[풀스택] CSMA/CD _ Random Access Protocols in MAC Layer

 

 

 

CSMA / CD (이더넷, 초고속 인터넷, 광 랜, IEEE 802.3)

• Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) augments the algorithm to handle the collision.
• In this method, a station monitors the medium after it sends a frame to see if the transmission was successful.
• If so, the station is finished. If, however, there is a collision, the frame is sent again.

 

• 한 줄을 여러 명이 동시에 사용한다. 
• 쏘기 전에 누가 쏘고 있는지 확인하고, 안 쏘면 내가 쏜다
  
• 남이 쏘는 것이 검출된다면 or 내가 쏘는 상황에서 남이 쏜다면? 
• 충돌이 발생하고, 서로 통신을 하지 않는다. 
• 어플리케이션 짜는 사람 입장에서 무엇이 문제인지 살펴보자 :)

 

 

 

 

https://www.youtube.com/watch?v=DLdfrhearM0

 

 

 

Flow diagram for the CSMA/CD 출처: https://www.researchgate.net/figure/Flow-diagram-for-the-CSMA-CD_fig3_323511648

 

 

 

• 반복해서 랜덤 값을 주고, 잠시 쉬어가도록 한다.
  반복을 N번 하다가 안되면 포기한다.
  완벽한 에러 복구란 없다. 통신이 마비된다. 
• 사람이 지하 내려가버리는데, 스마트폰이 미친듯이 에러 검출 -> 배터리 다 나가고, 기기 고장날 것
• 이게 유선 이더넷 -> 무제한으로 복구하겠다? 안됨 버려
• 한 줄을 둘이 쓰게 된다면 충돌날 수 있다. 

 

• 줄은 안전한데, 장치 안에서는 발생 가능
• 한 순간에 트래픽이 몰리면 -> 결국 버림

 

• 유선에서의 패킷 유실도 당연히 발생할 수 있다. 
• 줄에 주어진 버퍼 사이즈보다 초과된 트래픽이 도달하면 유실 가능

 

• 한 줄에 두세개 연결하는 방식은 사라짐 -> 초고속 인터넷은 더이상 저런 방식으로 사용 안 함
• 통신장치 스위치 라우터 컴퓨터를 1 한 줄로 연결 -> 에러가 날 확률은 거의 없다.
• 줄에서 에러가 날 확률은 이제 거의 없다. 

 

• A와 B 사이에서의 에러는 없앴으나, 이걸 한 줄로 모아서 외부로 나갈 때
• 한 곳으로 트래픽이 몰리면, 네트워크 장치는 이를 버린다.
• 유선통신망도 트래픽 버릴 수 있음

 

 

 

• Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA) was invented for wireless networks.
• Collisions are avoided through the use of CSMA/ CA’s three strategies:
  the inter-frame space, the contention window, and acknowledgments.
• We discuss RTS and CTS frames later.
  • RTS - Ready To Send, 송신 요구
  • CTS - Clear To Send, 송신 가능

 

 

 

A의 RTS를 E가 중간에 들어와버리면? -> 난 앞에 상황 잘 모르겠는데? 통신 중간에 끼면 다 엉겨버린다. 출처:  https://medium.com/@lyoungh2570/데이터통신-2017년-기말-시험-7e2564168d29

 

 

 

• 무선 랜은 서로 다른 애들이, 동시 다발적으로 쏘려고 접근하는 시스템
• 사용자가 많을수록, 충돌이 일어날 확률이 높다
• 안테나가 빵빵하다?
  공유기가 쏜 신호가 나에게 잘 들어온다
• 충돌이 많이 나는 것은 표시가 안 됨 -> 내 주변에 노트북 및 장치가 많다는 것
• 무선랜은 무료로 사용 가능
• 누구나 쓸 수 있다. 관리자가 없고 사용자가 많아진다.
  충돌하고 성능 낮아지는 것은 본인의 몫

 

 

 

• limit 까지 시도하나, 안되면 포기한다.
• 최대한 노력하는 구조이지, 무조건 보장하는 것 X
• 어플리케이션은 클라이언트의 통신 환경을 고려해야 한다.
• 무선 랜은 품질 보증이 안 된다.  
• 무선 네트워크의 취약점을 분명히 알고 서비스를 짜야 한다. 
• 이동 통신 -> 돈을 냈으니, 최저 속도는 맞춰준다. 

 

 

 

Based on “Best-Effort” philosophy : Not guaranteed !!

•  One of the responsibilities of the data-link control sublayer is flow and error control at the data-link layer.
• Flow Control (흐름 제어): 더 빠른 송신자가 느린 수신자를 제압하지 못하도록 두 노드 간 데이터 전송 속도를 관리
• Error Control (오류 제어): 신뢰할 수 없는 통신 채널 위에서 디지털 데이터를 신뢰성 있게 전달(에러 검출 및 복구)

 

• 최선을 다할 뿐이다. 보장되는 것은 없다.
• 속도에 대한 이야기는 하나도 안 했다.
  속도를 보장한다는 것은 언급한 적도 없다. 
• 최저 속도 보장 가능? -> 직접 그 상황에 가서 해 보라. 

 

• MAC Layer 기술에 대한 시사점 -> QoS 저하
       QoS는 다른 응용 프로그램, 사용자, 데이터 흐름 등에 우선 순위를 정하여, 데이터 전송에 특정 수준의 성능을 보장하기 위한 능력
  
  • 전통적인 유선 이더넷과 많이 사용하는 무선 랜
  • 동시 사용자가 많으면 충돌로 인해 성능(전송 속도와 시간) 저하
  • L1 전파 신호 불량 및 L2 충돌시 손실 발생
  • OSI layer 1, layer 2에 속하는 다른 기술(BT, 3G/4G/5G)도 유사한 문제 발생
    결론적으로 L1/L2의 특성의 이해는 서비스 품질 보장을 위해 필요하다