스위칭과 다중접속 프로토콜

 

> 스위칭의  필요성
 - 여러 개의 장치가 있는 경우, 서로 데이터를 주고 받게 하기 위해 선으로 연결
 -  모든 장치에 서로 링크로 연결되면 문제점이 발생
  (*) 장치가 많아질수록 비용이 많이 발생하고, 링크의 대다수는 유휴시간 많아 효율이 저하 발생
 - 문제점을 해결하기 위해 여러 장치들을 스위치에 연결되도록 구성
  (*) 스위치는 필요할 때마다 두 개의 장치를 연결
 -  스위치들이 연결되어 큰 규모의 네트워크를 만들 수 있음

​> 스위칭 방식 종류
 : 스위치 방식 : 회선 교환, 패킷 교환, 메시지 교환 방식
 : 패킷 교환 방식 : 데이터그램 방식, 가상회선 방식
  - 회선교환(Circuit Switching) -> 선을 할당(다른 사람 못씀)
   . 두 장치 사이에 물리적인(논리적인) 선을 연결하는 방식
   . 전화망(PSTN)이 이 방식을 사용
   . 특징
     . 회선 연결 시, 데이터를 주고 받는 동안 계속 유지 즉, 자원이 연결되어 있는 동안 계속 점유
     . 두 장치 사이에 고정된 속도를 가짐
     . 연결을 설정하는데 시간이 소요되며, 이후에는 지연시간이 없음
     . 데이터 전송이 많은 경우 유용

> 메시지 교환(Message Switching) 
  - 전달 할 메시지 전체를 한번에 인접 노드로 모두 전달
  - 메시지를 수신하면 다음 노드로 메시지를 전달
  - 특징
   .  유효 링크는 다른 메시지 전송에 사용함으로 효율적
   .  각 노드는 메시지 저장공간 확보

​> 패킷 교환(Packet Switching)
 -  데이터를 패킷 단위로 나눠서 전송
 -  특징
  . 군집성이 있는 (bursty) 트래픽 전송에 적합
  . 두 장치가 하나의 전송속도를 갖지 않음 즉, 우선순위 적용이 가능
  .  회선교환방식은 링크에 문제가 발생하면 중간에 다른 링크를 선택할 수 없음

> 데이터그램 방식

 : 네트워크 효율적으로 사용
  - 각 패킷이 서로 독립적으로 처리되며, 목적지에 순서와 상관없이 도착
  - 통상적으로 양단간에 요청-응답의 형태를 가짐
  - 항상 같은 경로로 전송하지 않음

​> 가상회선 방식

  : 두 사람 외 사용 가능, 공유 가능
  - 데이터를 보내기 전에 연결 설정
  - 모든 패킷들이 가상회선을 따라서 앞뒤의 순서를 갖고 전송 (동일한 경로로 순서대로 목적지에 도착)
  - 링크가 다른 전송과 공유

​>  MPLS(Multi - Protocol Label Swithching) ]
 : 어디로 보낼지 결정할 시간을 줄여 switch 속도를 개선
 : 라우터 및 스위치처럼 작동이 가능함
  - 라우터처럼 동작할 경우, MLPS는 대상 주소를 기반으로 패킷을 전달
  - 스위치처럼 동작할 경우, Lable을 기반으로 패킷을 전달

 

> 다중접속 프로토콜
  - 다중접속 (Multiple Access)
   . 다중접속은 링크를 여러 장치들이 공유하는 환경에서 전송을 시도하는 경우를 의미
   . 일반적으로 데이터링크 계층에서 수행
   . 두 개의 부계층이 존재
   . 상위 부계층은 데이터 링크를 제어
   . 하위 부계층은 공유 매체의 접근 문제 해결
   . 여러 시스템이 공통의 링크에 연결된 경우, 멀티포인트연결이라 하는데, 이때 발생하는 매체접근 문제 해결 필요
 - 무작위 접근(Random Access)
  . 서로 대등한 관계의 통신을 하며, 한 시스템이 다른 시스템을 통제하지 않음
  . 임의의 시스템이 전송을 위해 시간을 정하지 않음
  .어떤 시스템이 전송할 차례인지 정하는 규칙이 없음

  - 통제된 접근(Controlled Access)
  . 하나의 시스템이 제어국이 되어 다른 시스템들의 전송권한을 제어
  . 동시에 둘 이상의 시스템이 전송을 못하게 함으로써 충돌제어
  . 시스템들은 자신의 순서가 돌아오기 전까지는 전송 불가능
 - 예약(Reservation)
  . 시스템은 데이터를 송신하기 전에 예약 필요
  . N개의 시스템은 N개의 예약된 mini slot이 예약 프레임 내부에 존재
 .  예약된 시스템은 데이터프레임을 예약 프레임 뒤에 전송
 .  토큰 전달(Token Passing) : 토큰을 가진 시스템이 데이터를 송신할 권한을 가짐

​> 채널화(Channelization)
 - 링크를 시간, 주파수, 코드로 나누어서 여러 개의 채널을 만들고 이들을 서로 다른 시스템들이 이용하는 방법
  . FDMA : Frequency - Division Multiple Access
  . TDMA : Time - Division Multiple Access
  . CDMA : Code - Division Multiple Access
 - FDMA(주파수 분할 다중접속)
  . 사용 가능한 대역폭은 모든 시스템이 공유
  . 각 시스템은 할당된 대역을 이용하여 데이터 전송
  . 각 대역은 특정 시스템을 위해 예약 됨
 - TDMA(시간 분할 다중접속)
  . 단일 주파수 대역을 사용
  . 주파수를 시간간격으로 분할하여 모든 시스템이 동시에 데이터 전송
 - CDMA(코드 분할 다중접속)
  . 링크가 전체 대역폭을 하나의 채널에서 공유
  . 모든 시스템은 시분할 없이 동시에 데이터 송신 가능