[컴퓨터통신] 써킷 스위칭과 패킷 스위칭

목차 (OPEN)

• 📑 들어가며
• 🟥 회선 스위칭 (Circuit Switching)
• 🟧 패킷 스위칭 (Packet Switching)
• 🟨 회선 스위칭과 패킷 스위칭 비교
• 🟩 사용자 입장과 네트워크 입장에서의 비교
• 📚 결론

 

 

 

 

📑 들어가며

지난 포스팅에서 네트워크의 연결 방식에는 직접 링크와 간접 연결이 있다고 했었는데,

오늘은 이 중에서도 간접 연결에 대해 조금 더 자세히 살펴보려고 한다.

 

간접 연결 방식에서는 데이터를 어떤 경로와 방법으로 전달할지를 결정하는 스위칭(switching) 정책이 존재하는데,

대표적인 방식으로는 회선 스위칭(circuit switching)과 패킷 스위칭(packet switching)이 있다.

 

 

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🟥 회선 스위칭 (Circuit Switching)

회선 스위칭은 '전화 네트워크'라고도 불리는데,

두 지점을 전용 회선으로 직접 연결하는 방식이다.

 

이는 통신을 시작할 때 송신자와 수신자 사이에 전용 회선을 미리 설정하고,

통신이 끝날 때까지 이 회선은 계속해서 유지되기 때문에

통신 중에는 비트 스트림이 중단 없이 연속적으로 흐를 수 있다.

 

즉, 예전 유선 전화 통신 구조라고 생각하면 이해가 쉬울 것이다.

 

• 장점
  • 지연이 거의 없다.
  • 통신 품질(QoS)이 일정하게 보장된다.
• 단점
  • 통신을 하지 않아도 회선이 계속 점유되므로 비효율적이다.
  • 특히, 컴퓨터 간 통신처럼 트래픽이 있다가 없어졌다가 하는 bursty 통신에서는 부적합하다.

 

 

bursty 통신에서는 왜 회선 스위칭이 부적합한지에 대해 자세히 살펴보자.

 

예전에는 전화가 통신의 중심이었기 때문에 회선 스위칭을 사용하더라도 큰 문제가 없었다.

왜냐하면 전화를 걸면 송신자와 수신자 사이에 전용 회선이 하나 설정되고,

전화를 하는 동안에는 그 회선을 통해 끊김 없이 음성을 주고받다가

통화를 마치면 회선을 끊어서 회수하면 끝이었기 때문이다.

 

그러나 요즘에는 시대가 완전히 달라져서

전화 뿐만 아니라 카톡이나 dm 등과 같이 데이터를 필요할 때만 주고 받는 인터넷 중심 환경으로 바뀌었다.

 

친구와 카톡할 때를 생각해 보면,

위 그림과 같이 서로 대화가 활발할 때에는 메시지가 실시간으로 오가지만,

하루종일 바쁘면 아무 연락이 없기도 하고, 한두 시간 간격으로 답장이 오기도 한다.

 

그러나 이런 상황에서 회선 스위칭 방식을 사용해버리면,

서로 카톡을 주고받고 있지 않은 상황에서도 통신이 완전히 종료된 것은 또 아니기에

회선을 회수할 수도 없으니, 회선은 계속 점유된 상태가 된다.

결국 아무도 사용하지 않는 회선이 계속 유지되는 비효율적인 구조가 된다.

 

따라서 오늘날처럼 데이터를 필요할 때만 잠깐씩 주고 받는 bursty 통신 환경에서는

회선 스위칭 방식이 너무 비효율적이고 낭비가 큰 구조가 되어버린 것이다.

 

 

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🟧 패킷 스위칭 (Packet Switching)

위에서 bursty 통신 환경에서는 회선 스위칭 방식이 비효율적이고 낭비가 큰 구조가 됐다고 했는데,

그래서 그 대신에 오늘날의 인터넷이 사용하는 방식이 패킷 스위칭이다.

 

이는 데이터를 작은 패킷 단위로 나누어서 전송하며,

각 패킷은 네트워크 내에서 독립적으로 경로를 찾아서 이동한다.

이후, 모든 패킷이 도착지에 도착하면,

그 곳에서 다시 원래의 데이터로 재조립(reassembly) 된다.

 

• 동작 과정
  • 송신자가 데이터를 패킷 단위로 나누어서 전송한다.
  • 첫 번째 라우터가 패킷을 수신하고 저장(store)한다.
  • 오류 검사 후 문제가 없으면, 다음 라우터로 전달(forward)한다.

 

이 과정을 반복하며 데이터를 전송하는 것이기 때문에

패킷 스위칭은 Store and Forward 방식이라고 부르기도 한다.

 

각 라우터에서 저장 후 전달을 하기 때문에 대기 시간이 누적될 수는 있지만,

네트워크 전체 자원을 효율적으로 나눠 쓸 수 있다는 장점이 있다.

 

 

또한, 앞서 회선 스위칭은 전화 네트워크라고 생각하면 된다고 했는데,

패킷 스위칭은 우편 시스템과 비슷하다고 생각하면 된다.

 

우리가 우체국에 가서 우편을 보내면 나 말고도 다른 여러 사람들이 보낸 우편물과 함께 섞여서 전달되지만,

각 우편은 봉투(패킷) 안에 안전하게 포장되어 들어있기 때문에

서로의 우편물이 섞이지 않고 안전하게 각각의 목적지까지 도착하는 구조이기 때문이다.

 

 

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🟨 회선 스위칭과 패킷 스위칭 비교

구분	회선 스위칭 (circuit switching)	패킷 스위칭 (packet switching)
연결 방식	통신 시작 시 전용 회선 설정	패킷 단위로 경로를 찾아 이동
자원 활용	비효율적 (회선 고정)	효율적 (공유 가능)
지연	거의 없음	라우터마다 누적 가능
품질 보장	높음 (전용 회선)	가변적 (혼잡 시 지연 발생)
적합한 트래픽	음성 통화 등 연속적인 데이터	인터넷, 이메일 등 bursty 데이터
비유	전화 통화	우편 서비스

 

 

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🟩 사용자 입장과 네트워크 입장에서의 비교

먼저, 사용자 입장에서는 당연히 나에게 전용 회선을 하나 내어주는 회선 스위칭 방식이 더 편리하다.

내가 통신하는 동안에는 오직 나만을 위한 통로가 확보되어 있으니까

연결이 안정적이고 품질도 일정하게 유지되기 때문이다.

 

그러나 네트워크 입장에서는 사용자가 실제로 데이터를 주고받지 않아도

회선을 계속 점유해야 하므로, 리소스 낭비가 심하고 비효율적이다.

 

 

그러나 패킷 스위칭은 상황이 정반대이다.

사용자 입장에서는 패킷이 네트워크를 지나는 동안, 다른 사람의 데이터와 함께 섞여서 전달되기에

지연이 발생하거나 순서가 뒤바뀔 수 있다는 단점이 있다.

즉, 전화처럼 안정적인 통신 품질을 기대하기는 어렵다.

 

그러나 네트워크 입장에서는 훨씬 효율적이다.

A 사용자가 데이터를 보내지 않는 동안에는,

그 회선을 B나 C 사용자의 패킷이 사용할 수 있기 때문이다.

이렇게 네트워크 자원을 유동적으로 분배할 수 있으므로,

전체 효율이 높아지고, 트래픽이 많은 현대 인터넷 환경에 더 적합한 것이다.

 

 

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📚 결론

처음에 이론적으로 회선 스위칭과 패킷 스위칭을 배웠을 때에는,

당연히 통신을 할 때마다 전용 회선을 만들어야 하는 회선 스위칭 보다는

데이터를 나눠서 효율적으로 전송하는 패킷 스위칭이 훨씬 더 좋다고 생각했다.

 

그러나 문득, '전화가 편해, 우편이 편해?'라는 질문을 생각해 보니,

당연히 나는 전화가 편하다고 대답을 할 거였다.

그리고 이 생각을 하니 '아 ..!!' 싶었다.

 

내가 이론적으로 좋다고 배운 것은 네트워크 입장, 즉 시스템의 효율성 관점에서의 이야기였고,

전화가 더 편하다는 내 생각은 사용자의 입장, 즉 경험의 편리함에서 나온 답이었기에

결국 회선 스위칭과 패킷 스위칭은 어느 쪽이 더 좋다가 아니라,

누구의 관점에서 보느냐에 따라 전혀 다르게 평가될 수 있는 기술이라는 것을 깨달았다.