02. 스위칭과 다중접속 프로토콜

모든 레퍼런스는 K-MOOC : 네트워크 기초 (성균관대 안성진 교수님) 입니다.

02. 스위칭과 다중접속 프로토콜

02. 1. 스위칭 방법과 종류

스위칭의 필요성

• 여러 개의 장치가 있는 경우, 서로 데이터를 주고 받게 하기 위해 선으로 연결
• 모든 장치에 서로 링크로 연결되면 문제점이 발생링크의 대다수는 유휴시간이 많아 효율이 저하
• 장치가 많아질수록 비용이 많이 발생
• 여러 장치들을 스위치에 연결되도록 구성
• 스위치는 필요할 때마다 두 개의 장치를 연결
• 스위치들이 연결되어 큰 규모의 네트워크를 만들 수 있음

스위칭 방식의 종류

• 스위칭 방식
  • 회선교환
  • 메시지 교환 방식
  • 패킷교환 ( 1. 데이터그램, 2. 가상회선)
  
• 회선 교환 (Circuit Switching)
  • 전화망 (PSTN)이 이 방식을 사용
  • PSTN : Public Switched Telephoned Network
  • 특징
    • 회선 연결 시, 데이터를 주고 받는 동안 계속 유지 (연결되어 있는 동안 계속 점유)
    • 두 장치 사이 고정된 속도를 가짐
    • 연결을 설정하는데 시간이 소요되며, 이후에는 지연시간이 없음
    • 데이터 전송이 많은 경우 유용
• 두 장치 사이에 물리적인 (논리적인) 선을 연결하는 방식
• 메시지 교환 (Message Switching)→ 큰 용량의 경우 저장하기가 어렵다.
• Store and forward : 전달 할 메시지 전체를 한번에 인접 노드로 모두 전달, 메시지를 수신하면 다음 노드로 메시지를 전달
• 패킷 교환 (Packet Switching)잘라서 보내기 때문에 어떤 정보인지 적는 헤더가 추가된다.
  • 특징 :
    • 군집성 있는 (Bursty한) 트래픽 전송에 적합
    • 두 장치가 하나의 전송속도를 갖지 않음 (우선순위 적용 가능)
    • 회선 교환 방식은 링크에 문제가 발생하면 중간에 다른 링크를 선택할 수 없음
  • 패킷교환 종류
    • 데이터그램
      • 말 그대로 패킷단위로 잘라서 보냄
      • 각 패킷이 서로 독립적으로 처리, 목적지에 순서 상관없이 도착
      • 연결 설정 과정이 없음
      • 요청 - 응답 의 형태를 가짐
      • 경로가 다 다를 수 있다. (순서가 다르게 도착 할 수 있다.)
      • 네트웤 전체로 보면 네트웤을 효율적으로 쓸 수 있다.
      • 반면에, 어딘가에서 순서 정렬하는 과정이 필요 하다.
    • 가상회선
      • 데이터를 보내기 전에 연결 설정
      • 순서를 갖고 전송 (동일 경로로 순서대로 도착)
      • 다른 연결과 링크를 공유할 수 있다.
    • MPLS (Multi-Protocol Label Switching)
    • 라우터, 스위치처럼 작동이 가능함
• 데이터를 패킷 단위로 나눠서 전송

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다중 접속 (Multiple Access)

여러 장치들이 링크를 공유하는 환경에서 전송을 시도하는 경우

일반적으로 “데이터링크 계층”에서 수행

여러 시스템이 공통의 링크에 연결된 경우, 멀티 포인트 연결 이라 하는데, 이 때 발생하는 매체 접근 문제를 해결해야 함.

 

1. Ramdom Access Protocols
2. Controlled-Access Protocols
3. Channelization Protocols
4. 무작위 접근 (Random Access)
   • 서로 대등한 관계의 통신, 한 시스템이 다른 시스템을 통제하지 않음
   • 무작위 접근 : 전송을 위해 시간을 정하지 않고, 임의의 시스템이 전송함
   • 경쟁 : 어떤 시스템이 전송 할 차례인지 정하는 규칙이 없다.
   MA → CSMA → CSMA/CS, CSMA/CA
   1. ALOHA
      1. 각 시스템이 기지국으로 데이터 전송
      2. 기지국이 수신된 프레임을 목적지로 전달
      3. 송신 시스템은 ACK를 기다림 (잘 받았다는 신호)
      4. 충돌이 엄청 많음
   2. CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
      1. “listen before talk” “Sense before transmit”
      2. 전송 전에 매체를 검사
      3. 전송 속도 등에 의해 조금씩 겹쳐 충돌하는 경우가 발생가능
   3. CSMA/CD (CSMA with Collision Detections)
      1. 유선에서 사용하는 방식
      2. 충돌 했는지 확인
      3. 전송 성공 여부를 계속 감시
   4. CSMA/CA (CSMA with Collistion Avoidance)
      1. 무선에서 사용하는 방식
      2. IFS : 채널이 비어도 잠깐 쉬고 확인한다.
      3. 그리고 전송

1. 통제된 접근 (Controlled Access)
   1. 폴링(Polling)
      1. 제어 시스템과 송수신 시스템으로 구성
      2. 송신 시 제어 시스템에게 알림
      3. 수신 시 제어 시스템에게 문의
   2. 토큰 전달 (Token Passing)
      1. 토큰을 가진 사람만 전송가능
   3. 채널화 (Channelization)
      • 링크를 시간, 주파수, 코드로 나누어서 여러 개의 채널을 만들고 이들을 서로 다른 시스템이 이용하는 방법
      • FDMA (Frequency-Division Multiple Access)
      • TDMA (Time-Division Multiple Access)
      • CDMA (Code-Division Multiple Access)

읽을 거리

출처 : 안성진<뉴데일리> 2015.08.05 http://www.newdaily.co.kr/site/data/html/2015/08/04/2015080400059.html