42. CSMA/CD 방식의 동작
가. CSMA/CD의 개요
이더넷은 네트워크에 접속된 다수의 스테이션이 어떻게 교대로 케이블을 사용하는
지 알려주는 중앙제어기가 별도로 구비되어 있지 않다. 이것은 이더넷에 연결된 모든
컴퓨터들은 CSMA(Carrier Sense with Multiple Access)라 부르는 분산 조정 기법
을 사용한다. CSMA는 LAN의 MAC 프로토콜의 한가지이며, 일반적으로 버스형 또
는 허브형 토폴로지에서 사용되는데, IEEE 802.3에 의하여 표준이 정의되어 있다.
LAN에서는 전송매체를 모든 스테이션들이 공유하면서 방송 형태를 이용하여 데이터
프레임을 전달한다. 즉, 다수의 스테이션들이 하나의 전송매체를 공동으로 접근하기
때문에 CSMA는 현재 전송매체를 사용하는 다른 스테이션이 없다는 사실을 먼저 확
인해야 한다. 이때 전송회선에 반송파(carrier)가 발견되지 않으면, 아무도 전송회선
을 사용하지 않고 있다고 가정하고 자신의 데이터 프레임을 전송한다.
하지만, CSMA는 모든 가능한 충돌을 방지할 수 없다. 만일 두 개의 스테이션에서
동시에 데이터 프레임을 전송할 경우, 둘 다 전송회선 상의 반송파를 검사할 것이고,
전송회선이 유휴상태임을 알게 되면 두 스테이션 모두 데이터 프레임을 전송하게 된
다. 이것은 두 신호가 간섭을 일으키게 되는데 이를 충돌(collision)이라고 한다. 이를
해결하기 위해 송신측 스테이션은 데이터 프레임을 전송한 다음에 반송파 신호의 상태
를 계속 확인하여 다른 스테이션에 의하여 반송파 신호의 충돌이 발생하는지를 감지한
다. 만일 충돌이 발생하면, 일정한 확률에 따라 임의시간을 기다렸다가 다시 자신의
데이터 프레임을 전송한다. 이와같이 충돌 발견과 전송대기 기능을 갖는 것이
CSMA/CD 방식에 해당된다.
CSMA/CD는 이더넷에서 사용되고 있는 일종의 데이터 송수신 처리 방식으로서 고
속 이더넷(fast Ethernet)과 기가비트 이더넷(gigabit Ethernet)에서 사용되고 있다.
CSMA/CD 방식은 전송하기 전에 전송매체를 검사하여 유휴(idle) 상태일 때 데이터
프레임을 전송하고, 사용 중일 때는 대기한다. 만약 데이터 프레임의 전송 도중에 전
송매체 상에서 데이터 프레임의 충돌이 감지되면, 전송을 중단하고 재밍(jamming)
신호를 전송한다. 이후에 임의 시간동안 대기한 다음 재전송을 시도하게 되며, 최대
16회까지 재전송을 할 수 있다. 여기서, 재밍 신호는 데이터 프레임 충돌이 감지된 후
에 다른 스테이션(단말)에 충돌이 발생하였음을 알리는 것이며, 전송매체 상의 버스에
흐르는 전류강도를 통해 데이터 패킷 충돌 여부를 확인한다.
나. CSMA/CD의 동작 과정
CSMA/CD 방식은 [그림 4-18]과 같은 과정을 통해 동작한다. 먼저, 스테이션 A에
서 데이터 프레임의 전송을 시작하기 전에, 전송매체의 유휴 상태를 확인한 후에 데이
터 프레임을 전송한다. 스테이션 A가 전송하는 도중에 스테이션 B는 전송매체의 상태
를 확인 한 후, 데이터 프레임을 전송한다. 이 단계에서 스테이션 A가 전송하는 데이
터 프레임이 아직 스테이션 B에 도착하지 않아, 스테이션 B는 전송매체가 유휴 상태
로 인식하여 데이터 프레임을 전송한 것이다. 즉 데이터 프레임이 스테이션 B에 도착
하기 전에 스테이션 B가 데이터 프레임을 전송한 것이다. 이후, 스테이션 B는 데이터 프레임의 충돌을 감지하고, 재밍신호를 모든 스테이션들에게 전송하게 된다. 이어서
스테이션 A는 스테이션 B에서 보내온 재밍신호를 감지하고 데이터 프레임의 전송을 중단한다.
한편, 두 개의 스테이션이 동시에 데이터 프레임을 전송하다가 충돌이 발생하였을
경우, 각자 기다리는 시간을 임의적으로 선택해야만 한다. 만일 동일한 시간을 선택한
다면 그 이후에 다시 충돌을 하게 될 것이다. 이를 위해, 예를들어 0부터 d라는 시간
내에서 임의적으로 시간을 선택하도록 요구하며, 두 번째 충돌이 발생하면 0부터 2d
라는 시간 내에서 다시 임의적으로 선택하도록 하여 충돌을 피하는 방법을 사용한다.
[그림 4-19]는 CSMA/CD 방식을 사용하는 스테이션에서 데이터의 전송과정 중에
진행되는 스테이션의 내부동작 흐름도이다.
CSMA/CD 방식은 통신량이 적을 경우에 채널 이용률이 90% 이상으로 높은 반면,
통신량이 많아지면 충돌 횟수가 증가하면서 채널 이용률이 떨어지고 지연시간의 예측
이 불가능하다는 단점이 있다. 그러나 채널 제어방식이 각 스테이션에 완전히 분배되
어 있어서 채널이 수동적으로 동작하므로, 한 개의 스테이션에 고장이 발생하더라도
다른 스테이션의 통신에 영향을 주지 않는다는 장점이 있다.
'정보통신시스템' 카테고리의 다른 글
| 정보통신공학과 통신학과, 정보처리기사 등 정보통신시스템 요약정리 44. FDDI (1) | 2023.04.12 |
|---|---|
| 정보통신공학과 통신학과, 정보처리기사 등 정보통신시스템 요약정리 43. Token Passing 방식의 동작 (1) | 2023.04.11 |
| 정보통신공학과 통신학과, 정보처리기사 등 정보통신시스템 요약정리 41. LAN 프로토콜의 구조 (1) | 2023.04.10 |
| 정보통신공학과 통신학과, 정보처리기사 등 정보통신시스템 요약정리 40. LAN의 특성 (1) | 2023.04.09 |
| 정보통신공학과 통신학과, 정보처리기사 등 정보통신시스템 요약정리 39. 이더넷(Ethernet) (2) | 2023.04.08 |
