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네트워크 이전에 정보처리기사를 공부하며 유선이니 무선이니 해도 매번 볼 때마다 자꾸 생각이 안 나서 당황하게 만들었던 용어가 바로 CSMA/CD와 CSMA/CA였습니다.

우선 이더넷 환경의 유선 프로토콜인 CSMA/CD [IEEE 802.3]를 풀어보자면 Carrier-Sense Multiple-Access / Collision-Detection으로, 반송파 감지(Carrier-Sense)와 다중 접근(Multiple-Access), 그리고 충돌 감지(Collision-Detection)로 구성되어 있습니다.

저놈의 반송파라는 단어가 바로 와닿지 않는 분들이 많을 텐데, 한자로 표기하면 搬送波로서 옮기고자(搬) 보내는(送) 전파신호(波)라는 뜻으로서 간단히 정보 전달 신호라고 이해하시면 됩니다.

즉, CSMA/CD란 (1) 동시에 여러 장치에서 회선을 사용할 수 있으므로 (2) 자신이 정보 전달을 시작하기에 앞서 회선 상에 다른 정보 전달 신호가 있는지 확인하고 (3) 신호간 충돌로 인해 누락이 발생하였는지 감지하여 재전송을 시도하게끔 규약한 것입니다.

반면 CSMA/CA [IEEE 802.11]는 무선 프로토콜로서 Carrier-Sense Multiple-Access / Coliision-Avoidance의 약자입니다. 반송파 감지와 다중 접근은 동일하나, 충돌 회피(Collision-Avoidance)를 하는 것이죠.

이는 무선 네트워크의 특성이 같은 주파수 대역 내에서 송수신이 발생한다는 점에서 Half-duplex(반이중) 방식이기 때문에 유선 환경과는 다른 프로토콜을 사용하는 것입니다.

Half-duplex(반이중) 통신이 무엇인지 헷갈린다면 가장 대표적인 예시로 무전기(워키토키)를 생각하시면 됩니다. 누군가 무전기로 말하고 있을 때 송신 버튼을 누르면 심한 잡음이 섞여서 좀처럼 알아들을 수 없게 되죠. 곧, 한 번에 한쪽에서만 송신이 가능한 환경을 뜻합니다.

그러한 연유로 무선 네트워크에서는 정보를 전달하는 중에는 다른 정보를 수신할 수 없는데, 이때 수신할 수 없는 신호에는 충돌 감지 신호도 포함됩니다.

충돌 회피 방식을 사용하는 또 다른 이유로는 숨겨진 노드(Hidden Node) 문제가 있는데, 이는 장애물 등의 사유로 동일 네트워크 상에 있는 복수의 송신자가 서로의 존재를 인식하지 못했을 때 하나의 수신자와 동시에 통신하려 하는 충돌 상황을 말합니다. 곧, 다른 송신자가 발생시킨 전송 신호를 수신받을 수 없기에 충돌 감지 메커니즘의 적용이 불가능한 것입니다.

그리하여 무선 네트워크는 충돌을 감지하는 것이 아니라 회피하는 방향으로 규약이 만들어졌고, 전송 속도가 느려터진 송신자로 인하여 같은 무선 채널을 사용하는 사용자들의 데이터 속도도 느려진다는 끔찍한 결말을 초래했습니다.

아, 마지막 말은 사족이긴 하지만 실제 무선 네트워크 튜닝 시에 AP(Access point)별 Coverage(신호 범위) 관리가 중요시되는 근본적인 원인임은 분명합니다.

아무튼, 이러한 충돌 감지는 (1) 송신 측에서 통신 가능 여부를 탐지(Carrier-Sense)한 뒤 전송 승인 요청(RTS, Request-To-Send) 패킷을 보내고 (2) 숨겨진 노드까지 인지하고 있는 수신 측에서 전송 허가(CTS, Clear-To-Send) 패킷을 발송함으로써 통신이 시작되며 (3) 통신이 정상적으로 마무리되면 수신 측에서 다른 노드들에게 ACK 패킷을 발송하는 것으로 마치 2-way-handshake 비슷하게 동작하게 됩니다.