfSONAR in KOREN nodes to monitor the traffic in the broadband networks that users have requested so that users can monitor his/her own traffic in the specific path of the data flow with various ways. DCN does not require the high-end Switch. It can provide GMPLS based end-to-end circuit networking service with the legacy Ethernet Switch. In order to deploy DCN over KOREN, we have used DRAGON project suit, OSCARS project suit and perfSONAR suit. They are open software as follows:
DRAGON:
http://dragon.maxgigapop.net/twiki/bin/view/DRAGON/WebHome
OSCARS: https://oscars.es.net/OSCARS/docs/index.html
perfSONAR: http://www.perfsonar.net/
We have customized them to KOREN environments and modified some parts of the source codes for QoS. Our DCN has been deployed on three nodes in KOREN: Seoul, Daejeon and Pusan. We have used three Cisco switches: two 3560s and one 3750. Our DCN can deterministically provide circuit network to the applications to require broadband such as e-VLBI.
We have performed the project as the three categories as follows:
(1) Deployment Intra-domain DCN
- VLSR: Virtual Label Switch Router
- NARB: Network Aware Resource Broker
- CSA: Client System Agent
- ASTB: Application Specific Topology Builder
(2) Deployment perfSONAR
perfSONAR itself can provide the following services: Lookup Service, Authentication Service, Measurement Point Service, Measurement Archive Service, Resource Protector Service, Transformation Service, Topology Service. Currently passive measurement service is provided.
(3) Deployment of inter-domain DCN and global interworking with other domains
Already several counties such as USA, Europe, Japan and etc have deployed DCN and developed the system together. While working on this project, we have mainly contacted NICT, Japan to coordinate the Inter-domain DCN operation. IDC is the essential component for the inter-domain DCN so that our system includes IDC. For interworking test, we plan to join the Sapporo Snow Festival in Japan. It will be performed in the early Feb 2010. We expect the HD video for the festival can be deterministically delivered to Korea through our DCN.

목차 Contents

• 제 1 장 서론 ...23
• 제 1 절 과제 배경 및 목표 ...23
• 제 2 절 동적 회선 네트워크 관련 동향 ...27
• 제 3 절 GMPLS ...30
• 제 2 장 관련 기술 동향 ...35
• 제 1 절 Dragon Project ...35
• 제 2 절 Inter-Domain Controller Project ...54
• 제 3 장 DCN 테스트 베드 구축 ...95
• 제 1 절 Intra-Domain ...95
• 제 2 절 Inter-Domain ...122
• 제 4 장 PerfSONAR 테스트 베드 구축 ...130
• 제 1 절 PerfSONAR ...130
• 제 2 절 KOREN, DCN 에서의 PerfSONAR ...145
• 제 5 장 DCN over KOREN ...161
• 제 1 절 NARB 기반 DCN ...161
• 제 2 절 IDC 기반 DCN ...165
• 제 6 장 결론 ...170
• Appendix A. CISCO VLSR Patch ...173
• Appendix B. References ...182
• 그림목차
• 그림.1.1.1 글로벌 동적 회선 네트워크 ...24
• 그림.1.1.2 APAN-TransPAC-Internet2 DCN ...25
• 그림.1.1.3 e-VLBI 데모 사례 ...25
• 그림.1.2.1 Internet2를 통해 체코에 연결한 사례 ...27
• 그림.1.2.2 Internet2 Spring Meeting 2008 회의에 동적 회선 네트워크 데모 ...28
• 그림.1.2.3 국내 BcN 장비 시장 전망 ...29
• 그림.1.3.1 GMPLS의 4가지 유형의 전송 인터페이스 ...31
• 그림.1.3.2 L2-LSP(Layer-2 Label Switched Path) ...33
• 그림.1.3.3 GMPLS가 적용된 브리지를 이용한 로컬망, 백본망 구성 ...34
• 그림.2.1.1 VLSR deployment ...36
• 그림.2.1.2 VLSR 환경 구성도 ...37
• 그림.2.1.3 DRAGON Architecture ...38
• 그림.2.1.4 VLSR 개념도 ...41
• 그림.2.1.5 Open Shortest Path First(OSPF) 개념도 ...42
• 그림.2.1.6 RSVP 개념도 ...43
• 그림.2.1.7 Intra-domain NARB 기능 ...45
• 그림.2.1.8 Inter-domain NARB 기능 ...45
• 그림.2.1.9 NARB의 Server ...46
• 그림.2.1.10 ASTB 개념도 ...47
• 그림.2.1.11 DCN 구조의 예 ...48
• 그림.2.1.12 Control Plane ...48
• 그림.2.1.13 Intra-domain DCN Component ...50
• 그림.2.1.14 Dynamic Network Services Intra-Domain ...50
• 그림.2.1.15 OSCARS ...51
• 그림.2.1.16 e-VLBI ...51
• 그림.2.1.17 Uncompressed HDTV over IP, GigE environment ...54
• 그림.2.1.18 All-optical, Low Latency High Definition Collaboration ...54
• 그림.2.2.1 OSCARS 구성도 ...55
• 그림.2.2.2 Dynamic Network Services inter-Domain ...55
• 그림.2.2.3 Web Service Based Definition ...56
• 그림.2.2.4 Inter Domain Controller 구성도 ...62
• 그림.2.2.5 세 개의 도메인들 에 daisy-chain 모델의 예 ...65
• 그림.2.2.6 3개의 도메인에 Meta-Scheduler의 예 ...69
• 그림.3.1.1 VLAN ...99
• 그림.3.1.2 #./utils/switch_emulator/examples/run_emulators.sh 실행 모습 ...101
• 그림.3.1.3 emulator-10.0.0.12.conf ...101
• 그림.3.1.4 VLSR의 Data Plane interfaces를 설정하기 위한 과정 ...102
• 그림.3.1.5 Linux Switch 테스트 토폴로지 ...102
• 그림.3.1.6 LSP 테스트 결과 ...103
• 그림.3.1.7 Dataplane으로 ping 테스트 ...103
• 그림.3.1.8 DCN Intra-Domain 테스트 베드 ...104
• 그림.3.1.9 In Service 모습 ...113
• 그림.3.1.10 3560 스위치 ...113
• 그림.3.1.11 3750스위치 ...113
• 그림.3.1.12 3560 스위치2 ...114
• 그림.3.1.13 FIFO 큐잉 ...116
• 그림.3.1.14 Priority 큐잉 ...117
• 그림.3.1.15 Priority 큐잉 스케줄링 ...117
• 그림.3.1.16 Weighted Fair 큐잉 ...118
• 그림.3.1.17 Token Bucket 방식 ...120
• 그림.3.2.1 NARB를 이용한 Inter-Domain 간 LSP 구성한 그림 ...122
• 그림.3.2.2 Intra-Domain interface 정보 ...126
• 그림.3.2.3 Inter-Domain interface 정보 ...127
• 그림.3.2.4 local-if, remote_if 설정 ...127
• 그림.3.2.5 RSVP.conf, dragon.conf 삽입 ...128
• 그림.3.2.6 LSP 구성한 모습 ...129
• 그림.4.1.1 PerfSONAR 로고 ...130
• 그림.4.1.2 PerfSONAR의 각 서비스들이 주고받는 패킷의 개념도 ...130
• 그림.4.1.3 PerfSONAR 프로젝트에 참여하는 그룹 ...131
• 그림.4.1.4 PerfSONAR의 서비스 목록 ...132
• 그림.4.1.5 상황에 따라 각 서비스가 Service 와 Client 역할 ...133
• 그림.4.1.6 각 서비스간 구성도 ...133
• 그림.4.1.7 Example : SimpleEchoRequestmessage ...134
• 그림.4.1.8 Example : A successful EchoResponse message ...135
• 그림.4.1.9 Lookup Service 의 개념도 ...135
• 그림.4.1.10 PerfSONAR 의 Lookup Service에 등록된 서비스별 목록 ...136
• 그림.4.1.11 internet2에서 만든 view ...137
• 그림.4.1.12 CACTI의 Weathermap을 이용한 경우 ...138
• 그림.4.1.13 perfSONAR-BUOY 의 BWCTL MP, MA개념도 ...139
• 그림.4.1.14 External BWCTL Limits ...140
• 그림.4.1.15 External OWAMP Limits. ...141
• 그림.4.1.16 passive monitoring 중의 하나인 SNMP MA(cacti)의 개념도 ...141
• 그림.4.1.17 perfSONAR UI v0.15b ...142
• 그림.4.1.18 pS-Performance Toolkit 3.1.1 ...142
• 그림.4.1.19 visual perfSONAR ...143
• 그림.4.2.1 Active / Passive Measurement ...145
• 그림.4.2.2 passive monitoring 의 개념도 ...145
• 그림.4.2.3 CACTI 다운로드 : www.cacti.net ...146
• 그림.4.2.4 CACTI 설치 완료 ...146
• 그림.4.2.5 CACTI를 구성하는 패키지 ...147
• 그림.4.2.6 cacti 로그인 화면 ...147
• 그림.4.2.7 CACTI에서 장치 추가하기 ...148
• 그림.4.2.8 장치 추가 시 입력 사항 ...148
• 그림.4.2.9 장치 추가가 성공적으로 된 모습 ...149
• 그림.4.2.10 그래프 추가 ...149
• 그림.4.2.11 graph view ...150
• 그림.4.2.12 Preview 형식 보기 ...151
• 그림.4.2.13 graph-view 설정 설정화면 ...151
• 그림.4.2.14 2개의 인터페이스 모니터링 ...151
• 그림.4.2.15 2개의 인터페이스를 합친 모니터링 ...152
• 그림.4.2.16 CSV Export 버튼 ...152
• 그림.4.2.17 파일 생성 ...152
• 그림.4.2.18 MS Office 엑셀과 호환되어 열리는 모습 ...153
• 그림.4.2.19 active monitoring 의 개념도 ...153
• 그림.4.2.20 internet2에서 다운로드 ...154
• 그림.4.2.21 설정 화면 ...155
• 그림.4.2.22 pS-Performance Toolkit 웹 ...155
• 그림.4.2.23 Enabled Services ...156
• 그림.4.2.24 Lookup Service 에 등록될 노드의 기본 정보 ...156
• 그림.4.2.25 각각의 서비스가 Lookup 서비스에 등록된 상태 ...157
• 그림.4.2.26 Reverse Ping ...157
• 그림.4.2.27 PingER Web GUI ...158
• 그림.4.2.28 Throughput Test 스케줄링 (TEST1) ...158
• 그림.4.2.29 측정된 throughput의 측정 결과 그래프 (TEST1) ...159
• 그림.4.2.30 One-Way Latency 스케줄링 (TEST2) ...159
• 그림.4.2.31 One-Way Latency 테스트 결과 (TEST2) ...160
• 그림.4.2.32 PerfSONAR Topology ...160
• 그림.5.1.1 네트워크 구성도 ...161
• 그림.5.1.2 성능실험 구성도 ...161
• 그림.5.1.3 dragon.conf 파일설정 ...162
• 그림.5.1.4 RSVPD.conf 파일설정 ...162
• 그림.5.1.5 LSP 회선설정 ...162
• 그림.5.1.6 LSP 회선구성 ...163
• 그림.5.1.7 Server ...164
• 그림.5.1.8 Client ...164
• 그림.5.2.1 Multi-Domain DCN ...165
• 그림.5.2.2 KOREN에서의 DCN 구성도 ...166
• 그림.5.2.3 WBUI Login ...167
• 그림.5.2.4 LSP 설정 ...167
• 그림.5.2.5 Create Reservation ...168
• 그림.5.2.6 LSP 회선 구성 후 ping test ...168
• 그림.5.2.7 Iperf를 이용한 QoS 테스트 ...169
• 그림.5.2.8 Packet이 drop되어 데이터를 받는 모습 ...169
• 표목차
• 표.1.2.1 1단계에 투입된 예산 ...30