MBONE, the Multicast Backbone? - 쌍용정보통신 #

우리는 이제 'multimedia'라는 단어가 어색하지 않은 시대에 살고 있다. 그리고 Internet이란 정보의 바다에 뛰어들어 마음껏 헤집고 다니는 데에도 익숙해져 가고 있다. 하지만 아직 Internet과 multimedia(특히 interactive program의 경우)를 함께 연상하는 것이 쉽지만은 않다. 가끔씩 Internet을 통해 화상회의를 실시했다거나 무슨무슨 행사를 생중계한다는 식의 단편적인 소식을 월간지나 신문 등에서 접하는 것이 전부일지 모른다. 무심코 지나칠 수도 있지만 우리도 Internet을 통해(Internet을 통하면 무엇보다도 경제적이다) 원하는 사람과 얼굴을 맞대고 이야기할 수 있다면 그것보다 신나는 일이 어디있을까? 이러한 희망사항을 충족시키기 위하여 이 글에서는 현재 Internet을 통한 화상회의나 공동작업이 어떤 방법으로 어떤 수준으로 어떤 기술을 이용하여 실시/시험되고 있는지에 대하여 상식을 하나 더 전달하는 수준으로 말씀드리고자 한다.

Internet을 통한 multimedia의 사용을 이야기할때 한번쯤은 꼭 나오는 단어가 있다. 화상회의를 위해 MBONE을 구축했다거나 기존의 망에 MBONE 기능을 추가했다거나 하는 식으로 이야기되는 MBONE이란 단어가 그 단어이다. 사실 이 글의 대부분은 MBONE이라는 개념을 이해하고 그 구성을 파악하는데 할애될 것이며 또한 그것이 이 글의 목적을 90%이상을 소화하는 것에 다름이 아니다.

MBONE이란 IETF(Internet Engineering Task Force) 회의 장면을 live audio & video 형태로 전세계에 전달하기 위한 노력으로부터 유래하였으며, Multicast Backbone을 의미하는 가상의 망이다. 이는 D class를 이용하고 있는 IP Multicast packet의 라우팅을 지원하도록 하는 실제적인 Internet의 기능적이자 구조적인 부분을 말한다. 하지만 현재 Internet을 구성하고 있는 대부분의 라우터들이 Multicast packet을 라우팅하는 능력을 가지고 있지 못함으로 인하여 망의 형태가 실제적인 Internet과 같이 동적이거나 자유롭지 못하고, Ethernet과 같은 multicast LAN들의 고립된 망들이 'tunnel'이라 부르는 가상의 점대점 link에 의해 연결되어 있는 그물형 구조이다. 이러한 tunnel의 끝점은 대체적으로 IP Multicast를 지원하고 'mrouted' 라우팅 daemon을 가지고 있는 workstation급의 기계들이 처리하고 있다. 현재 이러한 방식으로 13개국 400여곳에서 multicast application을 사용하거나 연구중에 있다고 하며 우리나라에서도 서울대학교, 포항공대, KAIST, KTRC등의 연구기관들이 KAIST를 거점으로 하여 전세계 MBONE망에 연결되어 음악방송이나 화상회의를 시범보이고 있다.

그러면 현재의 MBONE에 대해 좀더 자세히 알아보도록 하자.

IP Multicast Addressing은 RFC1112(Host Extensions for IP Multicasting)에 규정된 Internet 표준으로서 다수의 workstation 업체(SUN, SGI, DEC, HP 등)에서 지원하고 있으며, 공식적으로 IP Class D addresses로 규정화되어 있다. D class의 address range는 224.0.0.1에서 239.255.255.254까지 이고 이 주소들은 특정 workstation에 유일하게 지정되지 않고 하나의 multicast group에 능동적으로 할당된다는 점이 이전까지의 주소할당방식과는 가장 크게 다른점이다.

D class를 이해할 수 있는, 즉 IP multicast를 지원하는 workstaion들은 자신들에게 유일하게 지정된 주소이외에 스스로 속했거나/속하고 싶은 multicast group의 주소 2개를 이용하여 정보를 주고 받게 되는데, 하나의 host가 어떤 group을 새로 형성하거나 이에 속하고자 할때 주고 받아야 하는 방식을 규정한 것이 IGMP(Internet Group Management Protocol)라는 프로토콜이다. 이렇게 구성된 multicast groups을 표시해주는 대표적인 도구가 sd(session display)라는 것인데, 이를 사용하게 되면 현재 운영중인 multicast group들과 그들의 구성원들이 누구인지를 확인할 수 있다. 그러면 누가 그러한 session정보를 저장하고 교환할까? 바로 위에서 언급한 mrouter(multicast router)가 group 정보 및 group membership 정보를 주기적으로 주고받으므로써 전체 MBONE망의 multicast group 관련 정보의 일관성을 유지하는 역할을 수행한다.

여기서 잠깐 현재 MBONE의 제약조건을 이해하는 핵심인 대역폭에 대해 언급을 해보자. Local subnet에서는 multimedia application 사용시 unique 주소를 사용하는 것보다 multicast/broadcast 주소를 사용하는 것이 당연히 대역폭을 절약한다. 하지만 광역망(겨우 1.544Mbps정도의 T1)인 경우 통신장비가 multicast packet을 적절히 라우팅해주지 못하는 상황에서 중간 모든 경로의 LAN을 통과시킨다는 것은 대역폭 및 성능 측면에서 대단히 심각한 문제를 야기할 수 있다. 중간 경로의 LAN에 group member가 없는 경우라면 더욱 문제가 심각하다.

따라서 multicast stream을 unicast packet으로 감싸 목적지 LAN까지 mrouter들끼리 형성한 virtual network을 따라 정상적인 IP packet처럼 전송하는 방식을 택하게 된다. 참고적으로 audio data의 경우 압축방식에 따라 13-64kb/s 정도를, video data의 경우 25-150kb/s 정도의 대역폭을 요구한다. 이러한 목적으로 형성된 mrouter들 사이의 virtual network을 'tunnel'이라 부르며, mrouter들은 multicast host로 부터 전송받은 multicast 정보를 목적지별로 unique한 IP address로 감싸 전송을 하게 되고, 중간의 경로에서는 일반적인 IP packet과 동일하게 라우팅되어 목적지 LAN의 mrouter에 이르게 되면 감쌌던 IP header가 제거되어 local LAN상의 host에 multicast 정보가 전달되게 된다.

짐작하시듯이 tunnel의 설정은 완전히 수동적이며 누구와도 통신을 할 수 있도록 그물망 구조(Full-meshed network)로 tunnel을 설정하는 것은 망 크기의 확장에 따라 관리의 부담이 지나치게 커지고 성능의 저하를 초래할 수도 있다. 따라서 이제 장애시 대책을 포함하여 유연성 있는 망의 구성을 위한 MBONE에서의 라우팅이 고려의 대상이 된다.

현재 대부분의 mrouter들은 DVMRP(Distance Vector Multicast Routing Protocol)라는 routing protocol을 지원/구현하고 있다. DVMRP는 RIP와 같은 DVRP(distance-vector routing protocol)을 통해 MBONE의 구성정보를 교환/유지하고 TRPB(Truncated Reverse Path Broadcasting)이라는 multicast forwarding algorithm을 구현하고 있으나, DVRP의 문제점과 마찬가지로 망의 변화를 빠르게 포착하여 반영하지 못하고 불필요한 구성 정보의 교환으로 대역폭을 낭비하는 단점들을 그대로 가지고 있다. 하지만 이러한 라우팅 프로토콜을 이용함으로써 MBONE의 형태는 기존의 망 형태와 유사하게 유연성을 가지게 되었다. 현재 국제적인 MBONE의 형태는 backbone과 대륙별/국가별 거점간은 redundant tunnel을 포함하여 meshed tunnel에 의해 연결되어 있고, 지역별로는 star형태로 구성되어 있다. DVMRP의 세부규격은 RFC1075 초기 권고안에 포함되어 있지만, 이를 실제로 구현한 mrouted daemon과는 packet format, tunnel format, packet type 등 서로 정보를 주고받기 위해 반드시 일치해야 하는 몇가지 중요한 규격들이 상당히 다르다. 물론 대부분은 mrouted daemon에서 구현한 DVMRP규격을 준수함으로써 호환성을 보장하고 있다.

MBONE상에서 운영중인 대표적인 프로그램들로는 video용도로 nv(net video), audio용으로 vat(visual audio tool), 공동작업을 가능토록 하는 wb(whiteboard)등이 있다. 이 프로그램들은 위에서 언급한 sd(session directory)라는 프로그램을 매개로 하여 자신이 원하는 상대방과 선택적으로 정보를 주고 받도록 되어 있으며, 현재 SUN, SGI, VMS, HP-UX 등의 workstation용으로 개발되어 운영되고 있고 무엇보다도 Internet의 여러 곳에서 무상으로 얻을 수 있다. audio를 수신하려면 최근의 기계들이 대부분 microphone을 내장하고 있기 때문에 추가적으로 필요한 장비는 없으며 이는 video data를 수신하는 경우도 마찬가지이다. video data를 송신하는 경우에는 카메라와 frame grabber가 필요하지만 monitor위에 올려 놓고 사용가능한 정도의 작은 장비의 경우 저렴한 가격($200수준)으로 구입이 가능하다.

한국내에서의 대표적인 ftp site로는 대덕 KAIST에 위치한 cosmos.kaist.ac.kr이 있으며 anonymous라는 사용자로 접속하여 원하는 대부분의 프로그램을 손쉽게 얻을 수 있다. 아직까지 DOS나 windows, OS/2용의 프로그램들이 가용하지 않은 것이 안타까운 일이지만 PC의 성능이 개선되고 Windows 95등의 새로운 OS의 등장으로 가까운 시일안에 가능하리라 생각된다. 이러한 기본적인 것들이외에도 적은 대역폭만을 사용하여 image를 multicast형태로 전송하는 프로그램이나 가상세계간의 생생한 상호작업이 가능토록 하는 DIS(Distributed Interactive Simulation) protocol등 다양한 도구들이 개발중에 있으며 이러한 프로그램들은 'Information superhighway'로 불리우는 network의 고속화와 더불어 더욱 역동적으로 찾아올 것이다.

현재 MBONE의 routing protocol로 사용중인 DVMRP는 망의 확장에 따른 관리나 성능의 문제를 지니고 있기 때문에 최근에 이러한 문제를 해결한 하드웨어 기반의 라우팅 방법이 제시되고 있는데, 이의 대표적인 것이 MOSPF (Multicast Open Shortest Path First)와 PIM(Protocol Independent Multicast)라는 규격들이다. 이러한 규격을 전용통신장비인 라우터에서 구현함으로써 더이상 workstation 기반의 복잡한 tunnel을 형성하지 않아도 됨은 물론 빠른 복구 및 응답시간, 상대적으로 적은 multicast traffic 등 DVMRP가 지니고 있는 문제들에 대한 해답을 제시하고 있다. 이 경우에는 라우터들이 multicast group들은 동적으로 추적하여 송신자와 수신자간의 경로에 대해 분배 구조('tree')를 형성하고, multicast group으로부터 정보를 받으면 송신자를 위해 형성된 특정 tree를 참조하여 전송하게 된다.

위의 두가지 protocol의 특징에 대해서 간단히 언급하면 MOSPF의 경우 OSPF라는 라우팅 프로토콜에 기반하여 multicast traffic을 라우팅하는 반면, PIM은 어떠한 TCP/IP 라우팅 프로토콜상에서도 동작할 수 있도록 해주는 multi-enterprise solution을 제공한다는 점에서 유연성과 확장성에서 약간의 차이가 있다. 두 규정 모두 표준화 작업 중에 있으며 현실적인 한계(전체 Internet의 모든 라우터가 multicast routing능력을 가지고 있지는 않음)와 필요성으로 인해 DVMRP와의 호환성을 보장하고 있다.

MBONE은 당신의 컴퓨터를 이용해 세계의 누구하고도 Multimedia환경에서 정보를 교환하고 공동작업을 할 수 있도록 한다는 점에서 분명히 강력한 개념이자 매력적인 수단임에 분명하다. 그리고 미래의 multimedia application들은 대부분 대역폭을 보장하면서도 전송의 용이함을 유지하기 위하여 IP multicast service를 이용하게 될것이다. 하드웨어기반의 통신장비에서 빠르고 안정적으로 multicast traffic을 수용해야 할 필요성에 따라 라우터나 switching장비의 경우 MOSPF나 PIM 같은 규격의 지원이 기본적인 사양이 될 것이므로 이의 지원여부가 장비선정의 또다른 기준으로 제기될 것이다. 급격하게 팽창하고 있는 무한한 정보의 바다-INTERNET-와 함께 그것을 이용한 가상의 망-MBONE -은 정보사용의 효율을 분명히 극대화시킬 것이다.