데이터통신의 회선구성(데이터통신)

회선

교환 및 단말 기기 상호 간을 결합하여 통신 정보의 교환을 위한 신호를 전달하는 설비의 개념적인 표현으로서, 전기 통신의 전송이 이루어지는 유선 또는 무선 전송 구간의 계통적 통신망이다.

패킷

데이터를 일정한 길이로 분할하여 그 데이터 앞에 헤더(주소 정보, 오류 제어 정보, 순서 번호 등 포함)를 두는 형태이다. 데이터 전송에서 사용되는 데이터의 묶음이며 패킷 전송은 두 지점 사이에 데이터를 연속적으로 전송하지 않고, 전송할 데이터를 적당한 크기로 나누어 패킷의 형태로 구성한 다음 패킷들을 하나씩 보내는 방법을 사용한다. 각각의 패킷은 일정한 크기의 데이터뿐만 아니라 데이터 수신처, 주소 또는 제어 부호 등의 제어 정보까지 담고 있다.

교환방식

교환망을 통하여 데이터를 송수신하는 방식으로 회선교환 방식과 패킷교환 방식으로 나뉘며 교환망에는 전화 교환망 과 패킷 교환망 등이 있다.

회선구성 방식

회선 구성

• 데이터 통신 시스템들 간의 회선연결 방식에는 다음과 같은 것이 있음
  • 점대점 (Point-to-Point) 방식
    • 메인프레임 형태의 중앙의 컴퓨터와 여러 터미널들이 독립적인 회선을 이용하여 1:1로 연결되는 방식
    • 비지능형(Dumb) 터미널을 비동기식으로 중앙 컴퓨터에 연결할 때 사용
    • TCP/IP 환경에서는 PPP를 사용하여 1:1로 연결
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  • 다중점 (Multi-Point) 방식
    • 하나의 장치에 연결된 하나의 전용회선을 사용하여 다수개의 장치들을 연결하고 정보를 송수신하는 방식
    • 멀티 드롭(Multi-Drop)방식이라고도 함
    • 컴퓨터가 폴링하는 시스템에서만 사용 가능
    • 컴퓨터가 방송하는 형태로 모든 터미널에 데이터 전송
    • 터미널의 주소 판단 기능과 버퍼가 필요
    • 장점 : 데이터 양이 적을 때 효과적, 회선 비용 절감
    • 단점 : 회선 고장시 고장지점 이후 단말장치 운용 불가
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  • 교환(Switching) 방식
    • 교환망(전화 교환망 또는 패킷 교환망 등)을 통하여 데이터를 송수신하는 방식으로 크게 회선교환 방식과 패킷교환 방식으로 분류됨
    • 교환 방식
      • 회선교환
        • 공간분할 회선 교환
        • 시분할 회선 교환
      • 축적교환
        • 메시지 교환
        • 패킷 교환
          • 가상회선
          • 데이터그램
        • 셀 교환

회선교환 방식

• 정보 전송 시작할 때 물리적인 연결을 확립하고 전송이 종료될 때까지 연결 유지
• 물리적으로 연결된 회선은 다른 사람과 공유하지 못함
• 노드와 노드 간에 물리적으로 전용 통신로를 설정하여 데이터를 교환
• 회선 교환 데이터망(CSDN, Circuit Switched Data Network)이라고도 함
• 대표적인 것은 전화망
• 특징
  • 전송 중 항상 동일한 경로를 경유하여 데이터가 전송함
  • 점대점 방식의 전송 구조를 가짐
  • 상대적으로 긴 접속 시간을 필요로 하나 전송 지연은 거의 없음
  • 고정적인 대역폭을 사용함
  • 속도나 코드의 변환이 불가능함
  • 실시간 대화용에 적합하며, 전송속도나 코드의 변환이 불가능
  • 매번 통신할 때마다 다른 회선이 선택되며, 통신 중에는 이미 설정된 회선을 사용하므로 전송제어에 쓰일 신호가 필요하지 않음

공간분할 회선 교환

• 기존에 사용하던 기계식, 전자식 교환기와 통신회선을 그대로 이용하는 방식
• 초기의 전화 교환기인 음성용 교환기에서 사용한 방식으로, 크로스바(Cross Bar)형 스위치 등 기계식이나 전자식 접점을 이용해 교환
• 연결될 때까지 접속하는 시간이 길고, 고속 데이터 통신이 어려움
• 코드나 속도를 변환하기 어려우며, 오류 발생률이 높은 편

시분할 회선 교환

• 다중 변환 장치인 스위치나 통신로를 시간으로 분할해 공동으로 사용하는 방식
• DCE(단말기가 회선에 연결할 수 있는 접속장치)에서는 송신 측 DTE(양쪽 끝에 있는 단말기)에서 발생한 속도가 서로 다른 데이터를 디지털 신호로 변환
• 그런 다음 신호를 집선 다중화 장치에 연결하면 여러 DCE에서 입력되는 디지털 신호를 시분할 다중화하여 고속의 디지털 통신을 이용해 시분할 교환기로 다시 입력 함
• 시분할 교환기는 입력된 신호를 미리 설정한 경로를 이용해 수신 측 다중화 장치로 전송하여 DCE를 거쳐 원래의 데이터로 복원한 후 수신 측에 전달 함
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패킷교환 방식

축적 교환(Store and Forward Switching) 방식

• 송신 노드와 수신 노드 사이에 있는 중계 노드에서 수신한 데이터를 일단 메모리에 저장한 후 다음 노드를 선택하여 송신하는 방식
• 실시간 전송 불가능
• 메시지 교환 방식, 패킷 교환 방식, 셀 방식이 있음
• 메시지 교환의 원리
  • 송신 노드에서 교환기로 데이터를 보내어 교환기의 메모리에 저장함
  • 수신 노드에서 데이터를 요구함
  • 교환기에 저장된 데이터를 수신 노드로 전송함
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  • 특징
    • 전송하는 도중 오류가 발생해도 메모리에 저장된 사본을 재전송할 수 있음(회선 효율성이 높음)
    • 전송량이 많은 경우 한 개의 메시지를 여러 목적지로 전송할 수 있음
    • 여러 지점을 동시에 전송하는 방송통신 기능과 부가되는 제어 정보로 오류를 제어하고, 코드를 변환하며, 우선순위를 제어하는 등 통신 처리 기능도 있음
    • 메시지 길이가 가변적이라 교환기 기억 장치의 사용 효율, 전송 지연, 통신회선의 이용률 부분이 효율적이지 않음

패킷 교환(PSDN, Packet Switched Data Network) 방식

• 데이터를 패킷 형태로 분할하여 전송하고 수신함(패킷 형태가 아닌 것은 패킷화)

• 패킷 마다 주소를 삽입하여 패킷의 주소를 보고 최종 목적지까지 패킷을 전달함

• 노드들이 패킷을 통하여 대역폭을 공유하는 방식

• 데이터 트래픽이 없을 때 낭비되는 대역폭을 효율적으로 이용함

• 물리적인 전송로를 여러 노드가 공유함

• PAD(Packet Assembler and Disassembler) 기능이 노드나 교환기에 포함되어 있어야 함

• 패킷 교환기의 메모리에 임시로 저장해 대기하고 있다가 서비스 정보를 검색하면 선택한 출력 링크에서 목적지 노드로 데이터를 전송함

• 메시지 교환 전송 방식과 비슷한 축적 교환 방식

• 특징

  • 주로 데이터를 위한 교환방식으로 대역폭의 효율적인 이용이 목적
  • 교환기 자체의 비용을 현저하게 낮출 수 있음
  • 패킷 교환기는 컴퓨터 그 자체이며 교환행위는 컴퓨터 메모리의 어떤 부분에 있는 데이터를 다른 메모리 위치로 옮기는 컴퓨터 명령어에 의해 수행되므로 패킷교환 방식은 소프트웨어에 의한 교환이라고 볼 수 있음
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데이터그램(Datagram) 방식

• 컴퓨터통신의 기본 단위
• 그 자체로 모든 것을 완비한 하나의 독립된 메시지
• 일련의 데이터를 패킷 단위로 분할해 송신 노드와 수신 노드 간에 데이터 전달
• 패킷 전송에 부하가 생겼는지에 따라 패킷의 경로를 동적으로 설정
• 패킷을 전송하기 전에 가상회선을 먼저 만들지 않아도 되므로 비연결 지향 서비스에 해당
• 패킷마다 주소를 넣어 구성하며 패킷을 독립적으로 취급
• 송신지의 패킷 순서와 수신지의 패킷 순서가 다를 수 있음(재순서화하는 과정이 필요)
• 패킷 손실시 송/수신지에서 복구 제어
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• 장점
  • 호 설정 절차가 필요 없음
  • 적은 양의 데이터를 전송하는 경우 효과적
  • 노드별로 전송을 하기 때문에 망 운용에 높은 유연성 제공(오류 발생의 경우에 효과적)

가상회선(Virtual Circuit) 방식

• 사용자가 호(Call)를 요청하면 노드 사이를 연결하는 전용 통신로인 가상회선을 만들어 송신 노드와 수신 노드 간에 데이터를 전달(전송 시작할 때 두 지점 사이에 논리적 전송경로 설정함)
• 일단 가상회선이 만들어지면 해당 호를 종료하기 전까지 선택한 경로를 따라 패킷이 전송되며, 전송이 끝난 후 가상회선은 종료됨
• 데이터를 전송하면 반드시 목적지에 도착시키기 때문에 연결 지향 서비스라고도 함
• 송수신자 주소 대신에 논리적 전송경로 번호를 이용하여 스위칭 함
• 회선교환방식의 회선과 유사한 기능제공 → 가상회선
• 각 패킷은 데이터정보 뿐만 아니라 가상회선 식별자를 포함
• 경로 설정과 관련된 결정을 할 필요 없음 : 각 노드가 패킷에 대한 경로를 알고 있음
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• 장점
  • 패킷의 순서 및 오류 제어를 망에서 제공
  • 패킷을 신속하게 전송