Top 27 패킷 교환 방식 All Answers

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패킷 교환(Packet switching)은 컴퓨터 네트워크와 통신의 방식 중 하나로 현재 가장 많은 사람들이 사용하는 통신 방식이다. 작은 블록의 패킷으로 데이터를 전송하며 데이터를 전송하는 동안만 네트워크 자원을 사용하도록 하는 방법을 말한다.

회선교환, 메시지교환, 패킷교환

패킷 교환 – 위키백과, 우리 모두의 백과사전

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장점[편집]

교환 기술[편집]

데이터그램 방식[편집]

가상 회선 방식[편집]

패킷의 구성[편집]

같이 보기[편집]

패킷 교환 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전 — 패킷 교환 – 위키백과, 우리 모두의 백과사전

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패킷 교환(Packet switching)이란

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데이터 교환 방식 : 패킷 교환(Packet Switching)이란? / 유형 / 장단점

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패킷 교환

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네트워크를 가로지르는 데이터 패킷 교환을 보여주는 애니메이션.

패킷 교환(Packet switching)은 컴퓨터 네트워크와 통신의 방식 중 하나로 현재 가장 많은 사람들이 사용하는 통신 방식이다. 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 경로가 제어된다. 이 방식은 통신 기간 동안 독점적인 사용을 위해 두 통신 노드 사이를 연결하는 회선 교환 방식과는 달리 짤막한 데이터 트래픽에 적합하다.

장점 [ 편집 ]
네트워크 자원을 패킷 단위로 나누어 시간을 공유하므로 회선 효율성이 높다.

트래픽이 많으면 회선 교환망은 네트워크 부하가 감소할 때까지 요청을 차단하나, 패킷 교환망은 Store-and-Forward 방식을 사용하기 때문에 데이터가 들어오는 속도와 나가는 속도를 맞출 필요 없이 각 스테이션에 맞도록 속도를 조절할 수 있다. 이로써 전송 지연이 줄어들고 통신 안정성이 늘어난다.

교환 기술 [ 편집 ]
하나의 파일은 패킷교환망 안에서 전송되기 위하여 작은 크기의 데이터들로 나뉜다. 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. 각 패킷은 개별적으로 경로가 제어(라우팅)된다.

회선 교환망(전화)에서도 회선의 경로를 찾기 위해서 마찬가지로 경로제어를 수행한다. 그러나 회선교환 네트워크에서는 일단 경로가 설정되면 데이터를 패킷으로 나누지도 않고 개별적으로 경로를 제어하지도 않는다. 그저 이전 경로를 따라 지속적이고 안정적으로 전송한다.

데이터그램 방식 [ 편집 ]
관련된 패킷이라도 따로 전송하는 방법이다. 그러므로 패킷마다 가는 경로가 다를 수 있고, 망이 상황에 따라 달라지며, 패킷의 도착 순서가 바뀔 수 있어 순서의 재조정이 가능해야 한다. Call Setup 이 필요없지만 잘 사용되지 않는다.

장점 [ 편집 ]
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 방식은 혼잡해도 경로를 바꿀 수 없다)

망이 고장났을 때에 최적화된 경로를 찾아갈 수 있어 신뢰성이 높다.

가상 회선 방식 [ 편집 ]
관련된 패킷을 전부 같은 경로를 통해 전송하는 방법이다. 가상 번호를 기반으로 가상 회선을 구현한다. Call Setup 이 필요하다. 가상 회선의 Call Setup 은 라우팅 테이블에 등록하는 과정이다. (회선 교환망의 Call Setup과는 다르다)

장점 [ 편집 ]
데이터를 전송하기 전에 Call Setup 이 이루어져 라우팅 테이블이 등록된다. 회선 교환망처럼 회선을 전용하지 않기 때문에 각각의 패킷에 대해 각각의 경로를 지정할 필요가 없다. 단, 데이터그램이 들어올때에는 경로를 지정해 주어야 한다.

보낼 데이터가 많아도 Call Setup을 한 번만 하면 되기 때문에 효율적인 전송을 할 수 있다.

각 노드에서 처리시간이 적게 소요된다.

패킷이 처음 출발한 순서대로 도착하기 때문에 오류 제어가 쉽다.

단점 [ 편집 ]
Call Setup에 대한 오버헤드가 존재한다.

패킷의 구성 [ 편집 ]
패킷은 전송하고자 하는 데이터의 한 블록(페이로드Payload) 과 주소지 정보(발신지 주소, 목적지 주소), 관리정보(헤더Header, IPv6에서와 같이 망이 패킷을 목적지까지 전달하는데 필요한) 로 구성된다. 각각의 패킷은 일정한 헤더가 필요하며 패킷은 적절한 크기로 나뉜다.

데이터 교환 방식 : 패킷 교환(Packet Switching)이란? / 유형 / 장단점

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패킷 교환(Packet switching)이란?

패킷 교환(packet switching)이란 패킷이라고 하는 비교적 작은 데이터 단위가 각 패킷에 포함된 대상 주소를 기반으로 네트워크를 통해 라우팅 되는 네트워크 유형을 나타냅니다. 다양한 네트워크 장치를 통한 빠르고 효율적인 전송을 위해 데이터를 적절한 크기의 조각이나 블록으로 분할하는 디지털 네트워크 전송 프로세스입니다. 컴퓨터가 다른 컴퓨터로 파일을 보내려고 하면 가장 효율적인 방법으로 네트워크를 통해 파일을 보낼 수 있도록 파일이 패킷으로 분할됩니다. 이러한 패킷은 네트워크 장치에 의해 대상으로 라우팅 되며 파일, 이메일 또는 MP3 노래와 같은 모든 유형의 데이터에 적용됩니다.

패킷 교환 (Packet switching) 방식의 유형

1. 데이터그램 패킷 교환(비 연결형 패킷 교환) : 각 패킷은 완전한 주소 지정 또는 라우팅 정보를 포함하며 개별적으로 라우팅 됩니다. 이로 인해 주어진 시간에 서로 다른 네트워크 노드(어댑터, 스위치 및 라우터)의 가변 부하에 따라 잘못된 전달 및 다른 전송 경로가 발생할 수 있습니다. 각 패킷의 헤더 섹션에는 목적지 주소, 소스 주소, 총 조각 수, 재 조립을 활성화하는 데 필요한 시퀀스 번호 (Seq #) 정보가 기록됩니다. 다른 경로를 통해 목적지에 도달한 후 패킷은 원래 메시지를 형성하도록 재배열됩니다. 인터넷은 데이터 그램 패킷 교환 방법을 사용합니다.

2. 가상 회로 패킷 교환(연결 지향 패킷 교환) :데이터 패킷이 미리 정의된 경로를 통해 순차적으로 전송됩니다. 패킷은 조합되고 시퀀스 번호가 부여된 다음 네트워크를 통해 순서대로 대상으로 전송됩니다. 이 모드에서는 주소 정보가 필요하지 않습니다.

패킷 교환 (Packet switching) 방식의 장점

1. 네트워크 효율성

패킷 교환의 주요 대안은 회로 교환으로, 네트워크의 두 장치가 전화 통화와 마찬가지로 데이터 스트림을 전송하기 위해 전용 통신 회선을 설정합니다. 이 시스템은 처음 두 장치가 통신을 마칠 때까지 다른 장치가 네트워크를 사용할 수 없음을 의미하기 때문에 컴퓨터 네트워크에 비효율적입니다. 패킷 교환은 전용 연결 없이 각 패킷이 대상에 대한 자체 경로를 찾을 수 있도록 하여 이 문제를 방지합니다.

2. 신뢰성

네트워크가 전송되는 데이터를 잃었을 때 패킷 교환의 경우 수신 장치가 패킷을 검사할 때 패킷 누락 여부를 쉽게 감지하고 해당 패킷의 재전송을 요청할 수 있기 때문에 문제가 거의 발생하지 않습니다. 반면에 회로 교환은 손실된 데이터를 재전송하는 메커니즘이 없기 때문에 회선 교환 네트워크에서 데이터가 손실되면 영원히 사라집니다. 결과적으로 패킷 교환 네트워크는 데이터 전송에 있어 더 안정적인 경향이 있습니다.

3. 탄력성

패킷 교환 네트워크는 변화에 탄력적입니다. 패킷은 네트워크에 대한 지식을 사용하여 가장 효율적인 경로를 따라 트래픽을 전송하는 라우터의 도움을 받아 목적지로 가는 길을 찾습니다. 네트워크가 변경되면 (ex 네트워크 링크가 실패하는 경우) 라우터는 이를 감지하고 다른 방식으로 트래픽을 전송하도록 설계되었습니다. 그러나 회로 교환 네트워크에서는 두 장치 간의 연결을 전달하는 링크가 변경되면 작업을 다시 실행하기 위해 수동 개입이 필요한 경우가 많습니다.

4. 비용

패킷 교환 네트워크는 데이터가 사용하는 동일한 네트워크를 통해 음성 및 비디오 트래픽을 전송하는 데 사용할 수 있습니다. 즉, 별도의 컴퓨터 및 전화 네트워크를 설치하기 위해 비용을 지불할 필요가 없습니다. 또한 높은 수준의 확장성을 제공하므로 네트워크를 비용 효율적으로 쉽게 확장할 수 있습니다. 라우터는 새 장치 또는 링크가 네트워크에 추가되는 시기를 감지하고 그에 따라 패킷 대상을 조정할 수 있습니다.

2021.06.19 – [IT 용어] – 데이터 교환 방식 : 회선 교환 방식(Circuit switching)이란 /장단점/ 패킷 교환 방식과의 차이점

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[네트워크 이론] 2. 회선교환과 패킷교환

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1. 회선교환 (Circuit Switching) 방식

회선교환 방식은 회선 독점을 통한 통신방식이라고 볼 수 있습니다.

아래와 같은 간단한 네트워크망이 존재한다고 가정하겠습니다.(실제로는 대부분 전화망에서 사용하기 때문에 구성이 조금 다릅니다.)

(PC와 교환기로 이루어진 네트워크망입니다.)

(교환기는 단순히 전용선을 할당하는 장비라고 생각하셔도 무관합니다.)

네트워크망 예시

회선교환 방식의 가장 큰 특징은 [전용선 할당]에 있습니다.

예를들어 전송할 데이터가 있다고 하면 아래와 같이 전송을 위한 전용선을 할당하고 해당 선로로 모든 데이터를 전송합니다.

회선교환 방식

위 그림과 같이 송수신을 연결하는 전용선을 설정하고 전송을 하는게 핵심입니다.

개념을 이해하셨다면 특징에 대해 말해보겠습니다.

2. 회선교환의 특징

회선교환은 통신 회선을 설정하여 데이터를 교환하는 방식

회선 교환방식으로 음성 전화 시스템 에 사용됨

에 사용됨 송신자의 모든 데이터는 동일한 경로 로 전송됨

로 전송됨 안정적인 통신이 가능함

Point-To-Point 방식으로 연결됨

통신중 중간경로에 문제가 발생할 경우 전체 연결이 끊어짐 (새로운 경로를 통한 새로운 회선할당 필요)

장점 – 대용량 + 고속 데이터 처리에 우수 – 고정적인 대역폭을 사용 – 연속적인 데이터 처리에 우수 단점 – 회선 이용 효율이 떯어짐 (대역폭 낭비) – 통신과정에서 회선문제시 회선할당부터 다시해야함 – 통신비용이 고가임

3. 패킷교환 (Packet Switching) 방식

회선교환 방식과 비교된다면, 대충 눈치채셨을 수 있습니다. 패킷교환은 회선교환과 다르게 [전용선]의 개념이 없습니다.

패킷교환은 전송하려는 데이터를 패킷이라는 단위로 나눠 네트워크망으로 뿌려주게됩니다.

이때 패킷에는 해당 데이터가 어떤 데이터의 몇번째 데이터인지의 정보와 최종 목적지에 대한 정보가 들어있습니다.

위의 정보를 라우터가 보고 패킷을 최적경로를 향해 전달하게 됩니다. 이때 최적경로는 단순하게 거리만을 계산하는 것이아니라, 망의 혼잡도(대역폭 사용율), 연결상태, 기타 설정등에 따라 그때그때 변경될 수 있기 때문에 경로는 수시로 변경될 수 있습니다.

따라서 특정한 데이터가 100개의 패킷으로 분해되어 전송된다면, 100개의 패킷들은 라우터에의해 서로다른 경로로 전송될 수 있고, 최종적으로 목적지에 100개의 패킷이 전달되면 패킷의 순서를 통해 다시 원래의 데이터로 합쳐지는 방식입니다.

(PC와 라우터로 이루어진 네트워크 망입니다.)

(라우터는 데이터의 최적경로를 파악하고 결정하여 송신하는 장비로 일단은 공유기의 상위호환 정도로 생각하셔도 괜찮습니다.)

패킷교환 방식

위의 그림과 같이 3개의 패킷이 [왼쪽]에서 [오른쪽]으로 전송될 때, 각각의 패킷은 서로 다른 경로로 전송될 수 있습니다.

또한 이러한 특성 때문에 전송되는 패킷은 순서와 다르게 수신될 수 있습니다.

4. 패킷교환의 특징

전송되는 패킷은 여러 경로를 이용가능(패킷별로 최적의 경로 선택)

송신 패킷의 순서와, 수신 패킷의 순서가 다를 수 있음

전송 속도 및 흐름 제어가 가능

에러 탐지가 가능(패킷정보를 통해)

일반적인 인터넷 망에서 사용됨

장점 – 회선의 이용률이 높음 – 애러 및 장애에 강함 : 라우터 고장시 다른 경로를 즉각적으로 이용, 애러에 대해 특정 패킷만 재전송 가능 – 인터넷 뿐만 아닌 다양한 통신망에서 사용가능(전화도 가능) 단점 – 경로 탐색과정에서 지연이 발생됨 – 전송량 증가에 따라 지연율이 급격하게 상승 – 패킷헤더 추가로 인한 오버헤드 발생이 가능함

5. 가상회선(Virtual Circuit) 기술

가상회선 기술은 위의 패킷교환방식의 네트워크에서 회선교환과 같은 통신을 만들어주는 기술입니다.

패킷단위로 데이터를 전송하지만, 사전에 논리적으로 구성된 특정한 경로로 데이터를 전송하게 됨으로 모든 패킷은 동일한 경로를 통해 데이터가 전송됩니다.

수신측은 위의 특징 때문에 순차적으로 패킷을 수신할 수 있습니다.

다만 전송을 수행하기 전에 앞서 언급한것처럼, 경로를 결정해야하고 이를 위해 몇가지 특수한 패킷들을 네트워크에 전송할 필요가 있어 처음 연결에 약간의 시간이 필요하며, 또한 경로만 일정할 뿐, 전용회선이 아니기 때문에 설정한 경로를 통해 다른 노드에 의해 대량의 데이터가 유입될 경우 네트워크 지연이 발생할 수 있습니다.

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