[NW] 교환 (회선-교환망)

 

교환

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네트워크는 서로 연결된 장치들의 모임이다.

여러 자이를 보유하고 있을 때는 장치들 간에 통신이 가능하도록

연결하는 방법에 대해 고려해야 한다.

 

해결책으로 점-대-점 링크를 구성하는 그물형 접속형태나,

하나의 중앙장치를 두고 이것과 다른 장치들 간에

점-대-점 링크를 구성하는 스타형 접속형태를 이용할 수 있다.

 

하지만 큰 네트워크에 적용될 때는 실용적이지 못하다.

 

 

더 나은 해결책으로 '교환'을 이용하는 방법이 있다.

교환망은 '교환기'라 불리는 상호 연결된 노드의 열들로 구성된다.

 

교환기란 교환기에 연결된 둘 이상의 장치 사이의 임시적인 연결을

만들 수 있는 하드웨어적이거나 소프트웨어적인 장치이다.

 

교환 망에서 이 노드들 중 몇몇은 통신장치에 연결되고

나머지는 경로를 지정하기 위해서만 사용된다.

 

 

 

종단 시스템은 각각 A,B,C,D 등으로 표시되어 있으며,

교환기는  Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ 등으로 나타내져 있다.

 

각 교환기는 다중 링크로 연결되어 있다.

 

 

교환 방법

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교환방법으로 회선 교환, 패킷 교환, 메시지 교환이 있다.

 

 

패킷 교환망은 가상 회선망과 데이터그램  망으로 분류된다.

 

 

교환과 TCP/IP 계층

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물리층에서 교환

 

물리층에서는 회선 교환만 있을 수 있다.

신호들을 하나의 경로 또는 또 다른 경로로 전달하는 것을 허용한다.

 

데이터 링크층에서 교환

 

데이터 링크층에서는 패킷 교환만 가질 수 있다.

패킷 교환은 보통 가상 회선 접근방법을 이용한다.

 

네트워크층에서 교환

 

네트워크층에서는 패킷 교환을 가질 수 있다.

가상회선 접근 방식과 데이터그램 접근방식을 사용할 수 있다.

 

응용층에서 교환

 

응용층에서는 메시지 교환만 가질 수 있다.

 

 

회선-교환 망

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회선-교환 망은 각 링크가 n개 채널로 나뉜 물리 링크로 연결된 교환기의 집합이다.

 

 

 

각 링크는 FDM 또는 TDM을 사용하여 n개의 채널로 나뉘어 있다.

단말 장치 A가 다른 단말 장치 M에게 통신하려고 하면,

A는 M은 물론 모든 교환기로부터 연결 요청을 승인받아야 한다.

이 단계는 '설정 단계'이다.

 

이 단계에서 각 링크에 대해 회로(채널)가 전용으로 할당되고

이 회로 또는 채널이 조합되어 전용 통로가 규정된다.

 

전용통로를 설정하기 위해 회로가 연결된 다음에

'데이터 전송 단계'가 시작된다.

 

모든 데이터가 전송 완료된 뒤에는 회로는 해제된다.

 

회로 교환에서는 설정 단계에서 자원 할당이 필요하며,

해제 단계에 들기 전까지는 계속해서 전체 데이터 전송 기간 동안

전용으로 할당되어야 한다.

 

 

세 단계

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회선 교환 망에서 통신은 연결 설정, 데이터 전송, 연결 해제의 세 단계를 필요로 한다.

 

설정 단계

 

통신하기 전에 전용회선(채널)이 마련되어야 한다.

예로 A가 M에 연결되기 위해서 A는 교환기 I에게 M의 주소를 주면서 연결 요청한다.

연결 설정의 다음 단계로 M으로부터의 응답이 반대방향으로 A에게 전해져야 한다.

A가 이 응답을 받은 이후에 연결이 설정된다.

 

 

데이터 전송 단계

 

전용 회선으로 구성된 연결을 설정한 이후에 데이터를 주고받을 수 있다.

 

 

해제 단계

 

당사자 중 하나가 연결을 끊기 원하면 자원을 해제하기 위해 교환기로 신호를 보낸다.

 

 

회선 교환 망은 연결 도중 전체 시간 내내 자원이 전적으로 할당되기 때문에 비효율적이다.

할당된 자원은 다른 연결에는 사용할 수 없다.

 

위와 같은 이유로 회선 교환 망의 효율은 낮지만

연결 내내 자원이 전적으로 할당되어 지연은 최소한이다.

 

 

 

위의 그림에서 회선 교환 망의 대기 시간은 없다.

전체 지연은 연결 설정에 소요되는 시간, 데이터 전송 시간, 해제 시간이다.

 

첫 번째 회색 상자의 경사는 요청이 전파되는데 걸리는 지연이고,

첫 번째 회색 상자의 높이는 요청 신호 전송 시간이다.

 

두 번째 회색 상자의 경사는 목적지로부터의 응답이 전파되는 시간이고

두 번째 회색 상자의 높이는 응답이 전송되는데 걸리는 시간이다.

 

색칠한 상자의 경사는 데이터 전송의 전파 지연 시간이고,

색칠한 상자의 높이는 데이터 전송 시간이다.

이 둘의 합이 데이터 전송 지연 시간이다.

 

세 번째 상자는 회로를 해제하는 데 걸리는 시간이다.

 

 

 

 

 

 

 

 

* 해당 글은 '데이터통신과 네트워킹' 책을 참고하여 작성하였습니다. 출처: 데이터통신과 네트워킹 5 (Forouzan)