데이터 회선망
회선 교환망(Circuit Switched Network)은 통신을 원하는 두 지점을 교환기를 이용하여 물리적으로 접속시키는 방식으로 기존의 음성 전화망이 대표적입니다.
정보통신망은 송신, 수신 측 상호 간을 연결하는 경로 중에 교환기의 사용 여부에 따라 전용 회선과 교환 회선으로 구분됩니다.
전용 회선
- 전용회선은 송수신 상호 간에 통신 회선이 항상 고정되어 있는 방식입니다.
- 회선이 고정되어 있기 때문에 전송속도가 빠릅니다.
- 오류가 적게 일어납니다.
- 사용 방법이 간편하고 업무 적용이 쉽습니다.
- 고장이 났을 때, 유지, 보수가 유리합니다.
- 전송할 데이터의 양과 회선의 사용 시간이 많을 때 효율적입니다.
- 포인트 투 포인트 방식과 멀티포인트 방식이 있습니다.
교환 회선
- 교환기에 의해 송신, 수신 상호간이 연결되는 방식입니다.
- 전용 회선에 비해 전송 속도(4,800 bps 이하)가 느리다.
- 정보 보안을 위해 정보 누설과 파괴를 방지하는 조치가 필요하다.
- 회선을 공유하므로 효용도가 높고, 통신장치와 회선 비용을 줄일 수 있다.
- 전송할 이터의 양과 회선 사용 시간이 적을 때 효율적이다.
- 데이터 교환 방식에는 회선 교환 방식과 축적 교환 방식이 있다.
교환 방식(Switch)이란?
두 지점을 연결시키는 네트워크들 중 정보를 주고받는 길을 선택하는 방식을 의미합니다.
교환 방식의 기술에서 성능 비교 요소
- 전파 지연 : 신호가 한 노드에서 다음 노드로 도달하는데 걸리는 시간
- 전송시간 : 데이터가 출발지에서 도착지까지 도달하는데 걸리는 시간
- 노드 지연 : 한 노드가 데이터를 교환하기 위하여 필요한 시간
- 데이터 처리율 : 정해진 시간 동안 받아들이고 전송할 수 있는 데이터의 비율
회선 구성 방식
회선 구성 방식은 컴퓨터와 여러 대의 단말기들을 연결하는 방식을 말하는 것으로, 포인트 투 포인트 방식(Point-to-Point)과 멀티 포인트 방식(멀티드롭 Multi-Drop), 회선 다중 방식(Line Multiplexing)이 있습니다.
포인트 투 포인트 방식
- 포인트 투 포인트 방식(Point-to-Point)은 중앙 컴퓨터와 단말기를 일 대 일로 독립적으로 연결하여 언제든지 데이터 전송이 가능하게 한 방식입니다.
- 포인트 투 포인트 방식(Point-to-Point)은 점 대 점 방식, 직통 회선 방식이라고도 합니다
- 전용 회선 또는 교환 회선에 이용합니다.
- 전송할 데터의 양과 회선 사용 시간이 많을 때 효율적입니다.
- 고장 발생 시 유지 보수하기 쉽습니다.
- 통신망을 성형(Star)으로 구성할 때 사용합니다.
- 성형(Star)은 중앙의 컴퓨터와 이를 둘러싼 단말기들을 포인트 투 포인트 방식으로 연결하는 중앙 집중식 네트워크 구성 형태입니다.
멀티 포인트 방식(멀티드롭)
- 멀티 포인트 방식은 멀티 드롭 방식이라고도 하며 여러 대의 단말기들을 한 개의 통신회선에 연결하는 방식입니다.
- 멀티포인트 방식은 다중 점 방식, 분기 회선 방식이라고도 합니다.
- 통신 회선은 전용 회선을 사용합니다.
- 제어용 컴퓨터가 주국이 되고 단말기가 종국이 됩니다.
- 멀티 드롭에 사용하는 단기는 주소 판단 기능과 데이터 블록을 일시 저장할 수 있는 버퍼 기억장치가 있어야 합니다.
- 전송할 데이터의 양과 회선 사용 시간이 적을 때 매우 효율적입니다.
- 회선을 고유하기 때문에 효용도가 높고 가격도 저렴합니다.
- 선로의 속도, 단말기의 의해 생기는 교통량, 하드웨어와 소프트웨어의 처리 능력에 따라 연결할 수 있는 단말기의 수가 달라집니다.
- 통신 회선의 고장 시 고장 지점 이후의 단말기들이 모두 운영 불능에 빠지는 단점이 있습니다.
- 통신망을 버스형(Bus)으로 구성할 때 사용합니다.
- 데이터 전송은 폴링(Polling)과 셀렉션(Selection)에 의해 수행됩니다.
회선 다중 방식
- 회선 다중 방식(Line Multiplexing)은 여러 대의 단말기들을 다중화 장치를 이용하여 중앙컴퓨터와 연결하는 방식으로, 다중화 방식이라고도 합니다.
- 중앙 컴퓨터와 다중화 장치 사이는 대용량 회선으로 연결됩니다.
- 대용량 통신 회선을 저속 단말기들이 공유함으로써 전송 속도 및 효율을 높일 수 있습니다.
회선 교환 방식
회선 교환 방식은 일단 접속이 이루어지면 접속을 해제할 때까지 전용선처럼 사용할 수 있다는 것에 초점을 맞춰서 특징을 이해하세요.
- 통신을 원하는 두 지점을 교환기를 이용하여 물리적으로 접속시키는 방식입니다.
- 데이터 전송 전에 먼저 물리적 통신 회선, 즉 통신망을 통한 연결이 필요합니다.
- 일단 접속이 되고 나면 그 통신 회선은 전용 회선에 의한 통신처럼 데이터가 전달됩니다. (고정 대역 전송)
- 접속된 두 지점이 회선을 독점하기 때문에 접속된 이와의 다른 단말장치는 전달 지연을 가지게 됩니다.
- 접속에는 긴 시간이 소요되나 일단 접속되면 교환기 내에서 전송 지연이 거의 없어 실시간 전송이 가능합니다.
- 데이터 전송에 필요한 전체 시간이 축적 교환 방식에 비해 깁니다.
- 데이터가 전송되지 않는 동안에도 접속이 유지되기 때문에 데이터 전송이 연속적이지 않은 경우 통신 회선이 낭비됩니다.
- 일정한 데이터 전송률을 제공하므로 동일한 전송 속도가 유지됩니다.
- 회선이 접속되더라도 수신 측이 준비되어 있지 않으면 데이터 전송이 불가능합니다.
- 전송된 데이터의 오류 제어나 흐름 제어는 사용자에 의해 수행됩니다.
- 공간 분할 교환 방식과 시분할 교환 방식으로 나뉩니다.
- 회선 교환 방식의 통신과정 : 호(링크) 설정(Call Establishment) → 데이터 전송(Data Transfer) → 호(링크) 해제(Call Disconnect)
- 제어 신호 방식 (아래 4가지)
회선 교환 방식에서의 제어 신호는 네트워크를 관리하며, 호를 설정하고 유지하고 해제하는 기능을 합니다. 제어 신호의 종류는 다음과 같습니다.
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감시(관리) 제어 신호 |
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주소 제어 신호 |
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호 정보 제어 신호 |
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망 관리 제어 신호 |
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회선 교환망의 교환 방식
회선 교환망의 교환 방식은 크게 공간 분할 교환 방식과 시간 분할 교환 방식으로 나뉜다.
공간 분할 교환 방식
- 공간 분할 교환 방식(SDS : Space Division Switching)은 기계식 접점과 전자 교환기의 전자식 접점 등을 이용하여 교환을 수행하는 방식으로 음성 전화용 교환기가 이에 속한다.
- 기존의 음성용 전화 회선망을 그대로 이용할 수 있어 간단한 저속 데이터 전송에 매우 효과적이다.
- 본래가 음성용이므로 데이터 통신을 위해서는 융통성이 적고 오류율이 높다.
- 연결 접속 시간이 길고 고속 전송이 어렵다.
- 속도나 코드의 변환이 어렵다.
- 1단 공간 분할 교환 방식과 다단 공간 분할 교환 방식이 있다.
- 1단 공간 분할 교환 방식 : M*N교차점 중에서 실제 이용되는 교차점은 n개입니다.
- 다단 공간 분할 교환 방식 : 교차점의 수를 줄일 수 있고, 신뢰도 향상
시분할 교환 방식
- 시분할 교환 방식(TDS : Time Division Switching)은 전자 부품이 갖는 고속성과 디지털 교환 기술을 이용하여 다수의 디지털 신호를 시분할적으로 동작시켜 다중화하는 방식입니다.
- 데이터 전용 회선 교환 방식에 이용됩니다.
- 시분할 교환 방식에는 TDM버스 교환 방식, 타임 슬롯 교환 방식, 시간 다중화 교환 방식이 있습니다.
축적 교환 방식
축적 교환 방식은 송신 측에서 전송한 데이터를 송신 측 교환기에 저장시켰다가 이를 다시 적절한 통신 경로를 선택하여 수신 측 교환기를 통하여 수신 측 터미널에 전송하는 방식입니다. 축적 교환망의 교환 방식에는 메시지 교환 방식과 패킷 교환 방식이 있습니다.
축적 교환 망의 특징
- 하나의 통신 회선을 여러 메시지가 공유할 수 있습니다.
- 메시지를 저장시켰다가 전송하므로 기억장치가 필요합니다.
- 전송 속도와 코드가 서로 다른 장치 간에도 통신이 가능합니다.
- 초기 설계 비용 및 통신 비용이 저렴합니다.
- 부가적인 내용을 추가하여 전송할 수 있습니다.
- 전송 속도나 코드의 변환 및 전송 오류 정정이 가능합니다.
메시지 교환 방식
- 메시지 교환 방식(Message Switching)은 교환기가 일단 송신 측의 메시지를 받아서 저장한 후 전송 순서가 되면 수신 측으로 전송합니다.
- 각 메시지마다 전송 경로를 결정하고 수신 측 주소를 붙여서 전송합니다.
- 전송 메시지는 교환기의 기억장치에 일정 기간 동안 저장되어 추후 검색이 가능합니다.
- 전송량이 폭주하는 경우에도 저장 기능을 이용하여 교환기의 혼란 상태를 피할 수 있습니다.
- 송신 측과 수신 측이 동시에 운영 상태에 있지 않아도 됩니다.
- 같은 내용의 메시지를 여러 곳에 전송할 수 있습니다.
- 전송 지연시간이 매우 길며, 응답 시간이 느려 대화형 데이터 전송에 부적절합니다.
- 메시지 교환 방식은 메시지가 일단 교환기에 저장된 후 통신 회선이 비는 경우에 전송되므로 전송 지연 시간이 매우 길다는 것을 기억하세요.
패킷 교환 방식
- 메시지를 일정한 길이의 패킷으로 잘라서 전송하는 방식입니다.
- 패킷은 장애 발생 시의 재전송을 위해 패킷 교환기에 일시 저장되었다가 곧 전송되며 전송이 끝난 후 폐기됩니다.
- 패킷 교환망은 OSI 7 계층의 네트워크 계층에 해당합니다.
- 패킷형 터미널을 위한 DTE와 DCE 사이의 접속 규정은 X.25입니다.
- 패킷망 상호 간의 접속을 위한 프로토콜은 X.75입니다.
- 공증 데이터 통신망에서 패키의 분해 , 조립(PAD)과 관련된 국제표준화 기구의 권고안은 X.3입니다.
- 하나의 회선을 여러 사용자가 공유할 수 있으므로 회선 이용률이 높습니다.
- 수신 측에서 분할된 패킷을 재조립해야 합니다.
- 응답 시간이 빠르므로 대화형 응용이 가능합니다.
- 음성 전송보다 데이터 전송에 더 적합합니다.
- 가상 회선 방식과 데이터그램 방식이 있습니다.
- 통신량의 제어를 통한 망의 안전성을 높일 수 있습니다.
- 전송 시 교환기, 회선 등에 자애가 발생하더라도 다른 정상적인 경로를 선택해서 우회할 수 있습니다.
- 전송에 실패한 패킷의 경우 재전송이 가능합니다.
- 데이터의 전송 속도 조절이나 코드 변환이 가능합니다.
- 패킷 단위로 헤더를 추가하므로 패킷 별 오버헤드가 발생합니다.
- 패킷의 조립 및 분해 기능이 없는 비패킷형 단말기는 PAD(Packet Assembler / disassembler)에 의해서 패킷의 조립 및 분해가 이루어집니다.
※ 패킷(Packet) : 전송 혹은 다중화를 목적으로 메시지를 일정한 비트 수로 분할하여 송신, 수신 측 주소와 제어 정보 등을 부가하여 만든 데이터 블록
※ Clear Request Packet : 가상 회선 패킷 교환 방식에서 모든 패킷을 전송한 다음 확립된 접속을 끝내기 위해 마지막으로 전송하는 패킷입니다.
패킷 교환 방식의 종류
가상 회선 패킷 교환
- 단말기 상호 간에 논리적인 가상 통신 회선을 미리 설정하여 송신지와 수신지 사이의 연결을 확립한 후에 설정된 경로를 따라 패킷들을 순서적으로 운반하는 방식입니다.
- 정보 전송 전에 제어 패킷에 의해 경로가 설정됩니다.
- 통신이 이루어지는 컴퓨터 사이에 데이터 전송의 안정과 신뢰성이 보장됩니다.
- 모든 패킷은 같은 경로로 발생 순서대로 전송됩니다. 즉, 패킷의 송신, 수신 순서가 같습니다.
- 가상 회선 방식의 통신과정 : 호(Call) 설정(가상 회선의 설정) → 데이터 전송(패킷의 전송) → 호(Call) 해제(가상 회선의 해제)
데이터그램 패킷 교환
- 연결 경로를 설정하지 않고 인접한 노드들의 트래픽(전송량) 상황을 감안하여 각각의 패킷들을 순서에 상관없이 독립적으로 운반하는 방식입니다.
- 패킷마다 전송 경로가 다르므로 패킷은 목적지의 완전한 주소를 가져야 합니다.
- 네트워크의 상황에 따라 적절한 경로로 패킷을 전송하기 때문에 융통성이 좋습니다.
- 순서에 상관없이 여러 경로를 통해 도착한 패킷들은 수신 측에서 순서를 재정리합니다. (
- 송신, 수신 순서가 다를 수 있습니다.)
- 소수의 패킷으로 구성된 짧은 데이터 전송에 적합합니다.
패킷 교환망의 구성
- NPT(비패킷 단말장치) : 전송할 정보 메시지를 패킷 단위로 분할하는 기능이 없는 단말장치.
- PT(패킷형 단말장치) : 패킷 분할 및 결합 기능을 갖추고 있는 단말장치.
- PSE(패킷 교환기) : 패킷의 축적 및 경로 설정 기능을 갖추고 있는 교환기.
- 패킷 다중화 장치(PMX) : 비 패킷 단말장치(NPT)에서 전송하는 정보 메시지를 패킷으로 분할하고, NPT에서 수신할 정보가 패킷 단위로 들어오는 것을 정보 메시지로 조립하여 전달하는 장치입니다. 패킷 조립 및 분해 기능은 PMX 내의 PAD에 의해서 이루어집니다.
패킷 교환망의 기능
- 패킷 다중화 : 물리적으로는 한 개의 통신 회선을 사용하면서도 패킷마다 논리 채널(가상 회선) 번호를 붙여 동시에 다수의 상대 터미널과 통신을 수행하도록 하는 기능입니다.
- 경로 제어(Routing) : 데이터 패킷을 출발지에서 목적지까지 이용 가능한 전송로를 찾아본 후에 가장 효율적인 전송로를 선택하는 기능입니다. 경로 설정 방식의 종류 : 고정 경로 제어(착국 부호 방식), 적응 경로 제어, 범람 경로 제어(Flooding), 임의 경로 제어.
- 논리 채널 : 송신, 수신 측 단말기 사이에서 논리 채널(가상 회선)을 설정하는 기능입니다.
- 순서 제어 : 패킷을 여러 경로를 통해서 전송할 때 패킷의 순서가 송신 측에서 보낸 순서와 다르게 수신되는 것을 방지하기 위한 기능입니다. (송신, 수신 순서를 제어하는 기능.)
- 트래픽 제어 : 망의 보호, 성능 유지, 망 자원의 효율적인 이용을 위해 전송되는 패킷의 흐름 또는 그 양을 조절하는 기능입니다. 트래픽 제어방법 : 흐름 제어, 폭주(혼잡) 제어, 교착 상태(DeadLock) 방지 제어를 수행합니다.
- 오류 제어 : 오류를 검출하고 정정하는 기능입니다.
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