Ethernet_20251223

CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect)

• Carrier Sense
• Multiple Access
• Collision Detect

(설명할 줄 알아야함)

---

Ethernet의 성능

• 일정 수준 이상으로 node가 증가하면 각 node가 사용가능한 대역폭은 줄어듬
• node가 일정 수준을 넘어가면 네트워크의 가용성이 심각하게 저하됨

 

• 상승 구간 (왼쪽): 노드(# of node)가 늘어날수록 전송되는 패킷의 양(Total Packets)도 비례해서 증가
• 정점 및 하락 (오른쪽): 이더넷(CSMA/CD) 방식의 특성상, 노드가 너무 많아지면 서로 통신하려다 충돌(Collision)이 빈번해짐 이로 인해 실제 전송에 성공하는 패킷은 급격히 줄어들고, 네트워크 성능이 떨어지는 모습을 나타냄

성능 저하의 원인

원인 1: 충돌의 급증 (Collision)

첫 번째 이유는 데이터 파손으로 인한 낭비입니다. 노드가 많아지면 여러 명이 동시에 데이터를 보내려는 시도(Multiple Access)가 늘어나고, 필연적으로 충돌(Collision) 확률이 기하급수적으로 높아집니다.

• 구조적 이해: 충돌이 발생하면 전송 중이던 데이터는 즉시 쓰레기 값이 되어버립니다. 결국 네트워크 회선은 무언가를 실어 나르고 있지만, 정작 유효한 데이터는 없는 '대역폭 낭비' 상태가 지속됩니다. 재전송 시도조차 또 다른 충돌을 유발하여 전체 용량을 갉아먹게 됩니다.

원인 2: 대기 시간의 누적 (Waiting)

두 번째 이유는 전송 기회의 박탈입니다. CSMA/CD 알고리즘의 핵심은 "남이 쓰고 있으면 기다린다(Carrier Sense)"와 "충돌 나면 잠시 멈춘다(Backoff)"입니다.

• 구조적 이해: 노드가 많을수록 누군가가 항상 회선을 점유하고 있을 확률이 높습니다. 따라서 각 노드는 데이터를 보낼 틈을 찾지 못해 하염없이 **대기(Waiting)**해야 합니다. 또한, 충돌 후 랜덤하게 기다리는 시간(Backoff)까지 더해지면서, 실제 데이터를 전송하는 시간보다 기다리는 시간이 압도적으로 길어집니다. 이로 인해 각 노드가 체감하는 속도(유효 대역폭)는 바닥으로 떨어지게 됩니다.