[DC-19] 정보(데이터) 교환 기술

1. 교환 기술의 종류

 

2. 회선 교환 방식(Circuit Switching)

• 음성 전화망과 같이 메시지가 전송되기 전에 발생지에서 목적지까지의 물리적 통신 회선 연결이 선행되어야 하고 이 물리적인 연결이 정보 전송이 종료될 때까지 계속 유지되는 교환 방식 

1) 회선 교환 방식의 특징

• 회선교환기내에서 처리 지연시간이 비교적 적음(전파 지연이 짧음)
• 정보량이 많을 때와 파일 전송 등의 긴 연속적인 메시지 전송에 적합
• 고정 대역폭을 사용하고 각 전문은 동일한 물리적 경로를 따름 
• 일단 통신 경로가 설정되면 데이터의 형태, 부호, 전송 제어 절차 등에 의한 제약을 받지 않음 
• 일대일 정보통신이 가능하며, 전용 전송로를 사용하는 방식 
• 일정한 데이터 전송률을 제공하므로 두 가입자가 동일한 전송 속도로 운영 
• 확립과 단절 절차가 필요
• 전송된 데이터에 있어서의 에러 제어나 흐름 제어는 사용자에 의해 수행되어야 함

2) 회선 교환 방식 통신 과정

• 호(Call) 설정 ➡ 데이터 전송 ➡ 호(Call) 해제

3) 시분할 교환 방식(TDS, Time Division Switching)

• TDM 버스 교환, 타임 슬롯 상호 교환, 시간 다중화 교환이 있음

4) 공간 분할 교환 방식(SDS, Space Division Switching)

• 일반 전화 회선 교환에 사용되는 방식으로 데이터 전송에 필요한 시간이 가장 김

5) 회선 교환 방식에서 제어 신호의 종류

• 감시 제어 신호(Supervisory Control Signal) - 서비스, 응답, 경보 및 휴지 상태 복귀 신호 등의 기능을 수행하는 제어신호
• 주소 제어 신호(Address Control Signal) - 상대방을 식별하고 경로 배정
• 통신망 관리 제어 신호(Communication Management Control Signal) - 통신망의 전체적인 운영, 유지, 보수
• 호 정보 제어 신호(Call Information Control Signal) - 호의 상태에 대한 정보를 송신자에게 제공

3. 메시지 교환 방식(Message Switching)

• 하나의 메시지 단위로 축적-전달(store-and-forward) 방식에 의해 데이터를 교환하는 방식

- 특징

• 수신 측이 준비 안 된 경우에도 지연 후 전송이 가능
• 각 메시지마다 전송 경로가 다르고 수신 주소를 붙여서 전송 
• 네트워크에서 속도나 코드 변환이 가능
• 전송 지연 시간이 가장 김 
• 응답 시간이 느려 대화형 데이터 전송을 위해서는 부적절

4. 패킷 교환 방식(Packet Switching)

• 메시지를 일정한 길이의 패킷으로 잘라서 전송하는 방식 

1) 패킷(Packet)

• 전송 혹은 다중화의 목적으로 메시지를 정해진 크기의 비트 수로 나눈 다음 정해진 형식에 맞추어 만들어진 데이터의 블록 

2) 특징

• 패킷을 일시 저장했다 수신처에 따라 적당한 경로를 선택해서 전송(Store-and-Forward)하는 방식
• 채널과 포트의 통계적 다중화 기능을 제공
• 개설된 경로가 반드시 고정된 것은 아님
• 음성 전송보다 데이터 전송에 더 적합(인터넷에서 많이 사용)
• 다수의 사용자 간에 비대칭적 데이터 전송을 원활하게 함
• 우선순위가 허용됨
• 데이터 전송률 변환이 가능
• 모든 사용자 간에 빠른 응답 시간을 제공
• 전체적으로 융통성이 크지만 패킷의 길이는 제한적임
• 가상 회선 방식과 데이터그램 방식이 있음

3) 가상 회선 방식

• 송수 신국 사이에 논리적 연결이 설정됨
• 정보 전송 전에 제어 패킷에 의해 경로가 설정됨
• 패킷의 발생 순서대로 전송
• 통신 과정 : 호(Call) 설정 ⇨ 데이터(패킷) 전송 ⇨ 호(Call) 해제 
• 별도의 호(Call) 설정 과정이 있다는 것이 회선 교환 방식과의 공통점임
• 전송 중에는 동일한 경로를 가짐
• 프레임 저장 기능이 있으며, 연결 지향형 통신서비스임

 ※ Clear Request 패킷

• 가상 회선 패킷 교환 방식에서 모든 패킷이 전송되면, 마지막으로 이미 확립된 접속을 끝내기 위해 이용되는 패킷 

4) 데이터그램 방식

• 데이터의 전송 시에 일정 크기의 데이터 단위로 쪼개어 특정 경로의 설정 없이 전송되는 방식
• 수신 측에서 도착한 패킷들의 순서를 재정리해야 함 

※ 교환 기술에서 성능 비교 요소 

• 전파 지연, 전송 시간
• 노드 지연
• 데이터 처리율

5. 패킷 교환망(PSDN, Packet Switched Data Network)

1) 패킷 교환망의 특징

• 정보를 패킷 단위로 전송
• 부호가 다른 단말장치 사이의 통신이 가능
• 처리속도가 다른 단말장치 사이의 통신이 가능
• 축적 전송 기능에 의해 패킷 다중 전송이 가능
• 회선 이용효율의 극대화 및 전송 품질이 우수하며 고신뢰성
• 가상 회선 방식과 데이터그램 방식이 있음
• 전송량 제어와 전송속도 변환 가능하며, 장애 발생 시 대체 경로 선택이 가능
• 표준화된 프로토콜 적용
• 패킷단위로 헤더를 추가하므로 패킷 별 오버헤드가 발생함
• 대량의 데이터 전송 시 전송 지연

2) 패킷 교환망의 기능

• 순서 제어
  • 정상적인 패킷은 그대로 보내고 받음
  • 중복된 패킷은 폐기
  • 분실된 패킷은 재전송시켜 정정함
• 경로 선택 제어(Routing Control) : 가장 효율적인 전송로 선택
• 트래픽 제어(Traffic Control) : 패킷의 흐름 또는 양을 조절
• 에러 제어(Error Control) : 에러 검출 및 정정
• 패킷 다중화 : 다수의 상대 터미널과 통신을 수행하도록 하는 기능
• 논리 채널 : 송 ․ 수신 측 단말기 사이에 가상 회선을 설정하는 기능

3) X.75

• 패킷 교환망과 패킷 교환망의 연결(망간 접속)을 위한 프로토콜을 규정하고 있는 권고안

※ PAD(Packet Assembler Disassembler)

• 비패킷형 단말기들을 패킷 교환망에 접속이 가능하도록 데이터를 패킷으로 조립하고 수신 측에서는 분해해주는 
  H/W 및 S/W

※ 전파 지연(Propagation Delay)

• 신호가 한 노드에서 다음 노드로 도달하는데 걸리는 시간

6. 경로 설정(Routing) 

• 데이터 패킷을 출발지에서 목적지까지 이용 가능한 전송로를 찾아본 후에 가장 효율적인 전송로를 선택하는 것 

- 경로 배정 요소(Parameter)

• 성능 기준
• 경로의 결정 시간과 장소
• 네트워크 정보 발생지

- 경로 설정 프로토콜

• IGP(내부 게이트웨이 프로토콜, Interior Gateway Protocol) 
  • RIP(Routing Information Protocol) : 현재 가장 널리 사용되는 라우팅 프로토콜이며, 패킷을 목적지까지 전달하기 위해 사용되는 라우팅 프로토콜
• EGP(외부 게이트웨이 프로토콜, Exterior Gateway Protocol) 
• BGP(Border Gateway Protocol) : 여러 자율 시스템(Autonomous System) 간에 라우팅 정보를 교환

- 경로 설정 알고리즘

• 범람 경로 제어(Flooding) - 네트워크 정보를 요구하지 않으며, 송신처와 수신처 사이에 존재하는 모든 경로로 패킷을 전송하는 방법
• 고정 경로 제어(착국 부호 방식, Static Routing) - 각 노드마다 접속하려는 상대방에 미리 붙여둔 번호를 해석해서 접속로의 선정을 행하는 링크 선택 방식
• 적응 경로 제어(Adaptive Routing)
• 임의 경로 제어(Random Routing)