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컴퓨터 네트워크 및 통신에서 패킷 교환(Packet switching) 방식은 현재 가장 주된 통신 방식으로 짤막한 데이터 트래픽에 회선 교환망이 적합하지 않아 작은 블록의 패킷으로 데이터를 전송하며 데이터를 전송하는 동안만 네트워크 자원을 사용하도록 하는 방법을 말한다. 정보 전달의 단위인 패킷은 여러 통신 지점(Node)을 연결하는 데이터 연결 상의 모든 노드들 사이에 개별적으로 경로 제어되어 흐른다. 이런 방식은 통신 기간 동안 독점적인 사용을 위해 두 통신 노드간의 전용 연결 설정하는 회선 교환 방식과는 대조된다.
목차 |
장점
- 네트워크 자원을 패킷 단위로 나누어 시간을 공유하므로 회선 효율성이 높다.
- 트래픽이 많을 경우 회선 교환망은 네트워크 부하가 감소할 때 까지 요청을 차단하지만 패킷 교환망의 경우 Store-and-Forward 방식을 사용하여 데이터가 들어오는 속도와 나가는 속도가 반드시 같도록 할 필요가 없고 각각의 스테이션에 맞도록 속도를 조절하여 전송지연을 최소화하고 통신의 안정성이 증대된다.
교환 기술
인터넷망과 같은 패킷교환망에서 데이터는 패킷으로 나뉘고, 각각은 완전한 목적지 주소가 덧붙여진 뒤에 개별적으로 경로제어(라우팅) 된다. 전화망과 같은 회선 교환망에서도 회선의 경로를 찾기 위해서는 마찬가지로 경로제어(라우팅)을 수행한다. 그러나, 차이점은 회선교환 네트워크에서는 데이터(예: 음성)가 계속적인 목적지 주소처리 없이 설정된 경로를 따라 보내진다. 즉, 패킷으로 나뉘지도 않고, 개별적으로 경로제어를 받지도 않고, 일단 경로만 설정되면, 그 경로를 따라 지속적이고도 안정적으로 전송된다.
하나의 파일은 패킷교환 네트워크 내에서 전송되기 위하여 작은 크기의 데이터들으로 나뉘어진다. 개별 데이터는 발신지 주소, 목적지 주소가 추가되어 하나의 단일한 패킷이 된다. 이런 패킷들의 나열(sequence)는 차례로 목적지까지 보내지고, 목적지에서는 이런 패킷 나열을 다시 원본 파일로 재구성하는 작업이 이루어진다.
다이어그램 방식
다이어그램 방식은 관련된 패킷이더라도 목적지까지 가기위해 독립적으로 전송되는 방법이다. 그러므로 패킷마다 가는 경로가 다를 수 있고, 망이 상황에따라 달라지며, 패킷의 도착 순서가 바뀔 수 있어 순서의 재조정이 가능해야 한다. Call Setup 이 필요 없지만 잘 사용되지 않는다.
장점
- Call Setup 과정이 필요없어 하나 혹은 소수의 패킷만을 보낼때에 빠르고 오버헤드가 적다.
- 망 자원이 바쁠경우 다른 경로로 보내기 때문에 망 운용에 융통성이 있다. 가상 회선 방식의 경우 혼잡이 일어나도 경로를 바꿀 수 없다.
- 망에 고장이 발생했을 때에 최적화 된 경로를 찾아갈 수 있어 신뢰성이 높다.
가상 회선 방식
가상 회선 방식은 관련된 패킷을 전부 같은 경로를 통해 전송하는 방법이다. 가상 번호를 기반으로 가상 회선을 구현한다. 이 과정의 경우 Call Setup 이 필요하다. 가상 회선의 Call Setup 은 라우팅 테이블에 등록하는 과정이라는 점에서 회선을 전용하는 회선 교환망의 그것과는 다르다.
장점
- 데이터 전송 전 Call Setup 이 이루어져 라우팅 테이블이 등록된다. 회선 교환망처럼 회선을 전용하지 않기 때문에 각각의 패킷에 대해 각각의 경로 지정을 할 필요가 없다. 단, 데이터그램이 들어올때에는 경로지정을 해 주어야 한다.
- 보낼 데이터가 많을 경우에도 Call Setup 시간이 한차례만 필요하기 때문에 효율적인 전송이 가능하다.
- 각 노드에서 처리시간이 적게 소요된다.
- 패킷의 순서가 보장되어 처음 출발 순서대로 도착하기때문에 오류 제어가 가능하다.
패킷의 구성
패킷은 전송하고자 하는 데이터의 한 블록(페이로드, Payload) 과 주소지 정보(발신지 주소, 목적지 주소), IPv6에서와 같이 망이 패킷을 목적지까지 전달하는데 필요한 관리정보(헤더, Header) 로 구성된다. 각각의 패킷은 일정한 헤더가 필요하며 패킷은 적절한 크기로 나누어진다.
