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자격증, 교육

[예제] e-Test Professionals PowerPoint 2010, Mobile IP환경에서 Mobile Agents를 이용한 TCP 성능 개선

by Casey,Riley 2020. 2. 24.
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[예제] e-Test Professionals PowerPoint 2010

 

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Mobile IP환경에서 Mobile Agents를 이용한 TCP 성능 개선 요 약 Internet망에서 mobile comupting에 대한 관심은 커져 가고 있다. Mobile IP는 노드의 이동성를 지원하 는 방법 중의 하나이다. 그렇지만 handoff 하는 과정에서 발생하는 페킷 손실때문에 신뢰성의 문제가 발 생 한다. 게다가 mobile node(MN)와 foreign agent(FA)사이가 무선 링크인 경우 패 킷 손실은 더욱 심 각하다. TCP/IP는 고정된 네트워크에서 고안되어진 것이기 때문에 기존의 TCP/Mobile IP가 무선에는 부적합하다. 그러므로 본 논문에서 TCP/Mobile IP와 application사이 에 middd]eware로써 mobile agent(MA)# 사용하는 것 을 제안했다,TCP mobile agent(TCPMA) 을 여러 application 에서 TCP 성능의 향상을 위남! 제안했다.TCP MA 는 FA로 이동해서 MN를 위해 행동하고» 그리고 MN의 현재 위치에 상관없이 MN에 결과를 보낸다. 이러 한 TCPMA는 FA와 MN사이에 네트워크의 부하를 줄여주고 무선인 경우에 더 의미가 있다. 게디-가 TCP MA는 handoff 동안에 발생하는 패킷 손실을 감소시킨다. L서론 최근에 computing과 networking 기술에 커다란 진보가 있 어 왔다* 무엇보다도 internet 망에서 이동성의 특성은 크게 확대되었다. 노드의 이동성를 지원하는 기술 중에서 가장 널리 사용되는 것이 Mobile IP 이다. Mobile IP에서는 노드의 주소는 바뀌지 않고 IP 주소만 논리적으로 움직인디. 반면에 Mobile Agent 기술은 communication middleware 환경에서 새롭 게 소개되었다. 위 두 기술은 독립적으로 발전되어 왔지만 Mobile IP 환경에 MA의 도입은 커다란 이점이 있을 것이다* 그러므로 본 논문에서는 TCP 성능을 위해서 Mobiie IP 환경 에서 M八를 적용할 것이다. 2. 관련연구 이 부분에서는 Mobile IP와 M/Vi 간단히 소개한다. 그리 고 Mobile IP의 문제 점을 다률 것 이다. 2.1 Mobile IP Mobile IP는 mobile terminal이 인터넷 망을 통해서 다른 노드와 통신을 할 수 있게 하는 프로토콜이다. 이것으로 인 해 mobile terminal이 인터넷에 연결되어 있는 한 어디로 이동 하든지 다른 노드와 통신을 할 수가 있다. 이러한 Mobile IP 는 Mobile node(MN), Home Agent(HA),Foreign Agent(FA)로 구 성되어 있다. MN는 통신에 연결되어 있어서 IP 홈 주소를 사 용하고 있으면,인터넷 망에서 한 링크에서 다른 링크로 움 직일 수 있는 노드이다. HA는 MN의 홈 주소로 오는 패킷을 받아서 MN의 현 위치에 그것을 tuimeling해주는 MN의 홈 링크에 있는 router이다. FA는 새신에서 발생되는 패킷을 위한 default router 기능을 하고 care-of-address 를 할당하고 HA 에 의 해 lunnding 되어진 페킷을 detuimeHiig시켜주는 외부 링크에 있는 router 이다* ■Visitif a fotdgri link Figure. 1 Mobile IP Procedure 2.2 Mobile Agent MA의 개념은 Remote procedure caUing(RPC)의 향상으로 발 전하게 되었다. 이러한 MA는 특정한 일을 수행하기 위해 mobility meladata 를 기초로 해서 동작하고 독립적으로 destination node로 언제 그리고 어디로 이동할 지 스스로 결정 할 수 있다. MA는 executable code,program state information 그리 고 다른 data를 제공함으로써 distribuled programming 기술에 향 상올 가져왔다. 2.3 Mobile IP와 TCP/IP 에 서 고려 할 점 Mobile IP에서 handoff mechanism은 MN 이 다른 외 부 링크로 이동하고 있을 때 새이에 보내진 패킷이 손실되는 결함이 있기 때문에 Mobile IP는 기본적으로 “macro” mobility management°H 적용이 된다. 그리고 인터넷 망에서 널리 사용되는 TCP는 고정 망에서 고안되어졌고 고정망은 network congestion능의 문제 점이 있지만 신뢰성를 가지고 있다. TCP에서는 transmission 과정에서 의 일시직 인 과부하로 인해서 패킷 손실이 발생하는데 이러한 경우는 매우 작다고 가정한다. 411 Copyright (C) 2005 NuriMedia Co., Ltd. 2000년도 한국정보과학회 가을 학술발표논문집 Vol. 27. No. 2 Object A Class ©MntPhWaftfOun Mobillly Metadata p;h^rC(aasfts | Addf©3!3 Space Object A Class Properties Mobility Metadata % mbtdtonogort ©hMTCPMiVgxebthaW apt Mobile agent moving from Host 1 to Host 2 Figure 2. Mobile agen ts Figure 4. Mobile IP Handoff and TCP MAs 3. Mobile IP 환경 에 서 TCP Mobile Agents Mobile IP환경에서 MA는 다음과 같이 사용할 수 있다. 여기서 FA는 agent manager, inter-agent communication manager, 및 application gateway 의 역할을 한다. 4. TCP Mobile Agents Simulation 정보 검색 appHcation에서 TCP 성능의 비교를 위해서 % A I simulation을 만 것이다. simulation은 정보 검 색 叩plication 에 제 한을 두었다. 왜냐하면 모든 appᅵicafion에 TCP MA가 유용한 것은 아니기 때문이다. TCP MA는 실시간이 아니고 사용자의 상호작용이 적은 application에서 적용할 수 있다. 그리고 Mobile IP 플 랫폼은 BONeS 4.0올 사용해서 구현했다, Table.l은 simulation 에 사용된 단위이다. Total Simulation Time 300s Propagation Delay 300ms Figure 3. TCP MAs Mechanism 그림3은 TCPMA 메카니즘욜 상세히 설명하고 있다. 1 .Performance 향상을 위해 MA를 사용하는 application은 데이터를 오브젝트로 만든다. 2.오브젝트는 MN 의 agent(MN TCP MA) 가 되이 FA로 이 동을 한다. 3.FA 의 agent managet■는 MN TCP MA# 받고 TCP place 에 넘긴^ • 4.MN TCP MA는 FA TCP MA와 만나고 새이가 연결되기 원하는 CN의 TCP에 연결을 요청한다. 5. FA TCP MA는 CN과 연결시 키고 MN TCP MA와 CN사 이에 packet을 보낸다. 6. MN TCP MA는 CN으로부터 패 킷을 받았는지 확인하고 받은 경우에 적당한 행동을 CN에 보내게 된다, 그리고 받은 패킷을 MN에 보내야 한다면 패킷을 저장하게 된다. 7. MNTCPMA가 충분한 데이타를 받았다고 판단하면 그 때 MN에 MNTCPMA를 보내게 된디-. S.application은 MNTCPMA를 받고 정보를 얻어 온다. 그림4은 FA에서 handoff가 발생할 매의 상황을 보여주고 있다. 3-7에서 대부분의 시간이 소요되기 때문에 handoff는 여 기서 이루어진다고 가정한다. 1과2의 경우는 handoff후에 다시 시작하고 8은 MN과 FA 사이의 통신이 아니므로 handoff에 영향을 미치지 못한다. 412 Copyright (C) 2005 NuriMedia Co., Ltd. Figure 5. Imapact of Handoffs on Throughput Number of Handoffs 0-9 TCP windows size 2048 Handoff Time Is Maximum Number of Retransimission 64 Table. 1 Simulation parameters 4.1 Simulation 결과 제안한 TCP MA를 평가하기 전에 Mobile IP 환경에서의 TCP 성능를 simulation했다. 그림5는 handoff가 0에서 9까지 움 직일 매 보내지는 bytes 수를 보여주고 있다. 결과값를 잘 보 기 위해 X축의 범위를 270초에서 300초로 설정했다. 그리고 정상적으로 그래프는 일정한 기울기(transfer rate)를 가지고 위 로 갔다가 오른쪽으로 이동한다. 그러지만 handoff때문에 발생 하는 retransmission은 아래로 갔다가 오른쪽으로 이동한다,그 리고 300초일 때 handoff가 9번 일어난 경우는 handoff가 없는 경우보다 15%정도의 낮은 전송결과를 보여주고 있다. Agent Ad. Interval Is Maximum Backoff Rctrans. Time 64 2000년도 한국정보과학회 가을 학술발표논문집 Vol. 27. No. 2 그림6은 300초일때 TCP MA를 사용한 경우와 사용하지 않은 경우를 비교를 했다. TCP MA를 사용했을 때 handoff는 CN에 영향올 미치지 못한다. 따라서 CN의 결과값은 handoff 에 의해 변화지 않는다. 여기서 R 은 CN 에서 보내지는 전체 데이터에 대한MN 에 도달하는 데이터의 비율이다. 그림8은 TCP MA의 사용은 요이 0.02보다 적고 handoff가 발생하는 하는 경우에 더 좋다. ;'.:. ■; v:;,:' \ / Number of Handoffs Figure 9. Time Spent in Wireless Links Figure 6. Thoughput of CN vs Handofs 그리고 handoff가 증가할수록 성능이 안 좋은 이유는 handoff가 발생했을 그 시간에 발생되는 패킷 손실때문이다. 그림7은 300초 경과 후에 handoff에 따른 패킷 손실를 보여준 다. TCP MA를 사용하지 않은 경우 handoff가 중가하면 할수록 패킷 손실온 커진다. 반면에 TCP MA는 handoff에 상관없이 패킷 손실이 없도록 고안된 것이기에 때문에 그림7에서 보는 것처 럼 패킷 손실은 없다. 결과적으로 CN이 과부하되는 것을 방지 한^* 그러므로 TCP MA의 사용은 전체 걸리는 시간과 무선 링 크에서 걸리는 시간 사이에 tradeoff가 존재한다. 이 결과는 R이 100%인 경우인 경우에도 무선 링크에서 걸리는 시간은 TCP MA를 사용하는 않는 경우에 걸리는 시간보다 1/3정도 감소한 다는 것을 보여 주고 있다. 그리고 요이 적으면 적을 수록 더 좋은 결과를 보여 주고 있다. 5. 결론 본 논문에서는 TCP 성능의 개선을 위해 Mobile IP환경에 서 MA를 사용하는 구조를 제안했다. 기존의 Mobile IP는 새이가 이동하는 경우 패킷 손실이 있기 때문에 MA 플래품을 1 TCP/Mobile IP 와 application 사이의 middleware로 제안을 했다. 그리고 simulation은 TCP MA의 성능를 평가하기 위해 이루어졌 다. 본 논문에서 제안한 방법온 Mobile IP에서의 문제를 MA를 통해서 해결한 것이 지금까지 제안된 방법과는 다르다. 결론적으로 TCP MA를 사용하면 사용자에게 데이타가 전 달되는 시간이 그렇지 않은 경우보다 더 걸린다. 그렇지만 두 가지 장점을 지니고 있다. CN에서는 네트워크에 부하가 적게 걸리고 사용자측에서는 무선 링크의 비용을 덜 수 있다. 1 2 3 1ᅳ ᅳ I Number of Handoffs Figure 7. Packet losses vs Handoffs 그렇지만 TCP 성능는 TCP MA에 의해 중가하지만 일정 한 양의 데이타를 보내는 시간은 더 걸린다. 그림8은 TCPMA 률 사용한 경우와 사용하지 않은 경우에 150패킷을 보내는데 걸리는 시간을 비교한 것이다. 8 ~1 

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