KR100664416B1 - 링 토폴로지 망에서의 경로 복원 방법 - Google Patents

링 토폴로지 망에서의 경로 복원 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이더넷 패킷의 원할한 전송을 위한 루프 방지 기능 및 경로 고장에 대비한 경로 복원 기능을 제공하는 기술에 관한 것으로, 본 발명에 의한 링 토폴로지 망에서의 경로 복원 방법은 (a) 물리적으로 링 토폴로지를 채택하고 있는 이더넷 망을 구성하는 장비들 중 어느 하나의 장비(루프 방지 장비)만이 좌측 및 우측 중 어느 한 측의 송수신 포트에 대한 설정을 논리적으로 비활성화하는 단계; (b) 이더넷 망을 구성하는 장비들 중 어느 하나의 장비(이상 장비)가 패킷 수신 이상을 감지하면, 이상 장비가 고장 정보를 실은 패킷을 생성하여 이스트 및 웨스트 측으로 송신하고, 수신 이상이 감지된 수신 포트와 이와 대응하는 송신 포트에 대한 설정을 논리적으로 비활성화하여 새로운 루프 방지 장비로 설정되는 단계; 및 (c) 이상 장비로부터 고장 정보를 실은 패킷을 받은 기존의 루프 방지 장비가 비활성화되어 있는 송수신 포트에 대한 설정을 논리적으로 활성화시키는 단계;를 포함하여 구성된다.

Description

링 토폴로지 망에서의 경로 복원 방법{Method for restoring a routing path in a ring topology network}
도 1은 본 발명이 적용되는 링 토폴로지의 이더넷 망을 예시적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 링 토폴로지 망에서의 경로 복원 방법의 제1 실시예를 흐름도로 도시한 것이다.
도 3a 내지 도 3g는 도 2에 의한 본 발명의 제1 실시예를 도 1에 도시된 링 토폴로지에 적용하여 설명하기 위한 도면들이다.
도 4는 본 발명에 의한 링 토폴로지 망에서의 경로 복원 방법의 제2 실시예를 흐름도로 도시한 것이다.
도 5a 내지 도 5f는 도 4에 의한 본 발명의 제2 실시예를 도 1에 도시된 링 토폴로지에 적용하여 설명하기 위한 도면들이다.
본 발명은 링 토폴로지를 갖는 이더넷에 관한 것으로, 특히 이더넷 패킷의 원할한 전송을 위한 루프 방지 기능 및 경로 고장에 대비한 경로 복원 기능을 제공 하는 기술에 관한 것이다.
이더넷 패킷을 전송하는 네트워크 토폴로지 상에서 루프가 형성되면, 수신처를 찾지 못한 패킷이 무한 루프에 빠져 네트워크 자원을 낭비하는 경우가 발생하게 된다. 따라서, 임의의 2개의 단말이 프레임을 송수신하는 경로가 단 하나가 될 수 있도록 유지하는 것이 필요한데, 이를 위한 알고리즘 중의 하나가 스패닝 트리 알고리즘(Spanning Tree Algorithm)이다.
스패닝 트리 알고리즘은 네트워크 토폴로지 상의 루프를 감지하여 비활성화시켜 주며, 장치들간의 백업 링크를 제공하는데 사용된다. 이 알고리즘은 토폴로지 상에서 어느 2개의 장치들 간에 한 개의 경로라도 존재하는지를 확인하기 위해서 다른 장치와 상호 작용한다. 루프가 감지되면, 1개 또는 그 이상의 포트들은 여분의 경로들을 제거하기 위해서 블록킹 상태(패킷 포워딩에서 중단된 상태)에 놓여진다. 더욱이 안전적인 스패닝 트리 토폴로지에서 경로들의 오류가 발생되면, 이 알고리즘은 자동적으로 블록킹 상태에서 포워딩 상태로 포트 상태를 변경시키는데, 그 이유는 장치들과 연결을 재설정하기 때문이다.
안정된 토폴로지가 설정된 이후엔, 모든 장치들은 루트 장치로부터 전송된 Hello BPDU(Bridge Protocol Data Unit)들에 대해서 Listen 상태가 된다. 장치가 정의된 간격(Maximum Age)이 지난 후에도 Hello BPDU를 얻지 못하게 되면, 장치는 루트 장치로의 연결이 다운되었다고 판단하게 된다. 장치는 그런 후에 유효한 토폴로지를 재설정하는 과정을 초기화하게 된다.
이상과 같은 스패닝 트리 알고리즘은 근본적으로 루프를 막기 위한 알고리즘 으로, 전송망의 링 토폴로지를 근본적으로 지원하지 못한다. 또한 물리적으로 송신과 수신을 하나의 단일한 물리적인 매체가 사용됨을 전제로 하고 있으므로 전송망과 같이 송신과 수신이 분리된 물리매체에 적용하기에는 적당하지 못하다.
본 발명은 상기한 바와 같은 스패닝 트리 알고리즘의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 기본적으로 링 토폴로지를 채택하고 있는 이더넷 망에서 패킷의 루프 현상을 막고, 경로 고장이 발생할 때 새로운 경로를 복원하여 주는 방법을제공함을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 링 토폴로지 망에서의 경로 복원 방법의 일 측면은 (a) 물리적으로 링 토폴로지를 채택하고 있는 이더넷 망을 구성하는 장비들 중 어느 하나의 장비(루프 방지 장비)만이 좌측 및 우측 중 어느 한 측의 송수신 포트에 대한 설정을 논리적으로 비활성화하는 단계; (b) 상기 이더넷 망을 구성하는 장비들 중 어느 하나의 장비(이상 장비)가 패킷 수신 이상을 감지하면, 이상 장비가 고장 정보를 실은 패킷을 생성하여 이스트 및 웨스트 측으로 송신하고, 수신 이상이 감지된 수신 포트와 이와 대응하는 송신 포트에 대한 설정을 논리적으로 비활성화하여 새로운 루프 방지 장비로 설정되는 단계; 및 (c) 이상 장비로부터 고장 정보를 실은 패킷을 받은 기존의 루프 방지 장비가 비활성화되어 있는 송수신 포트에 대한 설정을 논리적으로 활성화시키는 단계;를 포함하여 구성된다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 링 토폴로지 망에서의 경로 복원 방법의 다른 측면은 (a) 물리적으로 링 토폴로지를 채택하고 있는 이더넷 망을 구성하는 장비들 중 마스터 장비가 좌측 및 우측 중 어느 한 측의 송수신 포트에 대한 설정을 논리적으로 비활성화하는 단계; (b) 상기 이더넷 망을 구성하는 장비들 중 어느 하나의 장비(이상 장비)가 패킷 수신 이상을 감지하면, 이상 장비가 고장 정보를 실은 패킷을 생성하여 이스트 및 웨스트 측으로 송신하고, 수신 이상이 감지된 수신 포트와 이와 대응하는 송신 포트에 대한 설정을 논리적으로 비활성화하는 단계; (c) 이상 장비로부터 고장 정보를 실은 패킷을 받은 마스터 장비가 비활성화되어 있는 송수신 포트에 대한 설정을 논리적으로 활성화시키는 단계; (d) 이상 장비가 고장에서 복구되면, 고장 회복 정보를 실은 패킷을 생성하여 이스트 및 웨스트 측으로 송신하고, 비활성화되어 있는 송수신 포트에 대한 설정을 논리적으로 활성화시키는 단계; 및 (e) 이상 장비로부터 고장 회복 정보를 실은 패킷을 받은 마스터 장비가 좌측 및 우측 중 어느 한 측의 송수신 포트에 대한 설정을 논리적으로 비활성화하는 단계;를 포함하여 구성된다.
이하에서, 본 발명에 따른 링 토폴로지 망에서의 경로 복원 방법에 대한 바람직한 실시예들을 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 도 1에 예시적으로 도시된 바와 같은 물리적으로 링 토폴로지를 채택하고 있는 이더넷 망을 그 대상으로 한다. 또한, 이더넷 망은 장비들은 그 역할에 따라 하나의 마스터 장비(Master)와 하나 이상의 슬레이브 장비들(Slave#1, Slave#2, Slave#3)로 구성된다. 도 1에 도시된 링 토폴로지에서 각 장비는 좌측 및 우측의 송수신 포트를 구비하고 있으며, 전체적으로는 시계 방향인 웨스트(west) 방향의 전송 경로와 시계 반대 방향인 이스트(east) 방향의 전송 경로를 갖는다.
도 2에 의하면, 본 발명에 따른 링 토폴로지 망에서의 경로 복원 방법의 제1 실시예에서는 먼저 물리적으로 링 토폴로지를 채택하고 있는 이더넷 망을 구성하는 장비들 중 어느 하나의 장비(이를 "루프 방지 장비"라 하며, 최초에는 마스터 장비가 루프 방지 장비로 되는 것이 바람직하다)만이 좌측 및 우측 중 어느 한 측의 송수신 포트에 대한 설정을 논리적으로 비활성화(disable)함으로써 망에서 루프가 형성되는 것을 방지한다(S100). 이와 같은 상태에서 정상적인 네트워크 서비스가 제공된다(S110).
그런데, 이더넷 망을 구성하는 전송 선로 중 어느 한 곳에 고장이 발생한 경우, 이더넷 망을 구성하는 장비들 중 어느 하나의 장비(이를 "이상 장비"라 한다)가 패킷 수신 이상을 감지할 수 있다(S120). 그러면, 이상 장비는 고장 정보를 실은 패킷을 생성하여 이스트 및 웨스트 측으로 송신한 후(S130), 수신 이상이 감지된 수신 포트와 이와 대응하는 송신 포트에 대한 설정을 논리적으로 비활성화(disable)한다(S140). 따라서, 이상 장비가 새로운 루프 방지 장비가 된다.
한편, 이상 장비로부터 고장 정보를 실은 패킷을 받은 기존의 루프 방지 장비(최초에는 마스터 장비)는 비활성화되어 있는 송수신 포트에 대한 설정을 논리적으로 활성화시켜 통신 경로를 복원함으로써 네트워크 서비스를 계속적으로 제공하게 된다(S150).
이후, 이상 장비가 이상으로부터 복원이 되었다 하더라도 그 장비는 루프 방지 장비로서의 기능을 계속 수행하게 된다.
도 2에 제시된 방법을 도 1에 예시된 링 토폴로지에 적용하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 3a는 물리적으로 링 토폴로지를 채택하고 있는 이더넷 망에서 Master를 루프 방지 장비로 설정하여, Master의 우측 송수신 포트에 대한 설정을 논리적으로 비활성화(disable)함으로써 망에서 루프가 형성되는 것을 방지한다. 도 3a에서 실선은 패킷 전송이 가능한 경로를, 점선은 패킷 전송이 불가능한 경로를 표시한다.
도 3b에 의하면, Slave#2의 이스트(east) 측에서 수신 이상이 발생하면, Slave#2는 고장 정보를 실은 패킷을 생성하여 이스트(east) 및 웨스트(west) 측으로 송신한다. 이 패킷을 받은 Slave#1은 그 정보를 다시 웨스트(west) 측으로 송신하고, Slave#3은 그 정보를 다시 이스트(east) 측으로 송신한다. 도 3b에서 가는 실선은 고장 패킷이 전송된 경로를 표시한다.
도 3c에 의하면, Master는 Slave#1에서 송신한 고장 정보를 실은 패킷을 수신한 후, 논리적으로 비활성화(disable)되어 있는 포트를 활성화(enable)시켜 경로를 복구시킨다. 또한, 고장을 인지한 Slave#2는 수신 이상이 감지된 수신 포트와 이와 대응하는 송신 포트에 대한 설정을 논리적으로 비활성화(disable)하여 루프 형성을 막는다.
도 3d에 도시된 바와 같이, Slave#2는 새로운 루프 방지 장비로 설정되어, 고장이 복구되었다 하더라도 포트의 설정을 변경할 필요가 없다.
이와 같은 상태에서 Slave#1의 이스트(east) 수신 방향에 고장이 발생한 경우, 도 3e에 도시된 바와 같이 Slave#1은 고장 정보를 실은 패킷을 생성하여 이스트(east) 및 웨스트(west) 측으로 송신한다. 이 패킷을 받은 Master는 그 정보를 다시 웨스트(west) 측으로 송신하고, Slave#3은 그 정보를 다시 웨스트(west) 측으로 송신한다. Slave#2의 이스트(east) 수신 방향은 비활성화되어 고장 패킷을 수신할 수 없으므로 웨스트(west) 수신 방향을 통해서만 고장 패킷을 수신할 수 있다. 도 3b에서 가는 실선은 고장 패킷이 전송된 경로를 표시한다.
이후, Slave#1은 도 3f에 도시된 바와 같이 이스트(east)의 수신과 웨스트(west)의 송신 설정을 비활성화(disable)한다. 또한, Slave#2는 고장 정보를 실은 패킷을 수신한 후, 논리적으로 비활성화(disable)되어 있는 포트를 활성화(enable)시켜 경로를 복구시킨다.
도 3g는 이후 Slave#1이 새로운 루프 방지 장비로 설정되어, 고장이 복구되었다 하더라도 포트의 설정을 변경할 필요가 없다는 것을 설명한다.
도 4에 의하면, 본 발명에 따른 링 토폴로지 망에서의 경로 복원 방법의 제2 실시예에서는 기본적으로 마스터 장비가 루프 방지 장비의 역할을 하고, 망에 이상이 발생하였을 때만 이상으로부터 복구될 때까지 이상 장비가 루프 방지 장비의 역할을 수행한다.
먼저 물리적으로 링 토폴로지를 채택하고 있는 마스터 장비만이 좌측 및 우측 중 어느 한 측의 송수신 포트에 대한 설정을 논리적으로 비활성화(disable)함으 로써 망에서 루프가 형성되는 것을 방지한다(S200). 이와 같은 상태에서 정상적인 네트워크 서비스가 제공된다(S210).
그런데, 이더넷 망을 구성하는 전송 선로 중 어느 한 곳에 고장이 발생한 경우, 이더넷 망을 구성하는 장비들 중 어느 하나의 장비(이를 "이상 장비"라 한다)가 패킷 수신 이상을 감지할 수 있다(S220). 그러면, 이상 장비는 고장 정보를 실은 패킷을 생성하여 이스트 및 웨스트 측으로 송신한 후(S230), 수신 이상이 감지된 수신 포트와 이와 대응하는 송신 포트에 대한 설정을 논리적으로 비활성화(disable)한다(S240).
한편, 이상 장비로부터 고장 정보를 실은 패킷을 받은 마스터 장비는 비활성화되어 있는 송수신 포트에 대한 설정을 논리적으로 활성화시켜 통신 경로를 복원함으로써 네트워크 서비스를 재개하게 된다(S250, S260).
이후, 이상 장비가 고장에서 복구되면(S270), 고장 회복 정보를 실은 패킷을 생성하여 이스트 및 웨스트 측으로 송신하고(S280), 비활성화되어 있는 송수신 포트에 대한 설정을 논리적으로 활성화시킨다(S290).
이상 장비로부터 고장 회복 정보를 실은 패킷을 받은 마스터 장비는 좌측 및 우측 중 어느 한 측의 송수신 포트에 대한 설정을 논리적으로 비활성화함으로써 망에 루프가 형성되는 것을 방지한다(S295).
도 4에 제시된 방법을 도 1에 예시된 링 토폴로지에 적용하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 5a는 물리적으로 링 토폴로지를 채택하고 있는 이더넷 망에서 Master의 우측 송수신 포트에 대한 설정을 논리적으로 비활성화(disable)함으로써 망에서 루프가 형성되는 것을 방지한다. 도 5a에서 실선은 패킷 전송이 가능한 경로를, 점선은 패킷 전송이 불가능한 경로를 표시한다.
도 5b에 의하면, Slave#2의 이스트(east) 측에서 수신 이상이 발생하면, Slave#2는 고장 정보를 실은 패킷을 생성하여 이스트(east) 및 웨스트(west) 측으로 송신한다. 이 패킷을 받은 Slave#1은 그 정보를 다시 웨스트(west) 측으로 송신하고, Slave#3은 그 정보를 다시 이스트(east) 측으로 송신한다. 도 3b에서 가는 실선은 고장 패킷이 전송된 경로를 표시한다.
도 5c에 의하면, Master는 Slave#1에서 송신한 고장 패킷을 수신한 후, 논리적으로 비활성화(disable)되어 있는 포트를 활성화(enable)시켜 경로를 복구시킨다. 또한, 고장을 인지한 Slave#2는 수신 이상이 감지된 수신 포트와 이와 대응하는 송신 포트에 대한 설정을 논리적으로 비활성화(disable)하여 루프 형성을 막는다.
도 5d에 도시된 바와 같이 Slave#2가 고장에서 복구되면, Slave#2는 도 5e에 도시된 바와 같이 고장 회복 정보를 실은 패킷을 생성하여 이스트(east) 측으로 송신하고, Slave#3은 그 정보를 다시 이스트(east) 측으로 송신한다.
이후, 도 5f에 도시된 바와 같이, Slave#2는 논리적으로 비활성화(disable)되어 있는 포트를 활성화(enable)시켜 경로를 복구시키고, Master는 우측 송수신 포트에 대한 설정을 논리적으로 비활성화(disable)함으로써 망에서 루프가 형성되는 것을 방지한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 의하면, 송신선과 수신선이 분리되어 있고, 전송망의 링 토폴로지의 특성상 루프가 발생할 수 밖에 없는 구조에 대하여 루프의 발생 요소를 제거하고, 고장 발생시 사용가능한 경로로의 절체 기능을 제공함으로써 서비스의 질을 향상시킬 수 있다.

Claims (2)

  1. (a) 물리적으로 링 토폴로지를 채택하고 있는 이더넷 망을 구성하는 장비들 중 어느 하나의 장비(루프 방지 장비)만이 좌측 및 우측 중 어느 한 측의 송수신 포트에 대한 설정을 논리적으로 비활성화하는 단계;
    (b) 상기 이더넷 망을 구성하는 장비들 중 어느 하나의 장비(이상 장비)가 패킷 수신 이상을 감지하면, 이상 장비가 고장 정보를 실은 패킷을 생성하여 이스트 및 웨스트 측으로 송신하고, 수신 이상이 감지된 수신 포트와 이와 대응하는 송신 포트에 대한 설정을 논리적으로 비활성화하여 새로운 루프 방지 장비로 설정되는 단계; 및
    (c) 이상 장비로부터 고장 정보를 실은 패킷을 받은 기존의 루프 방지 장비가 비활성화되어 있는 송수신 포트에 대한 설정을 논리적으로 활성화시키는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 링 토폴로지 망에서의 경로 복원 방법.
  2. (a) 물리적으로 링 토폴로지를 채택하고 있는 이더넷 망을 구성하는 장비들 중 마스터 장비가 좌측 및 우측 중 어느 한 측의 송수신 포트에 대한 설정을 논리적으로 비활성화하는 단계;
    (b) 상기 이더넷 망을 구성하는 장비들 중 어느 하나의 장비(이상 장비)가 패킷 수신 이상을 감지하면, 이상 장비가 고장 정보를 실은 패킷을 생성하여 이스트 및 웨스트 측으로 송신하고, 수신 이상이 감지된 수신 포트와 이와 대응하는 송 신 포트에 대한 설정을 논리적으로 비활성화하는 단계;
    (c) 이상 장비로부터 고장 정보를 실은 패킷을 받은 마스터 장비가 비활성화되어 있는 송수신 포트에 대한 설정을 논리적으로 활성화시키는 단계;
    (d) 이상 장비가 고장에서 복구되면, 고장 회복 정보를 실은 패킷을 생성하여 이스트 및 웨스트 측으로 송신하고, 비활성화되어 있는 송수신 포트에 대한 설정을 논리적으로 활성화시키는 단계; 및
    (e) 이상 장비로부터 고장 회복 정보를 실은 패킷을 받은 마스터 장비가 좌측 및 우측 중 어느 한 측의 송수신 포트에 대한 설정을 논리적으로 비활성화하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 링 토폴로지 망에서의 경로 복원 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101236843B1 (ko) * 2010-12-10 2013-02-25 삼성중공업 주식회사 네트워크 전력 제어 시스템
KR20180018995A (ko) * 2016-08-11 2018-02-22 명지대학교 산학협력단 Lpfr 알고리즘을 갖는 링 네트워크

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KR101236843B1 (ko) * 2010-12-10 2013-02-25 삼성중공업 주식회사 네트워크 전력 제어 시스템
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