데이터 교환 방식, 회선 교환, 패킷 교환, 메시지 교환 비교 정리

 

1. 회선 교환 방식 

회선 교환 방식은 호스트 간에 통신을 제공하기 위해 경로상에 필요한 자원을 미리 할당하고 데이터를 전송하는 방식이다. 데이터 전송이 종료되면 할당된 자원을 해제한다. 대표적인 예로 전화망이 있다. 전화 사용자는 수화기를 들고 상대방에게 전화를 걸어 통신 연결을 설정하고, 통화가 끝나면 연결을 해제한다.

회선 교환 방식은 송·수신자 사이에 하나의 전신경로가 설정되면, 이 경로를 구성하는 모든 링크가 통신이 종료될 때까지 독점한다. 이와 같이 구성된 통신경로의 집합을 회선(circuit)이라고 한다. 회선 교환 방식은 연결지향(connection-oriented) 방식을 취하며 다음과 같은 순서를 거친다:

1. 회선 설정: 송·수신자 간에 전용회선을 설정하는 단계로, 교환기를 사이에 둔 채널을 만든다.
2. 데이터 전송: 전용회선으로 연결이 설정된 후 송·수신자 간에 데이터를 주고받는다.
3. 회선 해지: 데이터 전송이 완료되면 송·수신자 간에 설정된 연결을 끊는다.

 

회선이라 함은 설정된 통신 경로의 집합이다. 

 

회선 교환 방식은 통신경로가 설정된 동안 송신자와 수신자 사이에 전용선처럼 사용하므로 많은 데이터를 오랜 시간 전송하는 실시간 메시지에 적합하다. 그러나 회선이 독점적으로 사용되므로 회선 이용률 측면에서는 비효율적이다.

 

 

2. 패킷 교환 방식 

 

 

패킷 교환 방식은 모든 전송 데이터를 패킷 형태로 변환하여 전송하는 방식이다. 패킷이란 데이터 비트들의 덩어리로, 회선 교환 방식과 달리 송·수신자 간에 전용선을 제공하지 않으며, 전송 데이터가 여러 개의 패킷 형태로 분할되어 전송된다. 하나의 물리적인 전송 매체상에 여러 사용자의 패킷이 동시에 전송될 수 있다.

 

선로를 공평하게 공유하기 위해 데이터를 패킷으로 분할한다. 패킷은 데이터 + 제어정보이다. 

 

패킷 교환 방식은 회선 교환 방식에 비해 노드 간의 통신회선이 점유되지 않고 여러 패킷에 의해 공유되므로 회선의 이용률이 높다. 또한 전송 실패 시 재전송 요청이 가능하므로 신뢰성이 높다. 통신망에 사용자가 많을 때 회선 교환 방식에서는 연결 요청이 거절될 수 있지만, 패킷 교환 방식에서는 연결 요청이 거절되지 않고 패킷 전송이 지연될 뿐이다. 패킷 교환 방식은 우선순위 전송이 가능하므로 여러 패킷을 동시에 전송할 때 우선순위가 높은 패킷을 먼저 전송할 수 있다.

 

주기억장치를 사용하여 store-and-forward 하므로 전송 지연을 줄 일 수 있어, 짧은 실시간 전송에 많이 사용된다. 

패킷 교환 방식은 경로 설정 방법에 따라 가상회선 방식과 데이터그램 방식으로 구분된다.

 

가상회선 방식

가상회선 방식은 데이터 전송 전에 송신자와 수신자 사이에 가상회선이라는 논리적 경로를 설정하고, 모든 패킷이 이 경로를 통해 전송되는 방식이다. 가상회선은 송·수신자 간에 전송되는 동일한 논리적 경로를 말한다.

 

연결지향형 전송인 회선 교환과 유사하다. 

 

 

데이터그램 방식

데이터그램 방식은 데이터 전송 전에 송·수신자 사이에 가상회선이라는 논리적 경로를 설정하지 않고, 패킷들이 각기 독립적으로 전송되는 방식이다. 각 패킷은 네트워크 상태를 고려하여 최적의 전송경로를 선택해 다음 노드를 향해 전송된다.

 

비연결형 전송이다. 

 

 

 

 

3. 메시지 교환 방식 

 

 

메시지 교환 방식은 회선 교환의 단점을 개선한 방식으로, 하나의 메시지 단위로 저장 후 전송(store-and-forward)하는 방식이다(패킷과 다른 점은 보조 기억 장치를 사용하여 상대적으로 느릴 수 있다). 각 노드에서 메시지를 수신한 다음, 잠시 저장하고 있다가 다음 노드로 가는 링크가 비어 있을 때 전송한다. 각 메시지에는 항상 송·수신자 주소가 포함되며, 각 교환기는 메시지의 주소를 보고 적절한 다음 노드를 향해 메시지를 전송한다.

메시지 교환 방식은 메시지를 분할하고 재조립하는 과정이 필요 없으므로 시간이 절약되고, 헤더 오버헤드가 적어 효율이 높다. 하지만 메시지 전체를 저장해야 하므로 패킷 교환에 비해 전송 시간이 더 오래 걸릴 수 있으며, 전송 중 오류가 발생하면 전체 메시지를 폐기하고 재전송해야 하므로 대역폭이 낭비될 수 있다.

 

대용량 데이터 전송에 적합하다. 

 

 

 

4. 데이터 교환 방식 비교 정리

 

- 회선 교환 방식: 회선 교환 방식은 연결형 전송 방식이다. 대용량 데이터를 전송할 수 있으며, 메시지 분할이 가능하다.
- 메시지 교환 방식: 메시지 교환 방식은 비연결형 전송 방식이다. 대용량 데이터 전송이 가능하지만, 메시지 분할이 불가능하다. 전송 시간이 길다.
- 가상회선 패킷 교환 방식: 가상회선 패킷 교환 방식은 연결형 전송 방식이다. 실시간 소용량 데이터 전송에 적합하며, 메시지 재구성이 불필요하다.
- 데이터그램 패킷 교환 방식: 데이터그램 패킷 교환 방식은 비연결형 전송 방식이다. 실시간 소용량 데이터 전송에 적합하며, 메시지 재구성이 필요하다.

 

 

📌 연결형 : 회선 교환, 가상 회선

📌 비연결형: 메시지 교환, 데이터그램 패킷 교환 

 

 

 

 

 

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참고자료: 정보통신망 | 손진곤 (지은이) 한국방송통신대학교출판문화원