CSMA, CSMA-CD, CSMA-CA

CSMA, CSMA-CD, CSMA-CA

1. CSMA(Carrier Sense Multiple Access)

• 많은 사용자가 동시에 네트워크를 사용할 때 상호 충돌이 발생하지 않도록 방지하기 위한 프로토콜
• 전송하기 전에 다른 호스트가 사용 중인지 통신 경로의 사용상태 여부를 체크하기 위한 감지 기능 수행

 

 

2. CSMA-CD(Collision Detection)

• 전류의 강도를 통해 케이블이 사용 중인지 확인하고 트래픽이 없으면 패킷을 송출하는 방식
• 송신 전에 전송 매체가 비어 있는지 확인하고(Carrier Sense), 전송 매체가 비어 있으면 신호를 전송하고(Multiple Aceess), 전송 후에 충돌이 있는지 확인
• 충돌이 발생하면 일정시간 이후 재전송
• 주로 유선 LAN에서 사용 (유선이 대역폭이 넓고 안정적이다)
• 장치가 간단하고 쉽게 장애가 발생하지 않으나 과도한 접속이 발생하고 발생 빈도가 많아지면 충돌 발생 확률이 높아짐

 

3. CSMA-CA(Collision Avoidance)

• 충돌을 회피하기 위하여 전송 전에 채널의 사용여부를 확인부터 한 뒤 일정시간 대기 후에 전송하는 방식
• 주로 무선 LAN에서 사용하는 방식
• 무선 환경 특성 상 충돌을 감지하기 쉽지 않아 충돌을 회피하는 방식 채택

 

접근 방식에 따른 분류

1. 다중 충돌 접근 기법(CSMA/CD)

• 유선에서 사용
• 채널을 사용하기 전에 다른 이용자가 해당 채널을 사용하는지 점검하기 위해 사용
• 채널 상태를 확인해 패킷 충돌을 피하는 방식

LAN 표준안

1. IEEE802시리즈

• 1985년 IEEE802시리즈를 발표하여 LAN에 접속하는 방법과 프로토콜 표준을 정의

근거리 통신망의 발전 동향

• 이더넷(전송 속도 10Mbps) -> 고속 이더넷 (전송 속도 100Mbps) -> 기가비트 이더넷(전송 속도 1Gbps)

1. 이더넷(10Mbps)

• 대역폭이 10Mbps인 백본 네트워크
• 데이터 전송 방식은 CSMA/CD를 사용, 표준안은 IEEE802.3위원회에 명시

2. 고속 이더넷(100Mbps)

• 대역폭이 100Mbps인 백본 네트워크
• 데이터 전송 방식은 CSMA/CD를 채택하며, 표준 안은 IEEE802.3에 명시
• 이더넷보다 10배 더 좋은 성능을 가짐
• 정식 명칭은 100Base-Tx, 100Base-T4, 100Base-Fx
• 형태에 따라 사용하는 전송매체가 다름

종류	표준 위원회	전송메체	거리
100Base-Tx	IEEE802.3u	카테고리 5인 UTP 케이블	약 100m
100Base-T4	IEEE802.3u	카테고리 3 또는 4인 UTP 케이블	약 100m
100Base-Fx	IEEE802.3u	광섬유 케이블을 사용	약 2km

 

3. 기가비트 이더넷(1Gbps)

• 대역폭이 1Gbps인 백본 네트워크
• 데이터 전송 방식은 CSMA/CD를 채택하며, 표준 안은 IEEE802.3z, IEEE802.3ab,에 명시
• 이더넷 보다 100배 더 좋은 성능을 가짐
• 형태에 따라 사용하는 전송 매체가 다름

 

4. 10기가비트 이더넷(10Gbps)

• 대역폭이 10Gbps인 백본 네트워크
• 이더넷 보다 1000배 더 좋은 성능을 가짐
• 폭증하는 인터넷 트래픽 문제를 해결
• LAN뿐만 아니라 MAN 그리고 WAN까지도 통합하고 응용 가능
• 표준 안은 IEEE802.3ae,에 명시

무선 LAN

• 전파나 적외선 등을 이용해 대기를 통신 채널로 사용하는 근거리 네트워크
• 와이파이가 무선 LAN의 일종

 

1. 무선 LAN의 특징과 제한점

• 전송속도가 4~11Mbps로 대용량의 멀티미디어 정보를 주고받을 수 있음
  • 유선보다는 느리다
• 사용료가 저렴하여 장시간 사용 가능하며 이동성과 보안성까지 갖춤
• 일시적으로 네트워크를 설치하는데 매우 유용하다
• 데이터 전송 시 목적지 주소와 위치가 동일하지 않다
• 무선 매체는 통신망 설계에 영향을 줌
• 무선 주파수 자원은 무한하지 않음

 

2. 무선LAN의 표준화

• IEEE802.11 (CSMA/CA) 은 무선 LAN의 물리 계층과 MAC층에서 표준안을 제정
• OSI7계층과 비교했을 때 2계층 이상의 상위 계층에서는 무선 LAN과 유선 LAN 프로토콜이 동일하며, 물리 계층과 MAC층이 다름

 

3. 무선 LAN의 시스템 구성(예시)

• 방향성이 없는 안테나를 이용해 도서관, 기숙사 등에서 유무선으로 인터넷과 네트워크 활용 가능
• AIR-200AP(접근 포인트)를 이용해 강의실과 각 기숙사별로 케이블 없이 네트워크를 구축
  • AP(Access Point) : 쉽게 말해 공유기( G/W, 스위치, DHCP, ...)

 

4. 무선 LAN의 접속 기술

종류	방법	장점	단점
확산 대역방식	넓은 주파수 대역을 사용해 데이터 전송	보안성이 강하며 사물 투과 가능	속도가 다소 느림
협대역 마이크로파 방식	여러 주파수 중 하나의 협대역 주파수 대역을 사용해 데이터 전송	복수 LAN이 공존 가능하며, 사물 투과가 가능	잡읍과 간섭 등으로 주파수 이용 효율이 낮음
적외선 방식	적외선을 사용해 데이터 전송	복수 LAN이 공존 가능하며, 신호 간섭 문제가 없고, 속도가 빠름	사물 투과성이 없고, 전달 범위가 좁음

 

5. 무선 LAN의 접속 기술

• CSMA/CA
  • 무선에서 사용되는 다중 충돌 접근 기법
  • 충돌검출을 하지 않으며, 프레임이 전송되면 모두 전송
  • 802.11 MAC 프로토콜을 사용

 

CSMA/CA와 CSMA/CD의 비교

분류	CSMA/CA	CSMA/CD
유무선	무선	유선
표준	IEEE802.11	IEEE802.3
전송 프로토콜	Wireless LAN 전송 프로토콜	LAN과 Ethernet 전송 프로토콜
방식	전송 전, 채널의 유휴 여부를 확인하고, 일정 시간 대기 후 전송/확인을 함	전송 후 충돌을 감지하여 일정 기간 이후 재전송 하는 방식
장점	회피를 통해 오류 제어가 용이함 충돌 패킷을 재전송하는데 필요한 대역폭 낭비를 줄임	프로토콜 구현이 쉬워 가격이 저렴함 채널이 수동적이므로 어느 한 기기가 고장나도 통신의 영향을 미치지 않음
단점	매체 접근 속도가 느림 사용자 수가 증가할수록 전송 효율이 떨어짐	거리의 제약이 있음 통신량이 많아지면 충돌 횟구가 증가하여 채널 이용률이 떨어짐(지연시간 증가)