네트워크 통신 방식 - 회선교환과 패킷교환

회선 교환 

회선 독점을 통한 통신방식이다. 

위와 같이 전송을 위한 전용선을 할당하고 해당 선로로 모든 데이터를 전송한다. 핵심은 " 전용선 설정 "이다.

 

특징 및 장단점

 

• 통신 회선을 설정하여 데이터를 교환하는 방식이다.
• 쉽게 말해 전화망 ( 사이에 끼어들 수 없다. )
• 송신자의 모든 데이터는 동일한 경로로 전송된다.
• 안정적인 통신 가능하고 전송 지연이 없고 데이터 전송률이 일정하다.
• 그러나 회선 이용 효율이 떨어지고 문제가 발생할 경우 전체 연결이 끊어지기 때문에 새로운 회선 할당이 필요하다. 

위의 단점을 극복하기 위해 다중화라는 개념이 탄생한다.

주파수 분할 다중화 (FDM) 와 시분할 다중화 (TDM)

- 주파수 분할 다중화

 

한 전송로의 대역폭을 여러개의 작은 채널로 분할하여 여러 단말기가 동시에 이용하는 방식. 채널간에 상호간섭을 막으려면 보호 대역이 필요하다

 

- 시분할 다중화

 

전송로 대역폭 하나를 시간 슬롯으로 나눈 채널에 할당하여 채널 몇개가 한 전송로의 시간을 분할해서 사용한다.

 

하지만, 다중화된 링크 속의 각각의 채널은 같은 시간에 하나의 통신에만 사용되기 때문에 조금 나아졌다 뿐이지 패킷교환에 비해 비효율적인거는 마찬가지입니다.

 

 

패킷 교환

전송하려는 데이터를 패킷이라는 단위로 나눠 네트워크망으로 뿌리는 네트워크 방식이다.

(현재 가장 많이 사용되고 있다.)

패킷에는 해당 데이터가 어떤 데이터의 몇번째 데이터인지의 정보와 최종 목적지에 대한 정보가 들어있다.

위의 정보를 라우터가 보고 여러 통신 지점(Node)을 연결하는 경로 중 최적의 경로를 찾아 전달한다.

최적 경로는 망의 혼잡도, 연결상태, 기타 설정등에 따라 변경될 수 있다.

따라서, 특정한 데이터가 100개의 패킷으로 분해되어 전송되면, 100개의 패킷들은 라우터에 의해 서로 다른 최적의 경로로 전송될 수 있고 최종적으로 목적지에 100개의 패킷이 전달되면 순서대로 다시 합쳐지는 방식이다. 

 

특징 및 장단점

 

• 패킷 별로 최적의 경로를 선택한다.
• 송신 패킷과 수신 패킷의 순서가 다를 수 있다.
• 전송 속도 및 흐름 제어가 가능하며 에러 탐지도 가능하다.
• 일반적인 인터넷 망에서 사용되고 있다.
• 회선이용률이 높으며 고품질, 고효율이다.
• 회선 교환과 달리 짧은 데이터 트래픽에 적합하다.
• 경로에서의 각 교환기에서 다소의 지연이 발생한다.

 

라우터에서 발생하게되는 delay는 정리해보면 총 4가지로 나눌 수 있다.

 

• Processing Delay : 패킷 헤더를 조사하고 그 패킷을 어디로 보낼지를 결정하는 시간
• Queuing Delay : 패킷은 큐에서 링크로 전송되기를 기다리면서 큐잉 지연을 겪는다
• Transmission Delay : 패킷의 길이를 L비트, 라우터 A에서 B까지의 링크 전송률은 Rbps라면, 전송지연은 L/R이다 (=패킷의 모든 비트를 링크로 밀어내는데 필요한시간)
• Propagation Delay : 일단 비트가 링크에 전해지면 라우터 B까지 전파되어야한다. 링크의 처음부터 라우터 B까지의 전파에 필요한 시간. d/s(d는 라우터 A와 B사이의 거리. s는 링크의 전파속도). 이는 빛의 속도와 같거나 그보다 조금 작다

위의 4개의 Delay를 다 합친 시간이 노드 상에서의 Delay(nodal)이다.

 

 

가상 회선( Virtual Circuit ) 방식

위의 패킷교환 방식의 네트워크에서 회선교환과 같은 통신을 만들어주는 방식이다.

 

패킷단위로 데이터를 전송하지만, 사전에 논리적으로 구성된 특정한 경로로 데이터를 전송하므로 모든 패킷은 동일한 경로를 통해 전송된다. 따라서 수신측은 순차적으로 패킷을 수신할 수 있다. 

 

그러나, 경로를 결정하는 등 처음 연결에 약간의 시간이 필요하며, 경로만 일정할 뿐 전용선이 아니기 때문에 다른 데이터가 유입되었을 경우 네트워크 지연이 발생할 수 있다. 

 

 

 

참고한 블로그

https://velog.io/@ckstn0777/%EB%84%A4%ED%8A%B8%EC%9B%8C%ED%81%AC-%ED%8C%A8%ED%82%B7-%EA%B5%90%ED%99%98

패킷 교환과 회선교환

https://youngq.tistory.com/72

[네트워크 이론] 2. 회선교환과 패킷교환