| 오버레이 콘텐츠 라우팅 시험 |
| ㈜케이티 유무선네트워크연구소 서영일 팀장 |
1. 개요
폭증하는 미디어 트래픽으로 인한 네트워크 부하를 효과적으로 경감시키고, 미래의 응용서비스 환경에 보다 유연하게 대응하기 위해 지능형 콘텐츠 유통망 구축의 필요성이 제기됨에 따라, 네트워크 자체를 콘텐츠의 Source로 또는 Serving 주체로 인식하는 스마트네트워크(Smart Network) 기술에 대한 관심이 고조되고 있다. 현재 연구 중인 스마트네트워크는 상용화를 최종 목표로, 최적화된 콘텐츠 전달 및 분배를 위해 ALTO(Application-Layer Traffic Optimization), DHT 기반의 콘텐츠 검색 및 라우팅, Dynamic Caching 등 다양한 기술을 접목하고 있다. 본 과제에서는 스마트네트워크 상용화에 필요한 기술 완성도를 검증하기 위해 스마트네트워크의 핵심 기술인 오버레이 콘텐츠 기반 라우팅에 대한 기능 및 성능 시험을 수행한다. 이를 위해,
○ KOREN 백본을 중심으로 구축되어 있는 미래인터넷 TESTBED에 오버레이 콘텐츠 라우팅을 위한 스마트게이트웨이, 스마트플랫폼을 적용하고, 실제와 유사한 이용자 환경과 동일한 운용 시나리오 하에서 상호 연동 기능을 검증한다.
○ 또한, 지역적으로 분산 배치되어 콘텐츠를 동적으로 캐싱하고, 지역 내 가입자에게 고품질의 서비스를 제공하기 위해 개발 중인 스마트노드와 결합해 향상된 네트워크 확장성 및 콘텐츠 전달 효율, 미디어 서비스 품질 등을 확인한다.
○ 마지막으로, 시험 결과의 다각적 분석을 통해 동적으로 변화하는 미래 네트워크 및 응용 서비스 환경에서 최적의 콘텐츠 유통 성능을 제공하기 위한 오버레이 콘텐츠 라우팅 기술의 개선 방향을 모색하고 새로운 연구 이슈들을 발굴한다.
2. 연구배경
매년 완만한 증가율을 보여 왔던 인터넷 트래픽은, 스마트폰의 출현 이후 폭증 수준을 넘어 인터넷 생태계 전체를 뒤흔들고 있다. 네트워크 전반에 걸쳐 혼잡이 가중되고 있으며, ISP는 전송 품질 악화를 막기 위해 전송망 대역폭 확보에 천문학적 비용을 쏟아 붓고 있지만, 다양한 응용서비스의 특성을 효과적으로 반영하지 못하는 기존의 Fat & Dumb Pipe 구조로 인해 높은 부가가치가 창출되는 과정에서 점차 소외되고 있는 실정이다. 반면 광대역 네트워킹 인프라를 바탕으로 성장해 온 글로벌 CP(Content Provider)와 OTT(Over The Top) Player들은 다양한 콘텐츠와 서비스들을 무기로 인터넷 가치사슬의 정점에서 그 영향력을 강화하고 있다. |
[그림1] 2016년 인터넷 트래픽 전망, 글로벌 CP의 성장과 국내 Telco의 현황. |
고품질 실감미디어 콘텐츠와 이를 이용한 사용자 Context 기반의 응용서비스들은 미래인터넷을 대표하는 주요 특징으로 자리 잡을 전망이다. 따라서 네트워크는 단순한 데이터 전달자 역할에서 벗어나 전달하고자 하는 데이터, 즉 콘텐츠의 특성을 고려해 한정된 자원을 보다 효율적으로 이용할 수는 구조적 틀을 갖추고 이를 제공할 수 있어야 한다. 또한 미래의 다양한 응용서비스 환경과 그들의 요구 사항에 효과적이고 유연하게 대응하기 위해 개방적이고 지능적으로 변화할 필요가 있으며, 보다 능동적으로 서비스 생산 과정에 참여할 수 있어야 한다. 이러한 관점에서, 최적화된 콘텐츠 전달을 실현하기 위해 IP 네트워크와 스토리지 및 서비스 플랫폼을 결합하는 스마트네트워크의 개념은 Dumb Pipe에 머물러 있는 네트워킹 인프라를 미래인터넷의 핵심 서비스 플랫폼으로 진화시키는 중간 단계로써 기술적 가치와 파급 효과가 매우 클 것으로 예상된다. |
[그림2] 스마트네트워크를 통한 IT 에코시스템 확대. |
3. 스마트네트워크
최근 미래인터넷의 핵심 기술로 주목받고 있는 콘텐츠 중심 네트워크(Content-Centric Network)는 최적화된 서비스 전달을 비롯해 기존 IP 기반 데이터 전송이 가지는 여러 한계점들을 극복할 수 있는 구조적 이점을 가지고 있다. 하지만 복잡하게 발전해온 인터넷의 특성상 Clean-Slate 관점의 접근 방식은 그 실현과 적용에 많은 어려움이 따른다. 따라서 기존 IP 네트워크 구조를 그대로 유지하는 Dirty-Slate 기반의 새로운 전달 구조 개발이 진행되고 있으며, 그 대표적 사례가 스마트네트워크이다. |
[그림3] 스마트네트워크의 Network-aware Smart Delivery 개념. |
스마트네트워크는 기존의 네트워킹 노드에 콘텐츠 전달, 처리에 필요한 기능들(i.e., 캐싱, 트랜스코딩 등)을 추가해 보다 지능화된 콘텐트 전달망을 구축하는 개념으로써, 최선형(Best-Effort) 인터넷 망 위에 구성되어 왔던 기존 CDN(Content Distribution Network)을 대체할 수 있다. 또한 데이터전달 품질만을 고려해 구축되고 있는 Telco-CDN(또는 Wholesale-CDN)과는 차별화된 지능형 콘텐츠 분배 구조를 바탕으로 망가치를 높이고 폭증하는 미디어 트래픽과 변화하는 응용서비스 환경에 효과적으로 대응할 수 있는 현실적 방안으로 제시되고 있다. |
스마트네트워크는 스마트게이트웨이, 스마트플랫폼, 스마트노드로 구성되며 각각 Proximity 기반 콘텐츠 요청 처리, 운영 관리, 콘텐츠 캐싱 및 전달을 담당한다. 이들은 최적화된 콘텐츠 전달 및 분배를 위해 ALTO(Application-Level Traffic Optimization)와 DHT(Distributed Hash Table)를 기반으로 구현된 오버레이 콘텐츠 라우팅 기술을 이용하며, 콘텐츠의 중복 전송을 방지하기 위해 Dynamic Caching 기능을 제공한다.
① 스마트게이트웨이: Proximity 기반 최적 전달경로 선정, 상황정보 기반 전송품질 차별화
② 스마트노드: 콘텐츠 캐싱, 노드간 콘텐츠 위치 검색, DHT 기반 콘텐츠 라우팅 |
[그림4] 스마트네트워크 구성도. |
4. 오버레이 콘텐츠 라우팅 |
[그림5] ALTO, DHT 기반 오버레이 콘텐츠 라우팅 동작 과정. |
위 그림은 스마트네트워크의 오버레이 콘텐츠 라우팅 과정을 보여준다. 사용자가 콘텐츠를 요청하게 되면 스마트게이트웨이는 사용자와 지역적으로 가장 가까운 스마트노드를 선정해 알려주고, 해당 스마트노드는 DHT를 이용해 사용자가 요청한 콘텐츠를 찾아 가장 가까운 다른 노드로부터 캐싱해 서비스한다.
5. 주요 수행내용
○ 오버레이 콘텐츠 라우팅 시험을 위한 전국망 규모 KOREN TESTBED 구축
- 서울, 대전, 광주, 부산 POP에 구축된 22대의 서버를 활용 SG, SN 연동망 구성
- 일부는 VM(Virtual Machine) 생성 및 스크립트를 이용한 다수 사용자 Emulation에 활용
- 스마트게이트웨이 및 노드 상태 모니터링을 위한 인터페이스 프로토콜, API 구현 및 적용 |
[그림6] 오버레이 콘텐츠 라우팅 시험을 위한 KOREN 테스트배드. |
○ 오버레이 콘텐츠 라우팅을 위한 스마트게이트웨이/스마트노드 연동 기능 및 성능 시험 수행
- 네트워크 토폴로지 분석을 통한 라우팅 정보 수집과 이를 반영한 콘텐츠 라우팅 여부
- 스마트노드 변동(Join/Leave/Fail-over)에 따른 라우팅 정보 업데이트 및 복구 기능
- 트래픽 지역화에 따른 KOREN 백본 구간 사용량, 최적 스마트노트 선정 시간, 콘텐츠 식별자 기반 콘텐츠 위치 탐색 성능
○ 스트리밍 서비스 품질 측정
- 각 POP을 중심으로 미디어 서비스 품질 측정 (검색속도, 응답시간, D/L속도, 버퍼링 횟수 등)
- 스마트노드 증가/Fail-over/콘텐츠 캐시 유무에 따른 스트리밍 서비스 품질
- 스마트게이트웨이의 네트워크 Proximity 기반 최적화에 따른 스트리밍 서비스 품질 |
[그림7] 스마트노드 증가에 따른 가입자 서비스 품질 시험. |
6. 기대효과
○ 실제 인터넷 구조와 유사한 연구시험망(KOREN)에서 스마트네트워크의 요소 기술들을 시험, 검증함으로써 기능 제고와 성능 최적화를 통해 조기 상용화를 달성할 수 있을 것으로 기대됨.
○ 향후 콘텐츠 라우팅 요청, 캐싱, 보안, 프로토콜 등 연동에 필요한 핵심 기술을 조기 확보함으로써 새로운 서비스 네트워크의 구축과 관련한 기술 개발을 주도할 수 있을 것임. |
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100GE over OTU4 시험
