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WAN 입문 - 광역 통신망의 기본, X.25 홈피 제작 관련지식

WAN 입문 - 광역 통신망의 기본, X.25 네트워크
2005/06/06 18:38
제2부 원거리 통신망 입문 (WAN)
 WAN (Wide Area Network)이란 한 국가, 한 대륙, 또는 전세계에 걸친 넓은 지역의 수많은 컴퓨터가 연결되어 있는 광역 통신망을 의미한다.

광역 통신망은 세계적인 규모의 통신망이므로 이질적인 컴퓨터 시스템 및 통신 시스템간의 연결, 장거리의 데이터 전송, 복잡한 네트워크 구조의 효과적인 관리, 위성 통신이나 해저 케이블을 이용한 대륙간 통신 등의 고급 기술이 필요한 분야로서 컴퓨터 통신에서 매우 중요한 부분이다.

우리가 WAN에 대하여 다음과 같은 글을 쓰게 된 동기는 광역망이란 무엇인가 이해하고 이와 관련된 기술에 대하여 살펴봄으로써 앞으로 다가올 인터네트워크 시대의 기반 기술을 개념적으로나마 정리하고자 하는데 그 뜻이 있다고 하겠다.
 
 원거리 통신망에 관련된 표준안은 주로 ITU-T에서 발표하였으며, 대표적인 것들로는 I시리즈 권고안들과 X시리즈 권고안 등이 있다. 원거리 통신망에 관련된 이들 권고안은 주로 OSI 7 계층 모델의 하위 3계층에 관한 내용을 담고 있다.
 
 원거리 통신망에서 데이터를 전송하는 방식은 회선 교환 방식과 패킷교환 방식 등이 있다. 본 파트에서는 이들 교환 방식과 더불어 대표적인 공중 패킷 교환망인 X.25프로토콜과 Frame-Relay망, 그리고 요즈음 각광받고 있는 ATM (Asynchronous Transfer Mode) 교환 방식에 대하여 알아보고, 컴퓨터의 디지틀 기술과 데이터 통신 기술의 결합을 통해 다양한 서비스를 동일한 인터페이스를 통하여 통합적으로 제공하기 위해 탄생한 ISDN에 관련된 기술을 살펴보기로 하겠다.

더불어 폭발적인 수요의 증가를 가져오고 있는 internet에 대하여 알아보고 이를 통해 제공되는 서비스와 앞으로의 발전방향을 짚어 보기로 하겠다.

제6장 광역 통신망의 기본, X.25

1. X.25란 ?
X.25이란 일반적으로 LAN과 LAN상에서 쓰이는 것으로 다시 말하면, WAN상에서 널리 쓰이고 있는 프로토콜이다.
LAN상에서는 일반적으로 TCP/P를 비롯하여 IPX, AppleTalk등의 많은 프로토콜이 있지만, WAN상에서는 일반적인 X.25와 요사이 각광을 받고 있는 FrameRelay 등이 있다.
원거리통신망 즉 WAN상에서는 패킷교환망과 회선교환망으로 구분되며, X.25는 호스트시스템 혹은 LAN과 패킷표환망 간의 인터페이스를 제공한다. 여기서 X.25 프로토콜에 대한 이야기에 앞서 WAN상에서의 전송방식과 교환방식에 대한 이해를 하고자 한다. 그것은 또한 X.25의 가장 중요한 부분이기도 하다.
1.1 전송방식과 교환방식
일반적으로 물리적인 전송 선로를 통하여 정보를 전송할 수 있는 유선 통신은 전용 회선을 이용하는 방식과 교환 회선을 이용하는 방식으로 나눌 수 있다.
전용 회선을 이용하는 방식은 송신측과 수신측 사이에 전용 선을 연결하여 데이터를 전송하는 방식을 의미하며, 교환회선을 이용하는 방식은 우리가 흔히 알 수 있는 공중망(전화망)이라고 생각하면 이해가 빠르다.

이 두 방식의 차이는 전용회선의 경우는 송신측과 수신측 간의 데이터 전송이 아주 빈번한 경우에 많이 사용되며, 공중망의 경우 여러 사람들이 공통적으로 사용할 경우에 사용된다. 여기서 주의할 것은 전용회선의 경우 경제적 비용이 큰 반면에 데이터의 전송속도가 빠르지만, 상대적으로 교환회선의 경우는 다소 저렴한 비용에 상대적으로 데이터의 전송속도가 느리다.
교환회선 방식에서는 사용자의 통신장비는 망 내의 교환기와 전용선으로 연결되며, 통신 망 내에는 교환기들이 회선으로 연결되어 있다. 이때 교환기들을 연결하는 회선은 망 내에 있는 모든 교환기들이 일대일로 전부 연결되지 않고 <그림1-1>와 같이 몇 개의 교환기들 사이에만 연결이 이루어져서, 송신측과 수신측과 통신을 할 때에는 이러한 교환기들을 통해서 데이터들의 전송이 이루어진다.

<그림1-1 교환방식(패켓교환)의 예>
이러한 교환방식에는 회선교환방식과 패켓교환방식이 있으며, X.25는 패켓교환방식에 쓰이는 프로토콜인 것이다.
회선교환방식은 송신측과 수신측을 연결하는데 고정적인 회선을 통하는 방식으로 일종의 물리적인 전용선을 쓰는 것과 같은 방식이다. 쉽게 생각하면 전화가 대표적인 회선교환방식이다. 즉 통화가 이루어지면, 그 회선은 다른 사람이 쓸 수 없다는 것이다. 이와 달리 패켓교환방식은 모든 데이터가 패켓 단위로 전송되기 때문에, 송신측과 수신측 사이에 고정적으로 할당되는 물리적인 연결은 없으며, 각 교환기들은 물리적인 전송 매체 상에 일정한 길이를 갖는 패킷을 전송하는 방식으로 데이터를 전송한다. <그림1-2>는 회선교환방식과 패켓교환방식을 보여주고 있다.

<그림1-2 회선교환방식과 패켓교환방식>
회선교환방식과 패켓교환방식의 특징적인 부분을 나타내면, 다음 <표1-1>과 같다.
  교환기술
특성구분
회선교환 패켓교환
대역폭 사용 형식 고정된 대역폭 전송 대역폭 동적 사용
대화식 사용면 대화식 사용이 가능할
정도로 빠름
대화식 사용이 가능할
정도로 빠름
메시지 저장 유무 저장 안됨 패켓은 배달될 때까지
저장 가능
전송 경로의 형태 전체전송을 위해
전송로 설립
패켓마다 전송로 설립
호출된 지국이
바쁠 때
busy 신호를 냄 패켓이 전달되지 않으면
송신자에게 통지됨
교환노드 종류 전자 기계식 또는
컴퓨터화된 교환노드
소규모 교환노드
속도와 코드
변환 여부
보통 없음 속도와 코드 변환 있음
오버헤드 비트 호출 설정 후에는 오버헤드
비트 없음
각 패켓마다 오버헤드
비트 있음
<표1-1 회선교환방식과 패켓교환방식의 비교>
1.2 패켓교환방식
앞서 X.25에 대해 언급하면서, 패킷교환방식에 대해서 언급을 하였다. 그러면 이러한 패킷교환방식에 대해서 구체적으로 언급을 하겠다. 패킷교환방식이란 ITU-T 권고의 표준통신규약에 따라 데이터를 일정크기의 패켓 단위로 분할 한 후 기억장치에 축적하고, 수신처에 따라 적당한 경로를 선택 전송하는 국제표준의 교환방식을 일컫는 것이다.
1.2.1 패켓이란 ?
여기서 패킷이란, 정보를 일정크기로 분할하고 각각에 송수신주소를 부가하여 만든 데이터 블록을 의미하며, 패켓 간 상호간섭을 최소화하면서 망을 경유하여 이동할 수 있다.
원래 패켓교환방식의 등장배경은, 군사용 음성통신회선의 도청방지를 위해 창안된 것으로 데이터를 여러 조각, 즉 패켓으로 나누어 서로 다른 경로를 통해 전송하고 최종 목적지에서는 패켓을 재조립하여 데이터를 복원하는 방식으로 도청을 불가능 하게 하는 데에서 유래되었다.

<그림1-3 패켓교환방식의 유래>
1.2.2 패켓교환방식의 원리
송신측에서 송신된 패켓은 패켓교환망 내의 각 경유교환기에서 약 msec가 소요되는 저장 및 전송(Store & Forward)이라는 기본원리에 따라 최종목적지까지 전송된다.

이때 각 교환기들은 다음 경유 교환기 또는 최종 목적지 교환기가 패켓을 정확히 수신할 때까지 기억장치에 일시 저장되고 수신이 확인된 패켓은 폐기되며, 해당 기억공간은 다른 패켓의 일시저장에 이용된다.

따라서 패켓교환망은 여러 분할된 패켓을 동시에 처리하도록 함으로써 이용율을 향상시키며, 회선교환망의 독점사용으로 인한 잠시댁등의 비효율을 현저히 낮추게 되었다.
<그림1-4>는 이러한 패켓교환방식의 원리를 보여주고 있다.

<그림1-4 패켓교환방식의 원리>
1.2.3 가상회선 방식
패켓을 수신한 각 교환기는 그 패켓을 다음 어디로 보낼지 결정하는 경로선택 기능을 수행한다. 호출설정 후, 양측의 단말기는 회선교환망의 경우처럼 물리적인 경로를 단독으로 사용할 수는 없지만, 논리적인 통신경로를 호출 해제시까지 유지하는 데 이 논리적인 통신경로를 가상회선(Virtual Circuit)이라 한다.
<그림1-5>는 이러한 가상회선을 이용한 데이터의 전송을 보여주고 있다. 그림에서와 같이 똑같은 송신자와 수신자이더라도 전송경로는 여러 가지가 될 수 있으며, 이러한 전송경로로 설정되어진 경로를 가상경로라고 한다. 이 말의 의미는 여러 가지 경로 중에 그것이 가상적으로 결정되었다는 의미이다.
가상회선에는 다음의 두 가지 방식이 있다.
  • 교환가상회선(SVC : Switched Virtual Circuit) : 통신을 행할 때마다 통신경로를 설정/ 해제
  • 고정가상회선(PVC : Permanent Virtual Circuit) : 미리 지정된 상대방과 통신경로가 고정적으로 성립되어 있는 방식

<그림1-5 가상회선방식 원리>
2. X.25의 구성
X.25프로토콜은 DCE와 DTE간의 상호 접속에 대해서만 규정하며, DCE간의 네트워크 내부접속에 대한 사항은 규정하지 않는다. 즉, X.25는 DCE와 DTE간의 통신절차를 규정한 계층화된 프로토콜이다. 다음의 <그림1-6>는 X.25의 인터페이스가 통신망에서 어느 부분을 규정하고 있는 가를 보여주고 있다.

<그림1-6 X.25의 개념>
그러면 구체적으로 이러한 X.25의 구조와 구성에 대해서 알아보자. X.25는 3계층의 프로토콜로 구성되며, 그것은 각각 물리계층, 링크계층, 패킷 계층이다. 각각의 계층의 개략적인 기능은 다음과 같다.
  • 물리계층 : 단말기나 패켓교환기나 전송 장비 간의 물리적 접속에 관한 것으로, X.21을 사용하며, X.21은 DTE와 데이터 망에 적합하도록 만들어진 DCE간의 인터페이스를 정의하고 있다.
  • 프레임계층 : 단말기와 패켓교환기 간의 원할한 데이터 전송을 위한 데이터 링크의 제어기능 수행하며, HDLC프로토콜의 ABM모드를 사용하며, 일반적으로 LAPB라고 알려져 있다.
  • 패켓계층 : OSI모델의 네트워크 계층에 해당되며, DTE와 DCE간의 가상회선(Virtual Circuit)제공을 제공하고, 트랜스포트 계층 데이터의 안정된 전송을 지원한다.
다음의 <그림1-7>는 X.25에서의 계층구조를 보여주며, <그림1-8>는 X.25의 계층구조와 X.25인터페이스간의 관계를 보여준다.

<그림1-7 X.25의 프로토콜계층 구조>

<그림1-8 X.25에서의 DTE와 DCE의 구성>
그렇다면, 이러한 계층간의 관계는 어떠한가 살펴보자 물리계층은 OSI 7 Layer의 물리계층과 같은 개념으로 생각하면 되며, 여기서는 프레임계층과 패켓계층의 관계에 대해서 언급하겠다.
프레임 계층의 모든 정보 프레임은 자신의 정보영역에 패켓을 포함하고 있으며, 패켓들은 데이터 링크상에서 논리채널에 의해 다중화 된다. 또한 프레임 계층의 프로토콜이 에러의 검출 및 회복기능을 수행하므로 데이터 링크를 통해 전송되는 패켓은 에러 없이 단말기간에 전달된다. 다음의 <그림1-9>는 프레임 계층과 패켓계층 간의 관계를 보여주고 있다.

<그림1-9 X.25의 계층간의 구조 및 관계>
사용자 데이터가 X.25의 3계층으로 내려가면 그 데이터에 제어정보를 담은 헤더를 부착하여 패켓을 만든다. 이 제어정보를 담음 패켓은 LAP_B 엔티티로 내려가서 패킷의 앞, 뒤로 제어정보가 덧붙여져 LAP_B 프레임이 된다. 이 프레임의 정보는 LAP_B 프로토콜의 동작에 사용된다.
3. X.25를 이용한 패켓교환망의 특징
3.1 장점
첫째, 가장 먼저 들 수 있는 것은, 우수한 호환성이다. 국제표준으로 자리잡은 지 오래고 역사 또한 오래기 때문에 현재 거의 모든 프로토콜을 지원하고 이식성이 강하다.
① 국제 표준 X.25프로토콜 채택
② 비표준 프로토콜인 SNA / SDLC 도 수용
③ 프로토콜 변환기능과 자동속도 변환기능
둘째, X.25는 3계층을 지원하므로(요즘 각광 받고 있는 FrameRelay는 2계층) 에러체크 기능이 강력하다. 따라서 고신뢰성을 보장받을 수 있다.
셋째, 패켓교환방식은 패켓단위로 그 때의 상황에 맞는 통신경로를 찾아 전송함으로써 장애가 발생 하더라도 정상적인 통신경로를 선택하여 우회전송이 가능하다.
넷째, 디지털 전송을 기본으로 하므로 전송품질이 우수하고, 패켓전송시 전송에러 검사를 통해 에러 발생시 재전송 수행한다.
다섯째, 고효율방식이다.
① 하나의 물리적 회선에 다수의 논리채널 할당 (1 : N)
② 서로 다른 지역의 데이터를 하나의 고속 회선으로 수용가능
③ 경제적인 네트워크 구성가능
3.2 단점
패켓을 일단 기억장치에 축적하고, 수신처에 따라 적당한 경로를 선택해 전송하는 축적교환방식이므로, 전송을 위해 다소의 처리지연 발생할 수 있다.

이러한 연유로 요사이 FrameRelay가 각광을 받고 있는 것 같다.
앞서 잠깐 언급하였지만, FrameRelay는 2계층 프로토콜로서 에러체크기능이 상대적으로 적기 때문에 전송속도가 빠르다고 할 수 있다.

단 여기서는 회선의 안정성이 선결 조건이라 할 수 있다. FrameRelay에 대해서는 다음 Part에서 구체적으로 언급하므로, 여기서는 배제하겠다.
4. X.25와 Frame-Relay와의 비교
Frame-Relay에 대한 이해는 다음 장에서 이루어 질 것이다. 여기서는 이러한 Frame-Relay와 X.25와의 비교를 통해서 X.25의 특징을 조금 더 이해하고자 한다.
여기서 가장 먼저 기본적으로 개념을 잡고 있어야 할 것은 Frame-Relay는 기본적으로 2계층구조를 가지고 있다는 것이다. 이것은 회선의 신뢰성을 바탕으로 에러 처리 등의 기능을 빼고 고속으로 전송할 수 있는 방식으로, X.25가 3계층 전송방식으로 전송한다는 점에서 크게 다른 점이라 할 수 있다.
항 목 X.25 Frame-Relay
전송단위 패 켓 프 레 임
가입자 속도 2.4Kbps - 56Kbps 9.9Kbps - E1
에러처리 Node to Node End to End
OSI 층 1,2,3 계층 1,2 계층
<표1-2 X.25와 Frame-Relay와의 비교>
<자료출저 : 쌍용정보통신 통신사업본부>

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