[Network 개론 2] Network Switching

안녕하세요, 저번 시간에 이어 네트워크 개론 두 번째 Network Switch에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

Network Switch

Network Switch는 보통 Network의 Physical Layer에서 사용되는 단어인데요, 일반적으로는 LAN안에서 물리적으로 연결된 각 네트워크 노드들이 네트워킹을 구성할 수 있게 도와주는 장치를 Switch라고 합니다. 

가끔 Router를 L3 Layer에서 사용하는 Switch라서 L3 Switch라고 부르기도 합니다. 

 

 

위 그림을 보면 스위치를 조금 더 쉽게 이해하실 수 있으실 것 같은데요, 보통 일반적인 도로망에서 교차로를 스위치의 역할로 보시면 됩니다. 각 스위치끼리 연결되어 있고 다음 장소로 이동하는 길이 여러 갈래로 나뉘어 있는데요, 실제로 네트워크망은 여러 스위치들이 교차로 중간중간에 위치하여 네트워크 패킷의 이동방향을 결정합니다.

 

네트워크 노드(IT 디바이스)는 패킷을 교환하면서 통신을 하게 됩니다.

스위치는 패킷을 수신하고 연결되어 있는 다른 디바이스로 전달하는 역할을 합니다. 위에 일반적으로 L2 Layer(Physical Layer)에서 동작하는 장비를 칭한다 말씀드렸는데요, (항상 이것이 옳지는 않습니다.) 따라서 Physical Address(MAC Address)를 이용하여 연결된 디바이스들의 주소를 식별합니다. MAC Address는 물리적으로 할당된 주소입니다. 따라서 컴퓨터에 꽂혀있는 랜카드 하나당 하나가 할당됩니다. 

 

Network에서 Packet을 Switching하는 방법은 두 가지가 있는데요, 하나는 Circuit Switching이라 하고 하나는 Packet Switching이라 합니다.

 

Circuit Switching

 

circuit switching은 보시는 바와 같이 통신을 할 때 두 노드가 연결되어 있는 경로 자체를 할당받아 사용하는 방식입니다. 데이터 통신을 하기 전에 미리 전용 경로가 설정되어야 합니다.

 

Circuit Switching 통신은 무조건 세가지 과정이 필요합니다.

1. 통신 경로 (Channel)을 우선 선점해야 합니다.

2. 데이터를 전송합니다.

3. 선점된 경로를 해제합니다.

 

이러한 circuit switching은 장단점이 있는데요, 여러 유저가 동시에 접속하는 상황을 생각해 보겠습니다.

 

이 과정이 동시에 여러 유저가 접속하는 상황에서는 통로(Channel)도 수용량이라는 것이 있기 때문에 나중에 시도한 통신은 앞 통신이 끝날 때까지 기다려야 합니다.

그리고 데이터를 전송하기 위해 선점하고, 해제하는 과정도 비용이 필요합니다.

 

다만, 이러한 circuit switching은 한번 경로를 할당받으면 방해를 받지 않기 때문에 굉장히 정확하게 데이터를 송수신할 수 있다는 장점이 있습니다. 그렇기 때문에 전화와 같은 곳에서 사용되기 위해 고안되었다 합니다.

 

Packet Switching

 

Packet Switching은 Circuit Switching과 다르게 전용 경로를 할당받지 않는 방식입니다.

 

우선 전송할 데이터를 작은 패킷으로 나눕니다. (각 패킷은 도착 주소를 가지고 있어야 합니다.) 그러면 나누어진 패킷은 각자 독립적으로 수신지로 경로를 찾아갑니다. 각 Switch는 받은 패킷을 버퍼에 잠시 저장해 두었다가 다음 목적지로 forwarding 하게 됩니다.

 

 

이렇게 되면 어떠한 장점이 있을까요?

 

1. 우선 경로에 대한 효율성이 많이 올라가게 됩니다. 위 교차로 사진을 보시면, 특정 길은 막히기도 하고 특정 길은 뚫리기도 하지 않을까요? 각 분할된 패킷은 그 순간순간 최적의 경로를 탐색하여 목적지로만 전달되면 되기 때문에 효율성이 올라가게 됩니다.

 

2. 각 패킷은 출발지와 도착지 정보를 가지고 있게 됩니다. (control information) 따라서 중간 경로에서 별도로 확인할 필요 없이 독립적으로 패킷별로 도착지로 보내기만 하면 됩니다. 

 

3. 조금 느려질 수는 있지만 아무리 네트워크가 바빠도 (동시 유저가 많아도) 패킷은 정상적으로 전달됩니다.

 

이러한 장점 때문에 요즈음 많은 네트워크가 패킷 스위칭으로 다루어지고 있다 합니다. 

 

오늘은 Network Switch와 Switching 전략에 대해 다루어 봤습니다. 다음 글에서는 간략히 3 계층 (Network Layer)에 대해 적어보도록 하겠습니다.