정보과학회논문지 (Journal of KIISE)
Current Result Document :
| 한글제목(Korean Title) |
국방 사이버-물리 시스템을 위한 신속한 전송 정책 관리를 지원하는 소프트웨어 정의 네트워킹 기술 |
| 영문제목(English Title) |
Software-Defined Networking Enabling Expeditious Forwarding Rule Management for Cyber-Physical Defense Systems |
| 저자(Author) |
이길호
박태준
김민수
신승원
신인식
Kilho Lee
Taejune Park
Minsu Kim
Seungwon Shin
Insik Shin
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| 원문수록처(Citation) |
VOL 46 NO. 04 PP. 0291 ~ 0298 (2019. 04) |
한글내용
(Korean Abstract) |
국방 사이버-물리 시스템은 다수의 컴퓨팅 요소와 물리적 요소가 네트워크를 통해 연결되어 복잡한 작업을 수행하며 물리 세계와 상호 작용하여 작전을 수행하는 시스템이다. 물리적 세계와 상호 작용하는 특성으로 인해 시스템은 높은 수준의 실시간성 보장을 요구하며, 이를 만족하기 위해 고수준의 유동적인 네트워크 관리를 필요로 한다. 소프트웨어-정의 네트워크 기술은 유연성을 바탕으로 유동적인 네트워크 관리 기능을 제공한다. 하지만 이는 실시간성에 대한 고려가 전무하여 사이버-물리 시스템에 활용하기 어렵다. 이 논문은 새로운 스위치 구조를 제시하여 소프트웨어-정의 네트워크의 트래픽 전송 정책 변경의 소요 시간을 극적으로 감소시켜, 안전에 필수적인 트래픽의 실시간성을 해치지 않으며 유동적인 네트워크 관리를 가능하도록 하였다. 또한 제시한 구조를 구현하고 실제 시스템에서 성능을 평가하여 소프트웨어-정의 네트워킹 표준 방식에 비해 500배 이상 빠르게 정책 변경이 가능함을 보였으며, 이 구조를 고장-복구 시스템 구현에 활용하여 시스템의 안전성을 극적으로 향상할 수 있음을 보였다.
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영문내용
(English Abstract) |
Recently, there has been an increased interest in Cyber-Physical Systems (CPSs) for national defense. CPSs consist of sensors, actuators, and computing elements which are connected through a network to perform complex tasks while interacting with the physical world. Therefore, CPSs inherently require a high level of real-time guarantee (temporal correctness), and the CPS networking systems require highly dynamic network management capabilities to satisfy the real-time constraints. This requirement can be supported by using Software-defined networking (SDN) through flexible network management. However, applying SDN to CPS networking systems raises severalchallenges, since SDN lacks consideration for handling real-time traffic, such as a long delay to update packet handling rules. This paper presents a novel SDN switch architecture that reduces the time delay required to change the packet handling rules significantly; it enables flexible network management without compromising the real-time requirements of network flows which are essential for the system safety. We implemented and evaluated the proposed architecture on top of real hardware. The evaluation showed that the proposed architecture resulted in 500 times faster rule management than the standard SDN architecture. We also implemented a fault recovery system by applying the proposed architecture. The fault recovery application proved that the proposed architecture can significantly improve the system safety.
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| 키워드(Keyword) |
소프트웨어 정의 네트워크
사이버-물리 시스템
실시간 시스템
고장 복구 시스템
software-defined networking
cyber-physical systems
real-time systems
fault-resilient systems
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