인터넷 라우터에서의 패킷 분류를 위한 2차원 이진 검색 트리

Abstract

현재의 인터넷 사용자들은 실시간으로 향상된 서비스를 제공 받길 원하고, 이에 네트워크 트래픽의 속도는 매우 빨라지고 있으며, 처리하여야 하는 데이터의 양은 해마다 기하급수적으로 증가하고 있다. 데이터는 ‘패킷’이라는 단위의 데이터 형식으로 전송되며, 패킷분류는 인터넷 라우터의 가장 어려운 기능 중 하나로 모든 패킷에 대하여 선속도로 처리되어야 한다. 다양한 패킷 분류 알고리즘 중, 영역분할 패킷분류 알고리즘은 5개의 패킷 헤더 필드 정보를 동시에 검색할 수 있는 효율적인 알고리즘이다. 영역 분할 사분 트라이는 가장 대표적인 영역분할 패킷분류 알고리즘으로 메모리 요구량이 적은 알고리즘이지만, 빠른 검색성능을 보장하지 못하는 단점이 있다. 본 논문에서는, 영역 분할 사분 트라이의 단점을 이진 검색 트리를 사용해 검색 성능을 향상 시키는 알고리즘을 제안한다. 그러므로 제안하는 알고리즘에서는 입력과 비교되는 룰의 수가 영역 분할 사분 트라이 보다 줄어들기 때문에 검색 성능에 있어 합리적인 성능을 보인다.;The current Internet users want to get service has improved in real time, so the speed of network traffic is becoming faster, and the amount of data processing, which should be deal with is increasing exponentially every year. Data transmitted by the type of data unit named ‘packet’. There are several reasons why the packet classification has some difficulties, but there are two major reasons. First, packet dose not only consider one field of packet header, but also attend multidimensional search for other header fields at the same time. This is because the packet classification is defined by different rules belonging to the header fields. At this time, we can check matching conformation by using prefix match, range match, and exact match to determine whether match each other for the multiple header fields. Some imposed process is required, which is in final search of highest priority among some several consentient rules, and process the packets according to the policy defined in advance. Second, packet classification: one of the hardest functions of Internet-router needs to be processed in linear velocity for all the packets. It is because current internet service has developed so fast, and the whole network function can mark decline if the linear velocity processing would not work on. In this thesis, we propose for efficient data structures and algorithms that provide fast packet classification In order to solve these difficulties. Among the variable packet classification algorithms, area based packet classification algorithm is an efficient algorithm that can search for five packet header field information at the same time. Area–based Quad Trie(AQT) is the most representative area based classification algorithms, and less memory required algorithms, however it has some drawbacks that can not guarantee a quick search performance. So in this thesis, we propose an algorithm to improve the search performance using the binary search tree. The proposing algorithm improve the search performance than the conventional structure by applying a binary search method to remove empty nodes that exists in the interior of the trie completely removed.