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KR100475852B1 - 이더넷 스위치에서 ｉｇｍｐ 패킷 정보를 이용한 2계층멀티캐스트 그룹 관리방법 - Google Patents

이더넷 스위치에서 ｉｇｍｐ 패킷 정보를 이용한 2계층멀티캐스트 그룹 관리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 IGMP 패킷 정보를 이용한 2계층 멀티캐스트 그룹 및 가상랜 관리방법은 가상랜 아이디와 멀티캐스트 그룹 주소간의 매핑 테이블과 상기 가상랜아이디별 정보를 포함하는 가상랜 테이블을 구비하는 단계; 호스트로부터 이더넷 프레임을 수신하여 목적지 MAC 주소를 기초로 IGMP 패킷인지의 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과 IGMP 패킷이면 상기 IGMP 패킷내 정보를 기초로 상기 가상랜 테이블을 갱신하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하며, 이더넷 스위치 운영자가 CLI를 이용하여 정적으로 등록하지 않아도, GMRP, GVRP를 지원하지 않는 호스트의 NIC 드라이버에서 동적으로 2계층 멀티캐스트 그룹이나 가상랜에 등록 및 해제할 수 있다.

Description

이더넷 스위치에서 ＩＧＭＰ 패킷 정보를 이용한 2계층 멀티캐스트 그룹 관리방법{Method for managing layer-2 multicast group using IGMP packet in Ethernet switch}
본 발명은 IP 서브넷 및 포트 기반 가상랜을 지원하는 이더넷 스위치에서 각 호스트들이 IGMP 패킷을 이용하여 가상랜에 동적으로 등록 및 해제할 때, 이더넷 스위치에서 가상랜 및 2계층 멀티캐스트 그룹을 관리하는 방법에 관한 것이다. 특히 본 발명에 의한 가상랜 및 2계층 멀스캐스트 그룹 관리 방법은 호스트에서 송신한 IGMP 패킷을 스위치에서 가로채어, 송신 호스트 IP 주소와 멀티캐스트 그룹 주소와 가상랜과의 매핑 관계, 스위치 포트 정보를 이용하여 가상랜 테이블 생성 방법에 관한 것이다.
이 분야의 종래 기술로는 시스코에서 개발한 시스코 그룹 관리 프로토콜(CGMP) 과 IEEE802.1Q의 일부인 GARP기반 GMRP, GVRP 프로토콜이 있다. 이더넷의 모든 호스트들이 이와 같은 프로토콜을 이용하여 2계층 멀태캐스트 그룹 및 가상랜에 동적으로 등록하기 위해서는 호스트의 네트워크 인터페이스 카드(NIC) 드라이버에서는 GMRP, GVRP 기능을 지원해야 하며 그렇지 않은 경우에는 이더넷 스위치에서 특정 가상랜에 등록하고자 하는 호스트 정보를 CLI(Command Line Interface)와 같은 정적인 방법으로 가상랜 테이블 및 2계층 멀티캐스트 그룹 테이블에 등록 해줘야 한다. 즉 GARP를 지원하지 않는 NIC 드라이버를 가지고 있는 호스트들은 동적으로 멀티캐스트 그룹 및 가상랜에 등록할 수 없다. 따라서 특정 가상랜에 등록을 원하는 호스트의 수가 많아지면 정적인 방법으로 가상랜 테이블을 등록하기에는 한계를 드러내고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 GMRP, GVRP를 지원하지 않는 호스트들에서도 IP 계층의 IGMP 패킷을 이용하여 이더넷의 원하는 2계층 멀티캐스트 그룹 및 가상랜에 등록이 가능하게 하기 위해, 이더넷 스위치에서 IGMP 패킷 정보를 통해 2계층 멀티캐스트 그룹 및 가상랜을 관리하는 방식을 제공하는 것이다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 IGMP 패킷 정보를 이용한 2계층 멀티캐스트 그룹 및 가상랜 관리방법은, 이더넷 스위치에서 멀티캐스트 그룹을 관리하는 방법에 있어서 특히 가상랜 아이디와 멀티캐스트 그룹 주소간의 매핑 테이블과 상기 가상랜아이디별 정보를 포함하는 가상랜 테이블을 구비하는 단계; 호스트로부터 이더넷 프레임을 수신하여 목적지 MAC 주소를 기초로 IGMP 패킷인지의 여부를 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과 IGMP 패킷이면 상기 IGMP 패킷내 정보를 기초로 상기 가상랜 테이블을 갱신하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 일 실시예를 자세히 설명하도록 한다. 먼저 이더넷 망 토폴로지를 보여주는 도 1을 참조하면서 이더넷 네트워크의 일반적인 구성을 살펴본다. 이와 같은 망 토폴로지에서 2계층 멀티캐스트 서비스를 제공하기 위해서 이더넷 스위치(102)에서는 각 호스트들이 연결되어 있는 스위치 포트와 멀티캐스트 그룹(가상랜) 매핑 관계를 관리하고 있다. 만약 GMRP, GVRP를 지원하지 않는 NIC 드라이버를 가진 호스트(101)가 원하는 가상랜(103)에 등록하기 위해서는 가상랜에 매핑되는 멀티캐스트 그룹 주소를 가지고 IGMP 패킷을 생성하여 이더넷 스위치(102)로 송신하면 된다.
도 2는 GARP를 지원하지 않는 NIC 드라이버를 가진 호스트들이 멀스캐스트 그룹(가상랜)에 등록 및 해제 하기 위해 이용될 IGMP 메시지 포맷을 나타내고 있다. 타입 필드(201)를 통해 멀트캐스트 구성 정보 질의(0x11), 멀티캐스트 구성 정보 리포트(0x12, 0x16), 그룹으로부터의 해제(0x17) 요구 메시지로 구분 할 수 있다. 그룹 주소 필드(203)는 IP 멀티캐스트 주소이며, 해당 주소는 특정 가상랜으로 매핑된다. 각 호스트와 이더넷 스위치에서는 가상랜 아이디와 멀티캐스트 주소 매핑 테이블을 유지한다. 단, IGMP에서 몇 개의 IP 멀티캐스트 주소는 특별한 의미를 갖는다. 예를 들어, 224.0.0.1은 서브넷의 있는 모든 호스트들과 라우터들에게 멀티캐스트 한다는 의미를 갖는다. 호스트들이 IGMP 패킷을 이용하여 가상랜에 등록하고자 할때, 위와 같은 특별한 의미를 갖은 그룹 주소는 이용하지 않는다.
도 3은 D 클래스 IP 주소와 이더넷 멀티캐스트 주소와의 매핑 관계를 나타내고 있다. GVRP, GMRP를 지원하지 않는 NIC 드라이버를 가진 호스트들이 가상랜에 등록 및 해제하기 위해, 호스트에서는 D 클래스 IP 주소와 가상랜 아이디 매핑 정보를 유지하며 이용한다. 이때, D클래스 IP 주소에 매핑 되는 이더넷 주소를 이더넷 스위치에서 수신한다. 이더넷 스위치에서는 프레임의 목적지 MAC 주소를 보고 송신 호스트가 어느 가상랜에 등록 및 해제하기를 원하는지 알 수 있게 된다.
도 4는 이더넷 스위치와 호스트에서 유지해야 하는 가상랜과 멀티캐스트 그룹 주소의 매핑 테이블을 나타내고 있다. 이더넷 스위치에서 유지하는 매핑 테이블은 400, 호스트에서 유지하는 매핑 테이블은 410이다. 이더넷 스위치에서 유지하는 매핑 테이블(400)을 참조하여 멀티캐스트 MAC 주소(401)에 매핑되는 가상랜 아이디(402)와 멀티캐스트의 라이프 타임 값(403)을 알 수 있다. 그리고 호스트에서 유지하는 매핑 테이블(410)을 참조하여 D 클래스 IP 주소(411)에 매핑되는 가상랜 아이디(412)와 멀티캐스트의 라이프 타임 값(413)을 알 수 있다. 멀티개스트의 라이프 타임값(403,413)은 멀티캐스트 그룹이 유지될 수 있는 주기를 나타낸다.
도 5는 이더넷 스위치에서 관리하는 가상랜 테이블 구조를 나타내고 있다. 이더넷 스위치에서는 호스트로부터 수신한 도 2의 IGMP 패킷을 가로채어 분석하여, IGMP 패킷내의 그룹 주소(203)를 가지고 도 4의 이더넷에서 유지하는 매핑 테이블 (400)검색을 통해 가상랜 아이디(502)를 찾는다. 그리고 찾은 가상랜 아이디(502)에 매핑되는 가상랜 테이블 엔트리를 생성하여 도 5의 500과 같은 가상랜 테이블을 구성한다. 가상랜 멤버 포트 정보(502)에는 IGMP 패킷을 수신한 스위치 포트 번호가 추가되고 IP 서브넷 주소(503)에는 IGMP의 IP 헤더의 송신지 IP 주소의 서브넷 주소가 추가 된다.
도 6은 이더넷 스위치에서 GMRP, GVRP를 지원하지 않는 NIC 드라이버를 가진 호스트들로부터 IGMP 패킷을 수신하여 가상랜 테이블 생성 및 삭제 처리 절차를 보여주는 흐름도이다. 이더넷 스위치에서는 액세스 모드 혹은 하이브리드 모드로 설정된 포트로 부터 수신한 프레임(601)의 목적지 MAC 주소를 가지고 MAC 룩업을한다(602). 이 때 목적지 MAC 주소 범위가 01:00:5e:00:00:00 ~ 01:00:5e:7f:ff:ff 에 해당 되는 경우인지를 판단하여(603), 상기 범위내에 속하면 IGMP 패킷이므로 아래와 같은 절차를 거치게 되지만, 그렇지 않은 경우에는 멀티캐스트 패킷이 아니므로 도 7의 일반적인 프레임 절차를 따르게 된다(604).
상기 603단계에서 IGMP 패킷으로 판된되었으면, IGMP 패킷내의 그룹 주소를 가지고 도 4의 매핑 테이블(400) 검색을 하여 매핑되는 가상랜 아이디를 찾는다(605 내지 607). IGMP 패킷내의 타입 필드(201)값이 그룹 등록 요청인지 혹은 삭제인지를 판단하여(608) 등록 요청인 경우에는 가상랜 테이블 엔트리를 생성하게 된다. 즉 수신한 프레임의 송신 호스트 서브넷 주소, 스위치의 수신 포트, 가상랜 아이디를 가지고 도 5의 가상랜 테이블(500) 엔트리를 생성한다(609,610).
그러나 IGMP 패킷내의 타입 필드(201)값이 그룹 해제 요청인 경우에는 607단계에서 검색하여 얻은 가상랜 아이디를 기초로 가상랜 테이블를 검색하여 해당되는 엔트리를 삭제한다(611, 612).
도 7a 내지 도 7b는 도 6의 절차에 따라 특정 가상랜에 등록한 호스트들이 2계층 데이터 프레임을 이더넷 스위치에 송신했을때, 이더넷 스위치에서의 2계층 데이터 프레임 처리 절차를 보여주고 있다. 이더넷 스위치에서 프레임을 수신하면(701) 프레임 분류 절차에 따라 MPLS, ARP(7-7), 유니캐스트, 멀티캐스트 패킷으로 분류한다(702). 멀티캐스트용 패킷인 경우(704), 도 5의 IGMP 패킷 스누핑 처리 절차, 즉 매핑 테이블을 검색하여 해당 가상랜 아이디에 따른 가상랜으로의 등록 혹은 삭제(705)를 거친후, 멀티캐스트 처리(766)를 한다. 목적지 주소 MAC이 유니캐스트인 경우(703), 목적지 주소 MAC와 이더넷 스위치의 MAC이 동일한지 체크한다(708). 만약 동일한 경우에는 IP 패킷 처리 절차를 거친다(709). 그러나 동일하지 않은 경우에는 수신 프레임이 브리지 프로토콜 데이터 유니트인지 판단한다(710). 판단결과 브리지 프로토콜 데이터 유니트인 경우(710)에는 스패닝 트리 프로토콜 처리 절차를 거친다(711). 한편 수신 프레임이 브리지 PDU가 아니면 그 프레임이 가상랜 태깅 프레임인지를 판단하게 되는데(712), 가상랜 태깅 프레임인 경우에는 수신 프레임의 송신 IP 서브넷 주소와 스위치의 수신 포트 정보로 가상랜 테이블를 검색하여 가상랜 아이디를 찾는다(714). 수신 프레임이 가상랜 프레임인 경우 혹은 714단계를 거친 후에는 찾은 가상랜 아이디를 가지고 가상랜 테이블을 검색하여 수신 포트의 상태를 검사한다(713). 상기 프레임을 수신한 입력 포트 상태가 학습(Learning) 상태 이면 2계층 주소 학습 처리 및 에이징 처리 절차를 거친다(716). 만약 상기 입력 포트 상태가 포워딩(forwarding) 상태이면, 2계층 송신지 MAC 테이블에 해당 엔트리가 존재 하는 지를 검사한다(717). 존재하지 않으면, 2계층 주소 학습 처리 및 에이징 처리 절차를 거친다(716). 그러나 해당 엔트리가 존재하면 목적지 MAC 주소와 713, 714 단계에서 얻은 가상랜 아이드를 키워드로 2계층 목적지 MAC 주소 테이블에서 출력 포트를 찾는다(718). 최종적으로 출력포트로 프레임을 송신(719)함으로써 프레임 처리 절차를 종료하게 된다.
본 발명에 의한 이더넷 스위치에서 IGMP 패킷 정보를 이용한 2계층 멀티캐스트 그룹 및 가상랜 관리방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이타 저장장치등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를들면 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함된다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다. 또한 본 발명에 의한 폰트 롬 데이터구조도 컴퓨터로 읽을 수 있는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이타 저장장치등과 같은 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 IGMP 패킷 정보를 이용한 2계층 멀티캐스트 그룹 및 가상랜 관리방법에 따르면, 이더넷 스위치에서 호스트로부터 수신한 IGMP 패킷를 분석하여 멀티캐스트 그룹이나 가상랜 정보를 얻어 2계층 멀티캐스트 그룹 및 가상랜 테이블을 생성 및 삭제 함으로써, GARP기반 GMRP, GVRP 와 같은 가상랜 등록 프로토콜을 지원하지 않는 호스들에서도 IGMP 패킷을 이용하여 동적으로 2계층 멀티캐스트 그룹 및 가상랜에 등록할 수 있게 된다. 즉 이더넷 스위치 운영자가 CLI를 이용하여 정적으로 등록하지 않아도, GMRP, GVRP를 지원하지 않는 호스트의 NIC 드라이버에서 동적으로 2계층 멀티캐스트 그룹이나 가상랜에 등록 및 해제할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 이더넷 망 토폴로지를 나타내는 도면이다.
도 2는 IGMP 패킷의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 D 클래스 IP 주소와 이더넷 멀티캐스트 주소와의 매핑 관계를 보여주는 도면이다.
도 4는 멀티캐스트 그룹 주소와 가상랜 아이디의 매핑 테이블 구조를 보여주는 도면이다.
도 5는 이더넷 스위치에서 유지하는 가상랜 테이블 구조를 보여주는 도면이다.
도 6은 이더넷 스위치에서 IGMP 패킷 정보를 이용한 가상랜 테이블을 구성하는 절차를 보여주는 흐름도이다.
도 7a 내지 도 7b는 이더넷 스위치에서 2계층 프레임을 처리하는 절차를 보여주는 도면이다.

Claims (7)

  1. (a) 가상랜 아이디와 멀티캐스트 그룹 주소간의 매핑 테이블과 상기 가상랜아이디별 정보를 포함하는 가상랜 테이블을 구비하는 단계;
    (b) 호스트로부터 이더넷 프레임을 수신하여 목적지 MAC 주소를 기초로 IGMP 패킷인지의 여부를 판단하는 단계; 및
    (c) 상기 판단 결과 IGMP 패킷이면 상기 IGMP 패킷내 정보를 기초로 상기 가상랜 테이블을 갱신하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 스위치에서 IGMP 패킷 정보를 이용한 2계층 멀티캐스트 그룹 및 가상랜 관리방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (b)단계는
    상기 호스트의 D 클래스 IP 주소와 상기 가상랜 아이디간의 매핑정보를 기초로 구성된 상기 IGMP 패킷을 수신하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 스위치에서 IGMP 패킷 정보를 이용한 2계층 멀티캐스트 그룹 및 가상랜 관리방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 매핑정보는
    상기 IP 주소의 하위 23비트를 이더넷 주소의 하위 23비트에 복사함으로써 구성되는 것을 특징으로 하는 이더넷 스위치에서 IGMP 패킷 정보를 이용한 2계층 멀티캐스트 그룹 및 가상랜 구성방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 (c)단계는
    (c1) 상기 IGMP 패킷의 그룹주소를 기초로 상기 매핑 테이블에서 상기 가상랜 아이디를 검색하는 단계; 및
    (c2) 상기 검색 결과 상기 가상랜 아이디가 상기 매핑 테이블에 존재하면 상기 IGMP 패킷의 타입값을 기초로 멀티캐시트 그룹으로의 등록 혹은 삭제를 요구하는지 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 스위치에서 IGMP 패킷 정보를 이용한 2계층 멀티캐스트 그룹 및 가상랜 관리방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 (c2)단계는
    상기 판단결과 등록요구의 경우에는 상기 이더넷 프레임을 수신한 포트, 상기 이더넷 프레임을 송신한 호스트의 서브넷, 가상랜 아이디를 포함하는 정보로 상기 가상랜 테이블을 갱신하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 스위치에서 IGMP 패킷 정보를 이용한 2계층 멀티캐스트 그룹 및 가상랜 관리방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 (c2)단계는
    상기 판단 결과 삭제요구의 경우에는 삭제요구를 한 호스트에 관한 정보를 상기 가상랜 테이블에서 모두 삭제하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이더넷 스위치에서 IGMP 패킷 정보를 이용한 2계층 멀티캐스트 그룹 및 가상랜 관리방법.
  7. 제1항의 단계를 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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