매체 접근 제어

매체 접근 제어(Media Access Control, MAC)는 여러 장치가 하나의 전송 매체(채널)를 함께 쓸 때 어느 장치가 언제 전송할 수 있는지를 정하는 데이터 링크 계층의 기능이다.

개요

버스나 링, 무선처럼 여러 장치가 같은 매체를 공유하는 LAN 에서는 두 장치가 동시에 신호를 내보내면 신호가 겹쳐 깨진다(충돌). 매체 접근 제어는 이 충돌을 허용하고 수습할지, 아예 일어나지 않도록 전송 순서를 정할지를 규정한다. IEEE 802 표준은 데이터 링크 계층을 위쪽의 논리 링크 제어(LLC)와 아래쪽의 매체 접근 제어(MAC) 부계층으로 나누며, MAC 주소라는 이름도 이 부계층에서 왔다.

방식은 크게 경쟁(contention) 방식과 순서를 정해 주는(제어) 방식으로 나뉜다. 경쟁 방식은 보낼 것이 있는 장치가 먼저 매체를 차지하려 하고, 제어 방식은 전송 권한을 차례로 넘기거나 주 장치가 차례로 물어본다.

방식 분류

구분	방식	전송 권한을 얻는 법	충돌	표준·쓰임
경쟁 방식	ALOHA	보낼 것이 있으면 바로 보내고, 응답이 없으면 임의 시간 뒤 다시 보낸다	있음	초기 무선 패킷망
	CSMA/CD	매체가 비었는지 듣고 보내며, 보내는 중 충돌을 감지하면 멈추고 임의 시간 뒤 재전송	있음(감지)	IEEE 802.3 이더넷
	CSMA/CA	매체가 비어도 정해진 시간과 임의 시간을 더 기다린 뒤 보내 충돌을 피한다	회피	IEEE 802.11 무선랜
토큰 패싱	토큰 링	링을 따라 도는 토큰을 받은 장치만 전송	없음	IEEE 802.5
토큰 패싱	토큰 버스	버스 위에 논리적 링을 만들어 토큰을 순서대로 넘김	없음	IEEE 802.4
FDDI	광섬유 이중 링에서 토큰을 순서대로 넘김	없음	ANSI X3T9.5, 100Mbps
폴링	폴링	주 장치가 종속 장치에 차례로 보낼 것이 있는지 묻는다	없음	멀티드롭 회선

토큰 패싱

토큰 패싱(Token Passing)은 토큰(token)이라는 짧은 제어 프레임을 장치에서 장치로 차례로 넘기고, 토큰을 가진 장치만 매체에 데이터를 보낼 수 있게 하는 방식이다. 토큰은 곧 채널의 사용권(전송 권한)이다.

보낼 데이터가 있는 장치는 토큰을 받아 쥔 채 데이터 프레임을 내보내고, 다 보내거나 정해진 보유 시간이 끝나면 토큰을 다음 장치로 넘긴다
보낼 것이 없으면 토큰을 바로 다음 장치로 넘긴다
한 순간에 토큰은 하나뿐이므로 충돌이 생기지 않는다
토큰이 한 바퀴 도는 시간의 상한을 계산할 수 있어 최대 대기 시간을 보장한다. 부하가 높아도 성능이 급격히 떨어지지 않는다
토큰을 잃어버리거나 둘이 생기는 경우를 감시·복구하는 관리 기능이 필요해 구현이 CSMA/CD 보다 복잡하다

토큰은 노드의 수, 전송 매체의 종류, 패킷 전송량을 알려 주는 정보가 아니다. 그런 값과 상관없이 지금 누가 보낼 차례인지를 나타낼 뿐이다.

경쟁 방식과 토큰 방식 비교

구분	경쟁 방식(CSMA/CD)	토큰 패싱
전송 권한	먼저 매체를 잡은 장치	토큰을 가진 장치
충돌	생긴다	생기지 않는다
부하가 낮을 때	기다림 없이 바로 보내 효율이 좋다	토큰이 돌아올 때까지 기다려야 한다
부하가 높을 때	충돌이 늘어 효율이 급락한다	안정적이다
지연 예측	어렵다	상한을 계산할 수 있다
구현	간단하다	토큰 관리가 필요해 복잡하다

같이 보기