[네트워크] CH3 스위칭이란, 스위칭의 방법과 종류

 

스위칭이란?

그때 그때 필요할 때마다 송신자와 수신자를 연결시켜주는 것(스위칭을 해주는 장치가 스위치)

스위칭의 필요성

여러 개의 장치가 서로 데이터를 주고받기 위해서는 선을 연결해야 한다. 하지만, 모든 장치끼리 서로 링크를 연결하는 방법은 네트워크가 커질수록 점차 비효율적이 된다. 왜냐하면 링크를 어마어마하게 많이 추가해야 되므로 비용이 많이 들기 때문이다. 또한, 이러한 연결법은 유휴링크가 많이 존재해 효율이 떨어진다. 그래서 스위치가 필요하다. 즉, 여러 장치들이 독자적인 링크를 서로 연결하는 것보다 스위치를 이용한 연결이 효율적이다. 이러한 스위치들은 서로 연결되어 더 큰 규모의 네트워크를 만들 수도 있다.

스위칭을 사용하지 않는 경우(왼쪽)와 사용하는 경우(오른쪽)

스위칭 방법의 종류

스위칭 방식이 종류 3가지

• 회선교환(Circuit switching) : 두 장치 사이에 물리적인 선을 연결하는 방식으로 전화망(PSTN; Public Switched Telephone Network)이 이 방식을 사용
• 메시지교환(Message switching) : 전달할 "메시지 단위"로 데이터를 보내는 것(Store and forward, 즉 저장하고 전달하는 과정을 거친다)
• 패킷교환(Packet switching) : 전체 메시지를 각 노드가 수용할 수 있는 크기의 "패킷"으로 잘라서 보내는 것. 하지만 패킷 단위로 전송할 경우엔 수신지에서 다시 맞춰볼 수 있도록 하기 위해 쪼갠 패킷의 순서를 header에 기록해두어야 함(아래 사진 참고)->패킷교환은 다시 데이터그램 방식과 가상회선 방식으로 세분화됨

패킷교환

회선교환 방식의 특징

• 회선이 연결되면, 데이터를 주고받는 동안 통신하고 있는 두 사람만이 쓸 수 있게 유지된다. 즉, 자원이 연결되어 있는 동안 계속 점유된다.
  • 그래서, 데이터를 전송하지 않아도 점유한 시간만큼 비용지불해야 함.
  • 예컨대, 전화를 걸고 아무말을 하지 않았어도 해당 선을 점유하고 있었으니까 통화 시간만큼 비용이 듬
• 두 장치 사이에 고정된 속도를 갖는다
• 연결을 설정하는데 시간이 소요되고, 그 후에는 지연시간이 없다.
  • 전화를 걸고부터 상대가 전화를 받기까지의 연결설정 시간이 걸림
  • 하지만 이후에는 지연없이 계속 통신가능
• 보통 데이터 전송이 많은 경우 유용하다!

메시지교환 방식의 특징

• 전달할 메시지 전체를 한 번에 인접 노드(스위치)에게 모두 보낸다. 메시지를 수신한 노드는 다음 노드로 메시지를 전달한다
• 유휴링크는 다른 메시지 전송에 사용할 수 있어 효율 증가
• 문제) 각 노드들이 메시지를 저장할 공간을 확보하고 있어야 한다. 이는 장비 모두가 고가가 되어버려야 하는 모순적인 상황을 발생시킴 -> 그래서 나온 것이 패킷교환 방식

패킷교환 방식의 특징

• 트래픽의 특성이 소규모로 전송하기도 하고 대규모로 전송하기도 하는 것처럼 전송량이 변하는 경우, 회선교환 방식으로는 지원이 안되지만 패킷교환 방식은 가능하다
• 전송 속도도 다르게 할 수 있다(융통성)
• 회선교환 방식은 링크에 문제가 발생하면 중간에 다른 링크를 선택할 수 없지만 패킷교환 방식은 가능하다

패킷교환 방식의 세분화

• 데이터그램 방식(Datagram networks)
  • 각 패킷이 서로 독립적으로 처리된다. 즉, 각 패킷이 서로 연관성이 없다.(따라서, 목적지에 순서와 상관없이 도착할 수 있다.)
  • 연결 설정 과정이 없다
  • 인터넷 프로토콜은 데이터그램 방식을 사용한다
• 가상회선 방식(Virtual-Circuit networks)
  • 연결 설정이 미리 되어있는지의 여부에 따라 다시 SVC(Switched Virtual Circuit)와 PVC(Permanent Virtual Circuit)으로 나뉘다.
  • 데이터를 보내기 전에 연결 설정을 한다
  • 모든 패킷들이 가상회선을 따라 앞뒤의 순서를 갖고 전송된다. 즉, 동일한 경로로 순서대로 목적지에 도달한다.
  • 가상회선 방식은 회선교환 방식과 달리 링크를 다른 노드들이 공유 가능(아래 그림 참고)

SVC와 PVC

• SVC(Switched Virtual Circuit, 교환가상회선)
  • 회선교환의 dial-up 방식과 유사(연결 설정하고 전송하고, 끝나면 연결 끊고)
  • 가상회선이 필요할 때만 연결되는 것을 의미
• PVC(Permanent Virtual Circuit, 영구가상회선)
  • 가상회선이 이미 연결되어있어 연결 설정이 필요 없다

SVC

PVC