[네트워크] Multiple Access Protocols

링크의 유형

1. 점대점 링크 (Point-to-Point)

• 딱 두 장치가 직접 연결된 링크.
• 예: 컴퓨터 ↔ 이더넷 스위치

 

2. 브로드캐스트 링크 (Broadcast)

• 여러 장치가 공유된 매체(선로, 주파수 등)를 통해 통신.
• 동시에 여러 장치가 쓰면 간섭/충돌(collision)이 생김.
• 예: Wi-Fi, 옛날 이더넷

 

Multiple Access Protocols

❓왜 필요할까?

여러 노드가 같은 매체를 공유할 때, 누가 언제 데이터를 보내야 할지 규칙이 필요하다. 이걸 정하는 분산 알고리즘이 바로 MAC 프로토콜이다.

 

이상적인 MAC 프로토콜 조건

• 하나만 전송하면 → 최대 속도(R) 가능
• M명이 전송하면 → 각자 R/M 속도
• 중앙 제어 없음 (완전 분산)
• 단순 구현 가능

 

MAC 프로토콜 분류

1. 채널 분할 방식

• 미리 시간/주파수/코드로 나눠서, 각자 전용 공간을 가짐
  • 예: TDMA, FDMA, CDMA

 

2. 임의 접근 (랜덤 접근)

• 누가 먼저 말할지 정하지 않음, 충돌 감지/복구
  • 예: ALOHA, CSMA/CD

 

3. 순서 접근 방식

• 노드들이 차례로 말하기
  • 예: Polling, Token Passing

 

채널 분할 방식

TDMA (시분할)

• 시간 슬롯을 나눠서 차례대로 사용
• 전송할 게 없어도 슬롯은 비어 있음 (낭비 발생)

 

FDMA (주파수 분할)

• 주파수를 나눠서 각자 고정 주파수 사용

 

CDMA (코드 분할)

• 모두 동시에 같은 채널 사용
• 서로 다른 코드를 통해 메시지를 분리
• 언어 비유: 같은 공간에서 서로 다른 언어로 말하면 섞이지 않음

 

랜덤 접근 방식

ALOHA

• 프레임이 생기면 바로 전송
• 충돌 발생하면 랜덤하게 나중에 다시 전송
• 효율 낮음 (~18%)

 

Slotted ALOHA

• 정해진 시간 슬롯에만 전송 가능 (동기화 필요)
• 충돌 줄어들어 효율 ~37%

 

CSMA

• 보내기 전에 듣기
• 채널이 바쁘면 기다림, 비면 전송
• 전파 지연 때문에 충돌 발생 가능

 

CSMA/CD (Collision Detection)

• 충돌 발생 시 바로 감지하고 전송 중단
• 유선에서만 가능 (이더넷)
• 효율: 1 / (1 + 5 × (전파시간 / 전송시간))

 

 

CSMA/CA (Collision Avoidance)

• 무선(Wi-Fi) 환경용
• 충돌을 미리 방지

 

순서 접근 방식 (Taking Turns)

Polling

• 중앙 장치가 하나씩 순서대로 전송 권한 부여
• 오버헤드 있음, 마스터가 고장나면 전체 중단

 

Token Passing

• 전송 토큰을 각 노드가 돌려가며 가짐
• 토큰이 없으면 전송 불가
• 간결하나 토큰 손실 문제 있음