P2P 그리드 기술을 통한 하이브리드 CDN 기술 및 트래픽 제어 기법 분석

연구책임자: 남 희 섭

제  출  문

법무법인 지향 귀하

귀 법인과의 연구용역 계약에 따라 본 보고서를 “P2P 그리드 기술을 통한 하이브리드 CDN (Contents Delivery Network) 기술 및 트래픽 제어 기법 분석” 과제의 최종보고서로 제출합니다.

2015년 11월

연구책임자 : 남 희 섭

1. 서론

과거 텍스트 위주의 콘텐츠 전달 기술은 대용량의 동영상 등의 콘텐츠 전달에는 적합하지 않다는 문제가 있다. 이를 극복하기 위한 기술로 콘텐츠 전달 네트워크(CDN: Contents Delivery Network) 기술은 P2P를 활용한 하이브리드 CDN 방식이 주목받고 있다. 콘텐츠 제공자는 하이브리드 CDN 기술을 이용함으로써 망 사용료, 서버 구축 비용 등을 절감할 수 있다. 하지만 망 사업자는 회선사용료 감소 등을 이유로 P2P CDN을 위협요소로 보고 차단하려고 한다.

예를 들어 ‘케이티’와 같은 망 사업자들이 회선사용료 수익을 유지하기 위한 목적으로 의도적으로 제기하여 P2P 트래픽 차단이 2010년부터 논란이 되었다(아이뉴스24 P2P 그리드 합법이나 트래픽은 불법?). 당시 일부 P2P 이용자가 망 혼잡을 유발하고 망 부하를 줄 경우 선별적으로 차단하는 정도가 논의되었고, 방송통신위원회는 P2P 그리드 트래픽은 불법도 아니고 망 사업자의 약관을 위반하지도 않았는다는 입장을 취했다. 그럼에도 불구하고 ‘케이티’는 P2P 트래픽에 ‘불법’ 딱지를 부치거나 ‘변칙 P2P’란 부정적 용어를 구사하며 2011년부터 P2P 트래픽을 차단하는 기술을 개발하기 시작했고(KT, 변칙 p2p 차단 기술 개발), 2012년에는 P2P 트래픽을 실제로 차단하겠다는 발표까지 했다. 당시 ‘케이티’는 8백억원을 들여 감청 설비(DPI 설비)를 도입하여 P2P 트래픽을 차단하겠다는 강력한 의지를 드러냈는데, 이는 ‘케이티’의 이석채 회장이 직접 지시한 것이었다.

하지만 ‘케이티’는 삼성 스마트 TV의 해외 서버를 임의로 차단했다가(해외 서버 IP 주소를 기준으로 차단), 2012. 5. 4. 방송통신위원회로부터 엄중 경고를 받았고, 이로 인해 P2P 트래픽 차단을 전면적으로 감행하지 못하였다. 하지만 케이티는 2015년 상반기에 일부 P2P 그리드 트래픽을 차단하기 시작했다.

2. 배경 기술

가. 그리드 컴퓨팅(Grid Computing)

컴퓨터 통신망을 통해 정보통신 서비스를 제공하는 전통적인 방식은 서버-클라이언트 모델(server-client model) 입니다. 서버-클라이언트 모델에서는 개인 이용자인 클라이언트는 서버를 운영하는 서비스 사업자(주로 부가통신사업자)로부터 콘텐츠를 제공받습니다. 이를 위해 서비스 사업자는 고성능의 서버 컴퓨터와 고용량의 데이터 저장 장비를 구비해야 합니다. 하지만 서버에서 처리해야 하거나 클라이언트에게 보내야 하는 데이터의 양이 많은 경우에는 처리 역량이 소수의 서버에게 집중되기 때문에 한계가 있습니다.

이를 극복하는 기술로 분산 컴퓨팅 기술이 도입되었습니다. ‘그리드 컴퓨팅’ 기술 역시 분산 컴퓨팅 기술의 일종입니다. 분산 컴퓨팅은 분산되어 있는 개인들의 컴퓨팅 기기를 한 데 묶는 기술을 말합니다. 개인들이 보유하고 있는 컴퓨팅 기기의 성능이 많이 좋아졌지만, 보통 컴퓨팅 기기는 중앙처리장치(CPU)를 100% 사용하지 못하고 항상 일정량의 유휴처리능력이 발생합니다. 따라서 개별 컴퓨팅 기기를 초고속 통신망으로 연결하여 이 유휴자원을 공유한다면 데이터 처리 능력을 극대화할 수 있고, 가상의 슈퍼 컴퓨터를 만들 수 있다는 효과가 생깁니다.

그리드 컴퓨팅 기술은 최근(2015. 9. 28.) 시행된 ‘클라우드 컴퓨팅 발전 및 이용자 보호에 관한 법률’에서 말하는 “클라우드 컴퓨팅 기술”의 요소 기술 중 하나이고, 빅 데이터 처리를 위한 필수 기술이기도 합니다. 그리드 컴퓨팅 기술은 국내는 물론 전세계적으로 광범위하게 활용되고 있습니다. 예를 들어 미국 항공우주국(NASA)은 외계생명체 탐사 계획(STEI@HOME)에 그리드 컴퓨팅 기술을 이용합니다. 거대한 전파망원경에 잡힌 우주의 온갖 전파들을 미항공우주국이 보유하고 있는 컴퓨터만으로는 분석하기 어려워 일반인들의 PC를 활용하는 것입니다. 이 외에도 혜성의 진로 예측, 소수 찾기, 인간 유전자 해독, 단백질 구조 분석, 암이나 에이즈와 같은 질병 치료를 위한 신약 개발, 주가 추이 분석, 투자 위험 관리 등에 그리드 컴퓨팅 기술이 활용되고 있습니다.

클라우드 컴퓨팅 발전법 제2조 제2호는 “클라우드 컴퓨팅 기술”을 “클라우드 컴퓨팅의 구축 및 이용에 관한 정보통신기술로서 가상화 기술, 분산처리 기술 등 대통령으로 정하는 것”으로 정의하며, 시행령에서는 “집적·공유된 정보통신기기, 정보통신설비, 소프트웨어 등 정보통신자원을 가상으로 결합하거나 분할하여 사용하게 하는 기술”(제2조 제1호), “대량의 정보를 복수의 정보통신자원으로 분산하여 처리하는 기술”(제2조 제2호)이 포함되도록 하였습니다. 여기서 분산처리 기술, 정보통신자원의 분할 사용, 정보의 분산 처리 기술에 그리드 컴퓨팅 기술이 포함됩니다.

전파망원경에 잡히는 우주 전파의 수는 슈퍼 컴퓨터의 연산 능력으로는 부족할 정도로 많습니다. 가령 지름 305 미터의 세계 최대 라레시보 전파망원경이 수집하는 전파는 하루에 2천 8백만개나 됩니다. 이런 막대한 양의 전파를 분석할 슈퍼 컴퓨터는 존재하지 않습니다.

http://www.zdnet.co.kr/news/news_view.asp?artice_id=00000010042268

연구 목적 외에도 상업적인 정보통신 서비스에도 그리드 컴퓨팅 기술이 널리 사용됩니다. 예를 들어, ㈜나우콤이 운영하는 아프리카 TV는 그리드 컴퓨팅 기술을 이용하여 스포츠 중계 등 고화질 HD 방송을 실시간으로 여러 사용자들이 시청할 수 있도록 하며, 마이크로소프트가 윈도우 10을 배포할 때, 게임사가 대용량 게임 프로그램을 배포할 때, 포털사의 웹툰 서비스나 동영상 서비스 등에도 그리드 컴퓨팅 기술이 사용되어 컴퓨팅 자원의 활용률을 높이고 IT 투자 비용을 획기적으로 절감하고 있습니다.

나. IDC (인터넷 데이터 센터)

콘텐츠 사업자들은 서비스를 위해 IDC(Internet Data Center) 설비를 이용하고 있습니다. IDC는 정보통신망법 제46조의 “집적정보통신시설 사업자” 또는 국가정보화기본법 제23조의3의 “데이터센터”로서, 인터넷 사업에 필요한 고속 인터넷 회선, 전원·항온항습 설비 및 보안·관리 시스템 등 네트워크 운영에 필요한 환경을 구축·임대하는 서비스를 말합니다. 부가통신사업자들이 자체 서버가 아닌 IDC 설비를 이용하는 이유는 부가통신사업자들이 자체 전산실을 구축할 경우 전산실 공간 확보, 인터넷 회선 임차, 전문인력 고용 등 많은 비용이 필요하나, IDC에 입주할 경우 초기 비용을 절약하고 핵심 사업에 투자할 수 있기 때문입니다.

“타인의 정보통신서비스를 위하여 직접된 정보통신시설을 운영·관리하는 사업자”

“정보통신서비스의 제공을 위하여 다수의 정보통신기반을 일정한 공간에 집적시켜 통합 운영·관리하는 시설”

국내에서 IDC 서비스는 ‘케이티’와 같은 기간통신사업자가 가장 먼저 시작했고(데이콤 1998년, 케이티 1999년), 이후 대기업 계열 SI(System Intergration, 시스템 통합) 업체와 호스트웨이 등의 독립 IDC 업체가 시장에 진입하였습니다. IDC 사업자를 유형별로 분류하면 아래 표와 같습니다.

다. 웹하드를 통한 콘텐츠의 유통

웹하드 하이브리드 CDN 서비스를 통한 콘텐츠의 유통은 아래 그림을 참조로 설명하겠습니다.

먼저 웹하드 사업자는 콘텐츠 제공 서버를 직접 운영하지 않고 IDC 설비를 이용하고 있습니다. 케이그리드는 웹하드 사업자와 계약을 맺고 그리드 서비스를 제공하는데, 그리드 서비스를 위한 서버는 IDC 설비를 이용하여 구축되어 있습니다.

이용자가 웹하드 서비스를 이용하기 위해서는 별도의 클라이언트 프로그램을 자신의 개인 컴퓨팅 기기(가령 PC)에 설치해야 합니다. 클라이언트 프로그램은 크게 4개의 모듈(업로드 모듈, 다운로드 모듈, 필터링 모듈, 그리드 모듈)로 구성되어 있습니다. 업로드 모듈은 이용자가 웹하드의 콘텐츠 서버에 콘텐츠를 업로드하는 기능을 제공하고, 다운로드 모듈은 이용자가 콘텐츠 서버로부터 콘텐츠를 다운로드하는 기능을 제공하며, 필터링 모듈은 업로드 모듈에서 업로드하려는 콘텐츠를 걸러내는 기능을 제공하고, 그리드 모듈은 이용자가 다른 이용자와 콘텐츠를 공유하는 기능을 제공합니다.

웹하드 이용자가 업로드 모듈을 통해 특정 콘텐츠를 업로드하려고 하면 필터링 모듈이 해당 콘텐츠의 특징 정보를 추출하여 필터링 사업자로 전송하여 제휴/차단 여부를 확인 받습니다(위 그림의 ①). 제휴/차단 여부의 확인은 해당 콘텐츠가 웹하드 사업자와 저작권자가 제휴한 저작물인지, 제휴를 하지 않아 차단 대상인지, 그리고 해당 콘텐츠를 다른 웹하드 이용자가 다운로드할 때 일정한 요금을 지불해야 하는 유료 콘텐츠인지, 아니면 차단 대상도 아니고 제휴 콘텐츠도 아닌지(비제휴 콘텐츠) 여부 등에 관한 확인을 말합니다. 업로더 모듈은 제휴/차단 여부 확인 결과 제휴인 경우에는 제휴 콘텐츠로, 비제휴인 경우에는 비제휴 콘텐츠로 웹하드 콘텐츠 서버에 업로드합니다.

한편 위 그림에 나타내지는 않았지만, 업로드된 콘텐츠의 특징정보는 웹하드 사업자가 자신의 서버에 저장해 둡니다. 업로드된 콘텐츠를 다른 웹하드 이용자가 다운로드 요청할 경우 웹하드 사업자는 자신의 서버에 저장되어 있는 그 자료의 특징정보를 다시 필터링 사업에게 전송하여 제휴/차단 여부를 한 번 더 확인받습니다. 이 과정을 통해 차단이 아닌 제휴/비제휴로 판명된 콘텐츠는 다른 이용자들이 다운로드를 받을 수 있는데(비용 지급 후), 다운로드 방식은 웹하드 콘텐츠 서버로부터 다운로드하는 방식(위 그림의 ②)과, ‘데이터 그리드 기술’을 이용하여 다른 이용자로부터 다운로드하는 방식(위 그림의 ⑤)이 있습니다(앞에서 설명한 ‘하이브리드 CDN 서비스’).

‘데이터 그리드 기술’을 이용한 다운로드는 일종의 P2P 파일 공유 방식입니다. 이를 위해 이용자들은 자신이 어떤 콘텐츠를 가지고 있는지에 관한 정보와 자신의 위치 정보(IP 주소)를 그리드 모듈을 통해 서버(케이그리드 서버 1, 2, … n)에 보내야 합니다(위 그림의 ③). 그리드 서버는 이렇게 수집된 정보를 데이터베이스로 구축해 두고, 특정 콘텐츠를 이용자들이 P2P 방식으로 공유할 수 있도록 지원합니다.

예를 들어 위 그림의 ‘이용자 N’이 다운로드하려고 하는 콘텐츠를 ‘이용자 4’가 가지고 있다면, ‘이용자 N’은 그 정보를 그리드 서버로부터 받아와서(위 그림의 ④) ‘이용자 4’에게 직접 콘텐츠를 요청하여 받을 수 있습니다(위 그림의 ⑤).

3. 데이터 그리드와 CDN (콘텐츠 전송 네트워크)

가. 개요

그리드 컴퓨팅 기술은 크게 컴퓨팅 그리드와 데이터 그리드로 나눌 수 있습니다.

이 외에도 액세스 그리드(Access Grid: 지리적으로 떨어진 곳에 있는 사용자들 간에 오디오와 비디오를 사용하여 업무 협력을 가능하게 하는 것)와 장비 그리드(Equipment Grid: 망원경 등의 주요 장비를 원격 조정하며 장비로부터 얻은 데이터를 분석하는 것) 기술이 더 있습니다.

컴퓨팅 그리드(Computational Grid): 컴퓨터의 중앙처리장치(CPU)의 기능을 이용해 복잡한 연산을 수행하는 것.

데이터 그리드(Data Grid): 대용량의 분산 데이터를 공유하고 관리하는 것.

이 연구 주제와 직접 관련된 ‘데이터 그리드’ 기술은 콘텐츠 전송 네트워크(CDN: Contents Delivery Network, 이하 ‘CDN')) 기술에 활용됩니다.

CDN 기술의 발전 및 CDN, p2p CDN, Hybrid CDN 기술의 비교 등에 대해서는 수 많은 논문과 연구작업들이 나와 있습니다.

나. 콘텐츠 전송 네트워크

(1) 전통적인 CDN

콘텐츠 전송 네트워크 즉, CDN은 대용량 콘텐츠를 안정적으로 서비스하기 위한 기술로서, 과거 텍스트 기반 환경과 다른 멀티미디어 콘텐츠 시장이 폭증하면서 2000년 이후부터 주목받기 시작했습니다. 대용량 콘텐츠를 안정적으로 서비스하기 위해 기존과는 다른 특별한 기술이 필요한 이유는 여러 ISP들을 연결하는 연동망의 대역폭 제한 때문입니다(여기서 ISP는 ‘케이티’와 같은 기간통신사업자를 말합니다).

가령 아래 그림에서 보는 것처럼, 클라이언트(이용자, End User)는 ISP(A) 가입자이고 서버(콘텐츠 서비스 제공자, A사)는 ISP(D) 가입자인 경우, 이용자가 A사의 콘텐츠를 받아오려면 연동망(IX: Internet Exchanger)을 통과해야 하기 때문에 전송 지연이 발생할 수 있습니다. 전송 지연은 연동망을 통과해야 하는 이용자의 콘텐츠 요청이 많을수록 더 커지게 됩니다.

전송 지연 문제를 해결하기 위하여 CDN 서비스는 ISP(A) 가입자인 이용자의 요청을 동일한 ISP인 ISP(A)에 위치한 서버(또는 성능이 가장 뛰어난 서버)에서 처리하도록 합니다. 즉, CDN 서비스는 A사 콘텐츠를 저장한 임시 서버를 모든 ISP에 두고, 이용자의 요청이 있을 경우 GLB(Global Load Balancing)로부터 지정받은 가장 근접한 서버 또는 최적의 서버에서 콘텐츠를 제공하는 것입니다. 이처럼 동영상, 대용량 파일 등의 콘텐츠를 임시 저장 서버에 옮겼다가 서비스 수요가 있을 때 콘텐츠를 이용자에게 전달함으로써, 대용량 콘텐츠를 많은 사람들이 동시에 이용할 경우 과부하가 발생하여 전송 속도가 떨어지거나 서비스가 중단되는 문제를 해결할 수 있습니다.

이처럼 CDN 서비스는 가장 빠르고 안정적으로 최종 이용자에게 콘텐츠를 전송할 수 있다는 장점이 있지만, 서비스 제공자 입장에서는 비용이 가장 많이 든다는 문제가 발생합니다. 즉, 회선비와 서버 비용이 콘텐츠의 다운로드 용량만큼, 다운로드 이용자의 수만큼 증가하는 것입니다.

(2) 하이브리드 CDN

전통적인 CDN과 P2P CDN의 단점을 극복하고 두 방식의 장점을 결합하는 방식으로 기술발전이 이루어지고 있는데, 그것이 하이드브리드형 CDN 서비스입니다. 이것은 CDN과 P2P CDN을 결합한 것입니다. 그래서 P2P 방식의 장점을 살려서 서버의 부담을 분산하여 비용을 절감하고, 트래픽을 분산시켜서 동시접속시에도 서비스가 가능하도록 하면서도, CDN을 보완하여 서비스의 질을 일정하게 유지할 수 있게 해줍니다.

하이브리드 CDN 서비스는 이용자(User A)가 서버로부터 콘텐츠를 받는 방식(아래 그림의 “CDN 영역” 및 ①, ②, ③)과, 앞에서 설명한 ‘데이터 그리드’ 기술을 통해 다른 이용자(Peer)로부터 콘텐츠를 받는 P2P 방식(아래 그림의 “GRID 도입” 및 ④, ⑤)을 통합한 것입니다. 요컨대, 전통적인 ‘서버-클라이언트’ 모델과 P2P를 혼합한 것이 하이브리드 CDN 기술입니다. ‘데이터 그리드’ 기술을 도입함으로써 콘텐츠 서비스 제공자는 이용자의 유휴 컴퓨팅 자원을 활용할 수 있고, 따라서 그 만큼 IT 자원의 활용도를 높일 수 있으며, 회선비와 서버 비용도 줄일 수 있습니다. 하이브리드형 CDN 서비스는 KINX를 비롯하여 씨디네트웍스, 효성 ITX, GS네오텍, 국제사업자인 아카마이 등이 제공하고 있습니다.

다. P2P 환경에서의 컨텐츠 분배 관리 기술

P2P 환경에서 각각의 피어는 스토리지와 같은 리소스를 네트워크를 통해 제공한다. 이러한 방법은 적은 비용으로 데이터를 공유할 수 있고, 대표 서버가 필요하지 않으며 네트워크 유지에 대한 비용이 적어진다는 장점이 있으나 단일 피어에 대한 컨텐츠 제공 실패 위험의 증가로 QoS를 보장할 수 없고, topology를 알지 못한다는 단점이 있습니다. 이를 위해 P2P에서 컨텐츠 분배에 대한 다양한 고려 사항이 충족 되어야 합니다. 즉, 분산 서비스의 가용성은 각 피어의 신뢰성의 의해 결정되지만, 피어들은 서비스의 지속성을 보장할 수 없다는 단점을 보완하기 위해 가까운 호스트나 피어끼리 어플리케이션 그룹 내에서 클러스터화 되는 topology-aware 오버레이를 구성하여 컨텐츠 전송 지연에 대한 QoS를 지원하거나 컨텐츠의 패킷을 다중의 컨텐츠 피어로부터 병렬적으로 전송하는 등의 기술이 필요합니다.

(1) 분산된 컨텐츠의 위치와 라우팅

P2P에서는 자신이 원하는 자원을 가진 피어까지 어떻게 찾아가는가가 가장 큰 관심사가 된다. 이를 라우팅(routing)이라고 한다. 따라서 컨텐츠의 위치정보와 공간질의를 처리를 위해 위치 정보 기반의 라우팅 방법이 필요하다. P2P에서는 인프라 구성 방식에 따라 Structured 방식과 Unstructured 방식으로 구분할 수 있다. 또 자원 검색 방식에 따라 Centralized 구조와 Distributed 구조로 구분이 되기도 한다. 기존의 클라이언트/서버 모델은 자원에 대해 서버에 질의를 요청하면 서버는 그 질의를 처리하여 결과를 클라이언트에게 전달해줌으로써 수행된다. 그러나 다수의 클라이언트가 동시에 서버에 질의를 요청하게 되면 서버는 이를 처리하는 과정에서 병목 현상이 발생하고 부하는 커지게 된다는 단점이 있다.

P2P 네트워크에서는 기존의 클라이언트/서버 모델과는 달리 자원이 다수의 피어에 분산되어 있기 때문에 여러 자원을 관리하고 검색하는 기술이 필수적이다. Unstructured P2P를 기반으로 하는 피어 검색 기법으로는 중앙집중형 P2P(Centralized P2P), 분산형 P2P(Pure P2P), 계층형 P2P(Hybrid P2P)가 있다. 반면 Structured P2P기반의 네트워크 구축기술은 Unstructured 방식에 비해 비교적 최근에 제안된 P2P 프레임 기술로 DHT(Distributed Hash Table)를 기반으로 구축되는 추세이다. DHT기반 오버레이 네트워크는 검색의 효율성을 높이고자 P2P 오버레이 네트워크에 구조적인 특성을 부여한 것이다. Unstructured P2P에서 가장 대표적인 라우팅 방법에는 Gnutella에서 사용하는 플러딩(flooding)기법이 있다. 이는 자신에 연결되어 있는 모든 피어에게 메시지를 흘려 보내는 방법을 말한다. 이때 메시지가 모든 피어에 전달되는 것을 막기 위해TTL(Time To Life)을 두어 TTL 수만큼만 메시지를 전달한다. 그러나 자신의 이웃피어에게 모두 메시지를 전달하기 때문에 발생하는 메시지수가 많아져 검색비용과 네트워크의 부하가 증가한다. 이를 해결하기 위해 DHT을 이용한 Structured P2P 방법이 제시되었다.

대표적인 DHT 방법으로는 CAN[5]과 Chord[6], Tapestry[7]가 있다. CAN은 해쉬 함수를 통해 모든 피어를 d차원의 자표 공간으로 매핑(mapping)시키고 자신의 영역에 인접한 영역의 피어를 이웃피어로 등록한다. 질의 피어와 목적피어 역시 해쉬 함수에 의해 자표 공간으로 매핑되고 각 피어의 이웃피어 정보를 통해 질의 피어에게서 목적 피어로 메시지가 전달되어 피어가 검색된다. Chord는 파일의 키 값과 피어 식별자의 키 값이 같은 주소공간을 가지도록 정의한다. 참여 피어들은 이 주소 공간을 분할하여 각 영역의 식별자에 해당하는 파일들을 관리하고 각 피어들은 핑커테이블(finger table)이라는 경로 테이블을 유지해 피어의 링크 정보를 유지한다. Tapestry는 피어 ID의 suffix를 이용하여 라우팅하는 기법이다. 각 피어와 컨텐츠에 160비트 식별자를 해쉬 함수를 통해 할당하며 컨텐츠에는 추가로 GUID를 할당한 후 Tapestry의 neighbor map을 이용하여 원하는 key 검색 시에 key와 가장 긴 첨자를 공유하는 피어로 경로 설정이 이루어진다.

(2) 컨텐츠 저장, 복사, 이동

P2P에서는 하나 이상의 피어에 컨텐츠를 복사함으로 컨텐츠에 대한 이용도를 향상시키고 성능을 강화하며 익명의 피어에 컨텐츠를 저장하여 컨텐츠의 유효성을 향상시킨다. 이러한 컨텐츠 복사 방법에는 수동 복사와 캐쉬 기반의 복사로 나뉜다. 수동 복사란 컨텐츠를 필요로 하는 피어가 컨텐츠를 소유하고 있는 피어에게 컨텐츠를 제공받는 방법으로 P2P 시스템 내에서 자연적으로 발생한다고 볼 수 있다. 캐쉬 기반의 복사는 Freenet[8], OceanStore[9], Mojonation[10]에서 사용하는 복사 방식으로 P2P 오버레이 네트워크 상의 피어들을 통과하며 컨텐츠가 전달될 때 통과되는 피어에 컨텐츠의 복사본을 저장하는 방식이다. Freenet에서는 검색 명령이 컨텐츠를 찾는데 성공하면 파일은 네트워크를 통해 명령의 초기 소유자에게 옮겨진 후 파일의 복사본은 컨텐츠를 검색하는 과정에서 거친 모든 중간 피어에 저장된다. 이 방식은 그 후에 있을 명령에 대해 이용성과 위치 특성화가 증가하고 컨텐츠의 이용성과 성능뿐 아니라 공간성을 향상시킨다.

OceanSotre는 컨텐츠를 요청하는 메시지의 트래픽을 관리하여 자주 사용되는 컨텐츠에 대해 복사본을 생성한다. 광범위한 저장소 중 사용자가 많은 지역으로 컨텐츠를 복사함으로 충분히 높은 용장도 수준을 유지할 수 있다. MojoNation에서도 유사한 방법을 지원한다. 즉, 자주 사용되는 컨텐츠 정보를 관리하고 이에 대한 트래픽과 추가적인 복사본을 관리하는 중앙화된 서비스 브로커를 통해 복사된 컨텐츠를 관리한다.

더불어 동적인 복사본 관리 알고리즘을 적용하여 컨텐츠를 분배하는 방법도 제시되었다. 동적 복사본 관리 알고리즘은 최소량의 복사본을 동적으로 배치하는 알고리즘으로 클라이언트 대기시간에 만족하는 기존의 복사본을 먼저 찾고 찾을 수 없다면 새로운 복사본을 만든다. 이와 같은 동적 복사본 관리 알고리즘은 Scan[11] 시스템에서 사용되고 있다. 컨텐츠 분배에 있어 저장, 복사, 이동은 중요한 기술 중에 하나이나 컨텐츠에 대한 지속성, 동기화와 관련해 고려해야 할 문제들이 발생한다. 특히 컨텐츠 삭제와 업데이트가 허용되는 시스템에서 더욱 컨텐츠 유효성에 대한 검증은 반드시 필요할 것이다.

4. 망 사업자의 P2P 그리드 트래픽 차단

차단 내역 확인

아래 그림에서 보는 것처럼 ‘케이티’는 ‘케이그리드’의 IDC 입주 서버 중 다른 서버는 제외하고 유독 데이터 그리드 서버만 선별하여 차단하고 있습니다(9월 21일에는 데이터 그리드 서버 외에 다른 서버까지 차단하는 어처구니없는 행위를 하기도 하였습니다). 이러한 IP 주소 차단은 다른 기간통신사업자(에스케이텔레콤㈜, ㈜엘지유플러스, 에스케이브로드밴드㈜)의 경우에는 발생하지 않았습니다.

‘케이티’의 차단 사실을 확인하기 위하여 ‘tracerouter’ 프로그램을 사용하였습니다. ‘tracerouter’ 프로그램은 패킷의 출발지에서 목적지까지의 라우터(router)의 경로를 추적하고 경로의 상태 및 흐름을 파악하기 위해 서버 관리자나 네트워크 관리자가 많이 사용하는 명령어 중 하나이며, 인터넷국제표준화기구(IETF)의 표준문서(RFC 1393 “Traceroute Using an IP Option)로 정해져 있기도 합니다. ‘tracerouter’는 개인 PC에서도 실행할 수 있는데, 윈도우 PC인 경우 ‘보조 프로그램’의 ‘명령 프롬프터’를 관리자 권한으로 실행한 다음, 명령어 “tracert”와 목적지의 IP 주소를 입력하면 됩니다.

차단 여부 확인을 위해 P2P 그리드 서비스 서버의 모든 IP 주소에 대해 ‘케이티’의 초고속인터넷 가입자 PC에서 tracerouter 프로그램을 실행하여 차단 사실을 확인하였습니다.

이 중 목적지 IP 주소를 “121.78.56.197”(이 IP 주소는 IDC 사업자 ‘KINX’에게 할당되어 있으며, ‘케이그리드’가 데이터 그리드 서버로 사용하고 있습니다.)로 한 ‘tracerouter’ 실행 결과는 아래와 같습니다.

아래 그림에서 보는 것처럼, tracerouter 프로그램을 통한 경로 추적 결과 “121.78.56.197”을 목적지로 하는 경로는 중간에 차단되어 최종 결과가 나오지 않습니다(7번 홉(hop)부터 결과가 “* * *”로 표시). 이는 7번 홉에 있는 라우터가 패킷을 더 이상 전달하지 않고 버렸기 때문인데, 이 라우터가 바로 ‘케이티’가 관리하는 라우터입니다. 이러한 현상은 나머지 P2P 그리드 서비스 서버 IP 주소에 대해 공통적으로 나타납니다(“KT PC → 케이그리드 차단서버 연결 시도”).

한편 IDC 서버 중 데이터 그리드 서비스와 관련이 없는 서버에 대해서는 차단 현상이 일어나지 않고 모든 경로를 확인할 수 있습니다.

한편 차단당한 라우터에 대해서는 비록 그 결과가 “* * *”으로 표시되어 있지만, 그 직전에 있는 라우터의 IP 주소가 모두 케이티가 보유한 아래 4개의 라우터라는 점에서 ‘케이티’가 이 사건 차단 행위를 하고 있다는 점에는 의문의 여지가 없습니다. 아래 4개의 IP 주소가 차단 직전 IP 주소로 나옵니다.

112.174.27.138

112.174.27.170

112.174.67.138

112.174.67.170

위 IP 주소들은 모두 한국인터넷진흥원이 케이티를 관리대행자로 할당하였고, 케이티는 이를 제3자에게 사용자 할당을 하지 않았습니다(한국인터넷진흥원의 후이즈 검색 결과 위 IP 주소를 포함한 “112.160.0.0 – 112.191.255.255”는 전부 이렇게 할당되어 있습니다. 즉, 위 IP 주소들은 케이티가 직접 사용하는 IP 주소이고, 케이티의 다른 가입자에게 사용자 할당 되어 있지 않은 것입니다.

IP 주소는 점(.)으로 구분되는 4개의 숫자로 구성되어 있는데, ‘네트워크 번호’와 ‘호스트 번호’로 이루어져 있습니다. 4개의 숫자 중 어디까지가 네트워크 번호이고 호스트 번호인지는 해당 IP 주소를 할당받은 기관의 클래스(class)에 따라 달라 집니다. 문제의 IP 주소는 “112.x.x.x”로 시작하므로 매우 큰 네트워크를 관리하는 기관에 부여되는 클래스 A에 속합니다(클래스 A IP 주소는 “0~127”로 시작하고, 클래스 B IP 주소는 “128~191”로 시작하며, 클래스 C IP 주소는 “192~233”으로 시작합니다).

케이티는 IP 주소 차단을 위해 ACL(Access Control List) 방식을 이용한 것으로 추정됩니다. ‘망내 P2P 제어에 관한 연구’는 케이티의 직원 4명과 연세대학교 교수 1명이 작성한 논문입니다(작성일자는 표기되어 있지 않지만 참고문헌을 볼 때 2013년 이후에 발표된 것으로 추정됩니다). 이에 따르면, 케이티는 P2P 트래픽 차단을 위해 이용자 개인 PC가 데이터 그리드 서비스 서버를 인식하지 못하도록 하는 것을 핵심으로 잡았습니다(“망 사업자의 망내 불법 P2P를 제어하려는 방법의 핵심은 초고속 PC와 P2P 사업자의 Control 서버간 통신을 차단함으로써 P2P 사업자가 초고속 PC를 인식하지 못하게 만드는 것이다”). 이를 구현하는 방식은 2가지 즉, ACL 차단 방식과 DNS 차단 방식이 있다고 합니다.

위 tracerouter 프로그램을 실행한 결과는 케이티가 DNS 차단 방식이 아니라 ACL 차단 방식을 적용하였음을 보여줍니다. 왜냐하면 DNS 차단인 경우에는 첫 번째 홉부터 차단당하였을 것이기 때문입니다(가령 “1 * * *”의 결과가 나와야 합니다). ACL 차단 방식은 특정 라우터에 차단할 IP 주소 목록을 저장하고 어느 패킷의 목적지 주소가 이 저장된 목록에 있는 IP 주소인 경우에는 그 패킷을 처리하지 않는 방식입니다. ACL 차단 목록이 저장되어 있는 라우터(이를 “ACL 차단 라우터”라 하겠습니다)가 차단 처리를 하려면 그 직전에 있는 라우터들이 해당 패킷을 모두 ‘ACL 차단 라우터’로 전달해야 합니다. 즉, 직전 라우터들의 라우팅 테이블에 ‘ACL 차단 라우터’로 경로가 지정되어 있어야 합니다. 위 4개의 IP 주소를 갖는 케이티의 라우터가 바로 ‘직전 라우터’입니다. 이를 아래 그림으로 도식화할 수 있습니다.

요컨대 ‘케이티’는 데이터 그리드 서버에 해당하는 IP 주소를 목적지로 하는 패킷에 대해서는 특정 라우터(ACL 차단 라우터)로 전달되도록 경로 지정을 한 다음, 특정 라우터에서 패킷을 버리는 방식으로 이 사건 차단 행위를 하였습니다.

‘ACL 차단 방식’ 외에 케이티가 다른 기법으로 이 사건 차단 행위를 하였을 가능성도 있습니다. 가령 ‘블랙홀 라우팅’ 기법을 사용할 수도 있습니다.

한편 이 사건 차단 현상은 SK 이용자 또는 LGU+ 이용자 PC에서 ‘tracerouter’ 프로그램을 실행하였을 때에는 나타나지 않았습니다.

케이티의 차단으로 인한 트래픽 변화

‘케이티’의 차단 행위는 ‘웹하드 사업자’의 트래픽 변화만 보더라도 금방 확인할 수 있습니다. 트래픽의 하루 변동을 살펴보면 특정 시간대에 트래픽이 갑자기 뚝 떨어지는 현상을 볼 수 있습니다.

주간 변동 추이를 보더라도 이는 매우 특이한 현상으로, 케이티의 이 사건 차단 행위로 인해 ‘웹하드 사업자’에게 얼마나 심각한 피해가 발생하는지를 여실히 보여줍니다. 부가통신사업자에게 아무런 통보도 없이 이런 식의 차단 행위를 일삼는 것은 사이버 공격과 다를 바 없습니다. 트래픽 변화 그래프는 마치 외부로부터 공격을 받은 사이트가 일시적으로 서비스 중지된 것처럼 보입니다.

* 참고

케이티 내부 연구원이 작성한 논문에 따르면 케이티는 P2P 트래픽을 3가지로 분류하고 각각에 대한 제어 방법을 고려하고 있습니다.

“Ⅱ. 망내 P2P 제어

본 논문에서는 P2P 트래픽은 크게 3 가지로 분류된다. 즉, 순수 개인간 파일 공유 P2P, 변칙 CDN 형 P2P, 동영상 P2P 이다. 순수 개인간 P2P 는 토렌트가 해당되며, 변칙 CDN 형 P2P 는 P2P 사업자가 CP 의 트래픽을 P2P 형태로 대행 처리해하고 수익화 하는 것이다. 동영상 P2P 는 국내에서 아프리카 TV, 네이버 TV, 다음 TV 등이 해당된다. 이중에서 변칙 CDN 형 P2P 는 기존에 IDC나 인터넷 전용회선을 통해서 유통되던 트래픽을 P2P 방식으로 처리함으로써 망사업자의 수익을 감소시키고, 네트워크 회선 단가를 인하시켜 망사업자의 수익을 감소시키는 직접적인 원인이 되고 있다.

변칙 CDN 형 P2P 트래픽을 제어하기 위해서 우선 P2P 트래픽 알고리즘을 분석하여 제어 방법을 찾고, 실제 망내에서 제어 후 효과를 분석하는 방법으로 진행하였다.

1) 변칙 CDN 형 P2P 트래픽 알고리즘 분석

변칙 CDN 형 P2P 사업자는 다음과의 경로를 통해서 개인 초고속 PC 의 자원을 강제 점유한다.

a. 웹하드에 접속하는 개인 PC 에 Client 설치

b. Client 는 P2P 사업자의 Control 서버와 통신하며, 개인 PC 에 파일 정보를 전송

c. 개인이 파일 다운로드 요청이 오면, 해당 파일을 보유하고 있는 PC 들의 정보를 파일전송을 요청하는 개인의 Client 에 전달

d. 개인 PC 가 부팅하는 순간 Client 와 Control 서버는 자동 접속

2) 망사업자의 망내에서 P2P 제어 방법

망사업자의 망내 불법 P2P 를 제어하려는 방법의 핵심은 초고속 PC 와 P2P 사업자의 Control 서버간 통신을 차단함으로써 P2P 사업자가 초고속 PC를 인식하지 못하게 만드는 것이다. 구현 방법으로는 망내에서 Control 서버의 특정 IP 를 ACL 을 적용하여 차단하는 방법과 개인 PC 가 Control 서버의 IP 를 DNS 서버에서 확인 하는 과정에서 차단하는 방법이 있다.

a. ACL 차단 방식 적용 결과

b. DNS 차단 방식 적용 결과

c. 두 방식 모두 P2P 트래픽만 선택적으로 제어 가능하고 초고속 고객의 다른 서비스 이용에는 영향을 주지 않았다.

5. 케이티의 차단 행위와 망 중립성

케이티의 그리드 차단이 합리적 트래픽 관리로 볼 수 있을지는 의문입니다. 케이티의 이용약관에는 망의 안정성을 확보하고 망 혼잡시 다수 이용자의 이익을 보호하기 위해 ‘망중립성 및 인터넷 트래픽 관리에 관한 가이드라인’ ‘통신망의 합리적 관리 이용과 트래픽 관리의 투명성에 관한 기준’에 따라 트래픽 관리를 할 수 있다고 합니다.

미래부의 위 ‘기준’에는 망 혼잡의 경우 합리적 트래픽 관리의 예시로 다음을 들고 있습니다.

< 예시 4 > 유선인터넷에서 과도한 트래픽이 발생해 트래픽의 전송지연이나 패킷 손실, 새로운 접속 연결 수용 곤란 등으로 통신망의 품질 수준 저하 또는 망 장애 등이 일어나거나 발생 가능성이 객관적으로 명백한 때 트래픽을 과도하게 유발하는 소수의 초다량이용자(heavy user)들에 한해 일시적으로 전송속도를 일정 속도이하로 제한하는 경우

< 예시 5 > 무선인터넷에서 특정지역 내에서의 일시적인 호 폭주 등 망 혼잡이 발생하였거나, 망 운영 상황, 트래픽 추세 변화, 자체 관리 기준 등에 근거하여 망 혼잡 발생 가능성이 객관적으로 명백한 때 동영상서비스(VOD 등) 등 대용량 서비스의 사용을 일시적으로 제한하는 경우

※ <예시4>와 <예시5>의 트래픽 관리를 시행하는 경우에도 인터넷 검색, 이메일 등 대용량의 트래픽을 유발하지 않는 서비스는 이용할 수 있도록 하여야 함

이에 비추어보면 케이그리드가 이용하는 IDC 서버의 IP 주소를 차단하는 행위는 소수의 초다량 이용자의 트래픽을 합리적으로 관리하는 것이라고 하기 어렵습니다.

또한 다른 부가통신사업자의 그리드 트래픽과 달리 웹하드 그리드 트래픽만 차단하는 행위는 비차별성 원칙(유사한 형태의 콘텐츠, 기기 또는 장치에 대하여 불합리하게 차별하여 취급하지 말아야 하는 원칙)에 어긋납니다.

비례성에 원칙(인터넷접속서비스제공사업자의 트래픽 관리 행위가 트래픽 관리의 목적, 동기와 부합하는지 여부 및 당해 트래픽 관리의 영향을 최소화하는 방법을 강구하였는지 여부)에 따르면, 혼잡을 유발하는 콘텐츠가 특정될 수 있는 경우, 기기의 망에 대한 접근을 차단하는 행위는 합리적 트래픽 관리로 보기 어렵다는 것이 미래부의 ‘기준’입니다.

그리고 케이티는 합리적 트래픽 관리를 시행하는 경우 시행 전 또는 후에 이용자에게 전자우편, 단문메시지 등을 통해 고지하거나 홈페이지 등에 공지하도록 되어 있음. 다만, 관련 법령에 의한 불법, 유해 트래픽(음란, 폭력물, 청소년 유해정보, 도박 등 사행행위) 관리는 고지 또는 공지 없이 시행될 수 있음. 웹하드 그리드 트래픽은 불법, 유해 트래픽에 해당한다고 보기 어려우므로, 고지나 공지 없는 그리드 차단은 이용약관에 어긋납니다.

망 사업자의 트래픽 관리 정보는 통신요금 정보포털(www.smartchoice.or.kr)에 공개되어 있는데, 이에 따르면 KT의 트래픽 관리 정보는 아래와 같습니다.

1. 트래픽 관리 기준

망 부하 시 트래픽 관리

상시 트래픽 관리

① 불법/유해 트래픽

② 망 위해(危害) 트래픽

2. 트래픽 관리 유형(요약)

3. 트래픽 관리 기준

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