Basic Security/_Networks2008.01.24 14:29
ATM(Asynchronous Transfer Mode, 비동기 전송 모드)


ATM이라고 하면 현금자동 입.출금기가 생각날 것이다. 하지만 IT를 전공한 사람이라면 그와 함께 비동기 전송 모드라고 하는 광대역 전송에 쓰이는 스위칭 기법 또한 떠올라야 한다.

ATM의 이름이 붙여지게된 것은 ATM이 생기기 전에 생겨난 전화망을 기본으로 한 전송에서는 STM(Synchronous Transfer Mode)의 전송방식이 사용되었다. STM은 TDM 방식을 사용하여 각 시간 슬롯마다 자기에게 할당된 데이터만 보낼 수 있어서 보낼 데이터가 없는 사용자의 슬롯은 낭비하는 결과를 가져오게 되었다. 하지만 ATM에서는 이러한 동기화를 맞추기 않고 보낼 데이터가 없는 사용자의 슬롯은 다른 사람이 사용할 수 있게 만들었다. 그래서 비동기 전송 모드라고 이름이 붙여지게 되었다.

ATM은 1990년대 초에 설계되어 한창 과대 선전되었다. 원래 음성, 데이터, 케이블 TV, 텔렉스 및 다른 모든 것은 단일 통합 시스스템으로 병합하여 모든 사람에게 모든 서비스를 지원할 수 있게 함으로써 모든 네트워킹 및 전기 통신의 문제점을 해결하려고 하였다. 하지만 그렇게 까지는 되지 못했다. 현실과 이상 사이의 차이가 너무도 많은 것 중에 하나가 정보통신 기술일 것이다.

전화회사를 격퇴한 인터넷 계의 많은 사람들은 초기 ATM의 기술이 나오면서 ATM이 인터넷을 대체하는 것으로 생각했었다. 하지만 이론 자체로 보면 인터넷보다 더 좋은 서비스임에도 불구하고 이미 인터넷은 너무 멀리 와버렸고 인터넷 상의 서비스는 너무도 빠르게 퍼져나갔기 때문이다.


ATM 가상 회선
ATM 망은 연결형 이기 때문에 데이터를 송신하려면 먼저 하나의 패킷을 보내어 연결을 설정해야 한다. 이 셋업 패킷이 서브넷을 통과하여 보내지면, 그 경로 상의 모든 라우터는 연결이 설정되었다는 것을 알리기 위해 내부 테이블에 등록되고 필요한 자원을 할당한다. 전화망의 연결은 물리 회선 연결이라고 하고, ATM의 연결은 가상 회선(Virtual Circuit)이라 한다. 물리 회선은 송신자와 수신자가 연결되면 둘 만의 할당된 대역폭으로 전송 경로가 설정되지만 가상 회선은 둘 간의 연결이 설정되었다는 의미에서 물리 회선과 차이가 없지만 송신자와 수신자의 둘 만의 경로가 아닌 다른 사용자들도 그 경로를 통해 또다른 연결을 설정 할 수 있다.
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일단 연결이 설정되면, 양쪽 중 어느 한 쪽은 데이터를 전송하기 시작할 수 있다. ATM의 기본적인 아이디어는 모든 정보를 셀(cells)이라고 하는 작고 고정된 크기의 패킷으로 전송하는 것이다. 5바이트의 헤더와 48바이트 길이의 페이로드로 구성된 53바이트의 길이로 되어 있다.
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헤더 부분은 연결 식별자로서 송신 및 수신 호스트와 모든 중간 라우터에게 어느 셀이 어느 연결에 속한 것이라는 것을 알려주는 역할을 한다. 각 라우터는 이 정보는 이용하여 각 셀의 경로 배정을 할 수 있다. 셀의 경로는 하드웨어 적으로 할당되므로 고속으로 처리된다. 고정 크기의 셀을 가지고 있기 때문에 하드웨어 라우터를 설정하는데 쉽기 때문이다.

가변 길이의 IP 패킷은 소프트웨어에 의해 경로가 배정되므로 프로세스가 ATM 셀보다 느리다. ATM의 또 하나의 강점은 하드웨어가 하나의 셀을 다중 출력 회선으로 복사할 수 있도록 설정할 수 있다는 것인데, 이는 많은 수신자들에게 브로드캐스팅되는 텔레비전 프로그램을 처리하는데 잘 이용될 수 있다. 결국, 작은 셀들은 회선을 많이 점유하지 않으므로 서비스 품질(QoS)을 보다 쉽게 보장할 수 있다.

모든 셀들은 가상 회선을 따라 같은 경로를 따라 목적지 까지 간다. 셀 전달은 보장되지 않지만, 그 순서는 보장된다. 셀 1이 먼저, 셀 2가 다음에 송신되었다면, 셀 1이 먼저, 셀 2가 나중에 도착한다. 절대로 순서가 바뀌는 경우는 없다. 하지만 두 셀중의 하나 또는 둘 모두 손실 될 수 있다. 이러한 손실된 셀을 복구하는 것은 상위 레벨의 프로토콜에게 위임하여 처리한다. 셀의 복구를 처리하지는 못하지만 인터넷이 제공하는 QoS보다는 더 좋다. 인터넷은 패킷의 손실 뿐만아니라 순서까지도 보장하지 않기 때문이다.


ATM 참조모델
ATM은 전송을 위한 고유한 모델을 가지고 있다. 하지만 기존의 OSI 모델이나 TCP/IP 모델과는 다른 고유한 참조모델을 가지고 있다. ATM은 물리 계층, ATM 계층, ATM 적응 계층으로 이루어져 있다.
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물리 계층(Pysical layer)은 전압, 비트 동기화 등의 물리 매체를 다룬다. ATM은 특정 규칙을 규정하지는 않지만 ATM 셀이 스스로 유선이나 광섬유를 통해 전송되기도 하고 또한 다른 반송 방식의 페이로드로 포장될 수도 있다. 다시 말해, ATM은 전송매체와는 독립적으로 설계되었다.

ATM 계층(ATM layer)은 셀과 셀 전송을 다룬다. 이것은 셀의 레이아웃을 정의하고 헤더 필드가 의미하는 것을 알려준다. 또한 가상 회선의 연결 및 해제, 혼잡제어도 다룬다.

AAL(ATM Adaptation layer)는 패킷들을 조각내어 셀 단위로 전송 한 후 수신측에서 다시 이를 조립하는 역할을 한다.

기존의 2차원 참조모델과 달리 ATM은 2차원으로 정의되었다. 사용자 평면(user plane)은 데이터 전송, 흐름 제어, 오류 정정 및 기타 사용자 기능을 다룬다. 제어 평면(control plane)은 연결 관리와 관련되어 있다.

물리 계층과 AAL 계층은 각각 두개의 부계층으로 나누어 지는데, 그 중 아래에 있는 부계층은 실질적인 작업을 하고 위에 있는 부계층은 상위 계층과의 적절한 인터페이스를 제공한다.
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물리 계층의 PMD(Physical Medium Dependent) 부계층은 실제 케이블의 접속하여 비트의 동기화를 다룬다. TC(Transmission Convergence) 부계층은 셀들이 전송 될 때, 셀들을 비트열로 PMD 계층으로 전송한다. 수신할 때에는 PMD 부계층을 통해 비트 스트림을 받는다. 이 작업은 비트 스트림을 ATM 계층으로 보내기 위해 셀 스트림으로 변환하는 것이다. 비트 스트림에서 셀이 시작하고 끝나는 곳이 어디인지 알려주는 것과 관련된 모든 문제를 처리한다. OSI와 관련된 대부분의 모델은 이 기능은 데이터링크 계층에서 수행하지만 ATM은 물리 계층에서 이 기능을 수행한다.

ATM 계층은 앞서 설명했듯이 셀의 생성 및 전송을 포함하여 셀을 관리한다. 이것은 OSI 모델의 데이터 링크 계층과 네트워크 계층을 혼합한 것이다.

AAL 계층의 SAL(Segmentation And Reassembly) 부계층은 전송 쪽에서는 패킷을 셀 단위로 분해하고 목적지에서는 이들을 다시 원상태로 되돌려 놓는다. CS(Coveragence Sublayer) 부계층은 ATM 시스템이 서로 다른 응용프로그램에게 서로 다른 서비스를 제공하도록 돕는다.

처음 ATM의 시작과는 다르게 현재의 ATM의 미래는 불투명한 상태이다. 인터넷을 대체할 것이라는 기대는 져버린지 오래지만 WAN 상의 연결에서는 ATM 기술이 쓰이고 있다. 앞으로 ATM의 미래는 좀 더 지나봐야 할 것 같다.


Reference : Computer Networks(Andrew S, Tanenbaum)
Posted by Proneer

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  1. 퍼갔습니다

    2008.12.23 18:33 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]