커널에서 효과적인 UDP 처리를 통한 네임서버 응답률 향상에 대한 연구

국문 초록 (Abstract)

인터넷 사용량이 기하 급수적으로 늘어나고, 많은 응용프로그램들이 다양한 형태의 주소가 네임서버를 이용해서 서비스를 증대하고 있는 실정이다. 그로 인해서 네임서버의 사용량이 예전에 비해서 많이 증가되고 있는 추세입니다.이러한 네임서버는 주로 UDP(User Datagram Protocol)를 사용하며, 많은 트래픽이 유입이 되거나, 바이러스/웜에 의한 DOS/DDOS 공격이 이루어질 경우에 네임서버의 응답률이 기하 급수적으로 떨어지는 증상이 발생되고 있다.즉 쿼리가 폭증하게 되면 네임서버의 처리가 늦어지게 되고, 시스템에서 설정된 UDP 버퍼 크기를 초과되는 현상이 발생되게 된다. 시스템의 UDP 버퍼 크기를 초과하게 되면, 이후에 유입되는 패킷에 대해서는 버퍼에 저장을 하지 못하고, 패킷을 잃어 버리게 된다. DNS 프로토콜은 UDP 프로토콜의 특징에 의해서 중간에 데이터가 손실될 수 있는 점을 고려하여 응답이 없는 경우에 최소 2~3회의 재시도를 하도록 설계가 되어 있다. 이러한 현상이 발생이 되며, 네임서버로 유입이 되는 쿼리가 폭증하고, 네임서버 프로그램의 CPU 사용률은 급증하고, 응답률은 기하 급수적으로 떨어지게 되는 것이다.본 연구에서는 네임서버가 운영되는 시스템에서 커널 버퍼 크기에 따른 응답률 변화와 이를 기반으로 운영체제에서 네임서버 캐시 역할을 할 수 있는 모듈에 대한 연구로써 (1) 네임서버로 운영되고 있는 시스템의 동작 원리를 분석하여 효과적인 운영 방안을 제시하며, (2) 이를 근간으로 네임서버를 운영하는 시스템에서 적절한 버퍼크기를 분석하고, 마지막으로 (3) 운영체제에서 네임서버를 캐시를 할 수 있는 모듈을 이용하여, 커널에서 효과적인 UDP 버퍼를 활용을 할 수 있는 방법을 제시하는데 연구의 의의를 갖는다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The internet traffic load is geometrically increasing, and plenty of application programs are sending various of addresses to DNS servers for DNS service. Consequently, the DNS resolution service usage is increasing explosively. UDP (User Datagram Protocol) packets are used for DNS service; the response percentage of DNS servers will be geometrically going down while the traffic load is high or receiving DOS/DDOS attacks caused by virus/warms.That is, increased queries will cause low performance and buffer overflow on DNS servers. In this case, the buffer will not be able to cache subsequent queries, and the queries will be dropped. According to the characteristic of UDP packets, in case of no response packets received, it will retry 2~3 times at least. In this case, the incoming queries are increased sharply, and the CPU usage goes up, the response percentage goes down.In this thesis, we did some research on the influence of the response percentage while changing the kernel buffer size and the module which can cache queries on DNS servers. (1) Analyze the working theory of DNS system and present a more effective operation mechanism. (2) Based this theory, analyze an appropriate buffer size of DNS system, and finally (3) utilize the module which can do cache role on the DNS system, to present a new mechanism to make good use of effective and efficient UDP buffer on kernels.