컴_125_4_1. 매체접근제어 방식, 경합 프로토콜

1. 통신 프로토콜 매체접근제어 방식인 CSMA/CD 개념과 동작원리를 설명하고 1-Persistent, P-Persistent, Non-Persistent 경합 프로토콜에 대하여 각각의 특징, 장점 및 단점을 설명하시오.

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1. 반송파 감지 다중 접속 및 충돌 탐지, CSMA/CD 개념

- IEEE 802.3/이더넷(Ethernet) 매체 접근 제어를 위한 프로토콜로, 데이터 전송 전 네트워크 상태를 점검하고 트래픽 제어를 통한 전송 성능 개선 방식

 

 

2. CSMA/CD 동작원리

가. CSMA/CD 동작원리

- CSMA/CD는 프레임 전송 중 충돌을 탐지(Collision Detection)하여 처리하는 방식으로 동작

 

나. CSMA/CD 동작원리 설명

구분	절차	설명
프레임 전송	① 프레임 준비	전송을 위한 프레임 준비
	② 매체 상태 확인	매체가 사용중인 경우 대기
	③ 전송 시작	프레임 전송 시작 및 전송 중 충돌 발생 여부 모니터링
	④ 충돌 탐지	충돌 발생 시 충돌 탐지 절차로 이동
	⑤ 전송 종료	재전송 계수기 초기화 및 프레임 전송 종료
충돌 탐지	① 충돌 탐지	전체 송신자가 충돌을 탐지하도록 하기 위해 최소 패킷전송시간에 도달할 때까지 전송 시도
	② 재전송 횟수 증가	재전송 계수기의 재전송 시도 횟수 증가
	③ 시도 횟수 확인	최대 시도 횟수 도달 여부 확인, 최대 횟수 도달 시 전송 취소
	④ 대기	임의의 시간 동안 대기(backoff)*
	⑤ 프레임 전송 재시도	프레임 전송 절차로 돌아가서 재시도

- *backoff: 충돌의 수(number of collisions, C) 이용하여 임의의 시간 계산 [ 0, 1, …, N (N = 2c – 1) ]

 

 

3. 1-Persistent, P-Persistent, Non-Persistent 특징, 장점 및 단점 설명

가. 1-Persistent, P-Persistent, Non-Persistent 개념 

구분	설명
1-Persistent
	- 전송 매체가 유휴(idle) 상태이면 즉시 전송, 사용 중(busy)인 경우 지속적으로 감지(Continuously sense)하여 유휴 상태가 되면 즉시(확률=1) 전송 - 충돌 발생 시 송신자는 임의의 시간 동안 대기 후 재전송 시도 - CSMA/CD에서 사용(유선, Ethernet)
Non-Persistent
	- 전송 매체가 유휴 상태이면 즉시 전송, 사용 중인 경우 대기 절차의 마지막 단계로 이동(채널 상태를 지속적으로 확인하지 않음) - 채널의 충돌 발생 확률을 감소시켜 전체적인 처리량은 높지만 초기 지연 시간 증가
P-Persistent
	- 전송 매체가 유휴 상태이면 즉시 전송, 사용 중인 경우 지속적으로 감지하여 유휴 상태가 되면 p 확률로 전송 - 전송하지 않으면(1-p) 사용 가능한 다음 Time slot까지 대기 후 동일한(p) 확률로 재전송 - CSMA/CA에서 사용(무선, Wi-Fi)

- 매체접근제어(MAC) 프로토콜 중 반송파를 이용하는 CSMA의 데이터 전송 시기를 결정하는 프로토콜

 

나. 1-Persistent, P-Persistent, Non-Persistent 특징, 장점 및 단점

구분	1-Persistent	P-Persistent	Non-Persistent
특징	- Aggressive - CSMA/CD에서 사용	- 1-Persistent와 Non-Persistent 혼합하여 장단점 보완	- Non-aggressive - CSMA/CA에서 사용
장점	- 대기 시간 감소 - 채널 휴지 시간 감소	- 충돌 발생 확률 감소 - 대기 시간 감소	- 충돌 발생 확률 감소 - 높은 처리량
단점	- 충돌 발생 확률 높음 - 지속적인 감지로 성능 저하	- 전송 확률 p에 따라 네트워크 성능 달라짐 - 동적환경에서 성능저하 발생	- 초기 지연시간 증가 - 채널 휴지 발생

- CAN 버스/통신(Controller Area Network)에서 사용하는 O-Persistent 모드는 감독 노드(Supervisory Node)가 전송 순서를  할당