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대규모 Prosumer 를 수용 가능한 서비스 구조 연구

대규모 Prosumer 를 수용 가능한 서비스 구조 연구. 제 2 세부과제 : 서비스 기술 연구. 광주과학기술원 네트워크 미디어 연구실 김 종 원 교수. 목차. 연구배경 2008-2009 정량적 실적 2008-2009 연구활동 소개 2010-2011 정량적 목표 2010-2011 연구계획 소개. 제 2 세부과제 ( 서비스 기술 연구 ) 추진전략. 대규모 Prosumer 를 수용 가능한 서비스 구조 연구 ( 제안서 제출버전 ) 년도별 연구 목표 및 내용.

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대규모 Prosumer 를 수용 가능한 서비스 구조 연구

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Presentation Transcript

  1. 대규모 Prosumer를 수용 가능한 서비스 구조 연구 제2 세부과제 : 서비스 기술 연구 광주과학기술원 네트워크 미디어 연구실 김 종 원 교수

  2. 목차 연구배경 2008-2009 정량적 실적 2008-2009 연구활동 소개 2010-2011 정량적 목표 2010-2011 연구계획 소개

  3. 제2세부과제 (서비스 기술 연구) 추진전략

  4. 대규모 Prosumer를 수용 가능한 서비스 구조 연구(제안서 제출버전) 년도별 연구 목표 및 내용

  5. 대규모 Prosumer를 수용 가능한 서비스 구조 연구 - 연구 목표 User Requirements Service Layer Peer Selection Guidance P2P System Virtualized OSP Layer Overlay Node Requirements vSON: Virtualized Service Overlay Network OSP I OSP II Virtualized Resource Allocation Virtualized Infra. Layer P2P User Virtualized Computing Resources OSP server Content discovery Virtualized Networking Resources Virtualized Overlay Node Content exchange • I. 효율적인 대규모 미디어 분배를 위한 Informed Peer Selection 구조 • II. 제안 기법의 성능 검증을 위한 네트워크 가상화를 지원하는 테스트베드 구축 기법 • III. 서비스 특성 및 상황을 반영한 동적 조합을 지원하는 오버레이 네트워크 구축 기법

  6. 연구 배경 및 동향- I. 효율적인 대규모 미디어 분배를 위한 Informed Peer Selection 구조 - P4P P2P Traffic: -> 50% - 85% of total traffic -> costly cross-domain traffic -> Interferes with real-time traffic -> Unpredictable ... Ono project Research activities - simulation - implementation-based field test - standardization … ALTO Desired effect - efficient resource utilization (reduced operating cost) - enhanced P2P performance …

  7. 연구 배경 및 동향- II. 네트워크 가상화를 지원하는 테스트 베드 구축 기법 - VINI Evaluation - theory - simulation, emulation - real testbed ….. -> more realistic, large scale, new architecture, concurrent experiments …. CoreLab New idea GENI

  8. 연구 배경 및 동향- III. 서비스 특성 및 상황을 반영한 동적 조합을 지원하는 오버레이 구축 기법 - • ResiliNets • Resilience • The capability of network to provide and maintain acceptable level of service 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) • SpiderNet • QoS-aware service composition framework • Features • it provides multi-constrained statistical QoS assurances for the composed distributed multimedia services • Load balancing in the SON to improve overall resource utilization • Directed acyclic graph composition topology and exchangeable composition orders

  9. 2008-2009 정량적 실적

  10. 2008-2009 세부실적:SCI(급) [1/] • 정량적 우수성 • 각 년도 목표 달성 및 1편 초과 달성

  11. 2008-2009 세부실적: 국제 학회[2/] • 정량적 우수성 • 2008, 2009년도 합계 목표 달성 및 1편 초과달성 예상

  12. 2008-2009 세부실적: 국내 논문 [3/]

  13. 2008-2009 세부실적: 진행 상황 [4/] ISCIT’09(학회:9.28) ISCIT’09(결과발표:8.11) 국내 저널 제출 SWCC(결과:8.10) SWCC(학회:8.27) 출원 마무리 출원 절차 진행 SW 등록 마무리

  14. 2008-2009 연구활동 소개 - I. 효율적인 대규모 미디어 분배를 위한 Informed Peer Selection 구조 - HyunYong Lee and JongWon Kim, “A Service Availability-aware Construction of Profitable Service Overlay Network,” ICACT 2009. (국제학술대회) 이현룡, 김종원, “대규모 미디어 분배를 위한 informed peer selection의 분산 구조에 대한 연구,” JCCI 2009. (국내학술대회) HyunYong Lee and JongWon Kim, “Semi-distributed Informed Peer Selection for Scalable P2P Overlay Network,” ISCIT 2009. (국제학술대회 제출중) • 다수의 peer들에게 scalable하게 guidance를 제공하는 방법

  15. 2008-2009 연구활동 소개 - I. 효율적인 대규모 미디어 분배를 위한 Informed Peer Selection 구조 - 네트워크 정보 처리& Guidance 생성(every T) Guidance (Traffic bound + preference) 모니터링 데이터 & 이웃 노드 정보(every T) ISP Guidance Server 피어 • ISP와 P2P의 협력 기반 네트워크 정보 획득 및 트래픽 제어 – 전체 구조

  16. 2008-2009 연구활동 소개 - I. 효율적인 대규모 미디어 분배를 위한 Informed Peer Selection 구조 - 1.네트워크 정보 획득 2.네트워크 정보 가공 네트워크 영역 2 [트래픽 정보 가공] Guidance를 따르지 않는 트래픽 양 = (링크 사용율* 링크 capacity * T ) – Guidance를 따르는 트래픽 양 Guidance를 따르는 트래픽 허용량 = 링크 capacity * T – 예측된 Guidance를 따르지 않는 트래픽 양 [이웃 노드 정보 가공] 네트워크 영역 1에서 2로의 Guidance를 따르는 트래픽 발생 가능성 = (1에 속한 피어 수 * 2에 속한 1의 이웃 노드 수) / (1에 속한 피어수 + 2에 속한 1의 이웃 노드 수) 특정 링크의 트래픽 발생 가능성 = 해당 링크를 지나는 네트워크 영역 간의 트래픽 발생 가능성들의 합 네트워크 영역 1 링크1 링크 사용율및 운용 비용 네트워크 트래픽 정보: [언제, 누구로부터, 얼마만큼] ISP 이웃 노드 정보: [이웃 노드IP address] PEER 링크1 네트워크 영역 1 네트워크 영역 3 네트워크 영역 2 네트워크 영역 1과 3의 통신에 할당되는 링크 1의 대역폭 = 링크1의 Guidance를 따르는 트래픽의 사용가능 양 * ( 네트워크 영역 1에서 3으로의 트래픽 발생 가능성 / 링크1의 트래픽 발생 가능성) 3.Guidance 계산 • ISP와 P2P의 협력 기반 네트워크 정보 획득 및 트래픽 제어 - 상세 기법

  17. 2008-2009 연구활동 소개 - I. 효율적인 대규모 미디어 분배를 위한 Informed Peer Selection 구조 - Ns2 시뮬레이션: BitTorrent application, 200 nodes, 50MB content 1. HyunYong Lee, Akihiro Nakao, and JongWon Kim, “Peer-aided Traffic Control in P2P Networks,” 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) • ISP와 P2P의 협력 기반 네트워크 정보 획득 및 트래픽 제어 – 실험 결과

  18. 2008-2009 연구활동 소개 - II. 네트워크 가상화를 지원하는 테스트베드 구축 - • VINI (VIrtual Network Infrastructure) • 테스트베드의 Realism 과 시뮬레이션의 Event control을 지원하기위해 제안된 개념 • Trellis • 다중 가상화 네트워크를 호스팅하기 위한 소프트웨어 플랫폼 • VINI 성능 개선(kernel-level performance optimizations, vserver + NetNS, tunneling mechanism)

  19. 2008-2009 연구활동 소개 - II. 네트워크 가상화를 지원하는 테스트베드 구축 - ① ② ④ ③ ① 가상화 네트워크 (연구자 별) ② 가상화 네트워크 토폴로지 • ③ 각종 동작 제어 관련 • ④ 관련 정보 및 로그 1. 안수현, 이현룡, 이동훈, 김종원, “네트워크 가상화를 지원하는 Trellis 기반 테스트베드를 사용한 가상화 토폴로지 설정 실험,” SWCC 2009. (국내학술대회 Submitted) • VINI에서의 가상화된 토폴로지의 효율적인 제어를 보조하는 GUI 개발 • Trellis가 지원하는 생성된 다중 가상화 토폴로지를 GUI를 통해 가시화 • 배경 트래픽 생성 등 동적인 네트워크 환경 구성에 필요한 기능 지원 • 다양한 네트워크 환경 생성/제어 기능 지원 • 생성된 환경에서의 IPS 동작 제어 지원

  20. 2008-2009 연구활동 소개 - II. 네트워크 가상화를 지원하는 테스트베드 구축 - 2009 ITRC 포럼데모

  21. 2008-2009 연구활동 소개- III. 서비스 특성 및 상황을 반영한 동적 조합을 지원하는 오버레이 구축 기법 - <Example Network Configuration> • Hierarchical Proxy Overlay • Both for Control and Data • Construct hierarchical overlay based on the capabilities of the proxies that host the services <Constructed Hierarchical overlay> • Node • A node is composed of producers, consumers, and proxies • A node can have 0 or more producers/consumers/proxies • Proxies can be located on a special point in network • S1, S2, and S3

  22. 2010-2011 정량적 목표

  23. 2010-2011 연구계획 소개 - I. 효율적인 대규모 미디어 분배를 위한 Informed Peer Selection 구조 - Service Layer OSP5 P2P System Virtualized OSP Layer OSP1 OSP2 OSP3 OSP4 Guidance를 따르지 않는 피어 Guidance를 따르는 피어 • 모든 피어들이IPS의 guidance를 따르지 않음. • Guidance를 따르지 않는 트래픽(non-P2P 트래픽 포함)과 guidance를 따르는 트래픽은 서로의 성능에 영향을 줄 수 있음.  모든 사용자(i.e., prosumer)의 원활한 서비스를 위해 IPS의 guidance를 따르지 않는 트래픽을 제어할 수 있는 방법이 필요 (3차년도 주제) • 피어들은 여러 네트워크 도메인에 걸쳐 존재. • 현재의 IPS는 하나의 네트워크 도메인 입장에서만 연구되어, 이웃한 네트워크 운영자에게 원치 않은 해를 끼칠 수도 있음  다수의네트워크 사업자들의 입장을 모두 반영할 수 있는 IPS 방법을 연구 필요 (4차년도)

  24. 2010-2011 연구계획 소개 - I. 효율적인 대규모 미디어 분배를 위한 Informed Peer Selection 구조 - Guided traffic ISP A Non-guided traffic router BGP table update router ISP B ISP C • 3차년도: IPS의 Guidance를 따르지 않는 트래픽 제어를 위한 방법 • IPS의 트래픽 제어는 네트워크 운영자가 제공하는 guidance를 따라 피어들이 통신 상대를 선택함으로써 이루어진다. Guidance를 따르지 않는 트래픽 제어를 위해서 발생된 트래픽의 경로를 변경할 수 있다.  네트워크 도메인 혹은 AS 간의 라우팅은BGP 라우팅 테이블을 기반으로 이루어지기 때문에 BGP 라우팅 테이블의 조작을 통해 트래픽의 경로를 변경할 수 있다. • Challenges • BGP 라우팅 테이블 기반 fine-grained 트래픽 제어 기법연구 • BGP 라우팅 테이블 변경과 피어에게 제공되는 guidance의 관계 연구 • 이웃 네트워크 도메인과의 계약과 BGP 라우팅 테이블 변경의 관계 연구

  25. 2010-2011 연구계획 소개 - I. 효율적인 대규모 미디어 분배를 위한 Informed Peer Selection 구조 - ISP A ISP C 중재자 ISP B • 4차년도: 확장된 규모의 IPS 적용을 위한 ISP 간의 협력에 대한 연구 • IPS는 기본적으로 하나의 네트워크 도메인 입장에서 연구되어, 이웃한 네트워크 운영자에게 원치 않은 해를 끼칠 수도 있다. 또한 한 네트워크 도메인 측면에서만 생성된 guidance는 P2P의 성능 최적화에 충분한 정보를 제공하지 못할 수 있다. • 이웃한 여러네트워크 사업자들의 입장을 모두 반영할 수 있는 IPS 방법을 연구하여 이웃한 모든 네트워크 사업자들이 의도한 목적을 달성할 수 있도록 하며, 보다 풍부한 guidance 제공을 통해 P2P의 성능 향상을 도모. • Challenges • 다수의네트워크 사업자들의 입장을 모두 반영할 수 있는 guidance 생성에 대한 연구 • P2P 성능 향상을 도모할 수 있는 풍부한 guidance 생성 방법에 대한 연구

  26. 2010-2011 연구계획 소개 - II. 네트워크 가상화를 지원하는 테스트 베드 구축 기법 - Virtualized OSP Layer OSP II OSP I Virtualized Infra. Layer • VINI에서네트워크 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 VINI에서는 이러한 동적인 제어를 지원하는데 어려움이 있음  구축된 네트워크 환경을 연구자가 의도한 데로 동적으로 제어할 수 있는 방법 실현 (3차년도) • 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(4차년도)

  27. 2010-2011 연구계획 소개 - II. 네트워크 가상화를 지원하는 테스트베드 구축 기법 - • 3차년도: 네트워크 환경의 동적인 제어를 지원하는 기술 구현 • VINI에서는 구성된 네트워크 환경을 연구자 임의대로 동적으로 변경하는데 어려움이 있다. 이는 초기 구성 파일에 기초해서만 정해진 절차를 따라 네트워크 환경을 구성하기 때문임.  VINI의 네트워크 환경 구성 절차에 대한 이해를 통해 새로운 구성 파일의 작성 필요없이 연구자 의도대로 동적으로 네트워크 환경을 제어할 수 있는 기능을 구현. • Challenges • VINI에서의 네트워크 환경 구성 절차에 대한 이해 • 네트워크 환경 동적 제어를 위한 기능 구현 및 VINI 커널에 추가

  28. 2010-2011 연구계획 소개 - II. 네트워크 가상화를 지원하는 테스트베드 구축 기법 - Virtualized VINI Nodes Virtualization & revisitation Physical VINI Nodes • 4차년도: 대규모 네트워크 구축을 위한 revisitation기술 실현 • VINI에서는 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. • Challenges • VINI의 가상화 기법에 대한 이해 (코드 레벨) • 사용자당 여러 가상 노드를 생성할 수 있는 기능 구현 및 VINI 커널에 추가

  29. 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 간의원활한 통신을 위한 방법 연구 필요 (3,4차년도 주제)

  30. 2010-2011 연구계획 소개 - III. 서비스 특성 및 상황을 반영한 동적 조합을 지원하는 오버레이 구축 기법 - • 3,4차 년도: 다양한 미디어 포맷의 데이터를 송/수신하는 다수의 이기종prosumer사이에 효과적인 미디어 분배를 위한 서비스 오버레이 네트워크 구축 기술 • 대규모 prosumer는 다양한 네트워크 환경에 존재할 것이며 또한 다양한 기기를 사용함  이러한 이질적인 prosumer들간의 원활한 통신을 지원하기 위해서prosumer의 서비스 특성 및 네트워크 상황을 반영할 수 있는 오버레이 네트워크 구축 기법에 대해서 연구 • Challenges • 피어의 동적인 상황을 실시간으로 확인할 수 있는 기법 • 피어들 간의 서비스 오버레이 네트워크를 동적으로 구축,변경,유지할 수 있는 기법

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