초고속망에서 네트워크 성능 최적화를 위한 TCP 버퍼 튜닝 도구 설계 및 구현

김영신,허의남 서울여자대학교 컴퓨터과학연구소 2003 정보기술논문지 Vol.1 No.-

네트워크 최적화를 위해 네트워크의 현재 상태를 파악하여야만 하는데, 이 때 네트워크 측정 툴을 사용한다. 기존의 네트워크 측정 툴은 측정을 위한 메시지를 전송하고 전송된 데이터양과 전송시간 등을 이용하여 네트워크 상태를 분석하였다. 그러나 이러한 툴들은 네트워크 상태를 분석한 후, 분석 결과에 따라 사용자가 데이터양을 조절하는 등의 액션을 취하여 최적의 네트워크 상태를 만들었다. 그러나 본 논문에서는 데이터 전송 시간의 지연이 호스트 내부(TCP buffer 크기)에서도 발생함을 실험을 통해 증명하였다. 또한, 네트워크 측정 결과를 이용하여 TCP buffer의 크기를 계산하고 조절(튜닝)함으로써 (TCP buffer에 전송될 데이터가 쌓이는 속도와 데이터 전송 속도의 밸런스를 맞춤) 더 나은 네트워크 성능을 보이게 됨을 증명하였다. 이에 본 논문에서는 TCP buffer의 크기를 조절함으로써 최상의 네트워크 성능을 만들 수 있는 툴을 설계하고 구현하였다. We have to know state of a network for optimization of a network. At that time, we use a network monitoring tool to know network traffic. Most network monitoring tools are used to analyse performance of network. They send a few messages and measure bandwidth and delay. But these tools help applications to utilize network capacity efficiently with the current metrics or parameters as the result of network analysis is enough to coordinate network status to be reliable and efficient. This paper shows experimentally that data transmission delay occurred in host side much larger than network side. Also, we measure performance of network and use the result to compute optimized TCP buffer size in order to fit balance between the speed that a data are piled up in TCP buffer and data transmission speed. So, in this paper we design and implement a network optimization tool using TCP buffer tuning.

첨단 연구 망(KOREN)에서의 병렬 전송 성능 분석

김영신;허의남 서울여자대학교 컴퓨터과학연구소 2004 정보기술논문지 Vol.2 No.-

한 호스트에서 네트워크 상으로 데이터를 전송할 경우에 bandwidth나 bottleneck등의 네트워크의 환경 요소, 트래픽 양과 같은 네트워크 상황, 그리고 호스트의 성능에 따라 전송 속도가 달라질 수 있다. 따라서 데이터 전송 능력을 향상시키기 위해 연구되고 있는 TCP buffer tuning 와 parallel sockets와 같은 기술들을 이러한 요소들을 효율적으로 이용함으로써 그 효과를 얻고 있다. 그러나 연구의 대부분이 네트워크의 환경 요소나 상황을 중심으로 연구되고 있는 실정으로 호스트 성능에 대해서는 고려되지 않고 있다. 게다가 병렬 전송 시 호스트 시스템 성능과 데이터 전송 능력과의 관계 분석은 미진한 편이다. 따라서 본 논문에서는 네트워크 성능 향상 기법 중에 하나인 parallel sockets를 이용하여 데이터를 전송할 경우 호스트의 상태를 실험을 통하여 조사하였으며, 이를 바탕으로 호스트 성능이 데이터 전송 능력과의 관계를 분석하였다. 본 실험에서 시스템의 성능이 데이터 전송 능력에는 큰 영향을 미치지 못하며, 네트워크의 부하에 의해서 발생되는 시스템의 부하가 여러 개의 channel로 인해 발생된 시스템 부하 보다 더 크게 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다. The end-to-end data transmission times between two hosts are various by network environment elements, network condition, and the performance of the host. The method -TCP buffer tuning and parallel sockets- studied to improve of data transmission ability. Those methods can obtain improvement of the data transmission performance by appling those elements more efficiently. However, in the present time, most researchers consider with network environment elements and condition while on the other they don't consider a performance of the host. Furthermore, in the relation analysis ??? studies between the performance of a system and data transmission time the week. In this paper, we measure a load of the send side host system in case of data transmission through the Parallel sockets. And we analyzed the relationship between the performance of host system and data transmission ability by collecting results of experimental. Finally, we observed that the system overhead does not affect data transmission rate, and overall performance is dependent on network load rattier than system load.

고성능 네트워크에서 병렬 전송 기술을 이용한 전송률 극대화 메커니즘

김영신(Young-Shin Kim),허의남(Eui-Nam Huh) 한국정보과학회 2007 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.34 No.9

NGI나 Internet2와 같은 프로젝트로 인해 인터넷 백본 속도가 상당히 높아졌음에도 불구하고, 분산된 응용 프로그램들은 고성능의 네트워크를 제대로 활용하지 못하고 있다. 이러한 현상이 발생하는 원인으로 표준 전송 프로토콜(TCP)을 들 수 있다. TCP는 안전성/신뢰성을 보장하기 위해 설계되어 있으나, 이로 인해 발생될 수 있는 성능 저하에 관한 문제는 고려되지 않았다. 이러한 문제를 해결하고자 여러 기술들이 연구되고 있으며, 그 중 병렬 전송 기술은 응용레벨에서 다중 스트림을 이용하여 데이타를 전송하는 기술로써, 호환성 문제까지 해결하고 있다. 최근 병렬 전송 기술을 연구하는 연구자들은 최적의 병렬연결 개수의 범위를 찾는데 연구의 초점을 맞추고 있다. 그러나 이러한 연구들에서는 최적의 병렬연결 개수를 실험을 통해 경험적으로 결정하고 있으며, 데이타를 전송하는 호스트의 성능이나 전송 거리는 고려하지 않고 있다. 따라서 본 논문에서는 호스트의 성능과 병렬 전송과의 관계, 전송 거리와 병렬 전송 관계를 분석하고, 그 결과를 토대로 효율적이면서 최대 전송 성능을 확보할 수 있는 최적의 병렬연결 개수 결정 메커니즘을 논의하고자 한다. Even though Internet backbone speeds have increased in the last few years due to projects like Internet 2 and NGI, many high performance distributed applications are able to achieve only a small fraction of the available bandwidth. The cause of such problem is due to a character of TCP/IP. The primary goal of this protocol is reliable data transmission. Therefore high speed data transmission didn't be considered when TCP/IP is designed. Hence several researchers have been studied in order to solve the problem of TCP/IP. One of these research results, parallel transfer technique, solves this problem to use parallel TCP connections on application level. Additionally, this technique is compatibility. Recently, these researchers have been studied a mechanism to decide the number of parallel TCP connections. However, some researchers reported the number of parallel TCP connection base on only empirical results. Although hardware performance of host affects transmission rate, the hardware performance didn't be considered in their works. Hence, we collect all data related to transmission rate, such as hardware state information (cpu utilization, interrupt, context switch). Then, we analyzed collected data. And, we suggest a new mechanism determining number of parallel TCP connections for maximization of performance based on our analysis.

병렬 연결 간의 트래픽 간섭 현상 분석 및 대역폭 예측

김영신 ( Young-shin Kim ),허의남 ( Eui-nam Huh ),김일중 ( Il-jung Kim ),황준 ( Jun Hwang ) 한국인터넷정보학회 2006 인터넷정보학회논문지 Vol.7 No.1

최근 들어, 고에너지 물리학 등의 과학 기술이 고도로 발전함에 따라 실험 데이터 등이 대량으로 생산되고 있다. 따라서 이러한 데이터를 분산된 스토리지를 이용하여 저장하고 있으며, 이로 인해 지역적으로 분산된 자원을 하나의 자원처럼 사용할 수 있는 환경이 요구되고 있다. 그러나 분산된 자원을 관리하는 대부분의 시스템은 다른 관리 시스템과 호환이 되지 않는다는 문제점을 가지고 있다. 데이터 그리드는 이러한 문제를 해결하고 있으며, 효율적인 데이터 관리를 위해 데이터 전송의 안전성과 신속성을 보장하는 GridFTP를 이용하고 있다. 그러나 이러한 툴의 사용은 병렬 전송 기술을 이용하기 때문에 네트워크 과부하가 발생할 가능성이 높으며, 많은 소켓연결을 생성한 응용 프로그램이 네트워크 대역폭의 대부분을 점유하는 문제점이 발생한다. 그러나 현재 병렬 전송 기술의 특성이나 문제점에 대한 분석이 이루어지지 않고 있으며, 특히, 소켓 연결들 간의 간섭 현상에 대한 분석이 이루어지지 않고 있다. 따라서 본 논문에서는 병렬 전송의 특성을 여러 실험 결과를 통하여 분석하고, 소켓 연결들 간의 간섭 현상을 분석한다. 응용 프로그램이 요구하는 네트워크 대역폭 확보를 위한 소켓 연결의 개수 계산과 새로운 소켓 연결에 의한 간섭 발생 이후 기존의 응용프로그램이 사용할 대역폭을 예측한다. Recently, many researchers have been studied several high performance data transmission techniques such as TCP buffer Tuning, XCP and Parallel Sockets. The Parallel Sockets is an application level library for parallel data transfer, while TCP tuning, XCP and DRS are developed on kernel level. However, parallel socket is not analyzed in detail yet and need more enhancements. In this paper, we verify performance of parallel transfer technique through several experiments and analyze character of traffic interference among socket connections. In order to enhance parallel transfer management mechanism, we predict the number of socket connections to obtain SLA of the network resource and at the same time, affected network bandwidth of existing connections is measured mathematically due to the interference of other parallel transmission. Our analytical scheme predicts very well network bandwidth for applications using the parallel socket only with 8% error.

병렬 소켓 간의 트래픽 간섭 현상 분석 및 대역폭 예측

김영신 ( Young-sin Kim ),허의남 ( Eui-nam Huh ),황준 ( Jun Hwang ) 한국정보처리학회 2005 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.12 No.1

최근에는 대량의 데이터가 생산되고, 저장되며, 전송되고 있다. 따라서 이러한 대량의 데이터를 보다 효율적으로 관리하는 기술, 데이터를 고속으로 전송하는 기술이 연구되고 있다. 그 중, GridFTP는 고속으로 데이터를 전송하기 위해 연구되고 있는 기술로, 병렬연결들을 생성하고 이들을 통해 동시에 데이터를 전송함으로써 보다 빠른 전송을 실현하고 있다. 그러나 그리드 환경의 VO 간에 데이터를 병렬로 전송하는 응용 프로그램들이 증가하게 된다면, VO 간에 소켓 연결 수가 증가하게 되고, 따라서 각 연결들 간에 간섭이 발생하게 된다. 따라서 본 논문에서는 소켓 연결들 간의 간섭을 실험을 통하여 분석하고, 한 응용 프로그램에 의해 생성되는 병렬연결이 할당받게 될 대역폭을 예측함으로써, VO 간의 병렬 전송을 제어하는 메커니즘의 토대를 마련하고자 한다.

강화된 인증 키 동의 프로토콜

이승연(Seung-Yeon L),김영신(Kim Y.J.),허의남(Huh E.N) 한국정보과학회 2005 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.32 No.2

안전하지 않은 통신망에서 메시지 교환을 통하여 세션키를 공유하고 서로를 인증할 때 공격자는 사용자간 통신 중에 획득한 메시지를 그대로 사용하거나, 저장된 비밀 정보를 이용하여 정당한 사용자로 위장하여 불법적인 공격을 수행할 수 있다. 본 논문은 SAKA와 Tseng의 프로토콜을 개선 시켜 만든 Kim의 프로토콜을 기반으로 다중채널을 이용하여 공통 세션키를 생성하는 안정성이 강화된 효율적인 프로토콜을 소개 한다.