모바일 중심 미래 인터넷: openflow 기반 구현 및 koren 테스트베드 … ·...

모바일 심 미래 인터넷: OpenFlow 기반 구 KOREN 테스트베드 실험 167

모바일 심 미래 인터넷: OpenFlow 기반

구 KOREN 테스트베드 실험(Mobile Oriented Future Internet (MOFI): OpenFlow-based

Implementation and Testbed Experimentation over KOREN)

김 지 인† 정 희

†† 고 석 주

†††

(Ji-In Kim) (Heeyoung Jung) (Seok-Joo Koh)

요 약 본 논문은 이동 환경 주의 미래 인터넷 환경을 해 제안된 Mobile Oriented Future

Internet (MOFI) 구조에 하여 OpenFlow 기반 구 이슈와 KOREN 실험망을 이용한 성능 분석을 논

의한다. MOFI 구조는 호스트 식별자(host identifier)와 지역 치자(local locator) 사용, 데이터 달을

한 Query 우선의 데이터 달(Query-First Data Delivery), 식별자와 치자간 분산형 매핑 시스템

(Distributed Mapping System)을 특징으로 한다. 기존 MOFI 연구에서는 intra-domain 이동성 지원을

해 6-to-4 터 링 기법 리 스 랫폼을 활용한 구 방식을 제안하고 실험실 테스트베드에서 성능

분석을 수행하 다. 한편, 본 논문에서는 inter-domain 이동성 지원을 한 세부 차를 논의하고 Click

Modular Router와 OpenFlow 랫폼을 활용한 MOFI 구 방식을 제안한다. 나아가, 실제 KOREN 실험

망을 활용한 성능 실험을 통해 MOFI 구조와 기존 이동성 제어 방식인 Proxy Mobile IP (PMIP) 기법을

비교한다. 실험 결과, 이동성 제어를 한 시그 링 지연 시간 처리되는 메시지 수 측면에서 MOFI 구

조가 기존 PMIP 이동성 제어 기법에 비하여 더 좋은 성능을 보이고 있음을 확인하 다.

키워드: 미래 인터넷, MOFI 구조, OpenFlow 구 , 테스트베드 실험

Abstract In this paper, we discuss the implementation and experimentations of a new future

Internet architecture for mobile-oriented environments, named Mobile Oriented Future Internet

(MOFI). The MOFI architecture is featured by the host identifier and local locator for identifier-locator

separation, Query-First Data Delivery (QFDD), and Distributed Mapping System (DMS) for identifier-

locator mapping control. In the existing study on MOFI, we examined the intra-domain mobility

control, the implementation of MOFI over Linux platform, and the performance analysis over the

small-scale testbed. In this paper, we describe how to implement the MOFI architecture for

inter-domain mobility control by using the OpenFlow and Click Modular Router platform. From the

experimentations over the KOREN testbed, we can see that the MOFI scheme can give better

performance than the existing Proxy Mobile IP scheme.

Keywords: future internet, MOFI, openflow implementation, testbed experimentation

†

††

†††

비 회 원

비 회 원

종신회원

:

:

:

경북 학교 컴퓨터학부

[email protected]

한국 자통신연구원

[email protected]

경북 학교 컴퓨터학부 교수

[email protected]

(Corresponding author임)

심사완료 : 2014년 3월 27일

(Accepted 27 March 2014)

CopyrightⒸ2014 한국정보과학회ː개인 목 이나 교육 목 인 경우, 이 작물

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정보과학회논문지: 정보통신 제41권 제4호(2014.8)논문 수 : 2014년 1월 24일

(Received 24 January 2014)

논문수정 : 2014년 3월 14일

(Revised 14 March 2014)

168 정보과학회논문지 : 정보통신 제 41 권 제 4 호(2014.8)

1. 서 론

다양한 이동/무선 네트워크 액세스 기술(무선랜, 와이

맥스, 3세 /4세 이동통신 네트워크 등)의 등장과 스

마트폰의 보 으로 인해 이동 인터넷 사용자가 격하

게 증가하고 있다. 이러한 경향으로 인해, 네트워크 환

경은 기존의 고정 단말 주의 네트워크에서 이동 단말

주의 네트워크 환경으로 격히 변하고 있으며, 이동

성 지원은 이동 인터넷 환경에서 요한 이슈가 되고

있다.

그러나, 재 인터넷은 이동 환경이 아닌 고정 환경을

기반으로 설계되었다. 따라서, 재의 인터넷은 이동 환

경을 지원하기 해서는 근본 인 한계를 지니고 있다.

최근, Proxy Mobile IP (PMIP)[1] 기술이 이동성 지원

을 해 제안되었으나 여 히 많은 문제 을 가지고 있

다. 한편, 최근에 멀티홈잉(multi-homing) 이동성 지

원을 해 identifier(ID)-locator (LOC) 분리를 특징으

로 하는 Host Identifier Protocol (HIP) 로토콜과[2]

Locator-Identifier Separation Protocol (LISP) 로토

콜이[3] 제안되었다. 그러나, PMIP, HIP, LISP 기법들

은 모두 앙 집 형 ID-LOC 매핑 시스템을 사용하는

문제 이 있다. 즉, PMIP은 Local Mobility Anchor

(LMA), HIP은 Rendezvous Server (RVS), 그리고

LISP는 Map Server (MS)를 통해 앙 집 형 방식으

로 ID-LOC 매핑 정보를 리하는데, 이는 시그 링 트

래픽이 앙 서버에 집 되고 시그 링 지연 등의 이동

성 성능이 하되는 문제 을 지니고 있다. 확장성 측면

에서 볼 때에도 이러한 앙 집 형 방식은 보안 문제

와 네트워크 측면에서의 유지 보수 비용의 증가 문제

등을 야기한다.

본 논문은 이동 환경 주의 미래 인터넷 환경을

해 제안된 Mobile Oriented Future Internet (MOFI)

구조에[4] 하여 OpenFlow 기반 구 이슈와 KOREN

실험망을 이용한 성능 분석을 논의한다. MOFI 구조는

호스트 식별자(host identifier)와 지역 치자(local locator)

사용, 데이터 달을 한 Query 우선의 데이터 달

(Query-First Data Delivery), 식별자와 치자간 분산

형 매핑 시스템(Distributed Mapping System)을 특징

으로 한다. 기존 MOFI 연구에서는[5] intra-domain 이

동성 지원을 해 6-to-4 터 링 기법 리 스 랫

폼을 활용한 구 방식을 제안하고 실험실 테스트베드

에서 성능 분석을 수행하 다. 한편, 본 논문에서는

inter-domain 이동성 지원을 한 세부 차를 논의하

고 OpenFLow 랫폼과[6] Click Modular Router를[7]

활용한 MOFI 구 방식을 제안한다. 나아가, 실제

KOREN 실험망을[8] 활용한 성능 실험을 통해 MOFI

구조와 기존 이동성 제어 방식인 PMIP 기법을 비교한다.

본 논문은 다음과 같이 구성되어 있다. 먼 2 에서

기존의 PMIP, HIP, LISP 기법과 기존 MOFI 련 연

구 결과에 해 살펴본다. 3 에서는 MOFI 구조에서

inter-domain 이동성 지원을 한 세부 제어 차에 기

술하고, 4 에서 OpenFlow Click Modular Router

를 활용한 MOFI 구 이슈에 하여 논의한다. 5 에

서는 실제 KOREN 테스트베드 망에서의 실험을 통해

기존 PMIP 기법과의 성능을 비교 한다. 마지막으로 6

에서 본 논문에 한 결론을 맺는다.

2. 련 연구

2.1 Proxy Mobile IP (PMIP)

PMIP은[1] 다른 Mobile IP 기법과 마찬가지로 이동

단말의 재 치를 Local Mobility Anchor (LMA)에

등록한다. 하지만, PMIP은 네트워크 기반 이동성 지원

기법으로서 기존 Mobile IP 방식과는 달리 이동 단말이

LMA와의 제어 메시지 교환에 직 으로 여하지 않

기 때문에 여러 가지 장 을 제공한다. 즉, PMIP에서는

Mobile Access Gateway (MAG)라 불리는 별도의

록시 이동성 리 에이 트를 통해 이동 단말을 신해

LMA와의 제어 메시지 교환을 수행한다.

그럼에도 불구하고, PMIP에는 여 히 많은 문제 이

존재한다. PMIP에서는 모든 데이터 패킷이 LMA를 통

해서 달되므로 LMA에서 데이터 패킷 처리에 한

오버헤드가 커지는 문제 이 있다. 이러한 트래픽 오버

헤드는 상 단말(Correspondent Node)에서부터 이동

단말(Mobile Node)로 향하는 데이터 패킷이 많을수록

커진다. 게다가, 데이터 패킷이 항상 LMA를 거쳐서

달되기 때문에, 두 이동 단말 사이의 데이터 경로가 최

화가 이루어지지 않는다. 이는 데이터 달에 있어 지

연 시간 증가를 야기한다.

2.2 Host Identity Protocol (HIP)

HIP[2] 구조는 identifier와 locator로써 IP 주소를

복해서 사용하기 해 제안되었다. HIP는 기존의 IP 주

소를 Host Identity Tag (HIT)와 routing locator( 표

은 로 기존의 IP 주소)로 그 기능을 분리한다. HIT

는 네트워크 상에서 호스트가 이동할 때 변하지 않는다.

만약 호스트가 다른 단말과 통신을 원한다면 상 단말

의 HIT를 사용해서 해당 호스트의 locator (IPv4 주소)를

알아내야 한다. HIP에서 앙 집 서버인 Rendezvous

Server(RVS)는 이동 단말을 한 모든 HIT-locator

매핑 정보를 리한다.

우선, 모든 호스트는 각각의 HIT-IPv4 엔트리를 추가

하기 해 RVS로 Binding Update 메시지와 Binding

Ack 메시지를 교환한다. 이 상태에서, 만약 호스트가


표 1 기존 인터넷의 문제 과 MOFI 설계원칙

Table 1 Internet Problems versus MOFI design Principle

Problems of Current Internet

MOFI

Design PrincipleFunctional

Block

IP address as both ID and LOC Separation of HID and LOCHILL

Address-based communication and global routing HID-based communication and LOC-based local routing

Data-driven packet delivery with non-optimal routes LOC query before data delivery for optimal routes QFDD

Centralized ID-LOC mapping system Distributed HID-LOC mapping management DMS

다른 호스트와 통신을 하기 원한다면, Access Router(AR)

을 통해 앙 집 서버인 RVS에 I1 메시지를 보낸다.

그러면, 이 앙 집 서버인 RVS는 HIT-IPv4 테이블

을 찾을 것이고, 상 호스트의 AR을 통해서 상 호스

트의 IP 주소를 달하게 된다. I1 메시지의 응답으로,

상 호스트는 호스트로 직 으로 R1 메시지로 응답

을 하게 된다. 그 후, 두 호스트는 I2 메시지와 R2 메시

지를 각각의 AR을 통해서 교환하게 된다. HIP 구조에

서는 Binding Update, binding ACK, I1, R1, I2, R2

메시지를 포함해서 모든 제어 메시지는 RVS로 집 되

게 된다. 게다가 RVS는 HIP 구조상 호스트로부터 멀리

떨어져 있게 되는데 이는 HIP 로토콜의 매우 심각한

취약 이다.

2.3 Locator-Identifier Separation Protocol (LISP)

LISP는[3] 기존의 IP주소를 Endpoint Identifier (EID)

와 Routing Locator (RLOC)로 분리함으로써 라우

규모성에 있어 매우 큰 이 을 가지기 해 제안이 되

었다. EID는 네트워크 구조와는 독립 이고 네트워크

리상의 경계를 구분하기 해 할당이 된다. RLOC는

네트워크 속 과 네트워크 통해서 패킷의 달과 라

우 을 해 사용되기 한 목 으로 할당이 된다. LISP

구조에서, Map Server는 EID와 RLOC 사이의 매핑을

리하기 해 사용이 된다.

LISP 이동성 지원을 해, LISP-MN [9]이 제안되었

으며, 이는 각각의 이동 단말에 Tunnel Router (TR)의

기능을 구 하게 된다. 하지만 이는 이동 단말의 수정이

필요하며, 이동 단말이 TR의 기능을 수행함으로써 많은

오버헤드가 발생하는 문제 이 존재하게 된다.

2.4 Mobile-Oriented Future Internet (MOFI)

한편, 한국에서는 미래 인터넷 이동성 지원을 한 새

로운 방식으로서 MOFI 구조를 제안하 다[4,5]. MOFI

구조는 Host Identifier Local Locator (HILL), Query-

First Data Delivery (QFDD), Distributed ID-LOC

Mapping System (DMS)라는 세가지 기능 인 특성을

가지고 있다. HILL 특성은 각각의 호스트가 범용으로

사용할 수 있는 단일 호스트 ID를 가지는 반면에 local

locator라는 네트워크 내에서의 패킷 달을 해서 사

용되는 locator가 존재하는 것을 뜻한다. 재, 128-bit

Host ID (HID) 형태를 고려하고 있으며, 이는 IPv6 응

용과의 호환성을 해서 설계되었다. 반면에 locator로

는 access router (AR)와 gateway (GW)의 IP 주소를

locator로 고려하고 있다. QFDD는 데이터 달 과정

에 최 화된 경로를 설정하기 해 수행되는 LOC

query를 한 시그 링 동작을 우선 수행 후 locator를

알아내 최 화된 경로로 데이터 달을 수행하는 것이

다. DMS는 호스트를 한 ID-LOC 매핑 정보를 기존

의 앙 집 형 방식이 아닌 분산 방식으로 각각의 액

세스 라우터에서 리하는 방법이다.

표 1은 MOFI에서 고려하고 있는 설계 원칙과 기존

인터넷의 문제 을 요약한 것이다.

기존 MOFI 연구에서는[5] intra-domain 이동성 지원

을 해 세부 인 차를 제안하고, 이의 구 을 해 리

스 랫폼에서 netfilter를 활용한 6-to-4 터 링 기법을

사용하 다. 한, 실험실 테스트베드 실험을 통해 MOFI

구조와 기존 이동성 기법과의 성능 비교를 수행하 다.

한편, 본 논문에서는 inter-domain 이동성 지원을

한 세부 차를 제안하고 OpenFLow 랫폼과[6] Click

Modular Router를[7] 활용한 MOFI 구 방식을 논의

하고자 한다. 나아가, 실제 KOREN 실험망을[8] 활용한

성능 실험을 통해 MOFI 구조와 기존 이동성 제어 방식

인 PMIP 기법을 비교한다.

3. MOFI 기반 Inter-domain 이동성 지원 차

3.1 Inter-domain 이동성 제어 구조

그림 1은 MOFI 구조에서 inter-domain 이동성 지원

을 한 네트워크 모델을 보여 다. 그림에서 제어 계층

은 데이터 계층과 분리되어 있으며, 제어 계층은 로벌

제어 시스템 계층과 지역 제어 시스템 계층으로 구분되

어 있다. 데이터 계층에서, Access Router(AR)은 데이

터 달을 해 각각의 Data Forwarding Cache(DFC)

를 리한다. Gateway(GW) 역시 데이터 달을 해

각각의 DFC를 리한다. 제어 계층에서, 도메인 간의 매

핑 제어는 호스트의 홈 도메인을 식별할 수 있는 Host

ID(HID)를 사용하는 도메인 기반의 매핑 시스템을 사용


그림 1 MOFI에서의 Inter-domain 이동성 지원 구조

Fig. 1 Inter-domain Mobility Control in MOFI

그림 2 HID-LOC 바인딩 동작

Fig. 2 HID-LOC Binding Operation

한다. Local Mapping Controller(LMC)는 도메인 내의

호스트의 HID-LOC 매핑 리를 해 Local Map

Register(LMR)을 리한다. Global Mapping Controller

(GMC)는 로 (roaming) 호스트의 HID-LOC 매핑

리를 해 Global Map Register (GMR)을 리한다.

3.2 이동성 제어 차

MOFI에서 HID-LOC 매핑 제어 동작은 HID-LOC

바인딩 동작과 데이터 달을 한 LOC query 동작

두 가지로 구분된다. 설명의 편의를 해, AR은 LMC와

함께 치하고 (AR/LMC), GW는 GMC와 함께 치함

을 가정한다(GW/GMC). MOFI 구조의 Intra-domain에

한 자세한 동작 설명은 기존 연구[4]에 기술되어 있다.

3.2.1 HID-LOC 바인딩 동작

호스트가 네트워크에 속을 하면, 호스트의 HID와

Access LOC (A-LOC)가 AR/LMC에 등록되기 한

HID-LOC 바인딩 동작이 수행된다. AR/LMC는 AR에

속한 모든 호스트를 한 HID와 A-LOC 사이의 바

인딩 정보를 가지고 있는 자신의 LMR을 수정하고

리한다. LMR 캐쉬 정보는 서 넷 상에서의 호스트 결

정을 하게 되고, 이를 바탕으로 데이터 패킷을 달하게

된다. MOFI 구조에서, HID는 호스트가 속해 있는 도메

인의 Autonomous System (AS) 번호를 포함하고 있

다. 만약 호스트가 홈 도메인에 치하고 있지 않다면,

GMC는 HID의 AS 정보를 참고해서 호스트의 홈 도메

인을 찾을 것이다. 호스트의 홈 도메인을 찾은 뒤, 호스

트의 HID와 LOC는 호스트의 홈 도메인에 치한

GMR에 등록이 될 것이다. HID-LOC 바인딩에서, HID

Binding Request (HBR)과 HID Binding ACK (HBA)

메시지는 그림 2에서와 같이 호스트와 LMC, GMC 사

이에서 교환이 된다.


그림 3 데이터 달을 한 LOC Query 동작

Fig. 3 LOC Query Operation for Data Delivery

3.2.2 데이터 달을 한 LOC Query 동작

LOC query 동작에서, Local Map Register (LMR)은

호스트가 도메인 안으로 속할 경우 참조되고, Global

Map Register (GMR)은 호스트가 다른 도메인에 속

할 경우 이동 호스트의 치를 찾기 해 도메인 기반

의 매핑 시스템을 사용할 때 참조된다.

Send Host (SH)로부터 데이터 패킷이 도착하면, LMC

는 GMC로 LOC Query Request (LQR) 메시지를 보

낸다. GMC는 이 LQR 메시지를 도착지 HID 정보로부

터 결정되는 Receive Host (RH)의 도메인을 표하는

다른 GMC로 달한다. LQR 메시지를 받으면, GMC는

자신의 GMR을 검색하여 RH의 AR/LMC를 결정한다.

그 후, RH의 AR/LMC는 자신의 LOC 정보를 담아 LOC

Query ACK (LQA) 메시지를 통해 SH의 AR/LMC로

송한다. 이 LQA 메시지를 수신한 AR/LMC와 GW/

GMC는 각자 자신의 Data Forwarding Cache (DFC)

를 업데이트하게 된다. 이제, SH의 AR은 그림 3에서

보는 것과 같이 최 화된 경로를 통해 RH의 AR로 데

이터 패킷을 보낼 수 있다.

4. OpenFlow 기반 구

제안한 MOFI 구조와 련된 매핑 제어 동작과 데이

터 달을 입증하기 해 UDP 소켓 로그래 과 Open-

Flow[6], Click Modular Router [7]를 사용함으로써 데

이터 계층과 제어 계층을 구 하 다. 구 을 해서,

Ubuntu 8.04와 리 스 커 2.6.32.16 버 을 활용하 다.

4.1 AR/LMC

도메인 내에서의 통신을 해, OpenFlow 소 트웨어

를 사용하 다. 구 에 있어서, MOFI의 HID 형태로

IPv4 주소를 임의로 사용하 다. 그림 4는 MOFI 구

의 도메인 내의 네트워크 모델을 보여 다.

AR/LMC 구 을 해, OpenFlow Switch와 NOX

controller를 설치했다. AR로써 OpenFlow Switch기능

을 사용함으로써, DFC를 flow table로 구 하여 리하

고 데이터 패킷을 달한다. LMC/LMR은 OpenFlow

NOX Controller상에 구 이 되었다. HID-LOC 바인딩

동작에서, LMR은 AR에 속되어 있는 모든 호스트를

리하는 것으로 이는 NOX Controller에 의해 리되

는 flow table이 여기에 해당한다. 이는 도메인에 속

되어 있는 모든 호스트에 한 리스트를 리할 것이다.

OpenFlow의 Packet-in과 Packet-out 메시지는 이 두

메시지에 의해 OpenFlow의 flow table이 업데이트 되

기 때문에 MOFI의 HBR과 HBA 메시지로써 사용된다.

데이터 달을 한 LOC query 동작에서, OpenFlow

의 flow table이 업데이트 될 것이다. Packet-in과 Flow-

Mod 메시지는 데이터 경로가 Packet-in과 Flow-Mod

메시지를 교환한 후 결정이 되므로 MOFI의 LQR과 LQA

메시지와 응된다.

지 까지 기술한 사항을 바탕으로 표 2는 MOFI와

OpenFlow 사이의 기능들의 매핑을 보여 다.


그림 5 도메인간 제어 모델의 구

Fig. 5 Implementation of Inter-domain Control Model

그림 4 도메인 내에서의 통신 모델

Fig. 4 Intra-domain Communication Model

표 2 MOFI와 OpenFlow 사이의 기능 매핑 정보

Table 2 Entity Mapping between OpenFlow and MOFI

OpenFlow MOFI

Flow table

(NOX Controller)

LMR

(Local Mapping Register)

Flow table

(OpenFlow Switch)

DFC

(Data Forwarding Cache)

Packet-in/out HBR/HBA

Packet-in/Flow Mod LQR/LQA

4.2 GW/GMC

도메인간의 매핑 정보 제어를 해, UDP 소켓 로

그래 을 사용한다. 구 에서, MOFI_DMS, GMC와 호

스트로 이루어진 세가지 기능 모듈들을 사용한다.

그림 5는 도메인간 구 을 한 MOFI 제어 계층 모

델을 보여 다.

기본 으로, MOFI_DMS 모듈은 헤더 일로써 MOFI

구조에 부합하는 자료형, 패킷 구조, 패킷 할당을 한

함수를 정의하고 있다. GMC 모듈은 GMC_in, GMC_

out, Trigger 세 가지 서 모듈로 구성되어 있다. GMC_in

모듈은 호스트로부터 HBR 메시지를 수신하고 HBA 메

시지를 호스트에 송해주는 것을 담당한다. GMC_out

모듈은 GMC 간의 HBR과 LQR 메시지를 처리를 수행

한다. 한, 만약 GMC가 HBR과 LQR 메시지를 수신

할 경우, HBA와 LQA 메시지를 생성하고, 데이터 달

을 한 DFC와 HID-LOC 매핑을 한 GMR을 리

한다. Trigger 모듈은 location query (LQ) 동작과 데

이터 달을 해 데이터 계층의 GW와의 연동을 수행

한다. 호스트 모듈은 HID-LOC 바인딩을 한 HBR 메

시지의 생성과 HBA 메시지 처리를 수행한다.

데이터 계층 구 을 해, Click Modular Router를

사용한다. 그림 6은 GW에서 로토콜 변환을 포함하는

MOFI의 도메인 간 데이터 계층 구 을 보여 다.

AR로부터 패킷이 도착하면, GW에 설치된 Click

Modular Router는 패킷을 처리한다. 패킷 처리에 있어

서, Click Modular Router는 GMC 상의 trigger 모듈

에 메시지를 보낸다. 그러면 GMC는 데이터 달을

한 LOC query 동작을 수행한다. 그 후, GMC의 trigger

모듈은 Click Modular Router에 도착지 GW의 LOC를

알려 다. GMC로부터 응답 메시지를 받으면, GW는 데

이터 패킷의 헤더를 LOC로 캡슐화한 뒤, IP 네트워크

를 통해서 데이터 패킷을 송한다. 만약 GW가 다른

GW로부터 데이터 패킷을 받는다면, 데이터 패킷으로부

터 LOC 헤더를 분리해낸 다음 AR로 원래 데이터 패킷

을 달할 것이다.


그림 6 도메인간 데이터 달 구

Fig. 6 Implementation of Inter-domain Data Delivery

그림 7 테스트베드 구성

Fig. 7 Testbed Network Configuration

5. 실험 성능 분석

5.1 테스트베드 구성

그림 7은 MOFI 실험 분석을 한 테스트베드 구성

을 보여 다. 두 개의 MOFI 도메인이 존재하고 하나는

경북 학교(KNU) 사이트에 다른 하나는 한국 자통신

연구원(ETRI) 사이트에 존재한다. 이 두 도메인은 Korea

Research and Education Network (KOREN) [8]에 의

해 연결되어 있다.

테스트베드 네트워크에서, 호스트 1은 비디오 스트리

서버(sender side)로 동작을 하고, 호스트 2는 비디오 클

라이언트(receive side)로 동작을 한다. 그림에서, 제어

경로는 MOFI에서 HID-LOC 바인딩과 LOC query 동작

에 사용이 되는 것으로 보여진다.

실험에서, 다음의 테스트 시나리오를 사용하 다. 우

선, 호스트 1과 호스트 2는 각각 경북 학교와 한국 자

통신연구원 사이트에 속이 되어 있다. 그러면, 호스트

2가 UDP를 사용하여 호스트 1로부터 비디오 데이터 트

래픽을 수신한다. 이 때 Round Trip Time (RTT)와

패킷 송 시간이 성능 분석을 해 측정된다.

5.2 MOFI 구조의 검증

MOFI 구 검증을 해서, Wireshark[10]를 이용한

테스트베드 네트워크에서의 데이터와 제어 패킷을 측정

하 다.

그림 8은 한국 자통신연구원 사이트의 호스트 2의

패킷을 측정한 화면을 보여 다. 그림에서, 경북 학교

에 있는 호스트 1은 33.33.33.33의 HID를 사용하고, 한

국 자통신연구원에 있는 호스트 2는 44.44.44.44를 HID

로 사용하는 것을 볼 수 있다.

그림 9는 경북 학교에 있는 GW에서 한국 자통신연

구원의 GW로 송되는 패킷을 측정(캡쳐)한 것이다. 그

림에서 보듯이, LOC는 GW의 Click Modular Router가

LOC 헤더를 캡슐화 함으로써 바 는 것을 볼 수 있다.


그림 8 패킷 캡쳐 화면(호스트 2)

Fig. 8 Packet Capture (Host 2)

그림 9 패킷 캡쳐 화면(GW)

Fig. 9 Packet Capture (GW)

그림 10 GMR 테이블 변화 캡쳐 화면

Fig. 10 GMR table Capture

그림 10은 HBP 동작에 의해서 GMR 테이블이 변화를

보여 다. 그림에서, GMR 테이블은 HBP 동작에 의해서

수정이 된다. 호스트 2의 HID 44.44.44.44는 16진수

2c2c2c2c로 변환이 된다. 호스트 2가 HBP 동작을 수행 후,

호스트 2의 LOC는 255.255.255.255에서 210.114.94.174로

바 다.

5.3 성능 비교

기존의 PMIP기법과 제안한 MOFI 기법을 비교한다.

PMIP과 MOFI를 비교 분석하기 해서, Open Air

Interface PMIP (OAI PMIP) 소스 코드[11]를 리 스

랫폼에 설치하 다.

본 논문에서, 그림 11에서 보는 것과 같이 단일 네트

워크 도메인에서 성능 분석을 수행하 다.

실험 분석을 해서, 다음 시나리오가 용이 된다.

우선, 호스트 1과 호스트 2가 각각의 AR로 연결이 된

다. 그러면, 호스트 1은 호스트 2로 데이터 패킷을 송

한다. Wireshark[10]를 사용하여 데이터와 제어 패킷을

측정한다.

그림 12는 두 련 기법에서의 ID-LOC 바인딩과 LOC

query 동작에 한 지연 시간을 보여 다.

그림 11 성능 분석을 한 네트워크 모델

Fig. 11 Network Model for Performance Analysis

그림 12 바인딩 업데이트와 Query를 한 지연시간

Fig. 12 Signaling Delays for HID Binding and LOC Query

실험을 해서, 호스트는 바인딩 업데이트와 query

동작을 수행한다. 그와 동시에, 호스트에서 바인딩 업데

이트와 query 메시지 패킷을 측정한다. PMIP에서는

PBU를 송하고 PBA를 수신하는 시간 차를 계산한다.

반면에, MOFI에서는 HBR과 HBA를 교환하는 시간에

LQR과 LQA를 교환하는데 걸리는 지연시간이 발생한

다. 이 실험을 호스트의 개수를 다르게 해서 수행한다.

그림에서부터, 제안한 MOFI 기법이 기존의 PMIP 기

법보다 더 은 지연시간을 보인다. 이는 HID-LOC 바

인딩 업데이트와 LOC query 동작이 각각의 AR에서

처리되는 반면에, PMIP에서는 모든 제어 트래픽이

LMA에서 처리되어야 하기 때문이다.

그림 13은 데이터 패킷이 증가할수록 두 호스트 사이

에서의 총 데이터 달 시간을 측정한 것이다. 실험을

해서, 호스트 1과 호스트 2에서 처리되는 패킷을 동시

에 측정한다. 총 데이터 패킷 송 시간은 호스트 2의

마지막 패킷 측정시간에서 호스트 1의 첫 번째 패킷이

측정된 시간을 뺌으로써 계산한다. 이 실험은 호스트 1


그림 13 총 데이터 송 시간

Fig. 13 Total Data Packet Delivery Time

그림 14 매핑 컨트롤러에서 처리되는 메시지의 수

Fig. 14 Number of Control Messages to be Processed

at Mapping Controller

에서 호스트 2로 달되는 데이터 패킷의 양을 증가하

면서 반복 으로 수행한다.

그림에서, PMIP이 MOFI와 비교했을 때 데이터 패킷

의 수에 더 많은 향을 받는 것으로 보인다. 이는

PMIP의 경우 CN에서 MN으로 데이터 패킷을 달할

때 LMA를 거쳐서 통신을 하기 때문이다. 반면에,

MOFI는 LOC query 동작 후에 최 화된 경로를 사용하

기 때문에 향이 다.

그림 14는 제어 메시지의 규모성 분석을 해 mapping

controller ( 를 들면, PMIP의 LMA와 MOFI의 LMC)

에서 처리되는 제어 메시지의 수를 측정하 다. 실험을

해서, MOFI의 LMC와 PMIP의 LMA에서 처리되는

패킷을 측정하 다. 호스트의 수가 하나에서부터 아홉까

지 증가하는 동안 LMA와 LMC에서 처리되는 메시지

의 수를 계산하 다.

그림에서 보듯이, 제안하는 MOFI 기법은 기존의 PMIP

기법과 비교 했을 때, 매핑 제어를 한 제어 메시지의

수를 일 수 있다. 이는 MOFI 기법은 분산형 매핑 제

어를 기반으로 하기 때문이다. 반면에, PMIP은 도메인

내의 모든 호스트에 한 바인딩 정보에 한 바인딩

업데이트 동작을 해 앙의 LMA에 의존하기 때문에

좋은 성능을 보이지 못한다.

6. 결 론

본 논문에서는 이동 환경을 한 새로운 미래 인터넷

구조(MOFI)에 한 논의를 했다. MOFI 구조는 Host

ID와 Local LOC의 분리, HID 기반 통신과 LOC 기반

local routing, 경로 최 화를 한 LOC query, 분산형

HID-LOC 매핑 시스템과 같은 독특한 장 을 제공한다.

MOFI 구조와 그 기능을 UDP 소켓 로그래 , Click

Modular Router, OpenFlow를 이용하여 리 스 랫폼

상에서 개발하 다. 테스트베드 실험으로부터, MOFI 구

조는 지연시간, 데이터 송 시간, 제어 메시지 오버헤

드와 같은 측면에서 기존의 PMIP 로토콜 보다 더 좋

은 성능을 보 다.

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정 희

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고 석 주

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북 학교 컴퓨터학부 교수. 심분야는

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SCTP, 멀티캐스트

모바일 중심 미래 인터넷: openflow 기반 구현 및 koren 테스트베드 … ·...

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