[HD]워드프로세서 실기 (2018개정)
인터넷 정보 가전용 iRTOS™를 위한 TCP/IP 설계 및 구현 요 약 인터넷 정보가전이란 유•무선 정보통신망에 연결되어 데이터 송.수신이 가능한 디지털 TV, 인터넷 냉장 고,DVD,디지털 비디오 등과 같은 차세대 가전제품을 말하며, 휴대 정보 단말기로 원격 제어하는 홈 시 큐리티 기능뿐만 아니라 초고속 인터넷과 연결되어 영화, 음악, 부가정보 등을 전송 받을 수 있어 향후 정보화 사회의 핵심분야로 부각되고 있다. 본 논문에서는 iRTOS™가 인터넷 정보 가전에 응용될 수 있 도록 TCPAP 네트워크 부분을 설계하고 이를 구현한 내용에 대해 기술한다. 1. 서론 정보화 사회로 발전함에 따라 네트워크 기술,정보기술, 그리고 가전기술로 복합된 정보가전 분야에서 다양한 신제 품들이 출시되어 가정에서의 정보 서비스는 물론 언제 어디 서나 자유롭게 정보를 교환할 수 있는 이동형 정보 서비스 가 보편화 되고 있다. 디지털 TV, 인터넷 냉장고, 인터넷 전 화기,PDA 등의 정보 가전은 떠오르는 차세대 정보 제공 제 품들로 자리잡고 있고 이들의 기능올 제어하는데 필요한 핵 심 소프트웨어인 실시간 운영체제는 날이 갈수록 그 수요가 급격히 중대되고 있다. 그러4 국내에서는 정보 가전용 실시 간 운영채제가 개발되지 않아 외국제품의 수입에 의존하고 있고 따라서 정보가전 제품의 판매에 따른 막대한 로열티를 지불하고 있는 실정이다, 다행히도 최근 기술적 열위와 선진 국의 전략적 제휴를 극복하기 위한 노력의 일환으로 몇몇 연구기관 및 업체에서 실시간 운영체제를 발표하였다. 본 연 구팀은 그 중에서 안정성 및 성능에서 인정 받은 실시간 운 영체제인 iRTOS™ 를 연구대상으로 하였고, 이를 위한 TCP/IP 네트워크를 설계하고 구현하였다. 실시간 운영체제에서 TCP/IP 네트워크暑 지원하기 위해 서는 같은 우선순위의 태스크(Task)를 허용하는 스케줄링 정책 및 서)마포어(Semaphore),메사지 큐(Message Queue), 메시지 메일박스 (Message Mailbox) 등 ITCUnterTask Communications)를 지원해야 한다. 본 논문에서는 2 장에서 iRTOSW의 전체적인 구성을서 장 에서는 TCP/IP 설계 및 구현 내용을, 4 장에서는 테스트 환 경 및 결과에 대해 기술한다. 그리고 5 장에서는 결론 및 향 후 연구 과제를 기술한다. 2. iRTOS™ iRTOS™는 실시간 운영체제의 핵심이라고 할 수 있는 멀 티태스칭(MuItiTasking) 및 ITC 환경을 제공한다. 태스크'는 독립적으로 수행되는 실행 프로그램올 의미하며, 멀티태스킹 환경은 여러 개의 태스크가 동시에 수행될 수 있는 스케줄 링 정책을 제공함을 의미한다. ITC 환경은 태스크와 태스크 의 공동 작업 (Cooperation)을 위한 동기화(Synchrcmization) 및 ■통신(CommunicatiorO올 위하여 세마포어, 메시지 메일박 스,메시지 큐등을 지원함을 의미한다[1]. 2.1 태스크 스케줄링 정책 iRTOS™b 우선순위 테이볼올 별도로 관리하여 정해진 시간내에 가장 높은 우선 순워의 태스크를 찾을 수 있다- 이 暑 기반으로 iRTOS™는 서로 다른 우선 순위의 경우, 우선 순위가 높은 태스크를 선점 (Preemption)하여 •실행하고,둥 일한 우선 순위의 태스크들은 타임 슬라이스(Time SUce > 동 안 차례로 수행되는 라운드 로빈 방식올 따른다f i j . 2.2 ITCQnterTask Communications) iRTOS™는 세마포어,메시지 메일박스, 메시지 큐를 지원 한다. 이들 ITC는 자원 (Resource) 및 메시지(Message)를 획득하지 못했올 경우 태스크가 Wait 상태로 대기하게 되는 데, 보퉁 자원 및 메시지를 획득하지 못해도 Time Out 시간 후에는 자동으로 Ready 상태로 복원된다, 이를 통해 무한정 기다리지 않고 적절히 대처할 수 있도록 해준다. 그렇지만, 네트워크 관련해서 ITC를 사용하게 될 경우,대부분 Time Out올 무한대로 설정하여 사용하게 된다[1L ■ 세 마포 어 (Semaphores) 세마포여는 안전한 공유 자원 관리를 위해 사용될 88 Copyright (C) 2005 NuriMedia Co., Ltd. 2001년도 한국정보과학회 가을 학술발표논문집 Vol. 28. No. 2 뿐만 아니라,동기화(Synchronization) 및 상호 배 제(Mutual Exclusion)를 위해서도 사용된다. « 매시지 큐 메시지 큐는 특정 태스크나 ISR에서 다른 태스크 로 여러 개의 메시지를 전송할 수 있다. 3,2 IP 패 킷 수신 각각의 NIC(Network IRQCInterrupt Request) 에 필요한 각각의 큐를 스暑 생성한 후 Wait Interface Card) 카드는 IP 와 번호를 벌도로 가진다, 또한 송■수신 가진다. IP 태스크는 메시지 메일박 상태로 대기하다가 ISRdnterrupt [그림 1 ] Message Queue ■ 메시지 메일박스 메시지 메일박스는 하나의 자원올 가지는 이진 세 마포어(Binary Semaphore)와 유사하지만, 메시지 를 수반한다는 점에서 서로 다르다. 메시지 메일박 스는 주로 태스크와 태스크 간에 메시지를 포함하 는 간단한 동기화를 위해 사용된다. 메시지 큐의 특수한 경우로 이해할 수도 있다. 3. TCP/IP 설계 및 구현 실시간 운영 체제인 ᅵ只了ᄋ드^를 포함한 멀티태스킹 기반 의 운영체제에서 TCP/IP구현의 핵심은 적절한 ITC사용이라 고 할 수 있다. 실제로 iRTOSTM 기반의 TCP/IP는 여러 개 의 태스크로 구성되어 있는데,각각의 태스크는 Wait 상태로 대기하고 있다가 처리할 패킷이 들어오게 되면 깨어나게 된 다. 본 논문에서 구현한 TCP/IP는 Ethernet올 기반으로 한 것이지만 추후 PPP 둥을 추가할 수 있도록 설계하였다. 또 한 네트워크 응용프로그램(Application)개발이 용이하도록 소켓(Sockets) 올 제공하고 있요 3.1 Protocol Layer NIC1 NIC2 [그림 3] IP 패킷 수신 3.3 IP 패킷 처 리 IP 패킷은 송■수신욜 모두 IP 태스크에서 수행한다. FTP IP Task Sockets . ^ 장 猫类쇼R 으 세 야m V - ^ ' TCP IP + CMP IP Timer Task Ethernet + ARP [그림 4] Fragment IP 패킷 처리 [그링 2] Protocol Layers 89 Copyright (C) 2005 NuriMedia Co., Ltd. 프레그먼트(Fragment) 패킷은 Flags 비트 중 MF 비트가 KMore Fragments)일 경우 MK 비트가 0(Last Fra용mental 설 정된 패킷이 수신될 때까지 큐에서 대기한다. 만약 설정한 ' > ________ UDP NIC3 Service Routine)으로부터 메시지가 도착하면 깨어난다. 이 때 받은 메시지는 NIC 카드의 번호가 되는데,이 값을 인덱 스(Index)로 해당 NIC 카드의 큐를 참조하여 수신된 패킷을 처리하게 된다. 반대로,ISR은 수신된 패킷을 해당 큐에 넣 고 IP 태스크에 메시지(NIC 카드 번호)를 보낸다. 이로써 여 러 개의 NIC 카드:4 하나의 큐暑 공유하게 될 때 메시지에 NIC 카드 번호를 포함시키기 위해 별도의 형식 (Format)을 갖추어야 할 필요가 없게 된다. Ethernet Packet Queues IP Task 2001년도 한국정보과학회 가을 학술발표논문집 Vol. 28. No. 2 TTL(Time To Live)이 0 이 될 때까지 처리되지 않으면 IP Timer 태스크가 자동으로 리스트에서 제거하게 된다. 반대로 TCP 및 UDP 패킷을 여러 개의 IP 패킷으로 나누어 전송할 경우에는 IP 헤더(Header)를 복사한 후 TCP 패킷들올 복사하 고 Flags 비트를 설정한 후 전송하게 된다[6]. 3.3 TCP 패킷 처 리 TCP 패킷은 수신 패킷과 송신 패킷올 각각의 태스크가 처 리한다. [그림 5]는 TCP 수신 패킷 처리를 설명한 것이다. r□mTarget 시스템 (IBM 호환) [그림 6] 테스트 환경 【그림 기은 Workstation에서 타겟 시스템에 TCP 연결 후 메시지를 전송하면 이에 대한 에코(echo)된 메시지를 출력 하는 화 면 이 그 리 고 , 마지막에 A D를 눌러 연결을 종료한 다. Workstation [그림 5] TCP 수신 패킷 처리 IP 태스크로부터 TCP 패킷을 수신하게 되면 TCP 태스크 가 깨어나게 된다. TCP 태스크는 수신된 TCP 패킷의 소스 포트(Source Port)와 목적지 포트(Destination Port)를 확인 하여 해당 소켓(Socket)올 찾아내게 된다. 각각의 소켓에는 버퍼(Buffer)를 포함하고 있는데,TCP 태스크는 수신된 데 이터를 이 버퍼에 복사(Copy)하게 된다. TCP 패킷 전송은 앞서 언급한 바와 같이 별도의 태스크 에서 수행된다. 또 TCP의 경우 동기(SYNC)를 맞추기 위해 주기적으로 TCP 패킷올 전송해야 하는데 이를 위해 TCP Timer 태스크가 존재한다. TCP Timer 태스크는 주기 적으로 깨어나 큐에 대기하고 있는 TCP 패킷이 딜레이(Delay)를 채운 경우 전송하게 된다. 4. 테스트 환경 및 결과 본 논문의 구현은 Microsoft Visual Studio™ 를 사용하여 컴파일(Compile) 하였다. 커널(36KByte)을 포함하지 않은 네트워크 이미지(Image) 크기는 ARP, IP, ICMP, TCP, UDP 를 포함하여 약 44Kbyte이다. 참고로 Nuclueus NET의 경 우, TCP, UDP, IP, ICMP, iGMP, ARP, RARP, BOOTP, DNS(resolver), DHCP(client). RIP/RIP2, TFTP(client)를 포함하여 약 75 Kbyte이다. 테스트 환경은 [그림 6]과 같이 3C0MTM의 3C509b NIC 를 탑재한 IBM 호환 PC를 타갯(Target) 시스템으로 설정 하였다. 그리고 Workstation에서 구현된 TCP/IP 소켓 프로 그램을 실행하여 문자 메시지를 전송하면 타겟 시스템에서 에코(echo)하도룩 하였다. [그림 7] Echo 테스트 5. 결론 및 향후 연구 과제 본 논문에서는 인터넷 정보 가전올 위한 선점형 실시간 운영 체제인 iRTOS™에서 TCP/IP 네트워크를 설계하고 이 를 구현된 내용올 설명하였다. 이로써 iRTOS™가 정보 가전 에 활용할 수 있는 토대를 마련했다고 할 수 있다. 정보 가 전이 일반화 하면서 IPv6 에 대한 관심이 높아가고 있는데, 이에 대한 부분은 계속 연구되어야 할 것이다. 또한 인터넷 정보 가전과 관련한 JAVA 응용프로그램 개발에 관심이 커 지고 있는데, 이를 위해 iRT0STM에 JVMCJava Virtual Machine)올 지원하는 부분도 계속 연구되어야 할 부분이다.