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1. 회선교환 (Circuit Switching) 방식

회선교환 방식은 회선 독점을 통한 통신방식이라고 볼 수 있습니다.

 

아래와 같은 간단한 네트워크망이 존재한다고 가정하겠습니다.(실제로는 대부분 전화망에서 사용하기 때문에 구성이 조금 다릅니다.)

 

(PC와 교환기로 이루어진 네트워크망입니다.)

(교환기는 단순히 전용선을 할당하는 장비라고 생각하셔도 무관합니다.)

 

 

네트워크망 예시

회선교환 방식의 가장 큰 특징은 [전용선 할당]에 있습니다.

 

예를들어 전송할 데이터가 있다고 하면 아래와 같이 전송을 위한 전용선을 할당하고 해당 선로로 모든 데이터를 전송합니다.

 

회선교환 방식

위 그림과 같이 송수신을 연결하는 전용선을 설정하고 전송을 하는게 핵심입니다.

 

개념을 이해하셨다면 특징에 대해 말해보겠습니다.

 

 

 

2. 회선교환의 특징

  • 회선교환은 통신 회선을 설정하여 데이터를 교환하는 방식
  • 회선 교환방식으로 음성 전화 시스템에 사용됨
  • 송신자의 모든 데이터는 동일한 경로로 전송됨
  • 안정적인 통신이 가능함
  • Point-To-Point 방식으로 연결됨
  • 통신중 중간경로에 문제가 발생할 경우 전체 연결이 끊어짐 (새로운 경로를 통한 새로운 회선할당 필요)

 

장점

 - 대용량 + 고속 데이터 처리에 우수

 - 고정적인 대역폭을 사용

 - 연속적인 데이터 처리에 우수

단점

 - 회선 이용 효율이 떯어짐 (대역폭 낭비)

 - 통신과정에서 회선문제시 회선할당부터 다시해야함

 - 통신비용이 고가임

 

 

 

3. 패킷교환 (Packet Switching) 방식

회선교환 방식과 비교된다면, 대충 눈치채셨을 수 있습니다. 패킷교환은 회선교환과 다르게 [전용선]의 개념이 없습니다.

 

패킷교환은 전송하려는 데이터를 패킷이라는 단위로 나눠 네트워크망으로 뿌려주게됩니다.

 

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

 

위의 정보를 라우터가 보고 패킷을 최적경로를 향해 전달하게 됩니다. 이때 최적경로는 단순하게 거리만을 계산하는 것이아니라, 망의 혼잡도(대역폭 사용율), 연결상태, 기타 설정등에 따라 그때그때 변경될 수 있기 때문에 경로는 수시로 변경될 수 있습니다.

 

따라서 특정한 데이터가 100개의 패킷으로 분해되어 전송된다면, 100개의 패킷들은 라우터에의해 서로다른 경로로 전송될 수 있고, 최종적으로 목적지에 100개의 패킷이 전달되면 패킷의 순서를 통해 다시 원래의 데이터로 합쳐지는 방식입니다.

 

 

(PC와 라우터로 이루어진 네트워크 망입니다.)

(라우터는 데이터의 최적경로를 파악하고 결정하여 송신하는 장비로 일단은 공유기의 상위호환 정도로 생각하셔도 괜찮습니다.)

 

패킷교환 방식

위의 그림과 같이 3개의 패킷이 [왼쪽]에서 [오른쪽]으로 전송될 때, 각각의 패킷은 서로 다른 경로로 전송될 수 있습니다.

 

또한 이러한 특성 때문에 전송되는 패킷은 순서와 다르게 수신될 수 있습니다.

 

 

 

4. 패킷교환의 특징

  • 전송되는 패킷은 여러 경로를 이용가능(패킷별로 최적의 경로 선택)
  • 송신 패킷의 순서와, 수신 패킷의 순서가 다를 수 있음
  • 전송 속도 및 흐름 제어가 가능
  • 에러 탐지가 가능(패킷정보를 통해)
  • 일반적인 인터넷 망에서 사용됨

 

장점

 - 회선의 이용률이 높음

 - 애러 및 장애에 강함 : 라우터 고장시 다른 경로를 즉각적으로 이용, 애러에 대해 특정 패킷만 재전송 가능

 - 인터넷 뿐만 아닌 다양한 통신망에서 사용가능(전화도 가능)

단점

 - 경로 탐색과정에서 지연이 발생됨

 - 전송량 증가에 따라 지연율이 급격하게 상승

 - 패킷헤더 추가로 인한 오버헤드 발생이 가능함

 

 

 

 

5. 가상회선(Virtual Circuit) 기술

가상회선 기술은 위의 패킷교환방식의 네트워크에서 회선교환과 같은 통신을 만들어주는 기술입니다.

 

패킷단위로 데이터를 전송하지만, 사전에 논리적으로 구성된 특정한 경로로 데이터를 전송하게 됨으로 모든 패킷은 동일한 경로를 통해 데이터가 전송됩니다.

 

수신측은 위의 특징 때문에 순차적으로 패킷을 수신할 수 있습니다.

 

다만 전송을 수행하기 전에 앞서 언급한것처럼, 경로를 결정해야하고 이를 위해 몇가지 특수한 패킷들을 네트워크에 전송할 필요가 있어 처음 연결에 약간의 시간이 필요하며, 또한 경로만 일정할 뿐, 전용회선이 아니기 때문에 설정한 경로를 통해 다른 노드에 의해 대량의 데이터가 유입될 경우 네트워크 지연이 발생할 수 있습니다.

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0. 네트워크는?

네트워크(Network)의 어원은 Net+work로 '그물을 짜는 일'에서 나왔다고 합니다.

네트워크는 의미있는 정보인 데이터를 전송하는 복잡한 그물이라고 볼 수도 있겠네요.

 

하지만, 만약 누군가에게 네트워크의 정의에 대해 말해줄 일이 생긴다면 아래처럼 말할꺼 같습니다.

 

네트워크란 두 개 이상의 노드가 서로의 자원을 고유할 수 있는 데이터 통신 환경.

 

뭔가 유식해보이는 느낌을 주니까요.ㅎㅎ

 

 

본론으로 들어와서 네트워크는 크게 유선과 무선으로 나눠볼 수 있다고 생각합니다. 무선네트워크라하면 LTE, WiFi 같은 녀석들이 있을 것이고, 유선이라고 한다면 PC와 셋톱박스의 연결되는 인터넷이 대표적이겠죠.

 

앞으로 이러한 네트워크 환경을 구성하는 다양한 프로토콜과 이론들에 대하여 알아보도록 하겠습니다. 먼저 간단한 이론부터 시작하겠습니다.

 

1. 거리 기반 네트워크

종류 범위 특성
PAN (Personal Area Network) 약 5m 전후의 인접 통신 초 인접지역 통신으로 일반적으로 무선의 WPAN이 주
LAN (Local Area Network) 근거리 네트워크로 사무실과 같은 소규모 공간 내의 고속 통신회선 WAN보다 빠른 통신 속도, 단일 기관 소유의 네트워크, Peer-to-Peer 형태가 주
MAN (Metropolitan Area Network) LAN과 WAN의 중간형태 광케이블, 동축케이블을 통한 전송, DQDB 프로토콜
WAN (Wide Area Network) 광대역 네트워크망으로 유관한 LAN간의 연결 목적지를 결정하는 경로 탐색 알고리즘이 중요

 

* DQDB (Distributed Queue Dual Bus) : IEEE 802.6 표준 MAN 프로토콜, 이중 버스형태에 분산 큐를 통한 큐잉방식을 통한 전송방식.

 

 

 

2. 데이터 전송 방식

유무선 통신방식은 크게 3가지 형태로 나눌 수 있습니다.

 

단방향 통신 (Simplex)

일방적으로 'A->B' 의 통신방 가능한 전송방식

Simplex
반이중 통신 (Half Duplex)

서로 데이터를 전송할 수 있지만, 하나의 회선을 사용하기 때문에 동시에 전송은 불가능 (ex, 무전기)

Half Duplex
전이중 통신 (Full Duplex)

서로 언제나 필요한 데이터를 동시에 송수신 할 수 있는 전송 (ex, 전화)

Full Duplex 

 

 

3. 네트워크 토폴로지 (Network Topology)

네트워크 토폴로지는 물리적으로 연결된 형태에 따른 분류라고 볼 수 있으며, 다르게 말해 통신망의 구조에 따른 분류라고도 볼 수 있습니다.

 

크게 '링크'와 '노드'라는 요소로 이루어져있습니다.

 

링크(=회선) : 두 노드를 연결하는 선으로 PC에 연결되는 인터넷선(랜선)을 생각하면 이해하기 좋습니다.

노드 : 뒤에서 다루겠지만, 네트워크의 데이터를 송수신하고, 이 데이터를 처리하는 장치를 말합니다. 대표적으로 PC(단말노드)와 라우터가 있습니다.

 

 

네트워크 토폴로지에 의한 분류는 크게 5가지로 나눌 수 있습니다.

 

계층형 (Tree)

장점

 *. 네트워크 관리가 쉽고, 새로운 장치를 추가하기 쉬움

 * 네트워크의 신뢰도가 높음

 

단점

 * 트래픽 집중에 따른 속도 저하현상(병목현상)이 발생하기 쉬움

 * 상위 노드 고장시 상위 네트워크와의 통신이 불가능

버스형 (Bus)

장점

 * 설치비용이 적고, 신뢰성 우수

 * 구조 간단

 * 새로운 노드 추가가 쉬움

 

단점

 * 네트워크 병목현상 발생이 쉬움

 * 장애 발생시 전체 네트워크 마비

 

특징

 * 회선의 양 종단에는 터미네이터(Terminator)가 존재하여 신호의 반사를 차단합니다.

성형 (Star)

장점

 * 고속 네트워크에 적합

 * 노드 추가가 쉬움

 * 개별 링크 장애시에도 네트워크에 영향이 없음

 

단점

 * 중앙 노드 장애시 전체 네트워크 불통

 * 노드 증가에 따라 네트워크의 복잡도가 증가함

링형 (Ring)

장점

 * 저렴한 네트워크 구성이 가능

 * 충돌현상이 발생하지 않음

 

단점

 * 네트워크의 구성을 변경하기 힘듬

 * 링크 장애시 전체 네트워크 불통

 

특징

 * Token Passing기법을 사용한다.

망형 (Mesh)

장점

 * 완벽하게 이중화 되어있으므로 장애에 강함

 * 많은양의 데이터 처리에도 문제없음

 

단점

 * 구축과 운영 비용이 매우 고가 

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