컴퓨터 네트워크를 공부하면서 정리를 한 내용들 입니다.

-참고 K-mooc 부산 대학교 유영환 교수님 : 컴퓨터 네트워크 강의

이전 네트워크 포스트에서 배웠던 slotted ALOHA도 37%의 효율성 밖에 내질 못했습니다.

왜 알로하의 효율성이 이것 밖에 되지 않는가에 대해 사람들은 연구했습니다.

그 결과로 “각 노드들이 다른 노드를 방해 하는 것을 고려하지 않는다”는 겁니다.

그래서 다른 노드들을 신경쓰는 프로토콜을 만들어내고자 했습니다.

CSMA

CSMA는 Carrier Sense Multiple Access의 약자입니다.

데이터를 보내는 반송 주파수를 carrier frequency라고 합니다.

이 carrier frequency를 먼저 감지를 해 본다는 겁니다.

그래서 채널이 현재 아무도 보내고 있지 않으면 (idle한 상태라면) 데이터를 전송을 하고

채널이 사용 중 이라면 전송을 딜레이합니다.

그림의 예를 들어봅니다.

`workstation A` 가 보낼 데이터가 있으면,

`bus 상`에 누군가 전송하는 데이터가 흐르고 있는지를 살펴 보고

만약에 없다고 하면 자기가 전송을 하고 

그렇지 않으면 전송을 잠시 연기합니다.

CSMA Collisions

CSMA를 사용하면 collision 문제가 다 해결이 되는가?

얼핏 생각하기엔 그렇게 될 듯 합니다.

그러나 이렇게 해도 충돌은 발생 했습니다.

예를 들어 그림에서 처럼 노드가 `bus 형태`의 네트워크에서 `t0` 라는 시각에 전송을 시작 했습니다. 

노드가 데이터를 전송 했다 하더라도, 

좀 <strong>"멀리 떨어져 있는 노드"</strong>까지 전달 되기 위한 시간(`propagation delay`)이 걸립니다.

그래서 노드가 전송을 하긴 했는데, 

거의 같은 시각에 <strong>"멀리있는 노드"</strong>도 전송 할게 있어서 `bus`를 감지를 합니다.

그런데 <strong>"멀리있는 노드"</strong>가 보내기 직전에 감지 했을 때는 

아무의 데이터도 전송 되고 있지 않았습니다. 

그래서 링크가 비어있다고 판단해서 `t1` 시각에 전송을 하게되고. 충돌이 발생하게 됩니다.

해당 예시를 time diagram으로 표시를 한 겁니다.

결국은 격자무늬로 되어 있는 부분에서 데이터가 충돌이 난다는 것을 알게 됩니다.

원래 CSMA가 처음 제안이 되었을 때 일단은 충돌이 나는 것은 감지를 할 수 있습니다.

충돌이 났을 때 충돌한 프레임은 버리고,

다시 t0에서 전송 했던 프레임과 t1에 전송 됐던 프레임을 재전송하는 형식으로 디자인 되었습니다.

그런데 사람들이 유효한 전송을 하지 못하고 낭비 되는 시간이 아까워

이것을 좀 줄여보고자 새로운 기술을 도입했습니다.

CSMA/CD(Collision Detection)

CSMA/CD, Collision Detection 이라는 기술을 도입 했습니다.

Collision을 detection 하는 것은 무선에서는 어렵습니다.

전송 중에 자기 전송 에너지가 높기 때문에

다른 노드가 전송 해 오는 에너지를 같이 감지하는 것은 어렵습니다.

그런데 유선에서는 자기가 보내는 데이터 외에

어떤 노드가 데이터를 보내면서 주변에 너무 많은 에너지가 발생하기 때문에

자기가 발생 시킨 에너지 이상의 에너지가 감지 되었다고 하면

누군가가 같은 시각에 전송 한 거라고 보고 충돌을 감지 할 수 있습니다.

그래서 이 CSMA/CD라는 것은 앞의 기본적인 CSMA와 비슷한데

충돌을 감지하는 순간 바로 전송을 중단하는 겁니다.

그림의 예시에서 처럼 t1시간에 충돌을 감지 함으로써,

프레임을 계속 끝까지 보내지 않고 다음에 jam signal이라는 것을 보냅니다.

jam signal : 시스템에 약속 되어 있는 어떤 시그널

그렇게 해서 기본적인 CSMA에 비해서 충돌이 일어나는 것은 어쩔 수 없지만

낭비되는 시간을 줄여보자 하는 것이 CSMA/CD입니다.