[정보처리산업기사 필기] 네트워크 핵심 알고리즘

[정보처리산업기사 필기] 네트워크 에서 이어지는 내용입니다.

패킷 스위칭

WAN을 통해 데이터를 원격지로 송부하기 위해 X.25, 프레임릴레이 및 ATM과 같은 다양한 기술들을 필요로 하게 됐습니다.

X.25

 

X.25는전기 통신 국제기구인 ITU-T에서 관리 감독하는 프로토콜입니다.

패킷이라고 불리는 데이터 블록을 사용하여 대용량의 데이터를 다수의 패킷으로 분리하여 송신하며,

수신 측에서는 다수의 패킷을 결합하여 원래의 데이터로 복원합니다.

OSI 7계층의 1~3 계층까지 담당하고 있습니다.

 

또한 데이터 송수신의 신뢰성 확보를 위해 양자 간 통신 연결을 확립해 나가는 프로세스를 거칩니다.

초기에 에러 제어나 흐름 제어를 위한 복잡한 기능을 가지고 있어 X.25 자체로 성능상의 오버헤드가 발생되었기 때문에

현재는 프레임릴레이나 ISDN, ATM 등 고속망으로 대체되었습니다.

프레임릴레이

 

프레임릴레이는 ISDN을 사용하기 위한 프로토콜로서 ITU-T에 의해 표준으로 작성되었습니다.

X.25가 고정된 대역폭을 갖는 반면, 프레임릴레이는 사용자의 요청에 따라 유연한 대역폭을 할당합니다.

OSI 7 계층의 1~2 계층까지 당담하고 있습니다.

ATM (Asynchronous Transfer Mode)

 

ATM은 비동기 전송모드라고 하는 광대역 전송에 쓰이는 스위칭 기법입니다. 

동기화를 맞추지 않아 보낼 데이터가 없는 사용자의 슬롯은

다른사람이 사용할 수 있도록 하여 네트워크상의 효율성을 높였습니다. 

ATM망은 연결현 회선이기 때문에 하나의 패킷을 보내 연결을 설정하게 되고 이후 실데이터 전송이 이루어집니다.

OSI 7 계층과는 다른 고유한 참조 모델을 가지고 있습니다.

 

- ATM 계층 : 셀과 셀 전송을 당담합니다. 셀의 레이아웃을 정의하고 헤더 필드가 의미하는 것을 알려 줍니다.

                     또 가상 회선의 연결 및 해제, 혼잡 제어도 다룹니다.

- AAL (ATM Adaptation Layer) : 패킷을 작은 조각인 셀로 전송한 후 다시 조립하여 원래의 데이터로 복원합니다.

서킷 스위칭

패킷 스위칭과 달리 네트워크 리소스를 특정 사용층이 독점하도록 합니다.

네트워크를 독점적으로 사용하기 때문에 전송이 보장된다는 특징이 있습니다.

서킷을 확보하기 위한 작업을 진행하고 실데이터를 전송하며 서킷을 닫는 프로세스로 진행됩니다.

이러한 작업이 일어나는 동안 다른 기기들은 해당 경로를 사용할 수 없습니다.

라우팅 알고리즘

데이터는 송신 측으로부터 수신 측까지 데이터를 전달하는 과정에서 다양한 물리적인 장치들을 거쳐 갑니다.

목적지까지의 최적 경로를 산출하기 위한 법칙이 라우팅 알고리즘 입니다.

거리 벡터 알고리즘 (Distance vector algorithm)

 

라우터와 라우터 간의 최단 경로 스패닝 트리를 찾고 그 최적 경로를 이용할 수 없을 경우에 다른 경로를 찾습니다.

각 라우터가 업데이트될 경우마다 전체 라우팅 테이블을 보내라고 요청하지만

수신된 경로 비용 정보는 이웃 라우터에게만 보내집니다. 

링크 상태 알고리즘 (Link state algorithm)

 

라우터와 라우터 간의 모든 경로를 파악한 뒤 대체 경로를 사전에 마련해 둡니다.

네트워크를 일관성 있게 파악할 수 있으나, 거리 벡터에 비해 계산이 더 복잡합니다.

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라우팅 프로토콜

프로토콜	설명
RIP	- 최초의 라우팅 프로토콜 - 거리 벡터 알고리즘 활용 - 30초 주기로 전체 라우팅 정보 갱신 - 변화 업데이트 시 많은 시간 소요 - 라우팅 루프 발생 가능
IGRP	- RIP의 문제점을 개선 위해 시스코에서 개발 - 네트워크 상태를 고려하여 라우팅 (대역폭, 속도)
OSPF	- 링크 상태 알고리즘 사용 - 발생한 변경 정보에 대해 RIP보다 빠른 업데이트 - 토폴로지에 대한 정보가 전체 라우터에 동일하게 유지
BGP	- 규모가 큰 네트워크의 상호 연결 - 대형 사업자(ISP) 간의 상호 라우팅

교환방식 별 주 프로토콜

패킷 교환 방식	서킷 교환 방식
X.25, Frame Relay, ATM, Tcp	PSTN, ISDN, B-Channel, CSD, HSCSD, GSM, X.21