― 길을 열고, 나누고, 바꿔온 데이터 전송의 여정
🧭 옛날 옛적, 세상에 컴퓨터는 없었습니다
그 시절 세상에서 가장 빠른 정보 전송 방법은 전신이었어요. 모스 부호가 전류를 타고 철사를 따라 흘렀고, 그게 다시 전화선으로 바뀌면서 사람들은 목소리로도 소통할 수 있게 되었죠.
이 전화 시스템은 회선 교환이란 방식을 썼어요.
“헬로? 서울 연결해주세요!”
→ 전화국 직원이 진짜 선을 물리적으로 연결해줬죠.
두 사람이 통화하는 동안엔, 그 전선은 오직 그 둘만의 전용 도로였습니다.
효율성은 별로였지만, 품질만큼은 꽤 괜찮았죠.
회선 교환 방식이란?
회선 교환 circuit switching 방식은 먼저 메시지 전송로인 회선 circuit을 설정하고 이를 통해 메시지를 주고받는 방식입니다. ‘회선을 설정한다’라는 말은 ‘두 호스트가 연결되었다’, ‘전송로를 확보하였다’라는 말과도 같습니다.
회선 교환 네트워크에서는 호스트들이 메시지를 주고받기 전에 두 호스트를 연결한 후, 연결된 경로로 메시지를 주고받습니다.
예를 들어서 다음 그림과 같은 회선 교환 네트워크에서 A와 B가 통신하려고 한다면, 메시지를 주고 받기 전에 A와 B 사이를 연결하는 회선(붉은 선)을 설정해야 이 경로를 통해 메시지를 주고받을 수 있습니다.
A와 D가 통신하려고 한다면 어떨까요?
마찬가지로 메시지를 주고받기 전에 A와 D 사이의 회선(붉은 선)을 설정해야만 해당 경로로 메시지를 주고받을 수 있습니다.
회선 교환 방식은 우선 두 호스트 사이에 연결을 확보한 후에 메시지를 주고받는 특성 덕분에 주어진 시간 동안 전송되는 정보의 양이 비교적 일정하다는 장점이 있습니다.
회선 교환 네트워크가 올바르게 동작하기 위해서는 호스트 간의 회선을 적절하게 설정해야 합니다. 이 역할을 수행하는 회선 교환 네트워크 장비로는 회선 스위치가 있습니다.
즉,
회선 스위치는 호스트 사이에 일대일 전송로를 확보하는 네트워크 장비입니다.
회선 교환 방식의 대표적인 사례가 바로 전통적인 전화망입니다. 누군가에게 전화를 걸면 수신자가 전화를 받기 전에 송신자와 수신자 사이에 연결이 설정되어야 하고, 한 번 연결이 설정되면 연결된 전송로를 통해서만 통화가 가능합니다.
다만 회선 교환 방식에는 한 가지 문제가 있습니다. 회선의 이용 효율이 낮아질 수 있다는 거죠.
가능한 모든 회선에 끊임없이 메시지가 흐르고 있어야만 회선의 이용 효율이 높아집니다. 이를 반대로 이야기하면 메시지를 주고받지 않으면서 회선을 점유하는 것은 낭비라 볼 수 있습니다.
예를 들어서 다음 그림처럼 회선 교환 네트워크상에 호스트 A, B, C, D가 각각 회선 스위치와 연결되어 있고, 호스트 A, B의 회선이 설정되었다고 가정해 보겠습니다.
호스트 A, B는 회선이 설정되어 있으니 당장이라도 메시지를 주고받을 수 있습니다. 그러나 호스트 A, B가 회선을 점유하여 연결만 된 채로 메시지를 주고받지 않는다면 회선(붉은 선)에는 어떠한 메시지도 흐르지 않습니다. 호스트 C가 A에게, 호스트 D가 B에게 메시지를 보내고 싶어도 보낼 수 없는 상황이 발생할 수도 있죠.
💡 그리고 세상에 ‘컴퓨터’가 등장했습니다
컴퓨터는 계산도 잘했지만, 혼자서는 외롭고 무능한 존재였어요.
그래서 사람들은 컴퓨터들을 서로 연결해보기로 했어요.
방법은?
전화선에 모뎀을 달아 컴퓨터끼리 전화를 걸게 만든 거예요!
“삐-삐비-삐익–📞 연결되었습니다!”
이게 바로 우리가 기억하는 다이얼업 인터넷의 원조입니다.
하지만 회선 교환 방식은 컴퓨터한테는 맞지 않았어요.
컴퓨터는 말수가 적고, 갑자기 말하다 말고, 또 빠르게 말하고 싶어하는 존재였거든요.
이런 비효율을 극복하기 위해 등장한 게 바로…
🚚 패킷 교환의 시대!
“한번 연결해서 계속 쓰는 건 비싸!
그냥 짧게 끊어서 보내자!”
그래서 컴퓨터는 말하고 싶은 내용을 조각내기 시작했어요.
이 조각들을 패킷이라고 불렀고,
각 패킷에는 “누구에게 보낼지”라는 주소가 붙었죠.
마치 택배 박스에 붙은 송장처럼요.
누구네 집인지 써놓고, 자기 길로 보내는 거예요.
그래서 이 방식은 패킷 교환이라고 불렸고,
여러 컴퓨터가 선을 동시에 쓰면서도 충돌 없이 데이터를 주고받을 수 있게 해줬습니다.
패킷 교환 방식이란? 🌐 패킷은 어떻게 여행할까?
– 패킷 교환 방식 이야기
우리가 영화를 다운로드할 때, 그 2GB짜리 파일이 한꺼번에 뚝 떨어질까요?
물론 아닙니다. 영화는 수많은 ‘패킷’이라는 작은 데이터 덩어리로 나뉘어 우리에게 전송됩니다.
1) 🎁 패킷이란 무엇일까?
패킷(packet)은 말 그대로 소포입니다.
우체국에서 택배를 보낼 때처럼,
- 안에는 보낼 물건(데이터)이 들어 있고,
- 겉에는 주소와 정보가 적힌 송장(헤더)이 붙죠.
- 어떤 경우에는 추가 설명서(트레일러)도 붙을 수 있어요.
| 구성 요소 | 의미 | 비유 |
|---|---|---|
| 페이로드 | 실제 데이터 (내용물) | 택배 상자 안의 물건 |
| 헤더 | 제어 정보 (누가 보내는지, 어디로 가야 하는지 등) | 택배 송장 |
| 트레일러 | 오류 검사 등 추가 정보 | 배송 관련 안내 스티커 |
2) 🚚 패킷은 어떤 방식으로 이동할까?
✅ 패킷 교환 방식의 핵심
- 전송 전에 길을 미리 잡지 않는다!
→ 회선 교환처럼 한 줄을 점유하지 않아요. - 여러 경로를 통해 자유롭게 이동
→ 택배가 고속도로도 타고, 국도도 타듯, 패킷도 라우터와 스위치를 거쳐 최적의 길로 갑니다. - 패킷 스위치 장비
- 스위치 : 같은 네트워크 내 장치 간의 전달 담당
- 라우터 : 네트워크 간 경로 선택과 전달 담당
이렇게 하면 전송 경로의 낭비 없이 효율적이고,
많은 장치가 동시에 데이터를 보내도 무리가 없습니다.
3) 🎬 예시 – 2GB 영화 다운로드하기
- 2GB를 한꺼번에 보내지 않고 작은 패킷 단위로 나눠 전송
- 각각의 패킷은 제각각 경로로 이동
- 수신지에서는 도착한 패킷을 모아 원래 순서대로 재조립
“2GB짜리 영화를 택배 박스 수백 개로 나눠서 보내고,
도착지에서는 그 박스들을 순서대로 다시 꺼내어
영화 전체를 복원하는 것과 같아요.”
4) 🎯 왜 좋은 걸까?
| 회선 교환 | 패킷 교환 |
|---|---|
| 미리 길을 정해둠 (비효율적) | 경로를 유동적으로 설정 |
| 한 통화/파일에 전용 회선 사용 | 여러 사용자가 동시에 이용 가능 |
| 연결 실패 시 재연결 필요 | 중간 경로 재조정 가능 |
| 전화 통화 방식 | 인터넷 데이터 전송 방식 |
✅ 한 문장 요약
“패킷은 인터넷 세상의 택배 상자!
목적지를 향해 개별적으로 출발해, 도착지에서 다시 모입니다.”
🧃 그리고 두 가지 패킷 교환 방식이 생겨났어요
1. 데이터그램
“각자 자유롭게 가라! 순서야 나중에 정리하지 뭐”
이건 각 패킷이 전혀 다른 경로로 목적지에 가는 방식이에요.
도착 순서를 보장하지 않지만, 길이 막히면 다른 길로 돌아가는 유연함이 있었죠.
대표적인 예시: UDP
2. 가상 회선
“모든 패킷이 같은 길로 가야 돼! 줄 잘 서!”
이 방식은 패킷이지만, 전송 전에 가상의 길을 먼저 만들어놓고
그 길을 따라 차례로 가는 방식입니다.
패킷이 순서를 어기지 않으니, 영상을 재생할 때처럼 순서가 중요한 경우 유리해요.
대표적인 예시: TCP
📬 "메시지 교환"이라는 오래된 방식도 있었어요
이건 마치 편지를 한 장 써서 다 읽은 후에야 전달하는 구조였어요.
보내는 입장에선 간단하지만, 다음 사람이 받기까지 오래 기다려야 했죠.
지금은 짧은 패킷 단위의 교환이 대세가 되면서 거의 사라졌지만,
그 당시엔 꽤 효율적인 방식이기도 했어요.
🚀 속도가 더 중요해진 시대: 프레임 릴레이와 셀 릴레이
컴퓨터가 점점 빨라지고, 영상 통화나 고속 인터넷 같은 실시간 서비스가 필요해지자
사람들은 빠르지만, 조금은 덜 꼼꼼한 방식을 원했어요.
그래서 나온 것이 바로…
▶️ 프레임 릴레이
“에러 체크? 나중에 하자! 지금은 속도가 중요해!”
- 오류 제어를 생략하거나 최소화
- 데이터를 큰 덩어리(프레임)로 신속하게 주고받음
▶️ 셀 릴레이 (ATM)
“크기도 딱 정해놓고! 깔끔하게 보내자”
- 모든 패킷을 딱딱 정해진 크기(셀)로 나눔
- 네트워크 전 구간에서 예측 가능한 속도 제공
영상, 음성, 실시간 데이터 전송에서 지연을 최소화하는 데 최적화된 방식이었죠.
🎯 결국, 이 모든 길을 택한 건 컴퓨터입니다
- 연결을 꼭 먼저 만들고 싶은 친구들은 회선 교환
- 자유롭게 돌아다니고 싶은 친구들은 데이터그램
- 안전하게, 줄 세워 가고 싶은 친구들은 가상 회선
- 빠르게 도착하고 싶다면 프레임 릴레이나 ATM 셀 릴레이
🧾 결론 요약
| 방식 | 특징 | 언제 쓰나 |
|---|---|---|
| 회선 교환 | 고정 연결 / 안정성 ↑ | 전화 통화, 고정 회선 |
| 패킷 교환 | 연결 없이 / 유연함 | 대부분의 인터넷 통신 |
| 데이터그램 | 빠름 / 순서 보장 X | 스트리밍, 게임 등 |
| 가상 회선 | 순서 유지 / 안정적 | 파일 다운로드, 웹 |
| 프레임 릴레이 | 빠름 / 최소 오류 처리 | 기업 전용망, ATM 백본 |
| 셀 릴레이(ATM) | 일정한 속도 / 셀 단위 | 음성/영상 실시간 통신 |
“컴퓨터는 수많은 방법으로 세상과 연결돼 왔습니다.
그리고 그 모든 교환 방식은 ‘더 빠르고, 더 효율적인 소통’을 위한 진화의 결과입니다.”
