정보 교환 (Data Switching)

해당 블로그의 내용은 학교에서 배운 내용을 개인적으로 정리한 내용이므로, 잘못된 부분이 있을 수도 있습니다. 

 

 

정보 교환 

• 각 장치 간에 일-대-일 통신이 가능하도록 연결하는 방법을 고려 
• 교환과 TCP/IP 계층
  • 물리층교환
    • 회선 교환을 이용
  • 데이터 링크층 교환
    • 프레임(frame) 또는 셀(cell)을 의미
    • 패킷 교환 (가상 회선 접근법)을 이용
  • 네트워크층에서 교환
    • 패킷 교환(가상 회선 접근법, 데이터그램 접근법)을 이용
  • 응용층에서 교환
    • 메세지 교환을 이용 
• 회선 교환
• 패킷 교환

회선 교환 (Circuit switching)

• 물리 링크로 연결된 일단의 교환기로 구성
• 두 지국간의 연결은 1개 또는 그 이상의 링크로 만들어진 전용 경로
• 각 연결은 각 링크 중 하나의 전용 채널만 사용
• 각 링크는 FDM이나 TDM 방식으로 n개의 채널로 나눔

회선 교환의 단계

1. 연결 설정 단계 (Step phase)
   • 교환기 사이에 전용 회선을 만드는 것
2. 데이터 전송 단계 (Data transfer phase)
   • 두 당사자 간 데이터 전달
3. 연결 해제 단계 (Teardown phase)
   • 당사자 중 하나가 연결 끊기를 원하면 자원을 해제

• 지연(Delay)

회선 교환의 전체 지연

 

 

패킷 교환 (Packet switching)

• 패킷을 고정 또는 가변길이로 나누는 것이 필요
• 패킷의 길이는 네트워크와 해당 프로토콜에 의해 결정
• 데이터그램망
• 가상 회선망

데이터그램망 (Datagram network)

• 각 패킷을 미리 정해진 경로 없이 독립적으로 처리하여 교환하는 방식
• 같은 목적지의 패킷도 같은 경로를 거치지 않고, 서로 다른 경로를 통해서 목적지에 도달
  • 송신 순서와 수신 순서가 다를 수 있다 
• 망의 한 부분이 혼잡할 때 전송 패킷에 다른 경로를 배정 가능 (융통성 있는 경로 설정)
• 네트워크 층에서 이루어짐 (IP 주소 사용)
• 비연결형 네트워크(connectionless networks)
• 짧은 메세지의 패킷들을 전송할 때 효과적
• 재정렬 기능 필요
• 교환기: 라우터(Router)

• 경로지정 표 (Routing table)
  • 교환기는 목적지 주소를 기반으로 한 경로지정 표를 가짐
  • 헤더의 목적지 주소는 패킷이 전송되는 내내 일정하게 유지
• 지연(Delay)
  • $ Delay_{total} = 3T + 3\tau + w_1 + w_2 $
  • $T$  = 전송 시간
  • $\tau$ = 전파 지연 시간
  • $w$ = 대기 시간

데이터그램망의 전체 지연

가상 회선망 (Virtual-circuit network)

• 회선 교환 망과 데이터그램 망을 섞은 것
• 가상 회선(Virtual Circuit)
  
  • 처음 패킷으로 최적으로 경로를 고정하고, 경로가 고정되면 패킷을 나누어 고속으로 전송하는 기술
  • 데이터그램보다 더 빠르고 안정적인 통신 가능
  • 많은 사용자가 동시에 이용하기엔 한계가 존재함
• 회선 교환처럼 자원이 "연결 설정 단계"에서 할당될 수도 있고, 필요에 의해 할당될 수도 있다
• 회선 교환처럼 설정 및 해제 단계가 있음 
• 연결 설정 후(경로 찾기 후) 패킷들은 모두 같은 경로를 따라 전송
  • 모든 패킷의 경로를 일정하게 유지
• 데이터 링크층에서 이루어짐 
• 연결형 네트워크
• 주소지정
  • 전역 주소(Global address)
    • 네트워크 전체에서 통용되는 주소
  • 지역 주소(Local address)
    • 가상회선 식별자(VCI)
    • 교환기에서 사용되는 주소, 프레임에서 사용

VCI

 

패킷 교환(가상 회선망)의 단계

    1. 연결 설정 단계 (Step phase)

연결 설정 요청

연결 설정 확인응답

    2. 데이터 전송 단계 (Data transfer phase)

가상 회선망의 교환기와 표

발신지-대-목적지 데이터 전송

    3. 연결 해제 단계 (Teardown phase)

 

• 지연(Delay)
  • $Delay_{total} = 3T + 3\tau + Delay_{setup} + Delay_{teardown} $

가상 회선망에서의 전체 지연