컴퓨터네트워크 수업 내용 복습!
이번 시간에는 MAC protocols 에 대해서 알아보자
다중 접근 프로토콜(multiple access protocol)
- 채널 파티셔닝 : R 속도의 브로드캐스트 채널에 M 명이 연결되어있다면 각자가 R/M씩 보내면 충돌이고 뭐고 없음
- 랜덤 접근 : 채널이 나눠져있지 않고, 충돌을 허용. 그냥 충돌나면 그것을 회복시키는데 집중
- 순번 접근 : 돌아가면서 보내는 것(보내던거 마저 보내도록 배려)
채널 파티셔닝(channel partitioning MAC protocols)
-
TDMA(Time Division Multiple Access) : 시분할 방식. 라운드를 거치며 각자의 라운드에 패킷을 전송
-
FDMA(Frequency Division Multiple Access) : 한 채널을 주파수 영역으로 나눠 각자의 주파수로 데이터를 전송
랜덤 접근 프로토콜(random access MAC protocol) - 그냥 보내고 싶을 때 보냄(충돌 발생 가능) - 여기서는 그 충돌을 감지하고, 충돌로 부터 회복하는 것에 집중 - slotted ALOHA, ALOHA, CSMA, CSMA/CD, CSMA/CA 등 이더넷이 이 방식을 사용.
- examples of random access MAC protocols:
slotted ALOHA - 모든 프레임 크기 동일, 전송가능한 시간대는 나눠짐(그 때에 누구든 마음대로 보냄, 그 시간은 한 프레임을 전송하기에 적합한 시간. ), 충돌 발생 시 모두 알 수 있음
- 1. 노드가 새로운 프레임을 획득했다면, 다음 슬롯을 통해 전송
- 2. 만약 충돌이 없다면 바로 다음 슬롯에 또 전송
- 3. 만약 충돌이 있다면 노드는 다시 프레임을 성공할 때 까지 재전송
- 장점(pros) : 연속적으로 최대 속도로 보낼 수 있다, 싱크만 맞추면 되고 단순하다
- 단점(Cons) : 충돌, 남는 슬롯이 많(낭비)다. 전송 하기 전에 충돌이 발생했음을 모를 수도 있다. 시각의 동기화 문제가 있다.
- 효율성
- 보낼 프레임이 많을 때, 보장된 긴 빈 슬롯이 필요할 때 효율적, 전송에 온전히 사용되는 채널은 시간의 최대 37%!
unslotted ALOHA(Pure ALOHA) - 더 단순하고 동기화도 필요없다
- 프레임이 도착하면 바로 전송해버림
- 충돌이 일어날 확률이 더 높아짐
- 따라서 더 비효율적이고, 전송에 온전히 사용되는 채널이 시간의 최대 18%밖에 안 나옴!
CSMA(carrier sense multiple access) - ALOHA 방식에서 힌트를 얻어 만든 프로토
- 보내기 전에 눈치를 보자
- 만약 채널이 놀고 있다면(idle), 프레임을 통째로 전송
- 만약 채널이 바쁜 것 같다면(busy) 전송을 연기 (남들을 방해하지 마세요!)
- 그래도 충돌은 발생(전파 속도가 늦어 남들이 보내는지 안 보내는지를 모를 수 있음, 발생 시 패킷 전송시간만큼 낭비
CSMA에서 발전해서 나온 것이 CSMA/CD이다.
CSMA /CD(Collision Detection)
CSMA/CD는 충돌에서 낭비되는 총 시간을 줄여준다 - 이더넷의 다른 이름!
- 캐리어를 감지하고 CSMA처럼 연기
- 빠른 충돌의 감지기능을 추가, 충돌한 전송은 폐지해 채널 낭비를 줄임
- 충돌의 감지는 전송하거나, 받는 신호들 보다 신호가 약하다면 LAN(wired)을 통해서는 쉽게 감지(무선(wirelss)에서는 어려움)
1. NIC(네트워크 인터페이스 카드)가 데이터그램을 네트워크 계층으로부터 내려받고 프레임을 만든다.
2. NIC는 채널이 놀고 있는 것을 감지하고 프레임 전송을 시작한다. 채널이 바쁘다면 놀 때까지 전송 대기한다.
3. 만약 NIC가 전체 프레임을 다른 충돌 감지 없이 보냈다면, 일이 끝난것!
4. 만약 NIC가 보내놓고 보내는 도중 다른 전송을 감지했다면, 폐지하고 혼잡 신호(jam signal)를 보냄
5. 폐지한 후에 NIC 지수 백오프 처음에 랜덤으로 기다린 후에 점점 더 오래 기다리는 것!
CSMA/CD 효율성
전파 시간이 0에 가까울수록 효율성1, 전송 시간이 무한대에 가까울수록 효율성1에 가까워짐.
ALOHA보다는 효율성이 좋음.
순범 접근(Taking turns) MAC protocols
을 알아보기 전에 channel partitioning MAC protocols 와 random access MAC protocols에 대해서... 잠깐 능률 확인
channel partitioning MAC protocols:
-
고부하(high load)에서 효율적이고 공정하게 채널 공유
-
낮은 부하에서 비효율적 : 채널 접근 지연, 단 1개의 활성노드라도 1/N 대역폭 할당 (효율 떨어지는 이유)
random access MAC protocols
-
낮은 부하에서 효율적 : 단일 노드가 채널을 완전히 활용할 수 있다.
-
고부하에서 충돌 오버헤드(collision overhead)
이제 진짜 순번 접근(taking turns)를 알아보자.
- 순번 접근은 이 두가지의 장점을 고려해서 만들었어!
순번 접근(taking turns MAC protocols)
- 모두가 행복한 세상을 만들어보자
- 폴링(polling) : 주인노드가 노예노드(저수준의 디바이스)에게 순서대로 보내라고 초대함 / 오버헤드, 느림
- 토큰 패싱(token passing) : 토큰을 돌려가면서 토큰이 아는 사람들만 메세지 전송 / 오버헤드, 느림 - LAN에서 자주 사용됨.
케이블 접근 네트워크 : FDM, TDM, random access 를 모두 사용하면서 ...
케이블 접근 네트워크
- 케이블의 전체적인 네트워크 구조에서는 CMTS(Cable Modem Termination System)가 존재
- 다운스트림은 자신에게 연결되있는 친구들에게 브로드캐스트 하면 된다.
- FDM channels : 1.6 Gbps/channel, single CMTS가 channels에게 보낸다!
- 업스트림은 모든 사용자가 자신이 CMTS에 올리겠다고 타임슬롯을 경쟁한다.
- 이 케이블 구조에서는 DOCSIS 표준(CMTS 및 가입자의 CM 간의 규격 정의)을 사용
- up to 1Gbps/channel , random access, TDM!
각각의 기술이 어디에서 사용되는지 확인하기!
DOCSIS : data over cable service interface specification
FDM 은 업스트림, 다운스트림에서 사용 (기본적으로 상향은 FDM사용)
TDM은 업스트림에서 사용
CSMA/CD는 이더넷과 동일
CSMA/CA는 802.11에서 사용(와이파이)
블루투수 5는 2016년에 출시됨.
5.1은 2019년
결국 블루투스는 진화, 발전하고 있다고 인지만 하고 있자.
