[네트워크] 회선교환 방식과 패킷교환 방식

회선교환(Circuit Switching)

‣ 개념

교환기를 통해 통신 회선을 설정하여 직접 데이터를 교환하는 방식이다. 직접교환 방식으로 일반 전화에 사용한다.

대표적으로 전화망을 생각하면 된다.

 

‣ 특징

전송 전에 회선이 전용선으로 설정되어 동일한 경로를 독점하며, 데이터 전송이 없어도 회선 해제 요청이 없으면 계속 접속을 유지한다. 전송 시작 후 오버헤드가 없다. point-to-point 전송 구조이고, 전송된 데이터의 에러 제어나 흐름 제어는 사용자에 의해 수행되어야 한다.

 

‣ 장점

대용량의 데이터를 고속으로 전송할 때 좋고, 고정적인 대역폭을 사용한다. 접속에는 긴 시간이 소요되지만 그 후 접속이 항상 유지되어 전송 지연이 없으며, 데이터 전송률이 일정하다. 아날로그나 디지털 데이터로 직접 전달하며, 연속적인(실시간) 전송에 적합하다.

 

‣ 단점

회선 이용율 면에서 비효율적이다. 연결된 두 장치는 반드시 전송률과 같은 기종 사이에서만 송수신이 가능하다.(다양한 속도를 지닌 개체 간 통신이 제약된다.) 속도나 코드의 변환이 불가능하다. 즉, 교환망 내에서의 에러 제어가 어려워서 실시간 전송보다 에러 없는 데이터 전송이 요구되는 구조에서는 부적합하다. 또한 통신 비용이 고가이다.

 

패킷교환(Packet Switching)

‣ 개념

송신측에서 모든 메시지를 일정한 크기의 패킷으로 분해해 전송한다. 수신 측에서 이를 원래의 메시지로 조립한다.

대표적으로 인터넷이 패킷교환에 해당한다.

 

‣ 특징

패킷 다중화, 논리 채널, 경로 선택(routing) 제어, 순서 제어, 트래픽 제어, 오류 제어의 기능을 한다. 수신된 패킷의 저장기능(대기 큐), 순서 제어 기능(목적지에서 수신된 패킷의 순서를 재정렬한다.), 트래픽 제어 기능(흐름 제어, 혼잡 제어, 교착상태)

* 경로 배정 요소 - 성능 기준, 결정 시간, 결정 장소, 네트워크 정보

 

‣ 장점

회선 이용률이 높고, 속도 변환과 프로토콜 변환이 가능하며, 음성 통신도 가능하다. 고신뢰성(경로 선택, 전송 여부 판별 및 장애 유무 등 상황에 따라 교환기 및 회선 등의 장애가 발생하더라도 패킷의 우회전송이 가능하므로 전송의 신뢰성을 보장한다.), 고품질(디지털 전송이므로, 인접 간에 또는 단말기와 교환기 간에 전송, 오류 검사를 실시해 오류 발생 시 재전송이 가능하다.), 이 기종 단말 장치 간 통신(전송 속도, 전송 제어 절차가 다르더라도 교환망이 변환 처리를 제공하므로 통신이 가능하다.)

 

‣ 단점

각 교환기의 경로에서 다소 지연이 발생한다. 이런 지연은 가변적이다. 즉, 전송량이 증가함에 따라 지연이 더욱 심할 수 있다. 패킷 별 헤더 추가로 인한 오버헤드 발생 가능성이 존재한다.

 

‣ 종류

- 가상 회선 방식 : 패킷을 전송하기 전에 논리적인 연결을 먼저 수행한다. (제어 패킷에 의한 연결형 서비스) 호출 요구를 하고 호출 수신 패킷을 주고받아서 연결하는 방식(전체 패킷에 대해 동일한 전송 경로 지정)이다. 회선교환처럼 사용하지만 교환기에 패킷이 일시적으로 저장되며 일정한 전송률을 보장할 수 없다. 비교적 긴 메시지의 전송 시에 더 효과적이고, 이미 확립된 접속을 끝내기 위해 Clear Request 패킷을 이용한다.

- 데이터그램 방식 : 각 전송 패킷을 미리 정해진 경로 없이 독립적으로 처리해 교환하는 방식이다. 같은 목적지의 패킷도 같은 경로를 거치지 않고 서로 다른 경로를 통해서 목적지에 도달한다. 망의 한 부분이 혼잡할 때 패킷에 다른 경로를 지정하여 배정 가능하며(각 패킷마다 임의의 전송 경로 지정), 융통성 있는 경로를 설정한다. 특정 교환기의 고장 시 모든 패킷을 잃어버리는 가상회선 방식과는 달리, 그 경로를 피해서 전송할 수 있으므로 더욱 신뢰할 수 있다. 짧은 메시지의 패킷들을 전송할 때 효과적/재정렬 기능이 필요하다. 

 

회선교환과 패킷교환의 차이점

‣ 회선교환 : 전용 전송로가 존재한다. 전송단위가 연속적인 데이터이다. 동일한 전송 경로를 사용한다. 전송 데이터와 수신데이터의 순서가 일치한다. 연속적 전송 형태이다. 

 

‣ 패킷교환 : 전용 전송로가 존재하지 않는다. 전송단위가 패킷 단위이다. 가상 회선 방식과 데이터그램 방식이 있다. 전송 데이터와 수신 데이터의 순서가 가상 회선 방식에선 일치하지만, 데이터그램 방식에서는 불일치한다. 일시적 전송 형태이다.