다양한 접근 방식에 따른 패킷 분류 알고리즘의 특성에 관한 연구

Abstract

Due to the increase of diverse end systems which access the internet network and the development of new applications, the diversity of internet traffics is increased and it is important for the internet routers to provide the different services. However, the best-effort service which looks up the destination IP address of all input packets and forwards them from input ports to output ports is provided through packet classification in the traditional internet routers, they do not supply the demand for internet service providers (ISPs) and customers. Packet classification is a previous decision that allows the internet routers to provide the policy based service according to the pre-defined rules for each flow and an essential issue to design the internet router. The most important factor that evaluates the effectiveness of packet classification algorithms is search speed that enables the internet routers perform look up for all input packets in wire-speed and it is evaluated by the number of memory access. Also the memory requirement that is on-chip size is important and evaluated by the width of entry and the numbers of entry. In this paper, we separate the algorithms of packet classification to TCAM –based hardware algorithms and SRAM-based software algorithms. And we introduce and propose the principle and the search process about each algorithms of each approach. Moreover, we compare and analyze in simulation results of each algorithms in terms of the search speed and the memory efficiency by using the same rule sets abstracted from classBench that reflects the characteristic of real back-bone routers.;통신 기술 발달에 따른 인터넷 망에 접속하는 시스템 종류의 증가와 다양한 어플리케이션의 발전은 인터넷 트래픽의 다양성을 증가시켰으며 이에 따라 인터넷 라우터에서 각기 차별화된 서비스의 제공을 위한 이슈가 중요시되고 있다. 그러나 기존의 라우터는 모든 패킷에 대해 동일하게 목적지 IP 주소를 검색(lookup)하여 입력 포트에서 출력 포트로 포워딩(forwarding)하는 최선 서비스(best-effort service)를 지원하기 때문에 인터넷 서비스 공급자 및 수요자의 요구를 충족시키지 못하였다. 패킷 분류는 인터넷 라우터로 하여금 패킷이 속하는 플로우에 해당하는 정책 기반 서비스를 가능하게 하는 선결적 요소로서 인터넷 라우터 설계에 있어 매우 중요한 이슈이다. 효율적인 패킷 분류 알고리즘을 평가하는 가장 중요한 요소는 모든 입력 패킷에 대해 선 속도로 검색을 수행할 수 있는 빠른 검색 속도이며 이는 메모리 접근 횟수로 평가된다. 또한 칩에 내장 가능한(on-chip) 크기의 작은 메모리 요구량이 중요하며 이는 포워딩 테이블의 크기 즉 엔트리의 너비와 수로서 평가된다. 본 논문에서는 패킷 분류를 TCAM(Ternary Content-addressable Memory)을 사용하는 하드웨어 기반의 방식과 SRAM을 사용하는 소프트웨어 기반의 방식으로 나누고, 각 접근 방식에 해당하는 다수의 알고리즘에 대하여 그 원리와 검색 방법을 소개 및 제안하며, 동일한 예제 및 룰 셋으로 각 알고리즘의 성능을 메모리 요구량과 메모리 접근 횟수의 측면에서 비교 분석한다.