Basic Security/_Networks2008.01.13 23:59
Circuit, Message, Packet switching


네트워크 상에서 호스트와 호스트 간에 정보를 주고 받는 교환 방식에는 회선 교환 방식(Circuit switching), 메시지 교환 방식(Message switching), 패킷 교환 방식(Packet switching)이 있다. 하지만 현재에는 회선 교환 방식과 패킷 교환 방식 두 가지가 사용된다.

회선 교환 방식(Circuit switching)
회선 교환 방식은 전화망을 예로 들 수 있다. 전화를 걸면 교환 장비들은 전화를 건 사람으로 부터 수신자의 전화기에 이르는 경로를 찾아낸다. 중요한 특징은 데이터가 전송되기 전에 end-to-end 간의 경로(연결)를 설정해야 한다는 것이다. 한번 설정된 경로는 둘 간의 전용 경로로서 데이터가 전송되는 동안 계속 유지 된다. 하지만 경로를 설정하는 시간이 비교적 오래 걸릴수가 있다.

일반 전화 같은 경우 전화벨이 울리기 까지 5초가 걸리기도 하고, 장거리나 국제 전화의 경우에는 더욱 오래 걸릴 수가 있다. 이러한 셋업시간 동안은 데이터가 전송되지 못한다. 하지만 셋업 시간을 마치면 둘 간의 데이터 전송에는 전자기 신호의 전파속도인 전파지연 밖에 발생하지 않는다. 왜냐하면 호스트(end-system)간에 회선을 설정 할 때 대역폭(bandwidth)라고 부르는 일정한 전송률을 예약하는데 이 전송률을 사용하여 송신자는 수신자에게 일정한 속도로 데이터를 보낼 수 있기 때문이다. 또한 호스트(end-system) 간의 전송만을 위한 경로가 설정되었기 때문에 혼잡(congestion)도 발생하지 않는다.

송신자와 수신자가 한 회선을 점유하게 되면 서울에서 부산까지 100명이 전화하기를 희망한다면 100개의 회선이 필요할 것이다. 그렇다면 1000명의 통화를 위해서는 1000개의 회선을 서울과 부산사이에 놓아야 한다는 말인가? 그 사이에 있는 대전, 대구와도 같은 통신을 원한다면 3000개의 회선이 필요할 것이다. 이러한 구성은 대단히 비효율적인 방법이다. 따라서 이러한 비효율을 해결하기 위한 방법으로 한 회선에서 일정 전송률을 보장하면서 다중 데이터 흐름을 보내기 위한 TDM, FDM 등의 방법이 연구되었다.


메시지 교환 방식(Message switching)
메시지 교환 방식은 송신자와 수신자간의 어떠한 물리적인 경로도 성립되지 않는다. 대신에 송신자가 데이터를 보내면 한번에 물리적인 경로를 통해 전달되는 것이 아니라 중간의 라우터의 디스크에 저장되었다가 한 홉씩 전달된다. 이러한 방식을 저장 후 전송(store-and-forward) 이라 한다. 이렇듯 하나의 메시지가 한 홉 간에 완전히 전송된 후에 다음 메시지가 전송될 수 있다.


패킷 교환 방식(Packet switching)
메시지 교환 방식은 메시지 크기의 제한이 없다. 따라서, 너무 큰 메시지의 경우 임시 저장이 힘들 수 있다. 또한, 하나의 메시지가 오랫동안 라우터에서 지체될 수 있기 때문에 대화형 트래픽(Interactive traffic)에서는 적합하지 않다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 나온 것이 패킷 교환 방식이다.

패킷 교환 방식은 메시지의 크기에 제한을 두고 라우터의 디스크가 아닌 메인메모리에 임시 저장한다. 따라서, 하나의 메시지가 작은 메시지인 패킷으로 분할이 되어 전송되는데 이는 첫번째 메시지의 전체가 도착하기 전에 두번째 메시지의 패킷이 전달 될 수 있다. 쉽게 병렬처리를 생각하면 될 것이다. 이와 같은 이유로 현재는 패킷 교환 방식이 널리 쓰이며 메시지 교환방식은 쓰이지 않는다. 단, 패킷 교환 방식을 사용하기 위해서는 작은 메시지 들은 서로 네트워크 상황에 따라 순서가 다르게 전송될 수 있으므로 수신측에서 재조합의 과정이 필요하다.
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현재 사용되는 회선 교환 방식과 패킷 교환 방식의 차이점을 살펴보면 다음과 같다.

회선 교환 방식은 통신이 시작되기 전에 셋업 시간이 필요하지만 패킷 교환 방식은 셋업 시간 없이 첫 번째 패킷이 도착하는 대로 바로 전송된다.

회선 교환 방식의 셋업 절차는 송신측에서 수신측까지의 경로를 따라 대역폭을 미리 예약하는 과정이다. 따라서, 모든 데이터는 이 경로를 따라 전송되므로 순서에 어긋날 이유가 없다. 하지만 어떠한 경로도 미리 예약되지 않은 패킷 교환 방식은 네트워크의 상황에 따라 순서가 어긋날 수 있어 수신측에서 재조합의 과정이 필요하다.

장애의 관점에서 보면 패킷 교환 방식은 회로 교환 방식보다 장애에 더 강하다. 회선 교환 방식은 둘 간의 경로 중간에 하나의 교환기가 고장나면 전체적으로 데이터 전송이 이루어지지 못하지만 패킷 교환 방식은 하나의 라우터가 고장나도 우회할 수 있기 때문에 장애에 더 강하다.

전송 속도를 보면 셋업 과정을 제외하면 회선 교환 방식은 전자기 신호의 전송속도인 전파지연의 시간만 소비되지만 패킷 교환 방식은 중간의 라우터의 메모리에 임시적으로 저장 후 전송을 하게 되므로 전송 시간이 좀 더 지연된다.

과금 방식으로 보면 회선 교환 방식의 과금은 거리와 접속 시간에 근거한다. 패킷 교환 방식은 접속 시간 보다 트래픽의 양이 중요하게 된다. ISP 들이 패킷에 대한 과금이 아닌 월 정액제를 사용하고 있지만, 백본 사업자 들은 트래픽의 양에 따라 과금을 부과한다.

다음은 회로 교환 방식과 패킷 교환 방식간의 차이점을 표로 구성한 것이다.
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Posted by Proneer

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  1. 비밀댓글입니다

    2009.10.05 00:52 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
  2. 감사합니다. 잘 볼게요 ^^

    2012.03.23 09:06 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]