미래 인터넷의 이동 네트워크 구조 및 연구동향

한연희, 고석주*, 김평수**, 정희영***

한국기술교육대학교, *경북대학교, **한국산업기술대학교, ***한국전자통신연구원

미래 인터넷의 이동 네트워크 구조 및 연구동향

요 약

최근 스마트폰의 도입과 더불어서 이동 인터넷 트래픽이 급 증하고 있어서 미래 인터넷의 새로운 구조를 분석 및 연구할 때 이동성(Mobility)을 중요한 설계 요구사항으로 정하고 있다. 본 고에서는 미래 인터넷에서 이동 네트워크 구조 연구의 필요성 에 대해 설명한다. 또한, 이동성 관리 연구에 있어서 최근에 많 은 이슈가 되고 있는 분산/동적 이동성 관리에 대해 살펴보고 국내외의 여러 연구 그룹에서 제안하고 있는 대표적인 이동 네 트워크 구조 및 연구 동향에 대해 기술한다.

Ⅰ. 서 론

최근 스마트폰 활성화와 다양한 무선/이동 네트워크의 등장 으로 인터넷 접속 환경은 빠른 속도로 이동환경위주로 바뀌어 가고 있다. 이러한 이동 환경 위주의 네트워크 환경은 지속적 으로 심화되어 다가올 미래인터넷환경에서는 대부분의 인터넷 엑세스가 이동 환경을 통해서 이루어질 것으로 예상되고 있다. <그림 1>은 이러한 추세를 보여준다 [1]. 그림에서 볼 수 있듯이 이동 인터넷 사용자 수는 2014년경쯤 16억명에 이르러 데스크 탑 컴퓨터를 이용하는 인터넷 사용자 수를 초과할 것으로 예상 되며, 그 차이는 지속적으로 커질 것으로 예상된다. 이러한 이 동 환경으로의 변화 추세를 고려할 때 이동 환경에 대한 효율적 인 지원은 미래인터넷 설계 시 가장 주요하게 고려되어야 할 사 항이라고 할 수 있다. 그러므로, 미래 인터넷의 새로운 구조를 분석하고 연구할 때 이동성(Mobility)을 중요한 설계 요구사항에 포함시키고, 그러 한 요구사항들에 적합한 효율적인 미래 인터넷 구조를 설계할 필요가 있다. 본고에서는 미래 인터넷에서 이동 네트워크 구조 연구의 필요성에 대해 자세히 살펴보고, 이동성 관리 연구에 있 어서 최근에 많은 이슈가 되고 있는 분산/동적 이동성 관리에 대해 알아본다. 이후, 외국의 대표적인 이동 인터넷 구조 연구 사례를 MobilityFirst와 4WARD를 중심으로 살펴보고, 국내의 이동 인터넷 구조 연구 사례를 MOFI를 중심으로 소개하겠다.

Ⅱ. 본 론

1. 이동 네트워크 구조 연구의 필요성 및 요구사항

서론에서 설명한 바와 같은 이동 위주의 인터넷 환경은 초기 인터넷 설계 시 미처 예측되지 못하였고, 현재의 인터넷은 이동 호스트 보다는 고정 호스트를 기본 가정으로 하여 설계된 기술 이라고 할 수 있다. 이에 따라 노트북 컴퓨터 및 스마트폰의 활 성화로 인하여 이동 환경에 대한 요구가 증가하자 현 인터넷은 이러한 한계를 극복하기 위한 다양한 확장 기술들을 필요로 하 게 되었다. 이러한 확장 기술의 대표적인 예가 이동하는 호스트에 대해 서도 패킷 데이터 전달을 가능하게 해주는 한 이동성 지원 기술 이다. 잘 알려진 Mobile IP [2][3] 및 Mobile IP의 다양한 확장 기술들 [4][5]이 이러한 이동성 지원을 위한 대표적인 예이다. 또한 이동 환경에서는 호스트를 나타내는 식별자(Identifier) 와 호스트의 위치를 나타내는 위치자(Location)가 서로 다 를 수 밖에 없어 IP 주소 하나로 이 둘을 모두 표현하는 현재 의 인터넷은 이동성(Mobility), 확장성(Scalability), 멀티호밍 그림 1. 고정 인터넷/이동 인터넷 사용자 추이 (Source: Morgan Stanley Research)

(Multi-homing) 등의 관점에서 여러 가지 비효율성을 유발할 수 밖에 없는 한계가 지적되었다. 이러한 문제를 근본적으로 해 결하기 위해서 제안된 것이 식별자/위치자 분리(ID/Locator Separation) 구조이며 현재 Host Identity Protocol (HIP) [6], Location/ID Separation Protocol (LISP) [7], Identifier Locator Network Protocol (ILNP) [8] 과 같은 다양한 형태의 식별자/위치자 분리 기술이 제안되고 있다. 이동 환경을 효율적으로 지원하는 미래인터넷 설계를 위해서 는 이동 환경을 지원을 위한 기본적인 요구사항 정립을 통한 인 터넷의 재설계가 필요하다.미래인터넷 설계 시 이동 환경 지원 을 위한 요구사항은 다양한 관점에서 도출될 수 있으나 주요한 항목들은 다음과 같이 정리될 수 있다 [9]. 1) 미래인터넷에서는 이동 호스트를 기본 호스트로 가정하고 설계하는 것이 필요하다. 현재의 인터넷은 고정 호스트를 기본적 인 호스트로 가정하고 설계되었기 때문에 여러 가지 비효율성을 초래하고 있으며 이동 환경에 효율적인 미래인터넷 설계를 위해 서는 이동 호스트를 기본 호스트로 가정한 설계가 필요하다. 2) 현재 인터넷의 정적인 식별자 구조도 이동 환경에 적합하 도록 수정될 필요가 있다. 즉, 이동 환경에 적합하도록 식별자 와 위치자가 분리되어야 하며, 식별자는 현재와 같이 네트워크 인터페이스가 아닌 호스트 자체에 할당될 필요가 있다. 3) 이동성 관리가 현재와 같은 확장기술 형태가 아닌 기본 기 능으로 제공되어야 한다. 이는 미래인터넷 환경에서는 이동 호 스트가 더 이상 특별한 경우가 아닌 일반적인 경우로 취급되어 야 하며, 이를 위해서는 네트워크의 기본 기능으로 지원되는 것 이 더 효율적이기 때문이다. 4) 이동성 제어 방식은 트래픽 분산, 최적 경로 설정 등을 위 해서 현재와 같이 중앙 집중형이 아닌 분산형으로 지원되어야 할 필요가 있다.

5) 데어터 평면(Data Plane)과 제어 평면(Control Plane)의 분리가 필요하다. 6) 다양한 네트워크에서의 다양한 전달 메카니즘의 지원이 요 구된다. 7) 이 외에 호스트 기반 뿐만 아니라 네트워크 기반 프로토콜 의 수용, 무선 환경 및 이동 호스트의 제한성에 대한 지원, 비연 결성 환경에 대한 지원, 라우팅 규모성에 대한 지원 등이 미래 인터넷 설계 시 이동 환경의 효율적인 지원을 위해 반드시 필요 한 요구사항이라고 할 수 있다.

2. 분산/동적 이동성 관리의 필요성 및 개념적 구조

이전 장에서 언급한 바와 같이 IETF에서 표준화가 완료된 IP 기반 이동성 프로토콜인 Mobile IP [2][3] 및 Mobile IP의 다양 한 확장 기술들 [4][5]은 모두 Home Agent (HA)나 Localized Mobility Agent (LMA)와 같은 노드에서 위치 관리 제어를 처 리하는 중앙 집중형 이동성 제어 기술이다. 중앙 집중형 이동성 제어 기술이 지니는 단점을 정리하면 다음과 같다 [10].

1) 트래픽 라우팅 경로의 비최적화� 부분적인 경로 최적화 (Route Optimization) 기능이 지원되기는 하지만 모든 트래픽 이 기본적으로는 코어 망 (Core Network)에 존재하는 HA나 LMA를 거쳐서 전달된다 2) 낮은 확장성� HA나 LMA에서 모든 단말들의 위치 바인딩 정보 및 터널링 정보를 관리해야 하기 때문에 급증하는 이동 단 말을 모두 포용하기가 어렵다. 3) 진화하는 이동통신망에 적합하지 못함� 최근 LTE/SAE 망 구조를 살펴보면 이전의 2G나 3G에서 운용하던 네트워 크 구조와는 다르게 적은 수의 관리 노드를 유지하면서 ‘Flat Architecture’를 지향하는 방향으로 네트워크 구조가 변화하고 있으며, 중앙 집중형 이동성 관리 방법은 그러한 진화하는 구조 에 적합하지 못하다. 4) HA나 LMA로의 트래픽 집중현상� 임의의 단말과 다른 상대 단말 사이에 전송되는 모든 트래픽이 HA나 LMA를 거쳐서 전달 되기 때문에 HA나 LMA에 상당히 많은 부하가 걸리게 된다.

5) SPOF(single point of failure) 문제� HA나 LMA에 고장이 발생하면 전체적인 통신 자체가 단절되는 현상이 발생할 수 있다. 6) 네트워크 자원의 낭비� 모든 트래픽이 코어 망에 존재하는 HA나 LMA로의 터널링을 통해 전달하기 때문에 전체 네트워크 자원을 상당히 비효율적으로 사용하게 된다. 그러므로, 이동성 을 잘 지원해야 하는 서비스 트래픽은 HA나 LMA로의 터널링 을 통하여 전달하고, 그렇지 않은 서비스 트래픽은 단순하게 접 근 라우터(Access Router)에서 곧바로 상대노드로 일반적인 라 우팅을 통하여 전달될 수 있도록 하여야 한다. 특히, 바로 이전 단락에서 설명한 서비스 트래픽별로 HA나 LMA로 터널링을 해야 할지 아니면 일반적인 라우팅을 통하여 전달할지 결정하여 처리하는 이동성 관리 방식을 ‘동적 이동성 (Dynamic Mobility)’이라고 일컫으며 이러한 동적 이동성은 중 앙집중형 이동성 관리보다 분산형 이동성 관리 체계하에서 더 욱 자연스럽게 동작될 수 있다. 현재 IETF에서는 분산형 이동성 관리에 관한 10 여건의 제안

이 개인 드래프트 형태로 제출이 되어있다. 대부분의 제안에서 HA나 LMA가 지니고 있는 여러 이동성 관리 기능들을 접근 라 우터 등에 분산 시키는 방안을 채택하고 있다. 또한, 동적 이동 성을 지원하기 위하여 단말이 여러 주소를 가질 수 있도록 허용 하며 어떤 트래픽은 이전의 접근 라우터에 있는 이동성 제어 모듈로 터널링을 통해 전달하고, 다른 트래픽은 일반적인 라우 팅을 통해 전달하는 동적 이동성 관리 방안을 제안하고 있다. 분산형 이동성 관리를 설계하는 방식은 크게 ‘Partially Distributed’와 ‘Fully Distributed’로 나눌 수 있다. ‘Partially Distributed’ 방식은 제어 기능은 여전히 HA나 LMA와 같은 이 동성 제어 관리 모듈을 통해 중앙 집중형 방식으로 처리하고 데 이터 전송 및 터널링 기능만 네트워크 전체로 분산시키는 방식 이다 (<그림 2> 참조). 반면 ‘Fully Distributed’ 방식은 제어 기능 및 데이터 전송과 터널링 기능 모두 네트워크 전체로 분산시키는 방식이다 (<그 림 3> 참조). 그러므로, 단말의 위치 정보도 네트워크의 임의의 위치에 분산되어 있어서 임의의 단말이 상대 단말과 통신하기 전에 정확한 위치를 파악하는 과정이 복잡하게 된다. Fully Distributed 방식에서 위치 관리 제어 평면을 데이터 평면과 분리하여 위치 관리 제어를 별도의 P2P Overlay 형태 의 네트워크 구조에서 수행하자는 제안들이 힘을 얻고 있다. 특 히, 대표적인 P2P 프로토콜인 Chord [11] 등을 활용하여 이동 성 제어 관리 에이전트들을 분산형 네트워크 구조로 유지하고 분산 해시 테이블 (Distributed Hash Table, DHT)을 활용하여 이동 노드의 위치 정보를 각 에이전트들로 분산시키고, 이후 데 이터 전달 시에 다시 DHT 검색을 통해 이동 노드의 위치를 찾

는 기법들이 많이 응용되고 있다 [12].

예를 들어, <그림 4>에서 Host A가 Host B에게 패킷을 보내 면 Host A의 패킷전달 및 이동성 앵커 (Mobility Anchor) 역 할을 담당하는 Mobility Access Gateway (MAG)인 MAG1이 우선 Host B를 담당하는 MAG를 검색하기 위해 논리적인 P2P Overlay 네트워크로 위치 질의 (Location Query) 메시지를 보 낸다. P2P Overlay 네트워크를 구성하는 Location Registrar (LR)들은 DHT 메커니즘을 활용하는 Chord와 비슷한 논리적 링 구조에 내제된 라우팅 방법에 의해 위치 질의 메시지를 라 우팅하여 Host B의 패킷전달 및 이동성 앵커 역할을 담당하는 MAG4 정보를 알아내어 위치 질의 응답 (Location Response) 메시지를 MAG1에 전달한다. 위치 질의 응답을 받은 MAG1 은 최적의 경로로 Host A가 보낸 패킷을 직접 MAG4를 통해 Host B로 전달한다.

3. 외국의 연구 사례

3.1 미국/유럽의 미래 인터넷 연구 동향

최근 들어 미국과 유럽연합을 중심으로 미래인터넷을 선점하 기 위한 대규모 노력이 진행되고 있다. 미국의 경우, 지난 2010 년 8월 NSF의 Future Internet Architecture (FIA) 프로그램 의 일환으로 Named Data Networking (NDN), MobilityFirst, NEBULA, eXpressive Internet Architecture (XIA) 프로젝트에 각각 3년간 최대 8백만 달러의 지원금을 제공하기로 하였고, 현 재까지 연구가 활발히 진행되어 오고 있다. 유럽연합에서는 The 7th Framework Programme (FP7) ICT Research를 통해 대 규모 미래인터넷 연구 프로젝트를 지원하고 있으며, Challenge 1(Pervasive and trusted network & service infrastructures)에 서 Ob�ective 1.1(Network of the Future)이라는 궁극적인 목표

그림 2. Partially Distributed 이동성 관리

그림 3. Fully Distributed 이동성 관리

그림 4. Fully Distributed 이동성 관리에서 위치 관리를 위한 P2P Overlay 네트워크 활용 예

아래 2007~2010년 동안 세 번의 제안과정(Call 1, Call 4, Call5) 을 통해 90 여개의 과제가 선정되어 완료되었거나 진행 중에 있 다. 최근 �Future Networks supporting the convergence and interoperability of heterogeneous mobile, wired and wireless broadband network technologies”이라는 주제로 제안과정 Call 8이 진행 중이며 2012년 1월까지 과제 제안을 받을 계획이다.

이러한 활발한 미래 인터넷 연구의 해외 사례 중에서 본 장에 서는 이동성 중심(Mobility-Centric)의 대표적인 프로젝트인 MobilityFirst(미국)와 4WARD(유럽)에 대해서 소개하고 몇 가 지 기술적 사항에 대해 비교분석하고자 한다.

미국의 MobilityFirst는 Clean Slate 접근 방식의 연구이 며 핵심 목표는 �Mobility is the norm”, 즉 이동성을 기본요 건으로 하는 미래인터넷 구조의 개발 방안을 제시하는 것이 다 [13][14]. 이 구조는 GDTN (Generalized Delay Tolerant Networking)을 이용함으로써 링크나 네트워크의 접속이 끊겼 을 때에도 원활한 통신이 이루어지도록 한다. 또한, 자기인증 (Self-certifying) 기능을 수행하는 공용 어드레스를 이용하여 네트워크의 신뢰성을 높인다. 이동성을 최우선으로 하는 구조 는 통신 환경과 위치를 인식하는 것이 가능하기 때문에 네트워 크 적응성이 좋은 특성을 지녔다.

유럽연합의 4WARD (Architecture and Design for the Future Internet) 프로젝트는 2008년~2009년에 2300만 유로 가 투입되어 진행된 초대형 미래 인터넷 연구 프로젝트이며, 현 재 SAIL(Scalable & Adaptive Internet Solutions)프로젝트가 연속과제 성격으로 진행되고 있으며 2013년 1월까지 약 2000 만 유로 규모로 진행될 계획이다 [15][16]. 4WARD 프로젝트에 서는 우선 미래 인터넷 구조 연구를 크게 4가지 주제, Network Virtualization (VNet), In-Network Management (INM), Network of Information (NetInf), Generic Path (Forwarding and Multiplexing, ForMux)로 나누어 진행하였으며, 이를 확장 하여 이동성 기반 미래 인터넷 구조 연구를 진행하였다.

3.2 MobilityFirst 및 4WARD 기술 비교 분석

1) 통신 객체 형태 (Communication Ob�ect Type)

두 프로젝트 모두 다양한 형태의 통신 객체를 고려하고 있 다. 다만, MobilityFirst의 경우 다양한 통신 객체를 사용할 수 있는 가능성을 제시하는 수준인 반면 4WARD는 근본적으로 Information-Centric Network (ICN)을 고려하고 있기 때문 에 보다 구체적인 내용을 다루고 있다. 2) 식별자(ID) 및 위치자(LOC) 두 방식 모두 어드레싱과 라우팅 확장성 문제를 해결하기 위 해 식별자/위치자 분리 기술을 기반으로 한다. 식별자의 경 우 두 방식 모두 Flat한 네임 구조를 가지며 자기인증 식별자 (Self-certifying ID)를 이용함으로써 보안성을 제공하고 있다. 위치자 역시 Flat한 형태로 구성된다. 3) ID-LOC 해석(Resolution)

ID-LOC 바인딩(Binding) 및 해석(Resolution)의 경우, MobilityFirst와 4WARD는 각각 Global Name Resolution Service (GNRS) 및 Name Resolution System (NRS)가 그 역 할을 수행한다. 4WARD의 NRS 경우 통신 주체들만 관여하는 End-to-End 설정이라면, MobilityFirst GNRS의 경우 이동 성 환경에서 네트워크 토폴로지의 동적 변경을 고려하기 위해 통신 경로상에 존재하는 주체들 모두가 관여하는 In-Network 설정이라 할 수 있다. 4) 라우팅(Routing)

라우팅의 경우 MobilityFirst는 ID와 LOC 정보를 모두 사용하 는 �Hybrid ID-LOC” 라우팅을 제안하는 반면 4WARD는 LOC 정보만을 사용하는 라우팅을 제안한다. MobilityFirst에서 전송되 는 Protocol Data Unit (PDU)에는 ID, LOC 헤더가 모두 포함되 게 된다. 즉, 상황에 따라 LOC를 기본으로 라우팅(Fast routing) 할 수도 있고 ID 기반의 라우팅(Slow routing)을 수행할 수도 있다. 네트워크 토폴로지의 동적 변경을 고려하기 위해 경로상 에 존재하는 라우터가 GNRS 해석 과정을 통해 최신의 LOC 정 보를 얻을 수 있다. 반면, 4WARD의 경우 통신 개시 시점에 상 대 통신 객체 ID에 대한 LOC 정보를 얻어와 이를 기반으로 통신 을 진행하게 된다. 네트워크 토폴로지의 동적 변경을 고려하기 위 해 �Attachment Register”라 불리는 서버에 객체의 최신 업데이 트 위치 정보가 저장된다. 즉, NRS는 통신 객체가 이동성 객체 라면 객체 자체의 LOC 정보가 아닌 최신의 LOC 정보가 저장된 �Attachment Register”의 LOC 정보를 통신을 시작하는 객체에게 전달하게 된다. 이 때, LOC 정보는 단순한 위치 정보가 아닌 최신 의 라우팅 경로 정보를 모두 포함하고 있다. 이를 �Late Location Construction(LLC)”이라 부른다. LLC 방식을 통해 더 적은 라우 팅 상태가 요구되며, 또한 라우팅 상태를 유지하기 위한 제어 시 그널링도 줄어들어 라우팅 테이블의 확장성 문제를 해결한다. 5) 확장성(Scalability) ID-LOC 매핑 정보에 대한 확장성 문제를 해결하고 빠른 업 데이트를 위해 두 방식 모두 분산 해시 테이블 기술을 적용하고 있으며 4WARD의 경우 계층적 구조를 갖는 멀티 레벨 (Multi-level) 분산 해시 테이블 방식을 이용하고 있다. 6) 캐시(Cache) 향상된 데이터 가용성(Availability) 및 효과적인 네트워크 사 용률(Utilization)을 위해 두 방식 모두 캐시 기술을 이용한다.

두 방식의 캐시 기술은 서로 유사하지만, MobilityFirst의 경우 링크 품질 저하 혹은 단절과 같은 상황을 대비하는 가용성 측면 을 중요시하는 반면, 4WARD의 경우는 Information-Centric Network (ICN) 측면, 즉 동일한 정보 객체에 대한 과도한 복사 본을 막는 네트워크 사용률 측면을 중요시 한다. MobilityFirst 와 4WARD에서 캐시 기술을 각각 network storage, In-network cache라 부르며, 캐시 기술을 이용한 전송 기법을 각 각 Generalized Storage-Aware Routing, Cache-aware NetInf Transport라 부른다.

7) 끊김없는 핸드오버(Seamless Handover) 및 이종망 지원 (Heterogeneity)

MobilityFirst은 디바이스, 콘텐트, 네트워크 이동성 등을 고 려하고 있으며, 유선, 모바일, 애드 혹(Ad hoc), 지연 감내 네 트워크 (Delay Tolerant Network, DTN)등과 같은 광범위한 이종의 사용 모델에 대해서 끊김없이 모두 지원하도록 설계되 었으며, 이는 이미 언급한 �Hybrid ID-LOC” 라우팅을 통해 이 루어진다. 4WARD는 사용자, 세션, 네트워크 이동성 등을 고 려하고 있으며, 이를 위한 이동성 솔루션으로 동적 앵커 이동 성 (Dynamic Mobility Anchoring, DMA), 앵커 없는 이동성 (Anchorless Mobility, AM), 멀티호밍 단대단 이동성 (Multi-homed End-to-End Mobility, MEEM)을 제안한다.

이상의 MobilityFirst와 4Ward를 비교분석한 내용을 <표 1> 에 요약하였다. 표 1. MobilityFirst와 4WARD 비교 MobilityFirst(미국) 4WARD(유럽연합) 통신 객체 - Content, Context, Host - Information Objects (IOs) ID-LOC - ID (Flat namespace, Self-certifying) - Global unique ID (GUID)라 부름 - LOC - ID (Flat namespace, Self-certifying) - LOC (단순한 위치정보가 아닌 네트워크 토폴리지 정보를 포함) ID-LOC Resolution - GNRS (Global Name Resolution Service) - In-Network 설정 - NRS (Name Resolution System) - End-to-End 설정 라우팅 - Hybrid ID-LOC 라우팅 - Late Locator Construction(LLC) 기반 라우팅 캐시 및 전송 - In-network storage - Generalized storage-aware routing - In-network cach - Cache-aware NetInf transport 끊김없는 핸드오버 /이종망 지원 - 유선(Wired), 모바일 (Mobile), 애드 혹(Ad hoc), DTN등과 같은 광 범위한 이동성 제공 - 이동성 상황(Mobility Context)에 따른 DMA, AM, MA 솔루션 연동

4. 국내의 연구 사례

국내에서 진행 중인 미래인터넷 관련 연구로는 미래인터넷 테스트베드를 연구 중인 ETRI의 First와 서울대의 Contents Centric Network (CCN) 등이 있으며, 본 장에서는 �미래인터 넷 이동성 제어 구조”를 연구하는 Mobile-Oriented Future Internet (MOFI) [17] 프로젝트에 대하여 소개한다.

<표 2>는 �이동환경” 관점에서 현재 인터넷의 문제점을 분석 하고 이에 대비되는 MOFI 설계원칙(design principles)을 정리 한다. 표 2. 현재 인터넷의 문제점 분석 및 MOFI 설계 원칙 현재 인터넷 문제점 분석 MOFI 설계원칙 ID와 LOC로서의 IP 주소 호스트 ID와 LOC(IP주소) 분리 주소 기반 통신 ID 기반 통신 주소 기반 global 라우팅 LOC 기반 local 라우팅 정적, 집중형 ID-LOC 매핑시스템 동적, 분산형 ID-LOC 매핑시스템 Data-driven 패킷 전송 (비최적화 경로) Query-first 패킷 전송 (최적화 경로)

국외의 연구 사례들과 마찬가지로, MOFI에서도 ID와 LOC를 분리하는 구조를 채택하고 있으며, ID로는 호스트 ID를 사용하 고, LOC로서는 망에서 부여되는 IP 주소를 사용한다. 현재 인 터넷은 주소 기반 통신(응용/소켓 프로그래밍 개발에서)을 수행 하는데, 단말의 이동으로 주소가 변경된 경우에 문제점을 지닌 다. 하지만, MOFI에서는 ID 기반 통신을 수행하여 단말의 이동 에서 통신의 연속성을 보장할 수 있다. 또한, 현재 인터넷은 주 소 기반 글로벌(Global) 라우팅을 수행하기 때문에 BGP 라우팅 확장성(scalability) 등의 문제점을 발생시킨다. 이 문제를 극복 하기 위하여 MOFI에서는 근본적으로 Local LOC(IP주소)를 사 용하면서 로컬 도메인에서 라우팅을 처리하므로 BGP 라우팅 확장성 문제를 감소시킬 수 있다.

한편, MOFI에서는 분산형(distributed) ID-LOC 매핑시스템 구조를 채택하고 있다. 이를 통해 동적인 ID-LOC 매핑 정보 를 효과적으로 지원함은 물론 트래픽을 각 로컬 도메인으로 분 산시킬 수 있다.또한, MOFI에서는 데이터 전송 이전에 분산형 ID-LOC 매핑 시스템에 위치조회(LOC Query) 메시지를 전송 하여 이동단말의 LOC 정보를 획득한 다음에 최적화 경로를 통 해 데이터를 전송하도록 하는 구조를 채택하고 있다.

<그림 5>는 MOFI의 주요 특징인 �ID 기반 글로벌 통신, LOC 기반 로컬 라우팅”구조를 보여준다. 각 단말은 고유한 Host ID(HID)를 가지고 종단간 통신을 수행하며, 패킷 전달은 각 도 메인 별로 사용되는 Local LOC를 기반으로 이루어진다.

각 도메인에서의 패킷 전달 과정은 <그림 6>에 제시되어 있 다. 그림에서 보여지는 A-LOC은 단말이 속해 있는 접속망에 서 사용되는 LOC를 의미하며, 이는 백본망에서 사용되는 LOC 와 다를 수 있다. 기본적인 통신은 HID를 사용하며, 패킷 전달 을 위해 LOC 정보를 캡슐화하는 터널링 기능이 사용된다. <그림 7>은 프로토콜 스택 관점에서 현재의 TCP/IP와 MOFI 를 비교하고 있다. MOFI에서는 망계층에서 HID 기반 통신 기 능과 라우팅 기능을 분리하는 구조를 채택하고 있다. 또 한 가지 MOFI의 주요 특징은 �분산형 ID-LOC 매핑시스 템”에 있다 (<그림 8> 참조). 즉, 글로벌한 DNS 혹은 HA에 의 존하지 않고, 각 도메인별로 Distributed ID-LOC Mapping Server (DMS)를 두어서 LOC 관리(등록 및 조회) 기능을 수행 하도록 한다. 도메인 내부에서의 LOC 관리 기능은 해당 DMS가 담당하며 도메인간 LOC 관리는 Home DMS와 Visiting DMS간 의 협력을 통해 이루어진다. 각 단말은 DMS를 통해 상대방 단 말의 위치를 파악한 후 최적화 경로로 데이터를 전송한다.

한편, ID-LOC 분리 기반 분산형 매핑시스템의 구현을 위해 서는 HID에 �홈 도메인 (Home Domain)정보”가 포함되어야 한다. 즉, DMS는 HID의 홈 도메인 정보를 기반으로 각 단말에 대해 Home DMS와 Visiting DMS 기능을 수행한다. 이를 위 해, MOFI에서는 <그림 9>의 HID 구조를 사용한다. IPv6 주소 와의 호환성을 위해 총 16바이트 구조를 사용하고 있다. 상기의 DMS와 HID를 바탕으로 �질의 우선 (Query-first) 기 반”의 데이터 전달이 수행된다. <그림 10>에서 볼 수 있듯이 단 말이 이동한 후 LOC 등록을 수행하며 송신 단말은 DMS를 통 해 LOC 조회를 한 후 최적화 경로로 데이터 패킷을 전송한다.

Ⅲ. 결 론

이동 단말의 수가 급증하고 이동 인터넷 트래픽이 기하급수 적으로 증가하면서 IP 이동성 제어에 관한 관심이 최근에 다 시 증가하고 있다. 그러므로, 고정 단말 위주의 현재의 인터넷 을 재 고찰하면서 미래 인터넷 구조를 재설계할 때 이동 단말 들을 효율적으로 지원할 수 있는 요구 사항을 반드시 심도있게 고려해야 한다. 특히 확장성이 높고 망의 부하 측면에서 강점

그림 5. ID 기반 global 통신 및 LOC 기반 local 라우팅

그림 6. MOFI의 local LOC 기반 패킷 전달 과정

그림 7. 프로토콜 스택: 현재 인터넷 vs. MOFI

그림 8. MOFI의 분산형 ID-LOC 매핑시스템

그림 9. MOFI의 Host ID 형식

이 있는 분산형 이동성 관리에 대해 여러 국제적인 이동통신 사 업자들이 관심을 표방하고 있다. 2012년 1월 현재 IETF에서는 Distributed Mobility Mangement (DMM)이라는 새로운 WG 을 결성하려고 분주하게 움직이고 있다. 그러므로, 미래 인터넷 구조 설계 시에 분산형 이동성 관리 기술 이슈를 중요한 요소로 정해야 하며 관련 기술 개발 및 지재권 확보에 많은 관심을 기 울여야 한다고 판단된다. 국내외에 이동성을 중요하게 고려하면서 인터넷 구조를 재 설계하려는 연구가 지속적으로 진행 중이며, 국외에서는 MobilityFirst 및 4WAWD가 대표적인 과제이며, 국내에서는 MOFI가 대표적인 과제이다. MOFI는 이동 환경 위주의 미래 인터넷을 위해 ID와 LOC를 분리하고 있으며, 특히 Local LOC 를 사용하여 이동성 지원은 물론 BGP 라우팅 확장성 문제에 유 연하게 대처하고 있다. 아울러 DMS 기반의 분산형 이동성 제 어를 통해 기존 이동성 기술의 트래픽 집중화 문제 및 경로 최 적화 문제 등을 해결하고 있다. 기술의 보급 측면에서는 라우팅 프로토콜 등의 현재 인터넷 인프라를 그대로 사용할 수 있으며, 호스트의 일부 기능 변경과 DMS 등의 장비만 구축하면 현재 인터넷 망에 쉽게 적용할 수 있도록 하였다. MOFI를 비롯한 여러 국내의 미래 인터넷 연구과제들이 미국 과 유럽에서 진행 중인 여러 미래 인터넷 연구 과제들과 협력을 공고히 하여, 글로벌 미래인터넷을 구축하는 데 있어서 국내의 연구 결과가 많은 기여를 할 수 있기를 기대한다.

참 고 문 헌

[1] Morgan Stanley report,”Internet trends,” April 2010. [2] C. Perkins, et al., �IP Mobility Support for IPv4,”

IETF RFC 3344, August 2002.

[3] D. Johnson, et al., �Mobility Support in IPv6,” IETF RFC 3775, June 2004.

[4] R. Koodli, �Mobile IPv6 Fast Handovers,” IETF RFC 5268, June 2008.

[5] S. Gundavelli, � Proxy Mobile IPv6,” IETF RFC 5213, August 2008.

[6] http�//datatracker.ietf.org/wg/hip [7] http�//datatracker.ietf.org/wg/lisp [8] http�//ilnp.cs.st-andrews.ac.uk

[9] H.Y. Jung and S.J. Koh, �Problem Statements and Requirements for Mobile Oriented Future Internet,” International Conference on ICT Convergence (ICTC)

2011, September 2011.

[10] H. A. Chan, H. Yokota, J. Xie, P. Seite, D. Liu, �Distributed and Dynamic Mobility Management in Mobile Internet� Current Approaches and Issues,” Journal of Communications, Vol. 6, No. 1, PP. 4-15, Feb. 2011.

[11] I. Stoica, R. Morris, D. Karger, M. Frans Kaashoek, and H. Balakrishnan, �Chord� A Scalable Peer-to-Peer Lookup Service for Internet Applications,” Proc. of the 2001 ACM SIGCOMM, 2001.

[12] H. Luo, Y. Qin, and H. Zhang, �A DHT-based Iden-tifier-to-locator Mapping Approach for a Scalable Internet,” IEEE Transaction on Parallel Distributed System, vol. 20, no. 12, pp. 1790-1802, 2009. [13] http�//mobilityfirst.winlab.rutgers.edu/

[14] MobilityFirst� A Robust and Trustworthy Mobility-Centric Architecture for the Future Internet, PIMRC Keynote, September, 2011

[15] M. Soellner, et al., �Mobility in the Future Internet� the 4WARD Innovations”, White Paper, The 4WARD Pro�ect, 2010.

[16] B. Tremblay et al., �Draft Architectural Guidelines and Principles”, SAIL Pro�ect, 2011.

[17] Mobile Oriented Future Internet (MOFI), http�// www.mofi.re.kr