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보고서 상세정보

광대역폭 기반의 응용 지원을 위한 DCN 구축 및 연동
DCN Deployment and Interoperation to support Broadband based Applications

  • 주관연구기관

    제주대학교
    Cheju National University

  • 연구책임자

    송왕철

  • 참여연구자

    이재화   서인식   최덕재   박성용   최낙중   강형규   강민협   공석환   이동진   최윤철   김선호   ...  

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2009-12

  • 주관부처

    행정안전부

  • 사업 관리 기관

    한국정보화진흥원

  • 등록번호

    TRKO201000000567

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    This work is to deploy Dynamic Circuit Network (DCN, Currently called ION - Interoperable On-demand Network) over KOREN to provid...

    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.


    가. 연구개발의 내용
    1) Intra-domain DCN 컴포넌트 구축
    $\cdot$ 도메인 내의 컴포넌트로서 internet2의 DRAGON 구조를 이용하여 구축할 것이며, 이는 네트워크 요소의 제어...

    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.


  • 목차(Contents) 

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

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