DTN-SMTP : 심우주 환경에 적합한 최소 인터랙션 기반의 메일 전송 기법

Abstract

DTN(Delay/Disruption Tolerant Network)은 네트워크의 빈번한 단절과 긴 지연 시간을 가지는 환경에서 사용되기 위해 만들어진 네트워크 아키텍처이다. DTN의 특징으로 Bundle Protocol을 사용하며 비동기 메시지 전달 메커니즘인 Store-and-Forward 기법을 이용해 종단 간 데이터 신뢰성을 보장한다. 또한 Custody Transfer를 통해 Bundle 단위의 데이터를 Hop-by-Hop으로 전송해 목적지까지의 데이터 보존의 책임을 점진적으로 위임하는 방식을 사용한다. 따라서 우주 인터넷(Space Internet) 환경처럼 노드 간 물리적인 거리가 멀고 행성 별 자전과 공전에 의해 링크가 단절되는 극한의 네트워크 환경에서 사용하기에 적합하다. 우주 인터넷을 위한 DTN에서 현재까지 간단한 메시지 전송부터 비디오 스트리밍까지 다양한 애플리케이션을 지원하고 있다. 하지만 DTN 노드 간 또는 DTN 노드와 지상 인터넷과 메일 전송을 위한 프로토콜의 부재가 있다. TCP/IP 기반의 지상 인터넷(Terrestrial Internet)환경에서는 SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)를 메일 전송을 위해 사용한다. SMTP는 TCP/IP에서 동작하는 프로토콜로서 지속적으로 연결된 링크를 이용해 메일 클라이언트와 메일 서버 간에 다중 인터랙션이 발생하게 된다. 하지만 우주 인터넷 환경에서 SMTP를 그대로 적용하게 된다면 간헐적인 네트워크 중단과 긴 지연 시간으로 인해 하나의 메일을 전송 및 수신하는 과정에도 네트워크 과부하가 발생할 수 있다. 지상 인터넷에서 흔히 사용하는 첨부 파일을 포함한 메일 전송이 우주 인터넷 환경에서는 메일의 내용과 첨부 파일의 데이터 손실을 초래한다. 상기 서술한 DTN과 SMTP는 서로 섞이기 힘든 네트워크 아키텍처와 프로토콜로 생각할 수 있다. 그러한 이유로 본 논문에서는 우주 인터넷 환경에 적합한 최소 인터랙션 기반의 메일 전송 기법을 제안한다. TCP/IP 기반의 SMTP는 여러 번의 인터랙션을 필수적으로 가진다. DTN 환경에서는 링크의 단절이 언제 일어날지 모르기 때문에 링크가 연결되는 시점에 최소한의 인터랙션을 통한 메일 전송이 이루어져야 한다. 이러한 특징을 통해 DTN-SMTP를 구현하고 성능 평가를 진행했다. DTN-SMTP는 DTN에서 제공하는 Bundle Protocol과 LTP를 통해서 종단 간 데이터 신뢰성을 확보하고 최소 하나의 Bundle에 SMTP 포맷의 메일 데이터를 한 번에 전송할 수 있다. 결과적으로 SMTP에서 발생하는 인터랙션을 우주 인터넷 환경에 적합하게 감소시켜 극한의 네트워크 환경에서 작동할 수 있도록 구현하였다. 또한 실제 DTN 노드를 구축하고 DTN 기반의 DTN-SMTP와 TCP/IP 기반의 SMTP의 첨부 파일 크기 별 메일 전송 속도를 평가하였다. 성능 평가를 통해 DTN-SMTP는 DTN의 특성상 Store-and-Forward 기법을 사용하고 릴레이 노드가 필수적인 이유 때문에 TCP/IP 기반 SMTP보다는 느렸지만 평균 1.1Mbps의 속도를 보장하고 있음을 확인하였다.