네트워크 데이터 교환 방식 (Switching)

I. 네트워크 데이터 교환 방식(Switching)의 분류

• 네트워크에서의 데이터 교환 방식은 대표적으로 회선 교환 방식(Circuit Switching)과 패킷 교환 방식(Packet Switching)을 사용

 

II. 회선 교환 방식과 패킷 교환 방식

가. 회선 교환 방식 (Circuit Switching)

항목	설명
개념	– 데이터 전송 시 통신 경로(회선)를 사전에 수립하여 전송하는 교환 방식
동작 원리	데이터 전송 전	데이터가 전송되기 전 두 노드 간 회선을 수립
	데이터 전송 중	수립된 회선을 독점적으로 사용하여 데이터 전송
	데이터 전송 후	전송할 데이터 모두 전송 후 사용한 회선 자원을 회수

나. 패킷 교환 방식 (Packet Switching)

항목	설명
개념	– 전송할 데이터를 일정한 크기의 블록(패킷)으로 분리하여 패킷 별 통신 경로를 수립하여 전송하는 교환 방식
동작 원리	경로 수립	중계 노드에서 패킷 별 최적 경로를 수립하여 다음 노드로 전송
	트래픽 제어	데이터를 효율적이고 안정적으로 전송하기 위해 트래픽을 통제
	에러 제어	패킷 유실 최소화 및 유실된 패킷 복구를 위한 에러 제어

 

III. 회선 교환 방식과 패킷 교환 방식 비교

항목	회선 교환 방식	패킷 교환 방식
효율성	회선 독점으로 효율성 저하	회선 다중화로 효율성 증대
신뢰성	네트워크 자원 독점, 신뢰성 높음	네트워크 자원 공유로 신뢰성 저하
보안성	전송망 단독 사용, 보안성 높음	전송망 공유로 인해 보안성 저하
혼잡 시	Busy 신호 발생	전달 불가 시 메시지 저장
메시지 저장	메시지 저장 불가	전달 시 까지 메시지 저장
데이터 크기	데이터 크기 관계없이 전송 가능	한 번에 전송되는 데이터 크기 제한
세부 방식	공간 분할 방식, 시분할 방식	데이터그램, 가상회선 방식
장점	대용량+고속 데이터 처리 우수	회선 효율성 증대
단점	대역폭 낭비, 통신 비용 높음	지연 발생 가능, 패킷헤더 오버헤드
사례	전화망	인터넷망

 

IV. 실시간 서비스에 패킷 교환 적용 시 문제점/해결 방안

가. 실시간 서비스에 패킷 교환 적용 시 문제점

구분	문제점	상세 설명
성능 측면	지연 발생	패킷 전송량 증가에 따른 지연율 상승
	패킷 손실	패킷이 목적지까지 도달하지 못하는 현상
	지연 변이	패킷 지연 간격이 일정하지 않는 현상
서비스 측면	연결성 확보 어려움	다수 노드의 실시간 서비스 연결성 확보 어려움
	신뢰성 확보 어려움	실시간성 확보를 위한 저지연 품질 확보 어려움
	가용성 확보 어려움	노드나 네트워크 장애 시 실시간 성 보장 어려움

나. 실시간 서비스에 패킷 교환 적용 시 문제점에 대한 해결 방안

문제점	해결 방안	방안 설명
지연 발생	패킷 스케줄링	동기화, 타임스탬프, PQ, CQ, WFQ, LLQ 등
패킷 손실	혼잡 제어	ACK 수신 여부로 상황 판단, 데이터 크기 조절
지연 변이	QoS	IntServ, DiffServ, Classifier, Metering, Conditioning
연결성 확보 어려움	버퍼 사용	Session과 Connection 유지 버퍼
신뢰성 확보 어려움	MPLS	4 Byte 헤더 라벨링, 실시간 고속 스위칭
가용성 확보 어려움	CDN	지역성(Locality)을 이용, GSLB, 부하분산, 캐싱