매체 접근 제어( MAC ; Media access Control )
매체 접근 제어는 LAN에서 하나의 통신 회선을 여러 단말장치들이 원활하게 공유할 수 있도록 해주는 통신 회선에 대한 접근 방식입니다. 매체 접근 제어 방식에는 CSMA, CSMA/CD, 토큰 버스 방식, 토큰 링 방식 등이 있습니다.
1. CSMA 방식
- CSMA 방식은 각 노드가 데이터 프레임을 송신하기 전에 통신 회선을 조사하여 사용 중이면 대기하고, 그렇지 않으면 데이터 프레임을 송신하는 방식입니다.
- 동일 통신 회선을 통해 한 노드에서 데이터 프레임을 송신하는 도중에 다른 노드에서 또 다른 데이터 프레임을 송신하면 데이터 프레임의 충돌이 발생하는 단점이 있습니다.
2. CSMA/CD 방식
- CSMA/CD 방식은 CSMA 방식에서와 같이 충돌이 발생하는 문제점을 해소하기 위해 CSMA 방식에 충돌 검출 기능과 충돌 발생 시 재송신하는 기능을 부가했습니다.
- CSMA/CD 방식은 통신 회선이 사용중이면 일정 시간 동안 대기하고, 통신 회선상에 데이터가 없을 때에만 데이터를 송신하며, 송신 중에도 전송로의 상태를 계속 감시합니다.
- 송신 도중 충돌이 발생하면 송신을 중지하고, 모든 노드에 충돌을 알린 후 일정 시간이 지난 다음 데이터를 재송신합니다.
CSMA/CD 특징
- 버스형 또는 트리형 LAN에서 가장 일반적으로 사용됩니다.
- 다른 매체 접근제어 방식에 비해 알고리즘(처리 기법)이 간단하여 쉽게 구현 할 수 있습니다.
- 노드 장애가 시스템 전체에 영향을 주지 않으며, 장애 처리가 간단합니다.
- 일정 길이 이하의 데이터를 송신할 경우 충돌을 검출할 수 없습니다.
- 전송량이 적을 때 매우 효율적이고 신뢰성이 높습니다.
- 전송량이 많아지면 충돌이 잦아져서 채널의 이용률이 떨어지고 전송 지연 시간이 급격히 증가합니다.
- 충돌이 발생한 경우 다른 노드에서는 데이터를 전송할 수 없으며, 지연 시간을 예측하기 어렵습니다.
- 충돌과 채널 경쟁을 위한 기법에는 non persistent, 1-persistent, p-persistent 기법이 있으며, 이중 가장 효율적인 1-persistent 기법이 주로 사용됩니다.
CSMA/CD의 의미
- CS : Carrier Sense : 통신 회선이 사용 중인지를 점검합니다.
- MA : Multiple Access : 통신 회선이 비어 있으면 누구든지 사용 가능 합니다.
- CD : Collision Detection : 데이터 프레임을 전송하면서 충돌 여부를 조사합니다.
이더넷 ( Ethernet )
- 이더넷은 CSMA/CD 방식을 사용하는 LAN으로 가장 많이 보급된 네트워크입니다.
- 제록스, DEC, 인텔 등에 의해 개발되었으며, IEEE 802.3에 정의되었습니다.
- 이더넷 시스템의 규격
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3. 토큰 버스 방식 (Token Bus)
- 토큰 버스 방식은 버스형(Bus) LAN에서 사용하는 방식으로, 토큰이 논리적으로 형성된 링(Ring)을 따라 각 노드들을 차례로 옮겨 다니는 방식입니다.
- 토큰은 논리적인 링을 따라 순서대로 전달되며, 토큰을 점유한 노드는 정보를 전송할 수 있고, 전송을 끝낸 후 토큰을 다음 노드로 전달합니다.
토큰의 의미
토큰(Token)은 '표', '징표'를 뜻합니다. 예전에 버스를 탈 때, 토큰을 냈듯이 통신 회선에 대한 사용 권한을 의미합니다. 토큰을 사용하는 이유는 CSMA/CD 방식에서 나타나는 충돌을 피하기 위해서입니다.
토큰 버스 방식 특징
- 각 노드가 공평한 송신 권한을 가지며, 전송 시간을 가변적으로 조절할 수 있습니다.
- 높은 부하, 즉 전송량이 많을 때에도 안정적이고 액세스 시간이 일정합니다.
- CSMA/CD방식보다 장치가 복잡하고 평균 대기 시간이 깁니다.
- 일부 노드나 통신 회선에 장애가 발생하면 전체적인 장애가 될 수 있습니다.
4. 토큰 링 방식 (Token Ring)
- 토큰 링 방식은 링형(Ring) LAN에서 사용하는 방식으로, 물리적으로 연결된 링(Ring)을 따라 순환하는 토큰(Token)을 이용하여 송신 권리를 제어합니다.
- 토큰 상태에는 프리 토큰(Free Token)과 비지 토큰(Busy Token)이 있는데, 송신할 데이터가 있는 노드는 링을 따라 순환하는 프리 토큰이 도착하면 토큰을 비지 상태로 변환시킨 후 데이터와 함께 전송합니다.
※ 프리 토큰(Free Token) : 회선을 사용할 수 있는 상태임을 나타냅니다.
※ 비지 토큰(Busy Token) : 회선이 데이터 전송에 사용 중임을 나타냅니다.
토큰 링 방식 특징
- 각 노드가 공평한 송신 권한을 갖습니다.
- 네트워크에 연결된 노드의 수가 많을수록 토큰의 순회 시간이 길어지므로 네트워크의 속도가 저하될 수 있습니다.
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