03. 통신망 기술

01. 전용 회선과 교환 회선

1) 전용 회선 구조

컴퓨터와 컴퓨터 사이에 통신 회선만 존재함
통신 회선이 1:1로 사용됨
사용 비용이 비쌈
데이터양이 많을 때 유리함
전송 속도가 빠름
전송 품질이 좋음
컴퓨터의 주소가 필요 없음
경로 선택이 필요 없음
통신 범위가 좁음
보안이 좋음
컴퓨터 n개가 있을 경우 완전하게 연결하기 위한 통신회선 수
- 통신회선 수 = n(n-1) / 2
전용 회선은 직통 회선, 분기 회선, 직선 회선, 직선 분기 회선이라고도 하며 점대점(Point-to-Point), 멀티포인터(Multi-Point) 등이 전용 회선에 해당됨

2) 교환 회선 구조

컴퓨터 사이에 교환기가 존재함
통신 회선이 공유됨
사용 비용이 저렴함
데이터양이 적을 때 유리함
전송 속도가 느림
전송 품질이 나쁨
컴퓨터의 주소가 필요함
경로 선택이 필요함
통신 범위가 넓음
보안이 나쁨
각 컴퓨터는 교환기가 정해준 형식(프레임이나 패킷)으로 데이터를 전송해야 함
통신망 기술이란 교환기로 연결된 네트워크를 전용 회선의 수준까지 도달하려는 기술

02. 회선 교환 방식과 축적 교환 방식

1) 회선 교환(Circuit Switching) 방식

교환기 내부에 존재하는 교환 회로들의 연결 작업을 통해 수신 측에게 데이터를 전송하게 됨
교환 회로를 사용함
공중 전화망(PSTN)은 회선 교환 방식
데이터의 변환(트랜잭션)이 가능하지 않음
서로 다른 기종 간의 통신이 안 됨
경로 확보(Call 성립, 확립과 단절)가 필요함
호출자와 피호출자가 동시에 운영 상태에 있어야 함
전파 지연이 가장 짧아 데이터 전달 속도가 빠름
연결만 되면 실시간 통신이 가능함
대량 데이터 전송에 적합함
전송에 필요한 시간을 고려할 때 전송 시간이 가장 긴 방식
데이터를 동시에 전송할 수 있는 양을 의미하며, 대역폭이 고정되고 안정적인 전송률을 확보할 수 있음
코드와 속도가 다른 단말기 간에는 통신이 불가능함
통신 회선을 독점하므로 통신 비용이 비쌈
물리적 전용선을 활용하여 데이터 전달 경로가 정해진 후 동일 경로로만 전달이 됨

2) 축적 교환(Store and Forward Switching) 방식

전달되는 데이터가 축적 교환기에 일시적으로 저장된 후 전달되기 때문에 저장 시에 데이터의 변환(트랜잭션)을 시킬 수 있으며, 이러한 데이터 변환 기능을 기종이 다른 어떠한 통신 장비와도 통신이 되는 인터넷이 가능한 이유가 됨
기억 장치를 사용함
공중 데이터망(PSDN)은 축적 교환 방식
데이터의 변환(트랜잭션)이 가능함
서로 다른 이 기종의 통신이 가능함
경로 확보(Call 성립, 확립과 단절)가 필요 없음
호출자와 피호출자가 동시에 운영 상태에 있지 않아도 됨
데이터 전달 속도가 느림
실시간 통신이 안 됨
소량 데이터 전송에 적합함
속도가 일정하지 않은 가변 대역폭을 사용함
코드와 속도가 다른 단말기 간에도 통신이 가능함
통신 회선을 공유하므로 통신 비용이 저렴함
데이터 전송량이 폭주하는 혼란을 피할 수 있음
같은 내용의 메시지를 여러 곳에 전송할 수 있음
데이터의 손실을 막기 위하여 부가적인 내용(번호, 날짜 시간 등)을 추가할 수 있음

03. 메시지 교환 방식과 패킷 교환 방식

1) 메시지 교환(Message Switching, 전문) 방식

전송할 데이터 전체를 메시지 형태로 전송함
교환 방식 중 전송 지연 시간이 가장 김
응답 시간이 느려 대화형 데이터 전송을 위해서는 부적절함
메시지마다 전송 경로가 다름
네트워크에서 속도나 코드 변환이 가능함
메시지마다 수신 주소를 붙여서 전송함
이메일 전송이 메시지 교환 방식에 해당됨

2) 패킷 교환(Packet Switching) 방식

통신 회선의 효율적인 사용을 위하여 전송할 전체 데이터를 일정한 크기로 나누어 전송하는 방식
패킷이라는 단위를 사용하여 데이터를 송신하고 수신함
패킷이란 정보를 일정한 크기로 분할한 뒤 각각의 패킷에 송수신 주소 및 부가 정보를 입력한 것
패킷은 메시지를 정해진 크기의 비트 수로 나눈 다음 정해진 형식에 맞추어 만들어진 데이터의 블록
패킷 전송은 이 기종 간의 통신이 가능하며 패킷을 순서적으로 재조립하는 기술이 필요함
패킷을 일단 메모리에 축적하고 수신처에 따라 적당한 경로를 선택해서 전송함
채널과 포트의 통계적 다중화 기능을 제공하기 위함
다수의 사용자 간 비대칭적 데이터 전송을 원활하게 하기 위함
모든 사용자 간에 빠른 응답 시간을 제공하기 위함
우선순위가 허용됨
데이터 전송률 변환이 가능함
HTTP 서비스가 패킷 교환 방식에 해당됨

04. 가상 회선 방식과 데이터그램 방식

1) 가상 회선(Virtual Circuit) 패킷 교환 방식

패킷들을 전송하기 전에 미리 가상의 경로(초기 설정 필요)를 확보하여 전송하는 방식
제어 패킷으로 경로를 확보한 다음 나머지 패킷들이 확보된 경로로 전달되는 방식
송수신 국 사이에 논리적 연결이 설정됨
정보 전송 전에 제어 패킷에 의해 경로가 설정됨
패킷의 발생 순서대로 전송됨
유럽식
종속적
초기 설정이 필요함
오류 발생 시 서브넷에서 지원함
패킷의 순서는 바뀌지 않음
체증이 데이터그램 패킷 교환 방식보다 높아짐

2) 데이터그램(Datagram) 패킷 교환 방식

패킷을 경로를 확보하지 않고 독립적으로 자유롭게 전송하는 방식
송수신 국 사이에 논리적 연결이 설정되지 않음
제어 패킷을 사용하지 않음
패킷의 발생 순서대로 전송되지 않음
북미식
독립적
초기 설정이 필요하지 않음
오류 발생 시 삭제됨
패킷의 순서는 바뀔 수 있음
체증이 가상 회선 패킷 교환 방식보다 낮아짐

3) 패킷 교환망의 주요 기능과 CCITT 표준 규정

패킷 교환망의 주요 기능
- 패킷 다중화 : 패킷망의 가장 중요한 기능으로 패킷들이 여러 개의 경로를 공유할 수 있도록 함
- 논리 채널 : 가상 회선 패킷 교환과 데이터그램 패킷 교환 채널을 설정함
- 경로 선택 제어 : 최적의 패킷 경로를 설정해 줌
- 순서 제어 : 패킷들의 진행 순서를 제어함
- 트래픽 제어 : 흐름 제어, 체증 제어, 교착상태 회피, 락업 상태 해결 등을 지원함
- 오류 제어 : 패킷의 오류를 제거한다든지 패킷을 삭제함
패킷 교환망의 CCITT 표준 규정
- X.3 : PAD가 문자형 비단말기를 제어하기 위해 사용되는 변수들에 대한 규정
- X.75 : 패킷망 상호 간의 접속을 위한 신호 방식을 규정함
- X.25 : 패킷망에서 패킷형 단말기를 위한 DTE와 DCE 사이의 접속 규정

05. 패킷 스위칭

1) X.25

전기 통신 국제기구인 ITU-T에서 관리 감독하는 프로토콜
X.25는 패킷이라고 불리는 데이터 블록을 사용하여 대용량의 데이터를 다수의 패킷으로 분리하여 송신하며, 수신 측에서는 다수의 패킷을 결합하여 원래의 데이터로 복원함
X.25는 OSI 7계층상의 레이어 중 1~3계층까지를 담당하고 있음
X.25는 데이터 송수신의 신뢰성을 확보하기 위해 양자 간 통신 연결을 확립해 나가는 프로세스를 거침
초기에 에러 제어나 흐름 제어를 위한 복잡한 기능을 가지고 있어 자체적으로 오버헤드가 발생되었기 때문에 현재는 프레임릴레이나 ISDN, ATM 등 고속망으로 대체되었음

2) 프레임릴레이

프레임 릴레이는 ISDN을 사용하기 위한 프로토콜로서 ITU-T에 의해 표준으로 작성됨
X.25가 고정된 대역폭을 갖지만, 프레임릴레이는 사용자의 요청에 따라 유연한 대역폭을 할당함
네트워크의 성능 향상을 위해 에러 제어 기능과 흐름 제어 가능을 단순화시킴
X.25가 OSI 7계층 중 1~~3계층까지를 담당하지만, 프레임릴레이는 1~~2계층만을 담당함
전용선을 사용하는 것보다 가격이 저렴하여 기술적으로는 X.25에 비해 우위이 있음

3) ATM(Asynchronous Transfer Mode)

ATM은 비동기 전송 모드라고 하는 광대역 전송에 쓰이는 스위칭 기법
동기화를 맞추지 않아 보낼 데이터가 없는 사용자의 슬롯은 다른 사람이 사용할 수 있도록 하여 네트워크상의 효율성을 높임
ATM망은 연결형 회선이기 때문에 하나의 패킷을 보내 연결을 설정하게 되고 이후 데이터 전송이 이루어짐
ATM은 OSI 7계층과는 다른 고유한 참조 모델을 가지고 있음
비동기식 시분할 다중화를 사용하는 특수한 형태의 패킷형 전달 방식
ATM 전송 방식은 B-ISDN의 핵심 기술
ATM은 음성, 그래픽, 데이터, 비디오 영상 등의 다양한 서비스들을 지원할 수 있도록 설계되었음
셀의 경로는 소프트웨어로 할당되므로 고속으로 처리됨
모든 정보는 셀(Cell)이라고 하는 작고 고정된 크기의 패킷으로 전송됨

06. 서킷(Circuit) 스위칭

1) 서킷 스위칭의 개념

패킷 스위칭과 달리 네트워크 리소스를 특정 사용층이 독점하도록 하는 것
네트워크를 독점적으로 사용하기 때문에 전송이 보장된다는 특징이 있음
서킷 스위칭은 서킷을 확보하기 위한 작업을 진행하고 실제 데이터를 전송하며 서킷을 닫는 프로세스로 진행됨
이런 작업이 일어나는 동안 다른 기기들은 해당 경로를 사용할 수 없음

2) 서킷 방식과 패킷 방식의 차이

서킷 전달 방식은 데이터 일부를 송수신하여 전달 경로를 파악하고 확보한 뒤 실제 데이터를 전달함
서킷 전달 방식에는 PSTN, ISDN, B-Channel, CSD, HSCSD, GS., X.21 등이 있음
패킷 전달 방식은 헤더의 주소 정보에 따라 수신 측으로 데이터를 전송함
패킷 전달 방식에는 X.25, Frame Relay, ATM, TCP 등이 있음

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