[NETWORK] 교환(Switching)
📆 Created: 2023.01.25 Wed
🗓️ Updated: 2025.04.04 Fri
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목차
회선 교환 및 패킷 교환
1. 회선 교환(Circuit Switching)
1.1. 개념
회선 교환: Point to Point 방식으로 연결(Connection)을 확립하고 안정적으로 통신할 수 있는 방법이다.
연결이 이뤄진다 = 선로를 독점해 사용한다 -> 자원을 많이 사용 & 다중 통신이 어려움.
- QoS(Quality of Service): 네트워크 품질 평가 지표. QoS가 가장 우수한 네트워크 = 회선 교환.
1.2. 특징
- 교환기를 통해 통신 회선을 설정해 직접 데이터를 교환하는 방식임.
- 직접 교환 방식으로 음성 전화 시스템에 활용함.
- 송신자의 메시지는 같은 경로로 전송됨.
- 실시간 처리 가능 & 안정적 통신 가능.
- Point to Point 방식 사용.
1.3. 장단점
| 구분 | 내용 |
|---|---|
| 장점 | 1. 대용량의 데이터를 고속 전송 시 좋음. 2. 고정적인 대역폭(Bandwidth)을 사용함. 3. 접속에는 긴 시간이 소요되나, 접속 이후에는 접속이 항상 유지되어 전송 지연이 없으며, 데이터 전송률이 일정함. 4. 아날로그나 디지털 데이터로 직접 전달함. 5. 연속적인 전송에 적합함. |
| 단점 | 1. 회선 이용률 측면에서 비효율적임. 2. 연결된 두 장치는 반드시 같은 전송률과 같은 기종 사이에 송수신이 요구됨. -> 다양한 속도를 지닌 개체간 통신의 제약. 3. 속도나 코드의 변환이 불가능. -> 교환망 내에서의 에러 제어 기능이 어려움. 4. 실시간 전송보다 에러 없는 데이터 전송이 요구되는 구조에서는 부적합함. 5. 통신 비용이 비쌈. |
2. 패킷 교환(Packet Switching)
2.1. 개념
- 패킷 교환은 송신 측에서 모든 메시지를 일정한 크기의 패킷으로 분해해서 전송하고, 수신 측에서 이를 원래의 메시지로 조립하는 것임.
- IP(Internet Protocol) 주소가 붙은 패킷을 데이터그램(Datagram)이라 함.
- 라우터(Router): 데이터를 최적의 전송 경로를 결정하는 장비
- 패킷 교환망(Packet Switching Network): 송신자가 전송할 테이터를 일정한 크기의 패킷(Packet)이라는 길이로 분류해 데이터를 전송하면, 수신 측은 전송된 패킷을 다시 조립해 원래 메시지를 만듦.
- 패킷 교환은 전송 패킷에 대해 우선 순위가 같은 것을 표시해 중요한 패킷을 식별 가능하게 함.
- 패킷 교환 네트워크는 공중 교환 데이터망(Public Switched Data Network)에서 사용됨.
2.2. 특징
| 패킷 교환 네트워크 | 내용 |
|---|---|
| 다중화 | 패킷을 여러 경로로 공유함. |
| 채널 | 가상 회선 혹은 데이터그램 교환 채널을 사용함. |
| 경로 선택 | 패킷마다 최적의 경로를 설정함. <- 어떻게? |
| 순서 제어 | 패킷마다 최적의 경로로 보내지기 때문에 도착 순서가 다를 수 있음. -> 패킷의 순서 통제. |
| 트래픽 제어 | 전송 속도 및 흐름을 제어함. |
| 에러 제어 | 에러를 탐지하고 재전송함. |
2.3. 장단점
| 구분 | 내용 |
|---|---|
| 장점 | 1. 회선 이용률이 높고, 속도 변환, 프로토콜 변환이 가능하며, 음성 통신도 가능함. 2. 고 신뢰성: (경로 선택, 전송 여부 판별 및 장애 유무 등) 상황에 따라 교환기 및 회선 등의 장애가 발생해도 패킷의 우회 전송이 가능하므로 전송의 신뢰성이 보장됨. 3. 고품질: 디지털 전송 -> 인접 교환기 간 또는 단말기와 교환기 간에 전송 오류 검사를 실시해 오류 발생 시 재전송이 가능함. 4. 고효율: 다중화 사용 -> 사용 효율이 좋음. 5. 이 기종 단말장치 간 통신: 전송 속도, 전송 제어 절차가 다르더라도 교환망이 변환 처리를 제공하므로 통신이 가능함. |
| 단점 | 1. 경로에서의 각 교환기에서 다소의 지연이 발생함. 2. 위 지연은 가변적임. -> 전송량이 증가함에 따라 지연이 더욱 심할 가능성 존재. 3. 패킷별 헤더 추가로 인한 오버헤드 발생 가능성 존재. |
3. 데이터그램과 가상회선
3.1. 동작 원리
데이터그램(Datagram) 네트워크: 패킷 교환 방식으로 동작하면서 IP 주소를 사용하는 인터넷을 의미함. 가상회선: 회선 교환 방식과 데이터그램 방식의 장점을 결합한 통신 기술. 처음 패킷으로 최적의 경로를 고정하고 경로가 고정하면 그 다음은 패킷으로 나누어 고속으로 전송하는 기술임.
- e.g. ATM(Asynchronous Transfer Mode)
3.2. 차이점
| 구분 | 내용 |
|---|---|
| 가상회선 (Virtual Circuit) | 1. 패킷을 전송하기 전에 논리적인 연결을 먼저 수행함. (제어 패킷에 의한 연결형 서비스 제공) 2. 송신자는 호출을 하고 호출 수신 패킷을 주고받아서 연결하는 방식. 3. 회선 교환처럼 사용하지만 교환기에 패킷이 일시적으로 저장해 일정한 전송률 보장은 못함. 4. 비교적 긴 메시지의 전송 시 더 효과적 5. 이미 확립된 접속을 끝내기 위해서 Clear Request 패킷을 이용함. |
| 데이터그램 (Datagram) | 1. 각 전송패킷을 미리 정해진 경로 없이 독립적으로 처리해 교환하는 방식 2. 같은 목적지의 패킷도 같은 경로를 거치지 않고, 서로 다른 경로를 통해서 목적지에 도달하며 호 설정 단계의 회피가 가능함. 3. 망의 한 부분이 혼잡할 때 전송 패킷에 다른 경로를 배정 가능, 융통성 있는 경로를 설정함. 4. 특정 교환기의 고장 시 모든 패킷을 잃어버리는 가상회선 방식과는 달리, 그 경로를 피해서 전송할 수 있으므로 더욱 신뢰 가능. 5. 짧은 메시지의 패킷들을 전송할 때 효과적/재정렬 기능 필요함. |
4. 메시지 교환(Message Switching)
4.1. 개념
- 메시지 교환망(Message Switching Network): 송신된 메시지를 중앙에서 축적해 처리하는 방법 = 축적 교환 방식
- 메시지를 메모리에 저장하고 여러 수신자에게 데이터를 전송 가능.
- 전자우편에서 사용함.
4.2. 방식
- 메시지를 공유해 데이터 전송 가능.
- 메시지 별로 우선순위 부여함.
- 에러 제어 제공함.
- 응답 속도가 느림.
- 대화형 시스템으로 사용하기 어려움.