csma cd
CSMA / CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision detection)는 LAN에서 사용되는 MAC (Media Access Control) 프로토콜입니다.
초기 이더넷 기술을 사용하여 충돌이 발생할 때이를 극복합니다.
이 방법은 공유 전송 매체를 사용하여 네트워크에서 통신을 조정하여 데이터 전송을 적절하게 구성합니다.
이 튜토리얼은 Carrier Sense Multiple Access Protocol에 대한 완전한 이해를 제공합니다.
학습 내용 :
충돌 감지를 통한 캐리어 감지 다중 액세스
MAC 프로세스 프로토콜 인 CSMA / CD는 먼저 채널의 다른 스테이션에서 전송되는 모든 전송을 감지하고 해당 채널이 전송을 허용 할 때만 전송을 시작합니다.
스테이션이 충돌을 감지하면 즉시 전송을 중지하고 잼 신호를 보냅니다. 그런 다음 재전송하기 전에 일정 시간 동안 기다립니다.
CSMA / CD의 개별 구성 요소의 의미를 이해하겠습니다.
- CS – Carrier Sensing의 약자입니다. 이는 데이터를 보내기 전에 스테이션이 먼저 캐리어를 감지한다는 것을 의미합니다. 캐리어가 무료로 발견되면 스테이션은 데이터를 전송하고 그렇지 않으면 자제합니다.
- MA- 다중 액세스를 의미합니다. 즉, 채널이있는 경우 액세스를 시도하는 스테이션이 많이 있습니다.
- CD- 충돌 감지를 의미합니다. 또한 패킷 데이터 충돌시 진행하도록 안내합니다.
CSMA / CD 란?
CSMA / CD 절차는 그룹 토론으로 이해할 수 있습니다. 참가자가 한꺼번에 말하면 매우 혼란스럽고 의사 소통이 이루어지지 않습니다.
대신, 좋은 의사 소통을 위해서는 토론에서 각 참가자의 기여도를 명확하게 이해할 수 있도록 참가자가 차례로 말해야합니다.
참가자가 말을 마치면 다른 참가자가 말하고 있는지 확인하기 위해 일정 시간 동안 기다려야합니다. 다른 참가자가 말하지 않았을 때만 말을 시작해야합니다. 다른 참가자도 동시에 말하면 잠시 멈추고 기다렸다가 잠시 후 다시 시도해야합니다.
CSMA / CD의 프로세스도 비슷합니다. 데이터 패킷 전송은 데이터 전송 매체가 비어있을 때만 수행됩니다. 여러 네트워크 장치가 데이터 채널을 동시에 공유하려고하면 데이터 충돌 .
네트워크 방화벽 설정 방법
매체는 데이터 충돌을 감지하기 위해 지속적으로 모니터링됩니다. 매체가 빈 상태로 감지되면 스테이션은 데이터 충돌 가능성을 피하기 위해 데이터 패킷을 보내기 전에 일정 시간 동안 기다려야합니다.
다른 스테이션이 데이터 전송을 시도하지 않고 데이터 충돌이 감지되지 않으면 데이터 전송이 성공했다고합니다.
연산
알고리즘 단계는 다음과 같습니다.
- 첫째, 데이터를 전송하고자하는 스테이션은 반송파가 사용 중인지 유휴 상태인지를 감지합니다. 반송파가 유휴 상태 인 경우 전송이 수행됩니다.
- 전송 스테이션은 다음 조건을 사용하여 충돌을 감지합니다. Tt> = 2 * Tp 여기서 Tt는 전송 지연이고 Tp는 전파 지연입니다.
- 스테이션은 충돌을 감지하는 즉시 잼 신호를 해제합니다.
- 충돌이 발생한 후 전송 스테이션은 전송을 중지하고‘ 백 오프 시간 '. 이 시간이 지나면 스테이션은 다시 전송합니다.
CSMA / CD 흐름 차트
(영상 출처 )
CSMA / CD의 작동 원리
CSMA / CD의 작동을 이해하기 위해 다음 시나리오를 고려해 보겠습니다.
- 두 개의 스테이션 A와 B가 있다고 가정합니다. 스테이션 A가 스테이션 B에 데이터를 보내려면 먼저 반송파를 감지해야합니다. 데이터는 이동 통신사가 무료 인 경우에만 전송됩니다.
- 하지만 한 지점에 서서 캐리어 전체를 감지 할 수없고 접촉 지점 만 감지 할 수 있습니다. 프로토콜에 따르면 모든 스테이션은 언제든지 데이터를 보낼 수 있지만 유일한 조건은 캐리어가 유휴 또는 사용중인 것처럼 먼저 감지하는 것입니다.
- A와 B가 함께 데이터를 전송하기 시작하면 두 스테이션의 데이터가 충돌 할 가능성이 높습니다. 따라서 두 스테이션 모두 부정확 한 충돌 데이터를 수신하게됩니다.
따라서 여기서 발생하는 질문은 스테이션이 데이터가 충돌했음을 어떻게 알 수 있습니까?
이 질문에 대한 답은 전송 과정에서 콜로이드 신호가 다시 나타나면 충돌이 발생했음을 나타냅니다.
이를 위해 방송국은 계속해서 전송해야합니다. 그래야만 충돌 / 손상된 데이터가 자신의 데이터임을 확신 할 수 있습니다.
만약 패킷이 충분히 크다면, 충돌 신호가 송신 스테이션으로 돌아올 때까지 스테이션은 여전히 데이터의 왼쪽 부분을 전송하고 있음을 의미합니다. 그러면 충돌로 인해 자체 데이터가 손실되었음을 인식 할 수 있습니다.
충돌 감지 이해
충돌을 감지하기 위해서는 전송 스테이션이 충돌 신호를받을 때까지 스테이션이 데이터를 계속 전송하는 것이 중요합니다.
스테이션에서 전송 한 첫 번째 비트가 충돌과 관련된 예를 들어 보겠습니다. 4 개의 스테이션 A, B, C 및 D가 있다고 가정합니다. 스테이션 A에서 스테이션 D 로의 전파 지연을 1 시간으로 둡니다. 즉, 데이터 패킷 비트가 오전 10시에 이동하기 시작하면 오전 11시에 D에 도달합니다.
- 오전 10시에 두 스테이션, A와 D는 캐리어를 무료로 감지하고 전송을 시작합니다.
- 총 전파 지연이 1 시간이면 30 분 후에 스테이션의 첫 번째 비트가 모두 중간에 도달하고 곧 충돌이 발생합니다.
- 따라서 정확히 오전 10시 30 분에 충돌 신호를 생성하는 충돌이 발생합니다.
- 오전 11시에 충돌 신호는 스테이션 A와 D에 도달합니다. 즉 정확히 한 시간 후에 스테이션이 충돌 신호를 수신합니다.
따라서 각 스테이션이 충돌 한 데이터가 자신의 데이터임을 감지하려면 두 스테이션의 전송 시간이 전파 시간보다 길어야합니다. 즉 Tt> Tp
여기서 Tt는 전송 시간이고 Tp는 전파 시간입니다.
이제 최악의 상황을 살펴 보겠습니다.
- 스테이션 A는 오전 10시에 전송을 시작했으며 오전 10시 59 분 59 초에 스테이션 D에 도달하려고합니다.
- 이때 D 국은 반송파를 자유로 감지 한 후 전송을 시작했다.
- 따라서 여기서 스테이션 D에서 보낸 데이터 패킷의 첫 번째 비트는 스테이션 A의 데이터 패킷과 충돌합니다.
- 충돌이 발생한 후 캐리어는 콜로이드 신호를 보내기 시작합니다.
- 스테이션 A는 1 시간 후에 충돌 신호를 수신합니다.
이것은 조건입니다 최악의 경우 충돌 감지 스테이션이 충돌을 감지하려면 데이터를 계속해서 전송해야합니다. 2Tp, 즉 Tt> 2 * Tp.
이제 다음 질문은 스테이션이 최소 2 * Tp 시간 동안 데이터를 전송해야한다면이 시간 동안 전송할 수 있도록 스테이션에 얼마나 많은 데이터가 있어야 하는가입니다.
따라서 충돌을 감지하려면 패킷의 최소 크기가 2 * Tp * B 여야합니다.
테스터를위한 SQL 인터뷰 질문 및 답변
아래 다이어그램은 CSMA / CD에서 첫 번째 비트의 충돌을 설명합니다.
(영상 출처 )
스테이션 A, B, C, D는 이더넷 와이어를 통해 연결됩니다. 모든 스테이션은 신호가 유휴 상태로 감지 된 후 전송을 위해 데이터 패킷을 보낼 수 있습니다. 여기서 데이터 패킷은 이동하는 데 시간이 걸리는 비트로 전송됩니다. 이로 인해 충돌 가능성이 있습니다.
위의 다이어그램에서 시간 t1에서 스테이션 A는 캐리어를 자유로 감지 한 후 첫 번째 데이터 비트 전송을 시작합니다. 시간 t2에서 스테이션 C는 반송파를 자유로 감지하고 데이터 전송을 시작합니다. t3에서 스테이션 A와 C에서 보낸 비트 사이에 충돌이 발생합니다.
따라서 스테이션 C의 전송 시간은 t3-t2가됩니다. 충돌 후, 캐리어는 시간 t4에 도달 할 스테이션 A로 콜로이드 신호를 다시 보냅니다. 즉, 데이터를 보내는 동안 충돌도 감지 할 수 있습니다.
두 개의 전송에 대한 시간 지속 시간을 확인 했으므로 아래 그림을 참조하여 완전한 이해를하십시오.
CSMA / CD의 효율성
CSMA / CD의 효율성은 Pure ALOHA보다 우수하지만 CSMA / CD의 효율성을 측정하는 동안 염두에 두어야 할 몇 가지 사항이 있습니다.
여기에는 다음이 포함됩니다.
- 거리가 증가하면 CSMA / CD의 효율성이 감소합니다.
- LAN (Local Area Network)의 경우 CSMA / CD가 최적으로 작동하지만 WAN과 같은 장거리 네트워크의 경우 CSMA / CD를 사용하지 않는 것이 좋습니다.
- 패킷의 길이가 더 길면 효율성이 증가하지만 다시 한계가 있습니다. 패킷 길이의 최대 제한은 1500 바이트입니다.
CSMA / CD의 장점 및 단점
장점
- CSMA / CD에서 오버 헤드가 적습니다.
- 가능할 때마다 모든 대역폭을 활용합니다.
- 매우 짧은 시간 내에 충돌을 감지합니다.
- 그 효율성은 단순한 CSMA보다 낫습니다.
- 대부분의 낭비적인 전송을 방지합니다.
단점
- 장거리 네트워크에는 적합하지 않습니다.
- 거리 제한은 2500 미터입니다. 이 제한 이후에는 충돌을 감지 할 수 없습니다.
- 특정 노드에 우선 순위를 할당 할 수 없습니다.
- 장치가 추가되면 성능이 기하 급수적으로 저하됩니다.
응용
CSMA / CD는 공유 미디어 이더넷 변형 (10BASE2,10BASE5) 및 리피터 허브를 사용하는 트위스트 페어 이더넷의 초기 버전에서 사용되었습니다.
그러나 요즘에는 CSMA / CD가 더 이상 사용되지 않도록 스위치와 전이중 연결로 최신 이더넷 네트워크가 구축됩니다.
자주 묻는 질문
Q # 1) CSMA / CD가 전이 중에서 사용되지 않는 이유는 무엇입니까?
대답: 전이중 모드에서는 양방향 통신이 가능합니다. 따라서 충돌 가능성이 가장 적거나 거의 없으므로 CSMA / CD와 같은 메커니즘이 전이 중에서 사용되지 않습니다.
Q # 2) CSMA / CD는 여전히 사용됩니까?
대답: CSMA / CD는 스위치가 허브를 대체하고 스위치가 사용됨에 따라 충돌이 발생하지 않기 때문에 더 이상 자주 사용되지 않습니다.
Q # 3) CSMA / CD는 어디에 사용됩니까?
대답: 기본적으로 로컬 영역 네트워킹을위한 반이중 이더넷 기술에 사용됩니다.
Q # 4) CSMA / CD와 ALOHA의 차이점은 무엇입니까?
대답: ALOHA와 CSMA / CD의 주요 차이점은 ALOHA에는 CSMA / CD와 같은 반송파 감지 기능이 없다는 것입니다.
CSMA / CD는 데이터를 전송하기 전에 채널의 사용 가능 여부를 감지하여 충돌을 피할 수있는 반면, ALOHA는 전송 전에 감지 할 수 없으므로 여러 스테이션이 동시에 데이터를 전송할 수 있으므로 충돌이 발생합니다.
Q # 5) CSMA / CD는 충돌을 어떻게 감지합니까?
대답: CSMA / CD는 먼저 다른 스테이션의 전송을 감지하여 충돌을 감지하고 캐리어가 유휴 상태 일 때 전송을 시작합니다.
Q # 6) CSMA / CA와 CSMA / CD의 차이점은 무엇입니까?
대답: CSMA / CA는 충돌 전에 유효한 프로토콜 인 반면 CSMA / CD 프로토콜은 충돌 후에 적용됩니다. 또한 CSMA / CA는 무선 네트워크에서 사용되지만 CSMA / CD는 유선 네트워크에서 작동합니다.
Q # 7) CSMA / CD의 목적은 무엇입니까?
대답: 주요 목적은 충돌을 감지하고 스테이션이 전송을 시작하기 전에 채널이 비어 있는지 확인하는 것입니다. 네트워크가 무료 일 때만 전송을 허용합니다. 채널이 사용 중이면 전송하기 전에 임의의 시간 동안 기다립니다.
Q # 8) 스위치는 CSMA / CD를 사용합니까?
대답: 스위치는 충돌이 발생하지 않는 전이 중에서 작동하므로 더 이상 CSMA / CD 프로토콜을 사용하지 않습니다.
Q # 9) Wi-Fi는 CSMA / CD를 사용하나요?
.net 경험을위한 angularjs 인터뷰 질문 및 답변
대답: 아니요, Wi-Fi는 CSMA / CD를 사용하지 않습니다.
결론
따라서 위의 설명을 통해 데이터 전송 중 충돌 가능성을 최소화하고 성능을 향상시키기 위해 CSMA / CD 프로토콜이 구현되었다고 결론을 내릴 수 있습니다.
스테이션이 매체를 사용하기 전에 실제로 매체를 감지 할 수 있다면 충돌 가능성을 줄일 수 있습니다. 이 방법에서 스테이션은 먼저 매체를 모니터링하고 나중에 전송이 성공했는지 확인하기 위해 프레임을 보냅니다.
매체가 사용중인 것으로 확인되면 스테이션은 임의의 시간 동안 대기하고 매체가 유휴 상태가되면 스테이션이 전송을 시작합니다. 그러나 충돌이 발생하면 프레임이 다시 전송됩니다. 이것이 CSMA / CD가 충돌을 처리하는 방법입니다.