인터넷을 포함한 기존의 망에서는 허브나 Access Point와 같이 망 장치들을 이용하여 노드들이 서로 접속함으로써 망을 구성할 수 있었다. 그러나 전쟁이나 화재 발생지역, 또는 일시적인 회의 등과 같은 경우에는 미리 망 장치 등을 구축할 수 없기 때문에 노드들 간에 망을 구성하는 것이 어려웠다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 망 장치들로 이루어진 인프라 구조 없이도 노드들끼리 서로 망을 구축하여 정보를 교환할 수 있도록 하기 위하여 이동 애드혹 네트워크(MANET: Mobile Ad-hoc Network) 기술이 제안되었다. 이동 애드혹 네트워크에서 각 노드는 자신의 데이터를 전송 또는 수신하는 것 이외에 다른 노드로부터 전송되는 트래픽도 전달해 줌으로써 노드간 통신을 제공한다. 즉, 노드는 자신의 전파 영역 내에 있는 다른 노드와의 통신뿐만 아니라 주위의 노드들의 도움을 이용하여 다중-홉 방식으로 멀리 떨어져 있는 노드와도 통신이 필요하다. 즉, 노드는 종단 노드로써의 기능과 더불어 라우팅의 기능도 수행해야 한다. IETF의 MANET 워킹 그룹에서는 이동 애드혹 네트워크 환경에서 노드들이 서로 트래픽을 주고받기 위한 메커니즘을 정의한다.

이동 애드혹 네트워크에서의 주소 자동-설정 기능

위에서 언급한 IETF의 MANET 워킹 그룹에서는 각 노드가 미리 주소를 설정하였다고 가정하였다. 그런데, 전쟁 상황이나 화재, 또는 임시적인 회의를 위한 모임과 같은 ad-hoc 환경에서 사람들이 주소를 정적으로 설정하기보다는 망을 구성하고 있는 노드들이 자동적으로 주소를 설정함으로써 사람들로 하여금 구성 및 관리의 오버헤드를 줄이는 것이 중요하다고 할 수 있다. 이를 위하여 IETF에서는 MANET 환경 내에서 필요한 지역 주소와 또한 인터넷에 접속되어 있는 호스트와의 통신을 위하여 필수적인 전역 IPv6 주소를 설정하기 위한 메커니즘을 표준화하기 위하여 autoconf라는 새로운 WG을 구성하였다. 이동 애드혹 네트워크 내에 있는 노드가 인터넷 상에 있는 호스트와 통신할 수 있도록 하기 위해서는, 이동 애드혹 네트워크와 인터넷을 접속하기 위한 게이트웨이라는 장치가 필수적이라 할 수 있다. 게이트웨이는 이동 애드혹 네트워크를 인터넷에 접속하는 기능 이외에 이동 애드혹 네트워크에 있는 노드들이 인터넷에 접속하기 위한 필수 사항인 전역 IPv6 주소를 설정할 수 있도록 IPv6 네트워크 주소 정보의 알림과 같은 기능도 수행한다. 이동 애드록 네트워크의 크기가 증가하게 되면, 이동 애드혹 네트워크와 인터넷 간에 교환되는 트래픽의 양도 증가하게 되며, 이는 게이트웨이에 상당한 부하를 끼치게 되어, 게이트웨이가 성능의 장애가 된다. 이를 방지하기 위하여 여러 개의 게이트웨이를 설치할 수 있는데, 이러한 경우에 발생할 수 있는 문제점을 살펴보고자 한다.

이동 애드혹 네트워크를 인터넷에 접속하는 경우에 고려되어야 할 사항

앞에서 언급한 것과 같이, 이동 애드혹 네트워크와 인터넷을 접속하는 장치인 게이트웨이는 또한 인터넷에서 유일한 IPv6 네트워크 주소 정보를 이동 애드혹 네트워크에 브로드캐스트함으로써 이동 애드혹 노드들이 각각 전역 IPv6 주소를 설정할 수 있도록 해준다. 그림 1은 인터넷과 이동 애드혹 네트워크가 게이트웨이를 이용하여 접속된 형태를 보여준다. 그런데 게이트웨이가 단지 하나만 존재하는 경우에는, 만일 게이트웨이에 고장이 발생하면 이동 애드혹 네트워크와 인터넷이 서로 단절이 되는 문제가 발생하게 된다.

<그림 1> 게이트웨이를 이용한 이동 애드혹 네트워크와 인터넷 접속 형태

또한 게이트웨이가 하나만 있는 경우에는 인터넷과 이동 애드혹 네트워크간에 교환되는 모든 트래픽들이 하나의 게이트웨이를 거치게 되어 성능 저하의 문제가 발생할 수 있다. 이를 방지하고 신뢰성을 향상시키고 또한 트래픽을 분산함으로써 성능을 향상시키기 위하여 여러 개의 게이트웨이를 설치할 수 있다. 그렇지만, 여러 개의 게이트웨이가 동일한 네트워크 주소 정보를 알릴 것인지 또는 게이트웨이마다 서로 다른 네트워크 주소 정보를 알릴 것인지에 따라서 이동 네트워크의 성능에 상당한 영향을 미치게 되며, 노드들간에 주소의 유일성을 확인하기 위한 오버헤드가 증가할 수 있다. 이와 같은 문제점에 대해서 IETF 65차 회의에서 발표가 있었으며, 이 발표에서 제시된 이슈들은 다음과 같다.

다중 게이트웨이 기반의 이동 애드혹 망에서 고려되어야 할 사항

여러 개의 게이트웨이가 하나의 동일한 네트워크 주소를 브로드캐스트하는 경우에, 이동 애드혹 네트워크가 분리되는 경우에는 인터넷에서 잘못된 경로를 가질 수 있다. 즉, 만일 이동 네트워크가 두 개의 부분으로 쪼개지는 경우에는 인터넷에 있는 라우터는 특정한 목적지 주소를 갖는 패킷을 어느 게이트웨이로 전송해야 하는지를 결정할 수 없다. 이를 해결하기 위한 한 방법으로써 MANET 호스트들 각각에 대하여 host route를 설정하는 방법을 사용할 수는 있지만, 이 경우에는 오버헤드가 증가하게 되고 또한 인터넷 상의 라우터와 게이트웨이, 그리고 MANET 노드들 간에 올바른 동작을 위한 추가적인 메커니즘이 필요하다.

위의 문제점을 해결하기 위하여 게이트웨이 각각이 서로 다른 네트워크 주소 정보를 브로드캐스트하는 방법도 있을 수 있다. 이 경우에는 게이트웨이마다 네트워크 주소 정보가 다르기 때문에 인터넷 상의 라우터에는 아무런 영향을 끼치지 않는다. 또한 네트워크가 분리되거나 병합되더라도 주소가 충돌이 발생하는지를 확인하지 않아도 된다. 그렇지만, 이 방법에서는 MANET을 구성하고 있는 노드들이 서로 다른 네트워크 주소 정보를 가지고 있을 수 있기 때문에 비록 물리적으로는 하나의 애드혹 망이라 할지라도 논리적으로는 분리되어 있는 여러 개의 애드혹 망이 존재하는 것처럼 보이며, 서로 다른 네트워크 주소 정보를 가지는 노드들끼리 통신을 하는 경우에는 게이트웨이를 통해야 하며, 비록 가까운 곳에 게이트웨이가 있다 하더라도, 자신의 네트워크 주소 정보와 동일한 게이트웨이를 거쳐서 트래픽을 교환해야 하기 때문에 여러 개의 hop을 거침으로 인한 오버헤드가 증가할 수 있다는 단점이 있다. 따라서 이 경우에는 낮은 처리율과 지연 및 지터의 증가라는 성능 저하를 겪게 된다.

이를 방지하기 위하여 애드혹 노드들이 자신의 위치를 변경할 때마다 자신에게 가장 가까운 게이트웨이로부터 알게 되는 네트워크 주소 정보를 이용하여 자신의 IPv6 주소를 수시로 변경하는 방법도 있을 수 있다. 그렇지만, 이 경우에는 애드혹 노드가 위치를 변경할 때마다 자신의 주소도 함께 변경될 수 있어서 기존에 설정되어 있는 연결이 종료되는 문제점이 발생할 수 있으며, 이를 방지하기 위하여 Mobile IP 프로토콜을 이용하는 경우에는 이동 노드가 외부 망에 접속하는 경우에 외부 망에서 임시적으로 사용하기 위하여 설정되는 의탁 주소(Care-of address)가 수시로 변경되기 때문에, 임의의 노드로부터 전송되는 정보를 이동 노드에게로 재전송하기 위하여 의탁 주소를 홈 에이전트(Home agent)에게 등록하기 위한 오버헤드가 증가한다는 단점이 있다.

또한 네트워크 주소 정보를 알려주는 게이트웨이에 고장이 발생하게 되면, 이 게이트웨이로부터 알게 된 네트워크 주소 정보를 이용하여 주소를 설정한 노드들은 고장 이후에는 인터넷에 접속할 수 없게 되어, 새로운 게이트웨이로부터 알게 된 새로운 네트워크 주소 정보를 이용하여 주소를 재설정해야 한다는 문제점도 발생한다.

결언

지금까지 이동 애드혹 네트워크를 인터넷에 접속하기 위한 게이트웨이를 다중으로 설치하는 경우에 발생하는 문제점들을 분석하였다. 이동 애드혹 네트워크에서는 노드의 이동이 자유롭기 때문에 네트워크의 일부분이 분리되거나 또는 다시 병합되는 문제가 발생할 수 있으며, 다중 게이트웨이의 환경에서 이러한 다양한 문제점을 해결하기 위한 방안은 아직 미흡한 실정이다. 따라서 앞으로 위의 문제점을 해결할 수 있는 메커니즘의 개발과 표준화 작업이 필요하다고 생각한다.