서킷 스위칭

서킷 스위칭(Circuit Switching, 회선 교환)은 통신을 시작하기 전에 송신자와 수신자 사이 경로의 링크 자원(대역폭·시간 슬롯)을 미리 예약해 전용 회선을 만들고, 통신이 끝날 때까지 그 자원을 독점해 일정한 전송률로 데이터를 보내는 교환 방식이다.

개요

전통적인 전화망이 대표적인 회선 교환망이다. 통화를 걸면 교환기들이 경로를 정하고 경로 위 각 링크에서 이 통화 몫의 자원을 잡아 둔다. 이렇게 만들어진 종단 간 연결을 회선(circuit)이라 하며, 연결이 유지되는 동안 그 자원은 다른 통화가 쓰지 못한다. 쿠로스(Kurose)와 로스(Ross)는 회선 교환에서는 종단 간 통신에 필요한 자원이 세션 동안 예약되고, 그래서 송신자가 일정한 전송률을 보장받는다고 설명한다. 반면 패킷 교환은 자원을 예약하지 않고 필요할 때 링크를 쓰므로 혼잡하면 큐에서 기다려야 한다.^[1]

동작 단계

회선 설정 - 신호(시그널링)로 경로를 정하고 각 링크의 자원을 예약한다
데이터 전송 - 예약된 회선으로 데이터를 보낸다. 경로가 고정되어 있어 순서가 바뀌지 않고 지연이 일정하다
회선 해제 - 통신이 끝나면 예약했던 자원을 돌려준다

링크를 여러 회선이 나누어 쓰는 방법

회선 교환이라고 링크 하나를 한 통화가 통째로 차지하는 것은 아니다. 링크 하나의 용량을 나누어 여러 회선이 동시에 공유한다. 다만 나눈 몫을 각 회선에 고정 배정한다.^[1]^[2]

주파수 분할 다중화(FDM) - 링크의 주파수 대역을 나누어 회선마다 한 대역을 준다
시분할 다중화(TDM) - 시간을 프레임과 슬롯으로 나누어 회선마다 프레임 안의 슬롯 하나를 준다

그래서 "회선 교환에서는 링크 자원의 공유가 허용되지 않는다"는 틀린 말이다. 공유는 하되 몫을 미리 나누어 예약한다는 점이 패킷 교환과 다르다.

패킷 스위칭과 비교

구분	서킷 스위칭(회선 교환)	패킷 스위칭(패킷 교환)
자원 예약	통신 전에 종단 간 자원을 예약	예약하지 않음, 필요할 때 사용(통계적 다중화)
전송률	보장(일정)	보장하지 않음, 혼잡에 따라 변함
지연	설정 후 일정, 큐 대기 없음	큐 대기로 지연·지연 변동 발생
링크 활용률	쉬는 시간에도 자원이 묶여 낮다	쉬는 자원을 다른 흐름이 써서 높다
회선 설정	필요	데이터그램 방식은 불필요(가상 회선 방식은 필요)
대표	전통 전화망(PSTN), ISDN	인터넷(IP), X.25, 프레임 릴레이

종단 간 연결을 위해 링크 자원을 예약하는 것은 회선 교환이다. 패킷 교환은 예약하지 않는다
말소리처럼 쉬는 구간이 많은 트래픽에서 회선 교환은 놀고 있는 자원도 붙잡아 두므로 활용률이 패킷 교환보다 낮다^[1]

2계층 프로토콜

전용선·회선 교환 구간에서 쓰는 데이터 링크 계층 프로토콜이다.

HDLC
PPP
SLIP

같이 보기

각주

↑ ^1.0 ^1.1 ^1.2 James F. Kurose, Keith W. Ross, 『Computer Networking: A Top-Down Approach』 8판, Pearson, 2021, 1.3.2 Circuit Switching.
↑ Andrew S. Tanenbaum, David J. Wetherall, 『Computer Networks』 5판, Pearson, 2011, 2.6 The Public Switched Telephone Network(2.6.5 Switching).

[kr-1] 1.0 ^1.1 ^1.2 James F. Kurose, Keith W. Ross, 『Computer Networking: A Top-Down Approach』 8판, Pearson, 2021, 1.3.2 Circuit Switching.

[tanen-2] Andrew S. Tanenbaum, David J. Wetherall, 『Computer Networks』 5판, Pearson, 2011, 2.6 The Public Switched Telephone Network(2.6.5 Switching).

[1]

[2]