전송을 위한 신호감지 알고리즘, CSMA/CD와 CSMA/CA 방식

CSMA(Carrier Sense Multiple Access)

동시에 네트워크를 사용하고자 할때, 가장 중요한 것중에 하나가, 상호충돌을 방지하는 기능이다. 이를 위해서는 전송하기 전에 다른 호스트가 사용중인지를 선 체크해야 하는데 전송 선로에 흐르는 신호를 감지하여 해당 기능을 구현한다. 이러한 기능을 감지하는 프로토콜을 CSMA 프로토콜이라고 한다.

트래픽이 정상적으로 전송하기 위한 신호등같은 기능을 수행한다고 보면 된다

CSMA/CD와 CSMA/CA의 개념

CSMA는 위에서 적은 것처럼 네트워크를 전송하기 전에 현재 채널을 사용중인지를 체크하여 멀티플 액세스가 되는 기능을 구현하는 것을 말한다. CD는 Detect, 충돌 감지 기능을 사용해 충돌 여부를 확인하는 것이고, CA는 Avoidance, 즉 충돌을 회피하는 기능을 사용하는 방식이다.

CD와 CA는 사용환경부터 완전 다르다. CD는 IEEE 802.3, LAN의 이더넷 전송 프로토콜에서 사용하며, CA는 IEEE 802.11, 무선 랜 전송 프로토콜에서 사용을 한다.

1) CSMA/CD

- 전류의 강도를 통해 케이블이 사용중인지 확인하고 트래픽이 없으면 패킷을 송출하는 LAN의 매체 점유 방법중의 한가지 방법(유선 NW)

- 송신 전에 전송매체가 비어 있는지 확인하고(Carrier Sense), 비어 있으면 신호를 전송하고(Multiple Access), 전송 후에 충돌이 있는지 확인(Collision Detection) 하는 방식

- CSMA 방식 단말의 증가에 따라 동시에 전송(충돌)할 확률이 높아지는 문제점을 개선한 방식

- 유선 Ethernet LAN에 적용되는 방식 : 버스형, 트리형 LAN

2) CSMA/CA

- 충돌 회피 방식, 무선랜 MAC(Media Access Control)프로토콜 DCF는 CSMA/CA사용 동등한 우선순위를 가지고 경쟁/매체 공유하는 방식

- CSMA/CD의변형으로서, 무선환경에서 사용하는 Media Access방법(알고리즘)

- CSMA/CA에서는 ACK프레임을 사용

- DCF(Distributed Coordination Function) : 개별적인 노드가 경쟁에 의해 무선 채널을 획득하도록 하는 방식

CSMA/CD의 주요 절차 및 충돌탐지시 절차

주요 절차

1. 채널 감시 : 송신전 채널 사용 여부 감시
2. Idle / Busy : Idle : 전송, Busy : 계속 감시
3. Data 송신 및 감시 : 전송동안 채널 감시, 전송중 데이터 충돌 발생 여부 지속적 조사
4. Jam 신호 전송 : 충돌 감지시 전송 중단, 충돌 발생 통보
5. Back Off : 일정 시간 후 재전송 시도

※ 충돌발생 반복시 Back off 시간 2배씩 증가, 최대 16회 반복

충돌탐지시 절차

1. 정체 신호가 전체 송신자에게 전달되도록 하기 위해 최소 패킷전송시간 까지 전송을 계속한다.
2. 재전송 계수기의 재전송 시도횟수를 증가시킨다.
3. 임의의 시간동안 대기한다.
4. 첫 번째 단계부터 반복한다

CSMA/CA의 주요절차

1. Sender(송신단)가 Reciver(수신단)에게 DIFS(일반데이터 서비스에서 사용하는 최소한의 시간)만큼 대기하고 채널이 유휴(Idle)하면 바로 전송

2. 수신단에서 정상적으로 수신할 경우 SIFS(Short IFS; 스페이싱을 짧게하여 신속한 전송을 위한 서비스에 사용)만큼 대기한 후에 잘 받았다는 ACK(Acknowledgement)신호를 보냄

CSMA/CD와 CSMA/CA의 비교