대규모 Prosumer 를 수용 가능한 서비스 구조 연구

대규모 Prosumer 를 수용 가능한 서비스 구조 연구

광주과학기술원 네트워크 미디어 연구실김 종 원 교수

제 2 세부과제 : 서비스 기술 연구

목차 연구배경

2008-2009 정량적 실적

2008-2009 연구활동 소개

2010-2011 정량적 목표

2010-2011 연구계획 소개

2

제 2 세부과제 ( 서비스 기술 연구 ) 추진전략

대규모 Prosumer 를 수용 가능한 서비스 구조 연구( 제안서 제출버전 ) 년도별 연구 목표 및 내용

년도 목표 주요연구내용

1 차년도추상화된 개별 서비스

시나리오 정의 OpenAPI 형식을 통해 추상화된

개별 서비스 시나리오를 정의

2 차년도 서비스 동적 조합 기술 연구 Computing 과 networking 자원을 탐색하여 최적의

서비스 조합을 실현하는 동적인 조합 기술

3 차년도 자율적 서비스 관리 기술 연구

모니터링을 통해 전체적인 상황을 인지하고 , 입력 / 출력

상태를 체크하면서 , 축적된 지식을 바탕으로 서비스의

품질을 적응적으로 관리할 수 있는 조합된 서비스의 자율적인

관리 기술

4 차년도 연속성 있는 오버레이 기반

네트워킹 기술 연구

인터페이스의 종류와 관계없이 서비스의 네트워크 자원

요구사항 , 확보 가능한 대역폭 따라 동적으로 서비스

오버레이 topology ( 노드 ) 를 관리 , 조합하여 서비스

연속성을 제공하는 오버레이 기반 네트워킹 기술

I. 효율적인 대규모 미디어 분배를 위한 Informed Peer Selection 구조II. 제안 기법의 성능 검증을 위한 네트워크 가상화를 지원하는 테스트베드 구축 기법III. 서비스 특성 및 상황을 반영한 동적 조합을 지원하는 오버레이 네트워크 구축 기법

대규모 Prosumer 를 수용 가능한 서비스 구조 연구 - 연구 목표

VirtualizedInfra. Layer

Virtualized OSP Layer

Service Layer

OSP I OSP II

Virtualized Computing Resources

Virtualized Networking Resources

OSP server

Virtualized Overlay Node

P2P System

Virtualized Resource Allocation

Peer Selection Guidance

vSON: Virtualized Service Overlay Network

Overlay Node Requirements

User Requirements

P2P User

Content exchange

Content discovery

연구 배경 및 동향- I. 효율적인 대규모 미디어 분배를 위한 Informed Peer Selection

구조 -

P2P Traffic: -> 50% - 85% of total traffic-> costly cross-domain traffic-> Interferes with real-time traffic-> Unpredictable...

Research activities - simulation - implementation-based field test - standardization …

P4P

Ono project

ALTO

Desired effect - efficient resource utilization (reduced operating cost) - enhanced P2P performance …

연구 배경 및 동향- II. 네트워크 가상화를 지원하는 테스트 베드 구축 기법 -

New idea

Evaluation - theory - simulation, emulation - real testbed ….. -> more realistic, large scale, new architecture, concurrent experiments ….

VINI

CoreLab

GENI

연구 배경 및 동향- III. 서비스 특성 및 상황을 반영한 동적 조합을 지원하는 오버레이 구축 기법 -

ResiliNetsResilience

The capability of network to provide and maintain acceptable level of ser-vice in the face of various challenges to normal operation.

Define terms related to understand Resilience and provide ResiliNets model

Axioms: IUER (Inevitable, Understand, Expect, Respond)Strategy: D2R2 + DR (Defend, Detect, Remediate, Recover, Diagnose, Refine)

SpiderNetQoS-aware service composition frameworkFeatures

it provides multi-constrained statistical QoS assurances for the composed dis-tributed multimedia servicesLoad balancing in the SON to improve overall resource utilizationDirected acyclic graph composition topology and exchangeable composi-tion orders

2008-2009 정량적 실적구분 논문 특허

년도

국제 국내 국제 국내

저널 학회 저널 학회 출원 등록 출원 등록

목표 실적

목표 실적

목표 실적

목표 실적

목표 실적 목표 실적 목표 실적 목표 실적 편수 점수 편수 점수 편수 점수 편수 점수

2008 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0

2009 1 2 2 12(+1

)2 1

0(+1) 0 1

1(+1) 1 1 0(+1) 1 0(+1) 1 0

합계

구분 기술이전 SW 표준화 대응자금 ( 만원 ) 배출인력

년도 건수

기술료( 만원 )

상품화 건수 　

기고 채택 주관대학 기업체등 석사 박사

목표 실적 목표 실적 목표 실적 목표 실적 목표 실적 목표 실적 목표 실적 목표 실적 목표 실적 목표 실적

2008 - - - - - - - - - - - - - - - - 2 0 4 0

2009 - - - - - - 1 0(+1) - - - - - - - - 2 2 3 0

합계

9

2008-2009 세부실적 : SCI( 급 ) [1/]

10

구분 순서 종류 저널명 제목 및 저자 ACK 개수

Im-pact Fac-tor

피인용 건수

2008Published 1

국제저널(SCI)

IEICE Trans. on Comm.

저자 : Dong-hoon Yi and JongWon Kim제목 : A Revenue-based Bandwidth Sharing for

Advance and Immediate Reservation Calls1 0.427

2009Published

2국제저널(SCI)

Springer Multimedia Tools and Applica-tions.

저자 : SangWoo Han, Ju-Won Park and JongWon Kim제목 : Open media service architecture for ad-

vanced collaboration environments

1 0.462

3국제저널(SCI)

Springer Multimedia Tools and Applica-tions.

저자 : Namgon Kim, JongWon Kim, and Thomas D. Uram제목 : A Hybrid Multicast Connectivity Solution

for Multi-party Collaborative Environments

1 0.462

정량적 우수성 각 년도 목표 달성 및 1 편 초과 달성

2008-2009 세부실적 : 국제 학회 [2/]

11

구분 순서 종류 학회 명 제목 및 저자 ACK 개수

Accept Ratio

피인용 건수

2008Published

2009Published 1 국제학회 ICACT

2009

저자 : HyunYong Lee and JongWon Kim제목 : A Service Availability-aware Construc-

tion of Profitable Service Overlay Network1

2 국제학회 ICOIN 2009

저자 : HyunYong Lee and JongWon Kim제목 : The Enhanced Lamport Signature for

Secure Service Overlay Networks1

정량적 우수성 2008, 2009 년도 합계 목표 달성 및 1 편 초과달성 예상

2008-2009 세부실적 : 국내 논문 [3/]

12

구분 순서 종류 저널 및 학회 명 제목 및 저자 ACK 개수

2008Published 1 국내학회

정보과학회 추계학술대회

저자 : 이현룡 , 곽득휘 , 김종원제목 : 향상된 Lamport signature 에 기반한 안전한 서비스

오버레이 네트워크 구축에 대한 연구1

2 국내저널통신학회논문지

저자 : 곽득휘 , 이현룡 , 김종원제목 : SNMP 기반의 이동형 네트워크 장비 관리 기법 1

2009Published 3 국내학회 JCCI 2009

저자 : HyunYong Lee and JongWon Kim제목 : 대규모 미디어 분배를 위한 Informed Peer Selection

의 분산 구조에 대한 연구1

2008-2009 세부실적 : 진행 상황 [4/]

13

구분 순서 종류학회 및 저널명

제목 및 저자 ACK 개수

2009Submitted / in Progress

1 국제학회 ISCIT 2009•HyunYong Lee and JongWon Kim, “Semi-distributed Informed Peer Selection forScalable P2P Overlay Network,” ISCIT 2009 (Submitted)

1

2 국내학회 SWCC 2009•안수현 , 이현룡 , 김종원 , “ 네트워크 가상화를 지원하는 Trellis 기반 테스트베드를 사용한 가상화 토폴로지 설정 실험 ,” SWCC (submitted)

1

3 국내저널 한국정보과학회 논문지

•이현룡 , 곽득휘 , 김종원 , “P2P 네트워크에서의 안전한 콘텐츠 공유를 위한 단방향 해쉬 함수 기반 기법에 대한 연구” (in progress)

1

4 특허 국내 •“Peer-aided Traffic Control in P2P Overlay Network” (in progress) - 일본 NICT 와 공동 작성 진행 .

5 특허 국제 ( 일본 )

2009 년 월 8 9 10 11

국제 컨퍼런스

국내 저널

국내 컨퍼런스

국제 특허

국내 특허

SW 개발

ISCIT’09( 결과발표 :8.11)

SW 등록 마무리

국내 저널 제출

출원 절차 진행

ISCIT’09( 학회 :9.28)

SWCC( 결과 :8.10) SWCC( 학회 :8.27)

출원 마무리

다수의 peer 들에게 scalable 하게 guidance 를 제공하는 방법

2008-2009 연구활동 소개 - I. 효율적인 대규모 미디어 분배를 위한 Informed Peer Selection 구조 -

P2P Overlay Network

ISP A ISP B

ISP Guidance [value, scope, TTL]

ISP Guidance[value, scope, TTL]

ISP Server Peer Overlay

1. HyunYong Lee and JongWon Kim, “A Service Availability-aware Construction of Profitable Service Overlay Net-work,” ICACT 2009. ( 국제학술대회 )

2. 이현룡 , 김종원 , “ 대규모 미디어 분배를 위한 informed peer selection 의 분산 구조에 대한 연구 ,” JCCI 2009. (국내학술대회 )

3. HyunYong Lee and JongWon Kim, “Semi-distributed Informed Peer Selection for Scalable P2P Overlay Network,” ISCIT 2009. ( 국제학술대회 제출중 )


ISP Guidance Server

피어

네트워크 정보 처리 & Guidance 생성 (every T)

모니터링 데이터& 이웃 노드 정보 (every T)

Guidance(Traffic bound +

preference)

ISP 와 P2P 의 협력 기반 네트워크 정보 획득 및 트래픽 제어 – 전체 구조

ISP 와 P2P 의 협력 기반 네트워크 정보 획득 및 트래픽 제어 - 상세 기법

네트워크 영역 2

링크 1

네트워크 트래픽 정보 : [ 언제 , 누구로부터 , 얼마만큼 ]

이웃 노드 정보 : [ 이웃 노드 IP address]

링크 사용율 및 운용 비용

PEER

ISP

네트워크 영역 1 [ 트래픽 정보 가공 ] Guidance 를 따르지 않는 트래픽 양 = (링크 사용율 * 링크 capacity * T ) – Guidance 를 따르는 트래픽 양

Guidance 를 따르는 트래픽 허용량 = 링크 capacity * T – 예측된 Guidance 를 따르지 않는 트래픽 양

[ 이웃 노드 정보 가공 ] 네트워크 영역 1 에서 2 로의 Guidance를 따르는 트래픽 발생 가능성 = (1 에 속한 피어 수 * 2 에 속한 1 의 이웃 노드 수 ) / (1 에 속한 피어수 + 2 에 속한 1 의 이웃 노드 수 ) 특정 링크의 트래픽 발생 가능성 = 해당 링크를 지나는 네트워크 영역 간의 트래픽 발생 가능성들의 합


링크 1

네트워크 영역 1 과 3 의 통신에 할당되는 링크 1 의 대역폭 = 링크 1 의 Guidance 를 따르는 트래픽의 사용가능 양 * ( 네트워크 영역 1 에서 3 으로의 트래픽 발생 가능성 / 링크 1 의 트래픽 발생 가능성 )



1. 네트워크 정보 획득

2. 네트워크 정보 가공

3.Guidance 계산


ISP 와 P2P 의 협력 기반 네트워크 정보 획득 및 트래픽 제어 – 실험 결과


1. HyunYong Lee, Akihiro Nakao, and JongWon Kim, “Peer-aided Traffic Control in P2P Net-works,” NOMS 2010. ( 국제학술대회 To be submitted) 2. 이현룡 , Akihiro Nakao, 김종원 , “Peer-aided Traffic Control in P2P Networks” 일본 NICT 공동 특허 진행 . ( 국내특허 & 국제 ( 일본 ) 특허 In preparation)

Ns2 시뮬레이션 : BitTorrent application, 200 nodes, 50MB content

VINI (VIrtual Network Infrastructure)테스트베드의 Realism 과 시뮬레이션의 Event control 을 지원하기위해 제안된 개념

Trellis다중 가상화 네트워크를 호스팅하기 위한 소프트웨어 플랫폼VINI 성능 개선 (kernel-level performance optimizations, vserver + NetNS, tunneling mechanism)

2008-2009 연구활동 소개 - II. 네트워크 가상화를 지원하는 테스트베드 구축 -

VINI 에서의 가상화된 토폴로지의 효율적인 제어를 보조하는 GUI 개발Trellis 가 지원하는 생성된 다중 가상화 토폴로지를 GUI 를 통해 가시화배경 트래픽 생성 등 동적인 네트워크 환경 구성에 필요한 기능 지원다양한 네트워크 환경 생성 / 제어 기능 지원생성된 환경에서의 IPS 동작 제어 지원


①②

③

④

① 가상화 네트워크 ( 연구자 별 )② 가상화 네트워크 토폴로지

③ 각종 동작 제어 관련④ 관련 정보 및 로그

1. 안수현 , 이현룡 , 이동훈 , 김종원 , “ 네트워크 가상화를 지원하는 Trellis 기반 테스트베드를 사용한 가상화 토폴로지 설정 실험 ,” SWCC 2009. ( 국내학술대회 Submitted)

2009 ITRC 포럼 데모


Physical LAN (210.125.x.x)

Trellis Node(s)

Trellis Central Server

Physical network interface(s)

VirtualNode(s)

Virtual network interface(s)

Trellis Slice (nml12)


Media Server


Virtual network link(s)

NAT

Client

Controller

Authority Request/

GrantPermission

MakeVirtual

Topology

Trellis NodeInfo. manage.

2008-2009 연구활동 소개 - III. 서비스 특성 및 상황을 반영한 동적 조합을 지원하는 오버레이 구축 기법 -

NodeA node is composed of pro-ducers, consumers, and prox-iesA node can have 0 or more producers/consumers/proxies

Proxies can be located on a special point in network

S1, S2, and S3

<Example Network Config-uration>

Hierarchical Proxy OverlayBoth for Control and DataConstruct hierarchical overlay based on the ca-pabilities of the proxies that host the services

<Constructed Hierarchical overlay>

2010-2011 정량적 목표

22

구분 논문 특허

년도

국제 국내 국제 국내

저널 학회 저널 학회 출원 등록 출원 등록

목표 목표 목표 목표 목표 목표 목표 목표

2010 1 1 1 1 - - 1 1

2011 1 1 1 1 1 1 1 1

합계 2 2 2 2 1 1 2 2

구분 기술이전 SW 표준화 대응자금 ( 만원 ) 배출인력

년도 건수

기술료( 만원 )

상품화 건수 　 기고 채택 주관대학 기업체등 석사 박사

목표 목표 목표 목표 목표 목표 목표 목표 목표 목표

2010 - - - 1 - - - - 2 3

2011 - - - 1 - - - - 2 3

합계 - - - 2 - - - - 4 6

2010-2011 연구계획 소개 - I. 효율적인 대규모 미디어 분배를 위한 Informed Peer Selection

구조 -

P2P System

모든 피어들이 IPS 의 guidance 를 따르지 않음 .Guidance 를 따르지 않는 트래픽 (non-P2P 트래픽 포함 ) 과 guidance 를 따르는 트래픽은 서로의 성능에 영향을 줄 수 있음 . 모든 사용자 (i.e., prosumer) 의 원활한 서비스를 위해 IPS 의 guidance 를 따르지 않는 트래픽을 제어할 수 있는 방법이 필요 (3 차년도 주제 )

피어들은 여러 네트워크 도메인에 걸쳐 존재 .현재의 IPS 는 하나의 네트워크 도메인 입장에서만 연구되어 , 이웃한 네트워크 운영자에게 원치 않은 해를 끼칠 수도 있음 다수의 네트워크 사업자들의 입장을 모두 반영할 수 있는 IPS 방법을 연구 필요 (4 차년도 )


Service Layer

Guidance 를 따르는 피어 Guidance 를 따르지 않는 피어

OSP1 OSP2 OSP3 OSP4

OSP5


구조 -

Guided traffic

Non-guided traffic

ISP A

ISP C

ISP Brouter

router

BGP table update

3 차년도 : IPS 의 Guidance 를 따르지 않는 트래픽 제어를 위한 방법IPS 의 트래픽 제어는 네트워크 운영자가 제공하는 guidance 를 따라 피어들이 통신 상대를 선택함으로써 이루어진다 . Guidance 를 따르지 않는 트래픽 제어를 위해서 발생된 트래픽의 경로를 변경할 수 있다 .

네트워크 도메인 혹은 AS 간의 라우팅은 BGP 라우팅 테이블을 기반으로 이루어지기 때문에 BGP 라우팅 테이블의 조작을 통해 트래픽의 경로를 변경할 수 있다 .

ChallengesBGP 라우팅 테이블 기반 fine-grained 트래픽 제어 기법 연구BGP 라우팅 테이블 변경과 피어에게 제공되는 guidance 의 관계 연구이웃 네트워크 도메인과의 계약과 BGP 라우팅 테이블 변경의 관계 연구


구조 -

ISP A

ISP B

ISP C

중재자

4 차년도 : 확장된 규모의 IPS 적용을 위한 ISP 간의 협력에 대한 연구IPS 는 기본적으로 하나의 네트워크 도메인 입장에서 연구되어 , 이웃한 네트워크 운영자에게 원치 않은 해를 끼칠 수도 있다 . 또한 한 네트워크 도메인 측면에서만 생성된 guidance 는 P2P 의 성능 최적화에 충분한 정보를 제공하지 못할 수 있다 .

이웃한 여러 네트워크 사업자들의 입장을 모두 반영할 수 있는 IPS 방법을 연구하여 이웃한 모든 네트워크 사업자들이 의도한 목적을 달성할 수 있도록 하며 , 보다 풍부한 guidance 제공을 통해 P2P 의 성능 향상을 도모 .

Challenges다수의 네트워크 사업자들의 입장을 모두 반영할

수 있는 guidance 생성에 대한 연구P2P 성능 향상을 도모할 수 있는 풍부한

guidance 생성 방법에 대한 연구

2010-2011 연구계획 소개 - II. 네트워크 가상화를 지원하는 테스트 베드 구축 기법 -

VirtualizedInfra. Layer


OSP I OSP II

VINI 에서 네트워크 환경의 동적인 제어를 지원하는데 어려움이 있음 .실험을 위한 다양한 네트워크 환경을 구성하기 위해서는 구축된 네트워크 환경을 동적으로 제어 (e.g., 노드 추가 /삭제 , 링크 속성 변경 등 ) 할 수 있어야 함 . 하지만 , 현재 VINI 에서는 이러한 동적인 제어를 지원하는데 어려움이 있음 구축된 네트워크 환경을 연구자가 의도한 데로 동적으로 제어할 수 있는 방법 실현 (3 차년도 )

대규모의 네트워크 실험 환경 구축에는 많은 어려움이 있음 .독자적인 노력으로는 연구자가 원하는 기능을 지원하는 네트워크 실험 환경을 대규모로 구축하는데 어려움이 있음 . 하지만 효율적인 실험의 진행을 위해서는 보다 적은 비용으로 원하는 환경을 구축할 수 있어야 함 . 적은 물리 노드를 사용하여 대규모의 네트워크 실험 환경을 구축할 수 있는 방법 실현 (4 차년도 )

2010-2011 연구계획 소개 - II. 네트워크 가상화를 지원하는 테스트베드 구축 기법 -

Trellis Slice (Slice ID: nml_12)

Add

Delete

BW change

Sliver

Add

Delete

BW change

Sliver


Add

Delete

BW change

Sliver

Add

Delete

BW change

Sliver


Virtual Node Add Service

Virtual Node Delete Service

Bandwidth Change Service

Sliver at trellis ppl1 node

Add

Delete

BW change

Sliver

Add

Delete

BW change

Sliver

Add

Delete

BW change

Sliver

…

Control Service for Virtual Topology

Node Delete

Bandwidth Change

Node Add

3 차년도 : 네트워크 환경의 동적인 제어를 지원하는 기술 구현VINI 에서는 구성된 네트워크 환경을 연구자 임의대로 동적으로 변경하는데 어려움이 있다 . 이는 초기 구성 파일에 기초해서만 정해진 절차를 따라 네트워크 환경을 구성하기 때문임 .

VINI 의 네트워크 환경 구성 절차에 대한 이해를 통해 새로운 구성 파일의 작성 필요없이 연구자 의도대로 동적으로 네트워크 환경을 제어할 수 있는 기능을 구현 .

ChallengesVINI 에서의 네트워크 환경 구성 절차에 대한 이해네트워크 환경 동적 제어를 위한 기능 구현 및 VINI 커널에 추가

2010-2011 연구계획 소개 - II. 네트워크 가상화를 지원하는 테스트베드 구축 기법 -

Physical VINI Nodes

Virtualized VINI Nodes

Virtualization &revisitation

4 차년도 : 대규모 네트워크 구축을 위한 revisitation 기술 실현VINI 에서는 사용자당 (i.e., 슬라이스 ) 한 물리 노드로부터 하나의 가상 노드를 제공받을 수 있다 .

물리 노드 수에 관계없이 사용자가 원하는 만큼 가상 노드를 생성할 수 있는 기능을 구현 .

ChallengesVINI 의 가상화 기법에 대한 이해 (코드 레벨 )사용자당 여러 가상 노드를 생성할 수 있는 기능 구현 및 VINI 커널에 추가

2010-2011 연구계획 소개 - III. 서비스 특성 및 상황을 반영한 동적 조합을 지원하는 오버레이 구축 기법 -

피어들은 다양한 환경에 속해 있음 .피어들은 이질적인 성능 및 기능을 지원하는 장비를 가지고 이질적인 네트워크를 통해 네트워크 통신에 참여한다 . 이질적인 피어 (prosumer)들 간의 원활한 통신을 위한 방법 연구 필요 (3,4 차년도 주제 )

2010-2011 연구계획 소개 - III. 서비스 특성 및 상황을 반영한 동적 조합을 지원하는 오버레이 구축 기법 -

3,4 차 년도 : 다양한 미디어 포맷의 데이터를 송 / 수신하는 다수의 이기종 prosumer 사이에 효과적인 미디어 분배를 위한 서비스 오버레이 네트워크 구축 기술

대규모 prosumer 는 다양한 네트워크 환경에 존재할 것이며 또한 다양한 기기를 사용함 이러한 이질적인 prosumer 들간의 원활한 통신을 지원하기 위해서 prosumer 의 서비스 특성 및 네트워크 상황을 반영할 수 있는 오버레이 네트워크 구축 기법에 대해서 연구

Challenges피어의 동적인 상황을 실시간으로 확인할 수 있는 기법피어들 간의 서비스 오버레이 네트워크를 동적으로 구축 ,변경 , 유지할 수 있는 기법

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대규모 Prosumer 를 수용 가능한 서비스 구조 연구