[Network] 광역 네트워크(WAN, Wide Area Network)

광역 네트워크(WAN)

2개 이상의 LAN이 넓은 지역에 걸쳐 연결되어 있는 것

한 국가 내에서 또는 국가과 국가를 연결하는 수백, 수천 km 이상의 네트워크

LAN과의 대표적인 차이점 → 연결 범위가 제한적인 LAN과 다르게 WAN은 전세계적으로 사용이 가능하다.

교환 통신망은 데이터를 송신측에서 수신측으로 전송 할 때, 한 링크에서 다른 링크로 데이터를 교환하는 방법에 따라, 회선 교환, 메시지 교환, 패킷 교환 등으로 나눌 수 있다.

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1. 회선 교환(Circuit Switching)

두 스테이션 사이에 전용 통신 경로가 있음을 의미 → 통신 종료 시점까지 회선 독점 (ex. 전화)

장점

• 회선을 전용선처럼 사용하여 전송 지연이 적고, 지속적 대역폭 제공
• 실시간 통신에 유리

단점

• 데이터의 오류를 전송 중에 제어할 수 없어, 오류 없이 데이터를 전송해야 하는 경우에는 비효율적
• 데이터를 전송하지 않더라도 회선을 독점하고 있어 비효율적이다.

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2. 메시지 교환(Message Switching)

데이터를 하나의 큰 가변 길이의 메시지 단위로 처리하는 방식 (ex. 이메일)

데이터가 네트워크의 중간 노드에 저장되었다가, 다음 노드로 가는 링크가 비어 있으면 데이터 전달.

장점

• 전용 통신로가 필요 없으므로, 노드가 링크를 동적으로 공유
• 경로 고정이 없으므로 통신이 진행되는 동안 회선 독점 문제 해결
• 메시지가 전송될 링크를 동적으로 선택하여 네트워크 트래픽 예방 가능

단점

• 중간 노드에 데이터를 저장했다가 다음 경로로 전송하기 때문에, 지연 발생 가능
• 동적으로 링크를 선택하는 만큼, 비효율적으로 데이터를 목적지까지 전달할 가능성이 높다(복잡도 증가)

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3. 패킷 교환 (Packet Switching)

가장 작은 데이터 단위인 패킷으로 데이터를 쪼개어 전송하는 방식

패킷에는 송수신지 정보등을 포함하고 있음, 각 패킷은 고유 번호가 존재하여 수신지 도착시 원래의 데이터로 재결합 가능

헤더(송수신지, 패킷번호, 플래그 정보, 패킷 길이 등) + 데이터 + 순환 중복 검사

순환 중복 검사

수신 된 정보에 오류가 포함되어 있는지 검사할 수 있도록 송신측이 원래의 데이터에 별도로 데이터를 추가해서 보내는데, 이를 순환 중복 검사라고 한다.

장점

• 네트워크가 버퍼의 기능을 수행하여 처리 속도가 다른 기기도 데이터 전송 가능
• 회선 점유 문제 해결
• 패킷 별로 우선순위 부여 가능
• 전송 지연이 발생할지라도, 패킷 송신 가능

회선 교환 vs 메시지 교환

회선 교환 : 연속적 데이터를 전송할 때 적합 → 전용 통신 회선이 존재하기 때문

메시지 교환 : 간헐적 데이터 전송에 적합하고 네트워크 통신에 주로 사용

 

패킷 교환 방식 - 접속 방식에 따른 분류

데이터그램 패킷 교환(비연결 지향형)

• 각 패킷은 논리적 연결 없이 독립적으로 전송되며, 최적의 경로로 선택되어 전송된다.
• 각 패킷은 다른 경로로 전송될 수 있으며, 수신지에 도착 순서가 다를 수 있다
• 모든 패킷 수신시, 재조립 과정에 거쳐 데이터 복원

 

가상 회선 패킷 교환(연결 지향형)

• 패킷 전송 전, 논리적인 연결 설정 → 설정된 논리적 경로를 따라 데이터를 전송
• 모든 패킷은 가상 회선 식별 번호 (VCI)를 포함하고 있고, 동일한 경로로 전송
• 동일한 경로로 설정되었기 때문에, 도착 순서 보장

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4. ATM 교환(Cell Switching)

데이터를 고정 길이인 셀로 나누어 전송하는 방식

고정된 데이터 길이 48바이트 + 제어 정보 5바이트 = 53바이트의 셀을 생성 후에 전송

셀(Cell)은 크기가 패킷보다 작다 , 또한 패킷은 가변 길이지만, 셀은 정적 길이를 가지고 있다.

저속 전송의 경우 : 빈셀 전송 또는 다른 사용자와 채널 공유

고속 전송의 경우 : 연속으로 셀을 전송

장점

• 회선 교환 + 패킷 교환 방식의 장점 결합
• 광케이블을 사용하는 고속 전송에 적합, 오류율 적음

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교환 방식들 정리

• 회선 교환: 전용 전송 경로를 사용하며, 실시간 대화식 통신에 적합.
• 메시지 교환: 경로 설정 없이 축적 전송 가능, 파일 저장을 지원.
• 데이터그램 패킷 교환: 대화식 사용이 가능하며 빠른 응답 시간을 제공, 패킷의 경로 설정이 유동적.
• 가상 회선 패킷 교환: 가상 회선 설정 후 빠른 응답 시간 제공, 전송 경로가 설정됨.

1. 데이터 통신에는 전송 링크를 효율 적으로 활용하자 → 메시지 교환, 패킷 교환
2. 음성/영상 전화 같은 실시간 통신 → 회선 교환
3. 대화형 데이터 통신 → 패킷 교환