컴퓨터 네트워크 MAC 계층 ( CSMA/CD, 신호감지 프로토콜, 1-persistent CSMA, Non-persistent CSMA, p-persistent CSMA, 이더넷 프레임 구조, 허브와 스위치, 토큰 버스 프레임 구조, 토큰 링 프레임 구조 )

MAC 계층

 

LAN 환경에서 2 계층을 MAC(Medium Access Control)과 LLC(Logical Link Control)로 분리하는데.

LLC 계층

- 데이터 링크 계층의 기본 기능을 수행한다.(데이터 전송에 특화)

 

MAC 계층

- 물리 계층 기능을 수행한다(하드웨어적인 것에 특화).

- 이더넷(소규모 네트워크).

- 공유 버스 방식을 지원한다.

- 링 구조를 지원한다. 

 

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MAC 계층의 이해

 

802.3 : 이더넷(유선)

802.11 : LAN(무선)

802.15 : Specialty Network(무선)

 

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802.3

 

CSMA/CA

- 충돌을 회피하는 방식이다

 

CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection)

- 전송을 하기 전에 다중접속을 감지하여 충돌이 있는지 없는지 확인하겠단 소리

- 충돌을 허용하는 방식이다

- 충돌을 감지하여 재전송 기능으로 오류를 복구하는데 언제 재전송하는지가 관건이다

- 공유 매체의 길이가 길수록, 전송 지연이 증가하여 충동 증가

- 전송을 시도하는 호스트의 개수가 많을수록 전송 회수가 증가하여 충돌 증가

 

이더넷 방식에서 경쟁을 기반으로 통신을 하다 보면 대기 시간이 사실상 무한대가 되는 문제점이 있다. 이런 문제점을 해결하고자 나온 방식이 토큰 버스 방식이다. 토큰이라는 제어 프레임을 사용하여 정보를 전달한다.

 

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신호 감지 프로토콜

 

전송 매체의 신호를 감지해 프레임의 전송 여부를 결정하는 신호 감지 프로토콜을 가지고 재전송을 대응하는데 재전송을 어떻게 할 것이냐가 문제인데, 확률을 가지고 재전송을 한다. 이때 3가지 방법으로 재전송한다

 

1) 1-persistent CSMA

- 프레임을 전송하기 전에 채널 사용 여부를 확인한다

- 채널이 사용 중이면 유효 상태가 될 때까지 대기한다

- 채널이 유효 상태가 되면 확률 1의 조건으로 프레임을 전송한다

- 최악의 경우 전송할 생각이 없어진다

 

2) Non-persistent CSMA

- 프레임을 전송하기 전에 채널 사용 여부를 확인한다

- 채널이 사용 중이면 유효 상태가 될 때까지 대기하지 않는다

- 임의 시간 동안 대기 후 다시 채널 감지를 한다

- 1-persistent CSMA 보다 충돌 확률을 줄일 수 있다. 

 

3) p-persistent CSMA

- 슬롯 채널 방식에서 많이 사용한다

- 채널이 유효 상태면 p의 확률로 프레임을 전송한다

- 채널이 사용 중이면 다음 슬롯을 기다린 후 확률로 프레임을 전송한다

- 충돌을 피해 갈 확률이 높아졌다. 가장 많이 사용한다

 

이더넷 프레임 구조

 

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위에 숫자는 바이트 단위이다. 

 

Destination Address & Source Address (MAC Address)

- 6바이트의 MAC 주소를 사용한다.

- 각인되어, 바꿀 수 없는 하드웨어 주소를 의미한다. 

- 내 거 적고, 목적지 주소 적는다.

 

허브와 스위치

 

(dummy) 허브

- 박스 형태의 장비에 잭을 연결해서 이더넷 네트워크를 구성

- 저렴하고 많이 연결할 수 있으나, 속도가 줄어든다

- 스타형 구조로 연결

- 내부 동작은 공유 버스 방식

 

스위치 허브

- 허브의 성능을 향상한 장비(속도에 영향을 받지 않음)

- 모든 호스트에 프레임을 전송하지 않음

- 쓸데없는 전송량이 줄어듦

- 여러 호스트가 데이터를 전송할 수 있음

 

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토큰 버스 프레임 구조

 

데이터 프레임과 토큰 프레임을 구분하기 위한 Frame Control 필드가 추가됐는데. 이더넷 프레임 구조에 비해 더 복잡해졌는데 그 이유는 토큰이 들어갔기 때문이다. 

 

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토큰 링 프레임 구조

 

토큰 필드는 SD, AC, ED 필드인데 뒤에 데이터도 필요 없이 토큰 그 자체이기 때문에 모든 호스트에게 정보를 뿌린다. 

 

모니터 호스트라는 것이 있는데 네트워크 관리를 담당하는 호스트로 필요한 경우에는 토큰 호스트를 지정하는 등 관리 기능을 담당할 수 있다. 단, 데이터 전송에는 직접적인 참여가 어렵기 때문에 토큰을 보유한 호스트나 특정 호스트에 모니터 기능을 추가하여 사용한다.

 

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