서킷 스위칭과 패킷 스위칭

네트워크 상의 두 단말이 서로 통신한다는 것은 서로 데이터를 주고 받는다는 것을 의미한다.

이 때, 데이터를 주고 받는 방법은 패킷의 전송 경로에 따라 크게 두가지로 나뉜다.

 

서킷 스위칭(Circuit Switching, 회선 교환) vs 패킷 스위칭(Packet Switching, 패킷 교환)

 

 

서킷 스위칭(Circuit Switching, 회선 교환)

서킷 스위칭(Circuit Switching, 회선 교환) 방식은 양쪽 단말이 통신을 위해 자원을 예약하는 통신 방식이다.

두 단말 간에 서로 패킷을 주고 받을 경로를 먼저 설정하고, 통신 중에 해당 경로(혹은 대역폭)을 독점하여 사용한다.

 

통신 경로를 독점하여 사용하므로 통신 시 데이터의 신뢰성이 높아 안정적인 통신이 가능하다.

오늘날 유선 전화, 공중파 방송 등이 회선 교환 방식으로 통신하며, 사설 네트워크 환경에서도 제한적으로 활용된다.

 

하지만 데이터를 전송하지 않을 때도 해당 경로(혹은 대역폭)을 독점하고, 동시에 통신 가능한 단말의 수가 제한적이기 때문에 네트워크의 효율성과 유연성이 떨어진다.

 

서킷 스위칭(Circuit Switching)

 

서킷 스위칭은 생성된 회선 경로를 어떻게 나누느냐에 따라 다시 FDM, TDM으로 나눌 수 있다.

 

FDM (Frequency Division M...odel?)

생성된 회선을 각기 다른 대역폭으로 분할하여 사용하는 방식이다.

예를 들어 회선의 대역폭(Bandwith)이 100Mbps라면, 10개의 단말이 10Mbps씩 나누어 사용하는 것이다.

사용하는 대역폭의 크기가 성능을 결정하는 요인이 된다.

10Mbps 대역폭 10개, 1Mbps 100개 등 해당 회선으로 동시에 통신할 수 있는 단말의 수가 제한되는 특징이 나타난다.

주로 공중파 방송에 사용된다.

 

 

TDM (Time Division M...odel...?)

회선의 대역폭을 나누지 않고, 여러 단말이 회선의 전체 대역폭을 일정한 시간동안 돌아가며 사용하는 방식이다.

TDM 역시 회선을 동시에 사용하는 단말의 수가 많으면 효율이 떨어지므로 그 수가 제한적이다.

주로 디지털 전화망에서 사용된다.

FDM과 TDM

 

 

 

패킷 스위칭(Packet Switching, 패킷 교환)

그에 반해 패킷 스위칭(Packet Switching, 패킷 교환)은 단말 사이에 미리 경로를 설정하지 않고, 패킷을 보낼 때마다 최적의 경로를 선택해 전송하는 기법이다.

 

특정 회선을 독점하지 않고 가변적인 경로로 패킷을 전송하기 때문에 효율적으로 데이터를 전송할 수 있다.

하지만 경로가 가변적이므로 패킷의 도착 순서를 보장할 수 없고, 네트워크 상황에 따라 패킷이 지연되거나 손실되는 등 데이터의 무결성을 보장할 수 없기 때문에 서킷 스위칭에 비해 안정적이지 못하다.

 

패킷 스위칭도 통신 경로를 정하는 방법에 따라 데이터그램 네트워크, 가상 회선 네트워크로 나눌 수 있다.

 

데이터그램 네트워크

데이터 전송 시 전송 경로와 대역폭을 모두 예약하지 않고 전송하는 방식이다.

단말이 전송한 패킷은 가장 가까운 라우터로 전송되며, 라우터는 그때그때 최적의 경로에 있는 바로 다음 라우터까지만 패킷을 전송한다. 이러한 과정을 반복하여 패킷을 최종 목적지까지 전달한다.

 

가상 회선 네트워크

단말 사이에 일시적으로 사용할 가상의 회선을 설정하여 데이터를 전송한 뒤, 데이터 전송이 끝나면 회선을 해제하는 방식이다.

 

 

 

정리하자면 다음과 같다.

단말 사이의 통신 방식은 데이터 전송 경로에 따라 서킷 스위칭과 패킷 스위칭으로 나눌 수 있다.

 

서킷 스위칭

두 단말 사이에 전용 회선(경로)를 구성하여 통신이 끝날 때까지 유지하는 방식.

구성된 회선을 단 두개의 단말만 사용하는 것은 아니다.

안정적인 통신이 가능하고 데이터 신뢰성이 높지만, 회선을 독점하므로 비효율적이다.

 

서킷 스위칭은 회선을 사용하는 방식에 따라 다시 FDM, TDM으로 나뉜다.

 

FDM

회선의 대역폭을 여러 대역폭으로 나누어 통신하는 방식.

 

TDM

회선의 대역폭 전체를 일정 시간동안 돌아가며 통신하는 방식.

 

 

패킷 스위칭

두 단말 사이에 통신할 경로를 설정하지 않고 통신하는 방식.

빠르고 효율적인 통신이 가능하지만, 경로가 가변적이므로 데이터의 신뢰성이 떨어진다.

 

패킷 스위칭은 논리적인 경로 설정 여부에 따라 다시 데이터그램, 가상 회선 네트워크로 나뉜다.

 

데이터그램 네트워크

논리적인 경로 없이 패킷을 최적의 경로에 있는 다음 노드까지만 전송. 이러한 방식을 목적지까지 반복.

 

가상 회선 네트워크 

단말 사이에 논리적인 경로(가상 회선)을 설정해 데이터를 전송하고, 전송이 끝나면 회선을 해제.