신호와 충돌(하루 3분 네트워크 교실)

신호와 충돌

신호와충돌이란

네트워크에서 신호와 충돌은 여러 장치가 동시에 데이터를 전송하려고 할 때 데이터 패킷이 서로 충돌하여 

제대로 전달되지 않는 현상을 의미합니다. 충돌은 일반적으로 이더넷과 같은 공유 매체를 사용하는 

네트워크에서 발생합니다.

 

신호란?

네트워크에서 "신호"란 데이터를 전송하기 위해 사용되는 전기적, 광학적, 무선 등의 형태로 표현된 

신호를 말합니다. 이 신호는 데이터를 전송하고 수신하기 위해 컴퓨터, 네트워크 장치, 케이블, 

무선 장치 등에서 생성되고 전송됩니다.

데이터를 이진 형태로 표현할 때, 0과 1로 구성된 비트(Bit)가 사용됩니다. 이 비트들이 일련의 시간 동안 

전기적 신호나 빛의 형태로 변환되어 전송되면, 이를 데이터 신호라고 합니다.

예를 들어, 이더넷 케이블을 통해 데이터를 전송할 때는 전기 신호로 표현됩니다. 0과 1의 비트는 전기적인 

변화로 표현되어 케이블을 통해 전송됩니다. 이러한 전기 신호는 전송되는 데이터의 비트 패턴에 따라 

생성되며, 수신 측에서는 이 신호를 해석하여 데이터를 추출합니다.

무선 통신에서는 전파를 이용하여 데이터를 전송합니다. 전파 신호는 라디오파, 마이크로파, 인프라레드 등의 형태로 전송되며, 이러한 신호에는 데이터가 인코딩되어 전송됩니다. 무선 통신에서의 신호는 주파수, 

진폭, 위상 등의 속성으로 특정됩니다.

즉, 네트워크에서의 "신호"는 데이터를 전송하기 위해 사용되는 전기적, 광학적, 무선 등의 형태로 표현된 데이터 신호를 의미합니다.

 

이더넷이란(CSMA/CD)?

이더넷은 컴퓨터 네트워크를 구성하는 기술 중 하나로, 로컬 에리어 네트워크 (LAN)에서 널리 사용되는 

표준화된 네트워크 기술입니다. 이더넷은 데이터를 전송하기 위한 통신 규약이자 물리적인 연결 방식을 

말합니다.  일반적으로 이더넷 케이블을 통해 컴퓨터, 서버, 라우터, 스위치 등의 네트워크 장치들을 

연결하여 데이터의 전송과 공유를 가능하게 합니다. 주로 회사나 학교 등의 내부 네트워크에서 사용되며, 

인터넷 접속을 위해 가정용 라우터와도 함께 사용될 수 있습니다.

이더넷은 CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 방식을 사용하여

충돌을 감지하고 처리합니다. 

 

CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 작동 방식

CSMA/CD란:

네트워크에서 충돌을 감지하고 처리하기 위한 방식입니다. 이 방식은 이더넷과 같은 공유 매체를 사용하는 

네트워크에서 주로 사용됩니다.

 

신호 감지 (Carrier Sense): 

전송을 시도하기 전에 각 장치는 매체(네트워크 케이블)를 모니터링하여 다른 장치가 데이터를 

전송 중인지 감지합니다. 만약 매체가 사용 중인 신호를 감지하면 장치는 전송을 중지하고 대기합니다.

다중 접속 감지 (Multiple Access Detection):

여러 장치가 동시에 데이터를 전송하려고 할 때 충돌이 발생할 수 있습니다. 충돌이 발생하면 충돌된 신호를 감지합니다.

충돌 감지 (Collision Detection):

충돌이 감지되면 모든 장치는 전송을 중지하고, 충돌이 발생한 장치들은 임의의 시간 동안 대기한 뒤

재전송을 시도합니다. 이 때 재전송 시간은 임의로 선택되며, 이를 통해 충돌이 다시 발생하는 것을

최소화합니다.

CSMA/CD는 주로 이더넷과 같은 로컬 에리어 네트워크(LAN)에서 사용되는 방식입니다. 

그러나 최근에는 더 높은 속도와 충돌 감지가 어려운 기술들이 발전하여 이더넷에서는 CSMA/CD보다는CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 방식을 사용하는 것이 일반적입니다. CSMA/CA는 충돌이 발생하지 않도록 충돌을 예방하는 방식으로 동작합니다.

 

신호를 보냈는데 충돌이 생기는 경우의 수 

신호를 보내는 동안 충돌이 발생하는 경우는 주로 네트워크에서 여러 장치가 동시에 데이터를 

전송하려고 할 때 발생합니다. 이는 주로 이더넷과 같은 공유 매체를 사용하는 네트워크에서 일어납니다. 

다음은 신호 충돌이 발생할 수 있는 몇 가지 상황입니다:

충돌 도메인: 

이더넷은 공유 매체로써 여러 장치가 같은 선을 공유하여 데이터를 전송합니다. 따라서, 

한 장치가 데이터를 전송하는 동안 다른 장치도 동시에 데이터를 전송하면 충돌이 발생할 수 있습니다.

신호 감지의 한계: 

CSMA/CD 방식에서 장치는 데이터를 전송하기 전에 매체를 감지하여 사용 중인 신호가 있는지 

확인 합니다. 그러나 신호 감지에는 약간의 지연이 발생하며, 여러 장치가 거의 동시에 데이터를 전송하면

충돌이 발생할 수 있습니다.

전송 속도와 처리 지연: 

네트워크의 전송 속도가 높을수록 충돌이 발생할 가능성이 높아집니다. 또한, 충돌을 감지하고 처리하는데 

일정한 시간이 필요하므로 충돌 처리에 따른 지연이 발생할 수 있습니다.

잘못된 네트워크 구성:

잘못된 네트워크 구성이나 장치의 오동작으로 인해 충돌이 발생할 수 있습니다. 이는 잘못된 케이블 연결,

중복된 IP 주소, 잘못된 스위치 설정 등과 관련될 수 있습니다.

충돌을 최소화하기 위해서는 충돌 도메인을 분리하거나, 네트워크의 대역폭을 증가시키는 등의 

방법을 사용할 수 있습니다. 또한, 충돌을 감지하고 처리하는 기술인 CSMA/CD와 같은 방식을 

사용하여 충돌을 관리할 수 있습니다.

 

*바쁜 사람을 위한 깜찍한 정리

신호란 데이터를 전송하기 위해 사용되는 전기적,광학적 표현이며 신호는 0과 1로 구성된 비트(Bit)가 사용된다.
회사나 학교 에서는 이더넷이라는 케이블을 통해 서버, 컴퓨터등의 네트워크 장치들을 연결하고 이 과정에서
다수의 사람들이 파일 전송이나 업무 처리를 할 경우 신호와 충돌이 일어날수 있다. 이것을 예방하기 위해
이더넷은 CSMA/CD방식을 사용한다. CSMA/CD방식은 신호를 감지하고 충돌이 발생된 시점에서 모든 장치 전송을 중지하며 임의의 시간을 주며 대기를 시켜 다시 전송 하게 하는 방식이다. 최근에는 기술이 발전하여
CSMA/CD말고 CSMA/CA을 많이 사용한다 이 방식은 충돌이 발생하지 않도록 예방하는 방식으로 동작된다.