이더넷(Ethernet) (신호감지프로토콜)

 

 

국제 표준화 단체 IEEE는 LAN의 표준 연구 결과를 IEEE 802 시리즈로 발표한다. LAN과 관련된 Media Access 기술이나 새로운 LAN이 개발되면 IEEE 802 시리즈에 표준으로 자리잡는다. IEEE 802.3 안에는 1-persistent CSMA/CD 방식의 Media Access 방식이 표준으로 자리잡고 있는데, 이를 실제로 구현한 제품이 '이더넷(Ethernet)'이다.

 

이처럼 이더넷은 여러 LAN 제품 중 하나의 제품일뿐이었다. 그러나 다른 LAN 제품들과의 숱한 경쟁을 이겨내고 지금은 거의 LAN 통신의 표준으로 자리잡고 있다.

 

신호감지

 

LAN은 Media Acess기술이 필요하다. WAN과는 달리 LAN은 한정된 선로(Media)를 여러 장비가 공유하는 경우가 많다. 사무실에 PC는 여러 대인데 복합기는 두 대 밖에 없는 경우처럼 말이다. 그러므로 여러 장비가 Media에 적절히 접근하도록 제어 해야하는데, 이더넷은 CSMA/CD 방식을 채택하고 있다. 이더넷 제품의 핵심기술은 CSMA/CD이다. CSMA/CD는 Carrier Sensing Multiple Access / Collision Detection의 약자이다.

 

CSMA/CD는 이름에서도 알 수 있듯이, Carrier를 Sensing하고 Collision을 Detection한다. Carrier는 데이터가 전송되는 통로로 Carrier에 전류가 흐르면 Media의 사용 중임을 판단할 수 있다. 이렇게 신호를 감지하는 프로토콜을 신호 감지 프로토콜이라고 한다. 신호 감지 프로토콜에는 여러 종류가 있다.

 

1. 1-persistent CSMA

 

프레임 전송 전, 전송 채널의 사용여부를 파악한다. 다른 호스트가 채널을 사용중이면 유휴상태가 될때까지 대기한다. 채널이 유휴상태가 되면 바로 채널에 프레임을 전송한다. persistent란 확률을 의미한다. 1-persistent란 1의 확률 즉, 100%의 확률로 유휴상태가 되면 프레임을 전송시킨다.

 

이 방법의 문제는 유휴 상태가 되면 무조건 프레임을 전송하기에, 똑같이 판단한 다른 호스트와 충돌이 일어날 확률이 크다는 것이다. 만약 충돌이 일어나면, 잠시 임의의 시간동안 대기 후 Carrier Sensing을 재시도 한다. 이는 충돌이 일어날 확률이 커서 이론적으로만 존재하는 방법이다.

 

2. Non-persistent CSMA

 

1-persistent CSMA는 유휴상태를 감지하여 데이터 프레인 전송 타이밍을 결정하기에 충돌이 많이 일어난다. 그래서 Non-persistent CSMA는 채널이 사용중이면 임의의 시간동안 대기 후, 다시 Carrier Sensing을 시도한다. 이렇게 하면 여러 호스트가 Carrier Sensing을 시도하는 시간이 모두 다르므로 충돌이 일어날 확률이 줄어든다.

 

3. p-persistent CSMA

 

p-persistent CSMA는 채널이 유휴상태가 되면 p의 확률로 프레임을 체널에 전송시킨다. 이는 슬롯에 데이터를 담아 전송시키는 슬롯 채널 방식에서 많이 사용된다.

 

4. CSMA/CD

 

1~3번 신호감지 프로토콜은 Carrier는 Sensing해도 Collision을 Detection할 수 없다. 그래서 수신 측에서 오류 발생을 알려주어야 충돌이 발생했음을 알게된다. 그 전까지는 무의미한 프레임을 계속 전송하게 된다. CSMA/CD는 스스로 충돌이 발생했음을 감지하여 무의미한 프레임 전송을 중단한다.

 

 

 

 

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참고자료

 

쉽게 배우는 데이터 통신과 컴퓨터 네트워크저자박기현출판한빛아카데미발매2016.12.26.