[네트워크] CSMA, CSMA/CD, CSMA/CA

공유 매체에 프레임을 전송하는 방식에는, 데이터 충돌 발생 가능성이 항상 존재한다.

충돌을 해결하는 방법은, 충돌을 허용하되, 발생 후에 해결하는 방식과, 원천적으로 차단하는 방식이 있다.

CSMA(Carrier Sence Multiple Access)

공유 매체를 사용하기 전에, 매체를 확인하는 것이다.

이는 충돌의 가능성을 줄일 수 있으나, 없앨 수는 없다.

 

1-persistent - 공유 매체를 지속적으로 확인하다가 idle 상태임을 감지하면 프레임을 전송한다. 

idle을 기다리는 두개 이상의 호스트가 회선의 idle을 확인함과 동시에 프레임을 송신할 것이므로, 충돌확률이 높다.

 

nonpersistent - 공유 매체를 감지하여 idle 상태에 있으면 프레임을 전송한다. 회선이 busy 상태일 경우, random 시간을 기다렸다가 공유 매체를 감지한다.

공유 매체가 idle임에도 대기를 할 수 있어 효율이 낮을 수 있다.

 

p-persistent - 1-persistent 처럼 공유 매체를 확인하다가, idle이 되면 확률 p를 뽑는다.

q = 1 - p

p의 확률로 프레임을 전송한다.

전송되지 않았을 경우, q만큼의 Time Slot을 기다리다가 공유 매체를 다시 확인한다.

 

CSMA/CD(Carrier Sence Multiple Access/Collision Detection)

CSMA/CD 방식은 우선 충돌을 허용하되, 충돌이 감지되면 오류 복구 및 재전송을 수행한다. (충돌을 알리고, 특정 시간 후에 재전송한다.)

충돌이 자주 발생하면, 오류 복구 과정에서 재전송이 많이 일어나기 때문에, 네트워크 전체의 성능이 떨어질 수 있다. 따라서, 전송 케이블의 최대 길이를 일정 범위 이내로 제한한다.

호스트의 수가 증가하면, 리피터 등의 장비로 확장할 수 있다.

 

충돌 감지가 가능한 유선 Ethernet LAN 에서 사용한다.

 

CSMA/CA(Carrier Sence Multiple Access/Collision Avoidance)

CSMA/CA 방식은 충돌을 회피하는 방식이다.

무선 네트워크에서는 충돌을 감지하기 힘들다. 따라서 CSMA/CD를 사용하기 어렵다.

 

1. 프레임을 전송하기 전에 공유 매체를 확인한다.

2. 회선이 비어있다고 판단되면 일단 정해진 시간만큼 기다리며(Inter Frame Space)

3-1. 기다린 후에도 사용 중이면 랜덤 시간만큼 기다리면서, 점차 간격을 늘려간다.

3-2. 기다린 후에 사용중이지 않으면 프레임을 전송한다.

 

무선 LAN 혹은 무선 Ethernet에서 사용한다.