[네트워크] CSMA 프로토콜

CSMA (Carrier Sense Multiple Access) 프로토콜은 네트워크에서 여러 장치가 동일한 매체를 공유할 때 발생할 수 있는 충돌을 최소화하기 위한 접근 방식입니다. CSMA는 주로 이더넷 네트워크에서 사용됩니다. CSMA 프로토콜은 충돌 감지(Collision Detection) 및 충돌 회피(Collision Avoidance) 방식을 사용하지만, 100% 충돌 문제 해결에는 한계가 있습니다.

CSMA 프로토콜의 주요 개념

1. CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection):
   • Carrier Sense: 송신 장치가 데이터 전송을 시작하기 전에 전송 매체가 사용 중인지 감지합니다.
   • Multiple Access: 여러 장치가 동일한 매체를 공유하여 통신할 수 있습니다.
   • Collision Detection: 데이터 전송 중에 충돌을 감지하고, 충돌이 발생하면 데이터 전송을 중단하고 일정 시간 후 재전송을 시도합니다.
2. CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance):
   • Collision Avoidance: 충돌을 미리 방지하기 위해, 데이터 전송 전에 일정 시간 대기 후 전송을 시도합니다. 이는 주로 무선 네트워크에서 사용됩니다.

100% 충돌 문제 해결의 한계

1. 동시 전송:
   • CSMA는 충돌 감지 또는 충돌 회피 방식으로 여러 장치가 동일한 매체를 사용할 때 발생하는 충돌을 최소화하려고 하지만, 완전히 방지할 수는 없습니다. 네트워크에 여러 장치가 동시에 전송을 시도하면 충돌이 발생할 수 있습니다.
2. 지연 시간:
   • CSMA/CD에서는 충돌을 감지한 후 데이터를 재전송하기 위한 지연 시간을 두어야 합니다. 이 지연 시간 동안 다른 장치가 전송을 시도할 수 있어 충돌을 완전히 방지하는 것이 어렵습니다.
3. 네트워크 부하:
   • 네트워크의 부하가 증가하면 충돌의 가능성도 증가합니다. 많은 장치가 동시에 전송을 시도할 경우, CSMA 프로토콜의 충돌 감지 및 회피 메커니즘이 효과적이지 않을 수 있습니다.
4. 무선 네트워크의 한계:
   • CSMA/CA를 사용하는 무선 네트워크에서는 **숨겨진 단말 문제(Hidden Node Problem)**와 **노출된 단말 문제(Exposed Node Problem)**로 인해 충돌을 완전히 방지하기 어렵습니다. 무선 신호는 물리적인 장애물에 의해 차단될 수 있어서, 다른 장치가 신호를 감지하지 못할 수 있습니다.
5. 비동기 전송:
   • CSMA는 비동기 전송 방식에서 충돌을 감지하고 해결하지만, 모든 장치가 동시에 데이터를 전송할 수 있어 충돌이 발생할 가능성을 줄이기 어렵습니다. 충돌이 발생한 경우, 모든 장치가 충돌 감지와 재전송 과정을 반복해야 합니다.

요약

CSMA 프로토콜은 충돌을 감지하고 회피하는 메커니즘을 제공하지만, 완전한 충돌 방지는 불가능합니다. 이유는 네트워크의 동시 전송, 지연 시간, 네트워크 부하, 무선 네트워크의 물리적 제약 등 다양한 요소로 인해 충돌이 발생할 수 있기 때문입니다. CSMA는 충돌 발생 확률을 줄이고, 네트워크의 효율성을 높이기 위한 방법을 제공하지만, 100% 충돌 문제 해결에는 한계가 있습니다.