Recently, it is noted that most of current Internet traffic comes from massive content delivery and the protocols used in it operate in ISP unfriendly way. In addition to them, narrowed position of ISP at Internet market requires a change from its traditional business model for ISP. Because massive content traffic over Internet seems inevitable, we suggest that active participation into content delivery service is a recommended direction for ISP instead of blocking or throttling content traffic.
From this point of view, this thesis presents an architecture for hierarchical DHT based network-level content delivery service provided by ISP. Hierarchical DHT provides an efficient and scalable data service architecture over hierarchical network topology. However, we point out that simple implementation of the architecture pertains several issues, such as longer query length from unbalanced identifier space between content and network node, overloading at a few nodes from the imbalance in content popularity and number of stored contents, and the ignorance of network status in routing decision. The last two issues are resulted from deterministic routing path selection in DHT. In order to resolve the aforementioned problems, we introduce heuristic based merging algorithm and dynamic cost based cooperative routing that exploits both of service load at each node and network cost of path from requester to candidate service node. In particular, we adopt caching and bloomfilter based cache-tracker mechanism in order to implement cooperative routing among nodes.
According to simulation based evaluation results, our proposed approach achieves around 40% shorter latency in both delivery and query compared to both of when flat DHT is applied and when caching is not applied. Further, it can alleviate overloading and content delivery through contested path efficiently.
최근의 조사결과에 의하면 대부분의 인터넷 트래픽은 P2P와 같은 대용량 컨텐츠 전달에 의해 발생되고 있으며, 이때 컨텐츠 전달에 사용되는 프로토콜은 컨텐츠 프로바이더 서버의 부담을 ISP 네트워크에 전가하고 있어서 이로 인한 ISP의 부담이 적지 않다. 한편 ISP는 인터넷 시장의 포화로 인해 성장성 정체 혹은 퇴보의 상태에 있어 안팎으로 어려움을 겪고있다. 이와 같은 이유로 본 논문에서는 ISP가 네트워크 레벨에서 적극적으로 컨텐츠 서비스를 제공함으로써 트래픽의 부담으로부터 벗어나는 동시에 신규 시장을 발굴할 수 있는 모델로써 계층적 분산 해시테이블(DHT) 기반의 ISP 네트워크 레벨의 컨텐츠 서비스 모델을 제안하고 있다. 특히 계층적 분산해시테이블을 ISP 네트워크에 적용할때 발생되는 고려사항과 이에 대한 해결 방법을 제시하였다.
계층적 분산해시테블 기술은 종래 P2P에서 오버레이 네트워크 구성기술로서 많이 적용되고 있는 분산해시 테이블 기술을 확장하여 계층적인 복수의 분산해시테이블을 결합하여 데이터 저장 및 전달 서비스를 제공하는 구조를 갖는다. 때문에 이는 일반적으로 계층화된 ISP 네트워크 토폴로지 상에서 효율적이고 확장성있는 컨텐츠 서비스를 제공할 수 있는 유용한 기술이다. 그러나, 무수한 사용자의 리소스를 활용하고 물리적인 네트워크에 무관하게 동작하는 P2P 서비스에서 적합하도록 설계된 계층적 분산해시테이블 기술을 ISP 네트워크에 적용하는 데에는 다음과 같은 문제가 있다. 첫째, 컨텐츠 및 저장소 노드 식별자의 프리픽스 매칭에 의한 컨텐츠 라우팅 테이블 구성 방법은 특히 DHT 결합할 때 상대적으로 작은 수의 ISP 노드분포로 인해 매우 작은 수의 라우팅 엔트리를 생성함으로써 쿼리의 응답시간이 길어지는 단점이 있다. 둘째, DHT의 컨텐츠와 노드 식별자 매칭을 이용한 결정적인 라우팅 노드를 선택하는 방법은 네트워크 상태를 고려하여 컨텐츠 서비스를 제공함여로써 ISP가 타 서비스모델에 상대적으로 품질의 우위에 존재할 수 있는 기회를 주지 않는 단점이 있다. 마지막으로, 잘 알려진 것처럼 DHT의 결정적인 라우팅은 저장된 컨텐츠 수나 컨테츠 인기도의 Zipfian 분포로 인해 특정 노드에서 과부하를 일으키는 단점이 있어 서비스의 안정성을 위해 이를 극복하는 것은 중요한 과제이다.
본 논문에서는 ISP 네트워크에 계층적 분산해시테이블을 적용할 때 상기에 언급한 문제들을 극복할 수 있는 방법을 제안하고, 제안된 기술의 성능을 시뮬레이션을 통해 확인하였다. 특히 도메인 경험정보를 이용한 복수의 DHT 결합 알고리즘과 동적인 비용 기반으로 노드간의 협조에 의한 라우팅 방법을 제시하였다. 또한 결정적으로 라우팅이 구성되는 DHT에서 노드의 협조가 가능하게 하기위해서 캐슁과 블룸필터 기반의 캐쉬정보 교환 방법을 제안하였다.
시뮬레이션 결과에 의하면, 본 논문의 제안기법을 이용하면 컨텐츠 전송과 쿼리에서 단일 계층의 DHT를 사용할 때나 캐쉬를 사용하지 않을 때보다 약 40% 이상의 단축효과를 얻을 수 있었다. 또 제안 기법은 컨텐츠 인기도가 zipfian분포를 갖는 환경에서 네트워크의 혼잡상태나 특정 노드에서의 과부하 현상을 효과적으로 제한할 수 있는 것을 확인하였다.
