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KR0150275B1 - 멀티캐스트 통신의 폭주 제어방법 - Google Patents

멀티캐스트 통신의 폭주 제어방법

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Publication number
KR0150275B1
KR0150275B1 KR1019950054520A KR19950054520A KR0150275B1 KR 0150275 B1 KR0150275 B1 KR 0150275B1 KR 1019950054520 A KR1019950054520 A KR 1019950054520A KR 19950054520 A KR19950054520 A KR 19950054520A KR 0150275 B1 KR0150275 B1 KR 0150275B1
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KR
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congestion
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transmitting
receiving
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KR1019950054520A
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박준석
임영환
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양승택
한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은 서로 다른 처리능력을 갖는 컴퓨터 시스템들로 구성된 통신망 환경에서 데이타 패킷을 전송할 때 데이타 패킷의 발생 근원지인 송신 컴퓨터 시스템에서 한 번의 데이타 패킷 전송으로 동시에 다수의 목적지 수신 컴퓨터 시스템으로 데이타 패킷을 멀티 캐스팅 전송할 때 발생하는 통신망 경로의 폭주 현상을 방지하기 위한 방법에 관한 것으로, 데이타 근원지로 부터 목적지까지로의 데이타 전송 경로에 있어서 중간에 위치한 컴퓨터 시스템과 목적지 시스템에서 현재 통신망의 폭주 가능 상태를 모니터링함으로써 폭주 가능 상태에 도달할 때 폭주 가능 상태에 대한 정보를 피드백하여 데이타 송신 컴퓨터 시스템에 통보함으로써 데이타 송신 검퓨터가 데이타 전송 속도를 조절하여 전송하도록 하여 통신망의 데이타 폭주 현상을 미연에 방지하고자 하는 것을 특징으로 한다.

Description

멀티캐스트 통신의 폭주 제어방법(Congestion Control Method for Multicast Communication)
제1도는 본 발명이 적용되는 통신망 구조도.
제2도는 본 발명에 따른 송신노드의 처리도 및 슬롯 구조도.
제3도는 본 발명에 따른 수신노드의 처리도.
제4도는 본 발명에 따른 중간노드의 처리도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 송신노드 2 : 수신노드
3 : 중간노드
본 발명은 멀티캐스트 통신의 폭주 제어방법에 관한 것으로 특히, 서로 다른 처리능력을 갖는 컴퓨터 시스템들로 구성된 통신망 환경에서 데이타 패킷을 전송할 때 데이타 패킷의 발생 근원지인 송신 컴퓨터 시스템에서 한 번의 데이타 패킷 전송으로 동시에 다수의 목적지 수신 컴퓨터 시스템으로 데이타 패킷을 멀티 캐스팅 전송할 때 발생하는 통신망 경로의 폭주 현상을 방지하기 위한 방법에 관한 것이다.
멀티캐스트 데이타 전송이란 한 송신 노드가 동일한 데이타 패킷을 다수의 수신 노드에 전송할 때 수신자 수 만큼 동일한 데이타 패킷을 복제하여 각각의 수신 노드에게 1대 1로 일일이 전송하는 것 대신 한번의 데이타 패킷 전송으로 모든 수신 노드에게 데이타 패킷이 전달되도록 하는 기법이다.
제1도와 관련하여, 통신망은 데이타 패킷을 생성하여 전송하는 송신 노드와, 송신 노드와 수신 노드들의 중간 경로에 위치하여 중간에서 중개 역할을 하는 중간 노드, 그리고 최종적으로 중간 노드로 부터의 데이타 패킷을 수신하는 수신 노드들로 구성된다.
폭주 제어 방법은 통신망에 연결된 각 컴퓨터 노드간에 데이타 패킷 전달시 발생할 수 있는 통신망의 과부하 효과를 방지하거나 줄이기 위한 방안으로, 이에 대한 다양한 기법들이 개발되어져 왔다.
첫 번째로, 필요한 자원의 사전 할당 방식이 있다.
데이타 패킷이 송신 노드로 부터 수신 노드로 전달될 때 까지 통과하는 라우팅 경로 전반에 걸쳐서 데이타 패킷을 전달하는데 필요한 자원을 미리 할당하여 폭주 현상의 발생을 미연에 방지하는 기술이다. 이는 음성이나 비디오 같은 연속성을 갖는 데이타 패킷 트래픽에 대해서는 효과적이나, 가변 속도를 갖는 데이타 패킷 트래픽에 대해서는 데이타의 손실 없이 전달되도록 하기 위한 적절한 규모의 자원을 미리 할당하기 어려운 단점을 갖는다.
둘째로, 과부하를 일으키는 패킷을 폐기하는 방식이다.
송신 노드와 수신 노드 사이의 중간에 위치한 라우팅 노드에서 과부하를 일으킨 데이타 패킷을 폐기하는 방식으로, 이 폐기된 데이타 패킷은 상부 계층에 의해 복구되어진다.
이것은 구현하기는 쉽지만 통신망의 폭주 현상을 막을 수는 없으며, 단지 중간 라우팅 노드의 버퍼 과다 사용만을 막을 뿐이다.
셋째로 통신망에 패킷의 총수를 제한하는 방식이다.
통신망에 동시에 있을 수 있는 패킷의 총수를 제한하는 방식으로 구현하기가 쉽지 않으며, 또한 특정 노드에서의 폭주 현상을 막을 수는 없다.
넷째로, 점진적으로 전송 속도를 증가시키는 방법이다.
최초 데이타 패킷 전송시에는 천천히 전송하다가 전송후 응답 패킷을 수신할 때마다 서서히 전송량을 증가시키는 방법으로 TCP/IP 프로토콜에서 적용된 기법이다.
위에서 열거한 방법들은 주로 하나의 송신 노드와 수신 노드간에 통신망을 통해 데이타 패킷을 송수신할 때의 폭주 현상을 제어하기 위해 개발된 것이다.
따라서 본 발명은 서로 다른 처리 능력을 갖는 컴퓨터 시스템들로 구성된 통신망 환경에서 데이타 패킷을 전송할 때, 데이타 패킷의 발생 근원지인 송신 컴퓨터 시스템에서 한번의 데이타 패킷 전송으로 동시에 다수의 목적지 수신 컴퓨터 시스템으로 데이타 패킷을 멀티 캐스팅 전송할 때 발생하는 통신망 경로상의 폭주 현상을 방지하기 위한 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 데이타 근원지로 부터 목적지까지로의 데이타 전송 경로에 있어서 중간에 위치한 컴퓨터 시스템과 목적지 시스템에서 현재 통신망의 폭주 가능 상태를 모니터링함으로써 폭주 가능 상태에 도달할 때 폭주 가능 상태에 대한 정보를 피드백하여 데이타 송신 컴퓨터 시스템에 통보함으로써 데이타 송신 컴퓨터가 데이타 전송 속도를 조절하여 전송하도록 하여 통신망의 데이타 폭주 현상을 미연에 방지하고자 하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제2도는 본 발명에 따른 송신 노드의 처리도이다.
송신 노드와 수신 노드들은 자신을 유일하게 식별하는 고유 주소와 송신, 수신 노드 전체를 그룹으로 식별하는 멀티캐스트 주소를 갖는다. 데이타 패킷을 멀티캐스트 전송하는 송신 노드는 데이타 패킷 전송시마다 자신이 전송한 데이타 패킷을 모든 수신 노드가 올바르게 수신하였는지를 확인하기 위해서 수신 노드의 상태를 관리하는 슬롯을 생성하고 유지 관리한다.
슬롯은 고유의 슬롯 식별자 번호를 가지며, 모든 수신 노드들에 대한 폭주 상태 정보를 저장할 필드들로 구성된다.
데이타 패킷은 송신 노드가 수신 노드로 사용자 데이타를 전달하기 위해 수신 노드들의 그룹 주소를 가리키는 멀티캐스트 주소, 폭주 표시 프래그, 그리고 슬롯 번호 및 보내고자 하는 데이타 내용들로 구성된 패킷이다.
응답 패킷은 수신 노드가 자신이 수신한 데이타 패킷에 대해 잘 받았는지의 유무와, 전달 경로상에 폭주 현상이 있는지를 송신 노드로 알리기 위해 수신 노드로 부터 송신 노드로 전달되는 패킷이다.
이하 송신 노드의 처리과정에 대해 상술한다.
우선, 송신 노드는 전송할 데이타 패킷을 생성하여 멀티캐스트 주소를 수신 노드의 주소로 지정하고, 폭주 표시 프래그를 off로, 현재 데이타 패킷에 대응되는 슬롯을 식별할 수 있는 sync 값을 포함한 데이타 패킷을 전송한다(제 1 과정).
다음에는 전송한 데이타 패킷을 수신하는 수신 노드들의 상태를 저장할 슬롯을 생성하여 슬롯의 각 필드들을 널(NULL)로 설정하고, 슬롯을 유일하게 식별할 수 있는 슬롯 식별자 sync 값을 할당한다(제 2 과정).
이후에 송신 노드는 모든 멀티캐스트 수신 노드들이 통신망 경로상에 폭주가 발생했음을 가리키는 정보를 수신할 때 까지 일정한 시간 간격으로 전송 속도를 선형으로 증가시켜 상기 제 1 및 제2과정을 반복하여 패킷 데이타 전송을 계속한다(제 3 과정).
송신 노드가 전송한 데이타 패킷에 대해 수신 노드가 응답한 응답 패킷을 수신하면 응답 패킷을 해독하여 응답 패킷에 있는 슬롯 식별자인 sync 값에 대응되는 슬롯에 응답 패킷을 전송한 수신 노드의 상태를 표시하는데, 이 때 폭주가 있음을 알리는 것이면 1로, 그렇지 않으면 0으로 저정한다(제 4 과정).
송신 노드가 전송율을 조정하는데 대한 결정은 슬롯에 저장된 상태 정보를 기반으로 한다. 가장 최근에 응답 받은 값을 토대로 이루어진다.
즉,제2도의 슬롯 구조에서 필드값이 (s1, d1)=0, (s2, d1)=1, (s3, d1)=NUL
L이면 이것은 통신 경로 L1이 폭주를 경험하고 있음을 나타내며, 필드값이 (s1, d2)=0, (s2, d2)=1, (s3, d2)=0이면 이것은 통신 경로 L2가 폭주를 경험하고 있지 않음을 나타낸다(제 5 과정).
모든 멀티캐스트 수신 노드가 폭주를 경험하고 있음을 발견하지 못하면 송신 노드는 전송율을 선형으로 증가시키고, 그렇지 않으면 전송율을 지수적으로 감소시킨다(제 6 과정).
슬롯에 대응되는 모든 응답 패킷들을 수신하면 현재까지 생성된 슬롯들 중 가장 오래전에 생성된 슬롯을 삭제시켜 슬롯 관리를 한다(제 7 과정).
제3도는 본 발명에 따른 수신 노드의 처리도이다.
수신 노드는 자신이 수신한 데이타 패킷에 대해 이를 올바르게 수신하였음과 현재 자신에게 도달된 데이타 패킷이 자신에게 도달되기까지 통과한 통신망 경로에 대한 부하 상태를 알리기 위한 상태 정보를 송신 노드에게 응답한다.
이하, 수신 노드의 처리과정을 상술한다.
우선, 모든 수신 노드는 멀티캐스트 데이타 패킷을 수신할 때 자신에게 도달하기 까지 통과된 통신망 통로상에 폭주 현상이 있는지를 확인하기 위해 데이타 패킷에 있는 폭주 표시 프래그를 체크한다(제 1 과정).
폭주 표시 프래그가 온(on)이면 통신망 경로상에 폭주상태가 있음을 인식하고 이에 대한 응답 패킷을 송신 노드로 전달하여 송신 노드로 하여금 데이타 패킷의 전송율을 줄이도록 요구한다(제 2 과정).
폭주 표시 프래그가 오프(off)이면 통신망 경로상의 모든 중간 노드가 송신 노드의 전송율을 수용하는데 충분한 버퍼와 처리 능력을 갖고 있음을 의미하며 이에 대한 응답 패킷을 단순히 송신 노드로 전달하여 송신 노드가 데이타 패킷의 전송율을 높이도록 요구한다(제 3 과정).
제4도는 본 발명에 따른 중간 노드의 처리도이다.
중간 노드는 데이타 패킷을 송신 노드로 부터 수신할 때 마다 자신의 버퍼큐에 대한 임계값의 크기와 비교하여 폭주 예상 상태를 판단함으로써 이에 대한 정보를 수신 노드에 전달하여 수신 노드가 응답 패킷을 송신 노드로 전달할 때 폭주 상태 정보를 송신 노드가 알도록 하여 송신 노드가 데이타 패킷의 전송율을 조절할 수 있도록 한다.
이하, 중간 노드의 처리 과정에 대해 상술한다.
우선 송신 노드가 전송한 멀티캐스트 데이타 패킷이 중간 노드에 도착하면 중간 노드는 자신의 큐상태를 체크한다(제 1 과정).
만일 큐의 크기가 임계값 Qo보다 크다면 폭주 표시 프래그를 on으로 하여 폭주 상태로 들어가고, 그렇지 않으면 폭주 표시 프래그를 변경하지 않는다(제 2 과정).
중간 노드의 큐의 크기는 임계값 Qo에 도달할 때까지 꾸준히 증가하며, 최대 큐의 크기 Qmax 값에 도달할 때 감소하기 시작한다(제 3 과정).
큐의 크기에 따라 변경된 폭주 표시 프래그를 포함한 데이타 패킷을 수신 노드로 전송한다(제 4 과정).
본 발명에서 고안한 폭주 제어 방식은 멀티캐스트 전송시 폭주 현상이 발생하지 않도록 폭주에 근접한 상태에 도달할 때 이에 대한 정보를 송신 노드에 알림으로써 송신 노드가 데이타 전송율을 조정하는 전송함으로써 데이타의 원활한 전송방법이다.
또한 중간 노드의 버퍼 상태에 따라 송신 노드가 전송율을 조절함으로써 중간 노드의 버퍼 오버 플로우를 방지한다.
이 방식은 연결 설정이 필요없는 통신망에서 대량 데이타를 전달하는데 적합하다.
상기한 본 발명은 원거리에 떨어진 컴퓨터간의 멀티캐스트 통신 수행시 안정된 상태로 데이타를 전송할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 멀티캐스트 통신의 폭주 제어방법에 있어서, 송신 노드가 데이타 패킷 및 슬롯을 생성하여 수신 노드로 멀티캐스트 전송하는 제1단계 ; 수신 노드가 자신이 수신한 데이타 패킷에 대해 이를 올바르게 수신하였음과 현재 자신에게 도달된 데이타 패킷이 자신에게 도달되기까지 통과한 통신망 경로에 대한 부하 상태를 알리기 위한 상태 정보를 송신 노드에게 응답하는 제2단계 ; 및 중간 노드가 데이타 패킷을 송신 노드로부터 수신할 때 마다 자신의 버퍼큐에 대한 임계값의 크기와 비교하여 폭주 예상 상태를 판단함으로써 이에 대한 정보를 수신 노드에 전달하여 수신 노드가 응답 패킷을 송신 노드로 전달할 때 폭주 상태 정보를 송신 노드가 알도록 하여 송신 노드가 데이타 패킷의 전송율을 조절하는 제3단계로 수행되는 것을 특징으로 하는 폭주 제어방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1단계는 송신 노드가 전송할 데이타 패킷을 생성하여 멀티캐스트 주소를 수신 노드의 주소로 지정하고, 폭주 표시 프래그를 오프(off)로, 현재 데이타 패킷에 대응되는 슬롯을 식별할 수 있는 sync 값을 포함한 데이타 패킷을 전송하는 제1과정 ; 전송한 데이타 패킷을 수신하는 수신 노드들의 상태를 저장할 슬롯을 생성하여 슬롯의 각 필드들을 널(NULL)로 설정하고, 슬롯을 유일하게 식별할 수 있는 슬롯 식별자 sync 값을 할당하는 제2과정 ; 이후에 송신 노드는 모든 멀티캐스트 수신 노드들이 통신망 통로상에 폭주가 발생했음을 가리키는 정보를 수신할 때 까지 일정한 시간 간격으로 전송 속도를 선형으로 증가시켜 상기 제1 및 제2과정을 반복하여 패킷 데이타 전송을 계속하는 제3과정 ; 송신 노드가 전송한 데이타 패킷에 대해 수신 노드가 응답한 응답 패킷을 수신하면 응답 패킷을 해독하여 응답 패킷에 있는 슬롯 식별자인 sync 값에 대응되는 슬롯에 응답 패킷을 전송한 수신 노드의 상태를 표시하는데, 이 때 폭주가 있음을 알리는 것이면 1로, 그렇지 않으면 0으로 저장하는 제4과정 ; 송신 노드가 가장 최근에 응답받은 슬롯에 저장된 상태 정보를 기반으로 하여 전송율을 조정하는 제5과정 ; 모든 멀티캐스트 수신 노드가 폭주를 경험하고 있음을 발견하지 못하면 송신 노드는 전송율을 선형으로 증가시키고, 그렇지 않으면 전송율을 지수적으로 감소시키는 제6과정 ; 및 슬롯에 대응되는 모든 응답 패킷들을 수신하면 현재까지 생성된 슬롯들중 가장 오래전에 생성된 슬롯을 삭제시켜 슬롯 관리를 하는 제7과정으로 수행되는 것을 특징으로 하는 폭주 제어방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2단계는 송신 노드가 전송한 멀티캐스트 데이타 패킷이 중간 노드에 도착하면 중간 노드는 자신의 큐상태를 체크하는 제1과정 ; 만일 큐의 크기가 임계값 Qo보다 크다면 폭주 표시 프래그를 온(on)으로 하여 폭주 상태로 들어가고, 그렇지 않으면 폭주 표시 프래그를 변경하지 않는 제2과정 ; 중간 노드의 큐의 크기는 임계값 Qo에 도달할 때까지 꾸준히 증가하며, 최대 큐의 크기 Qmax 값에 도달할 때 감소하기 시작하는 제3과정 ; 및 큐의 크기에 따라 변경된 폭주 표시 프래그를 포함한 데이타 패킷을 수신 노드로 전송하는 제4과정으로 수행된 것을 특징으로 하는 폭주 제어방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제3단계는 모든 수신 노드가 멀티캐스트 데이타 패킷을 수신할 때 자신에게 도달하기 까지 통과된 통신망 통로상에 폭주 현상이 있는지를 확인하기 위해 데이타 패킷에 있는 폭주 표시 프래그를 체크하는 제1과정 ; 폭주 표시 프래그가 온(on)이면 통신망 경로상에 폭주상태가 있음을 인식하고 이에 대한 응답 패킷을 송신 노드로 전달하여 송신 노드로 하여금 데이타 패킷의 전송율을 줄이도록 요구하는 제2과정 ; 및 폭주 표시 프래그가 오프(off)이면 통신망 경로상의 모든 중간 노드가 송신 노드의 전송율을 수용하는데 충분한 버퍼와 처리 능력을 갖고 있음을 의미하며 이에 대한 응답 패킷을 단순히 송신 노드로 전달하여 송신 노드가 데이타 패킷의 전송율을 높이도록 요구하는 제3과정으로 수행된 것을 특징으로 하는 폭주 제어방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 송신 노드의 슬롯은 고유의 슬롯 식별자 번호를 가지며, 모든 수신 노드들에 대한 폭주 상태 정보를 저장할 필드들로 구성되는 것을 특징으로 하는 폭주 제어방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 데이타 패킷은 송신 노드가 수신 노드로 사용자 데이타를 전달하기 위해 수신 노드들의 그룹 주소를 가리키는 멀티캐스트 주소, 폭주 표시 프래그, 그리고 슬롯 번호 및 보내고자 하는 데이타 내용들로 구성된 것을 특징으로 하는 폭주 제어방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 응답 패킷은 수신 노드가 자신이 수신한 데이타 패킷에 대해 잘 받았는지의 유무와, 전달 경로상에 폭주 현상이 있는 지를 송신 노드로 알리기 위해 수신 노드로 부터 송신 노드로 전달되는 것을 특징으로 하는 폭주 제어방법.
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