네트워크 트래픽 필터링 방법 및 장치 document_id A220623061899

PAN(Personal Area Networks; 개인 영역 네트워크)은 LAN(Local Area Network; 근거리 통신망)이나 WAN(Wide Area Network; 원거리 통신망)과 달리 어느 개인에게 고유한 네트워크를 의미한다. 이러한 PAN을 무선으로 구현한 것이 바로 WPAN(Wireless PAN; 무선 개인 영역 네트워크)인데, 센서 네트워크(Sensor Network)나 홈 네트워크 등 다양한 분야에 응용되고 있다. 6LoWPAN(IPv6 over Low Power Low Latency WPAN; IPv6 기반 저전력 WPAN, 이하 '6LoWPAN'이라 함)이란 WPAN과 외부 인터넷 네트워크를 IPv6(인터넷 프로토콜 버전 6, 이하 ‘IPv6’라 함)를 활용하여 직접 연동하는 기술로써, 6LoWPAN 워킹 그룹(Working Group)에 의해 표준화 방안이 연구되고 있다. 본 발명에서는 센서 네트워크를 WPAN의 일 예로 들어 설명한다. 도 1은 6LoWPAN이 구현된 센서 네트워크의 예시도 이다. 6LoWPAN이 구현되는 센서 네트워크는 도 1과 같이 외부 인터넷(110)과 게이트웨이(100)를 통해서 연결된다. 또한 외부 인터넷 상에 존재하는 호스트(도시되지 않음)와 상기 센서 네트워크 내부의 센서 노드(120)(sensor node) 사이에는 IPv6 주소를 기반으로 하여 IP 통신이 이루어진다. 즉, 6LoWPAN에서는 IP 주소만 알고 있다면, 지그비(ZigBee)와 같은 프로토콜 변환 과정 없이 외부 호스트와 내부 센서 노드 사이에 직접 통신이 가능하게 된다. 도 2는 외부 호스트에서 센서 네트워크 내부의 센서 노드에 이르는 각 노드 별 네트워크 스택(stack)을 나타낸다. 6LoWPAN 에서의 데이터 흐름은, IP 네트워크 호스트와 센서 네트워크의 센서 노드(sensor node)들 간의 IP 통신이 주를 이룬다. 그러므로, 6LoWPAN 센서 네트워크 상의 모든 센서 노드들은 각각 자신의 IPv6 주소를 가지고 있어야 한다. IEEE 802.15.4 센서 MAC 주소를 기반으로 IPv6 주소를 도출해내는 방법은 RFC 4944에 정의되어 있다. 외부 IP 네트워크의 호스트(200)를 송신측, 6LoWPAN 센서 네트워크 상의 센서 노드(210)를 수신측 노드로 가정한다. IP 네트워크 상의 호스트(200)에서 표준 IP 스택(Application -003e# Transport -003e# IP -003e# MAC -003e# PHY)을 따라 애플리케이션 데이터를 전송하면 상기 어플리케이션 데이터의 IPv6 패킷은 IEEE 802.15.4 기반의 센서 네트워크에 적합한 형태로 메시지가 변환되어야 하는데, 상기 IPv6 패킷의 크기가 1280 바이트인데 반해 IEEE 802.15.4 기반의 MAC 프레임 크기는 127 바이트이므로 원활하게 센서 네트워크로 전송될 수 없기 때문이다. 메시지 변환을 위해 필요한 작업은 6LoWPAN 게이트웨이(100)의 적응 레이어(220)(adaptation layer)에서 수행된다. 이러한 작업에는 기존의 IPv6 패킷 헤더의 크기를 최소화하는 헤더 압축(header compression)기술 외에도 패킷의 크기를 쪼개어 전송하고 수신측에서 다시 이를 합치는 패킷 단편화/재조합(Packet Fragmentation/Reassembly) 기술 등이 적용된다. 이렇게 6LoWPAN 게이트웨이(100)를 거쳐 변형된 MAC 프레임은 적응 레이어 상에 구현되는 메쉬 라우팅(Mesh Routing) 기법에 따라 6LoWPAN 센서 네트워크 상의 수신측 노드로 전송된다. 발명의 본질을 흐릴 수 있으므로, 메쉬 라우팅 기법에 대하여는 더 이상 자세히 언급하지 않는다. 반대로 6LoWPAN 센서 네트워크 상의 센서 노드(210)를 송신측, IP 네트워크의 호스트(200)를 수신측 노드로 가정한다면, 상기한 전송 프로세스의 역방향으로 데이터 전송이 이루어진다. 앞서 언급했듯이, 6LoWPAN은 외부 호스트와 내부 센서 노드 사이에 직접 통신을 가능하게 하므로, IP 네트워크 상의 트래픽에 여과 장치를 두지 않는다면 모든 네트워크의 트래픽이 종류에 상관없이 그대로 센서 네트워크로 흘러 들어올 수 있다. 즉, 어느 외부 호스트가 센서 네트워크 상의 어떤 센서 노드의 IPv6 주소나 프리픽스(prefix) 정보를 알고 있는 경우, 여과없이 IP 트래픽을 상기 센서 노드로 전송할 수 있는 것이다. 한편, HTTP 나 TCP 와 같은 서비스를 위한 네트워크 트래픽들은 센서 네트워크 내부의 대부분의 센서 노드는 사용할 수 없어 불필요하면서도 전송량은 매우 크다. 이러한 종류의 네트워크 트래픽들이 여과없이 센서 네트워크로 전송된다면, 센서 네트워크에는 트래픽의 포화가 발생하고, 원활한 서비스의 제공이 어려워질 것이다. 즉, 상대적으로 대역폭과 데이터 전송률이 제한적인 센서 네트워크에게는 막대한 전송 효율 낭비가 발생하는 것이다. 네트워크와 네트워크를 연결하는 게이트웨이 역할을 하는 기존의 네트워크 노드(network node)는 트래픽 필터링을 위해서 IP 레이어(230)보다 상위 레이어, 예를 들면, 전송 레이어(240)(transport layer)에 대한 정보를 스나이핑(sniffing)하여야만 트래픽을 판단하고 필터링할 수 있다. 왜냐하면, 송신측 IP 주소뿐만 아니라, 포트 주소 정보와 같은 전송 레이어의 정보도 있어야 네트워크 트래픽의 속성을 판단할 수 있기 때문이다. 일반적으로 게이트웨이는 IP 레이어(230) 이하의 스택 구조만 구현되는 구조적 특성을 가지므로, IP 레이어보다 상위 레이어의 정보를 얻기 위해서는 IP 레이어의 스택 동작에 수정을 가해야만 한다. 하지만, 필터링을 위해 네트워크 스택에 수정을 가하는 것은 기존 IP 네트워크 스택에 변화를 주지 않고 WPAN과 IPv6 망을 통합하고자 하는 6LoWPAN의 목적에 맞지 않으며, 추가적인 변경을 요구하므로 구현에 곤란함이 있다.