네트워크 통신 Simplex Duplex

출처: https://m.blog.naver.com/goduck2/12049101

Fast Ethernet Duplex 설정

 

1. Duplex란?

 

Duplex는 시스템 상호간 통신시 송신과 수신이 어떤 형식으로 이루어 지는 지에 대한 mode를 말한다. Simplex는 단방향 통신을 말하고 즉, 일방적으로 송신자는 송신만을 하고 수신자는 수신만을 하는 통신 형태를 말한다. Duplex는 쌍방이 서로 송신과 수신을 수행하는 형태를 말하며 세부적으로 Half Duplex와 Full Duplex로 구분한다.

 

Half Duplex는 우리나라 말로 반 이중방식이라고 하며 데이터를 송신하는 동안에는 데이터를 수신하지 못하는 방식이다. 예를 들면, 무전기와 같은 통신방식이 예가 될 수 있다.

 

Full Duplex는 우리나라 말로 전 이중방식이라 하며 통신하는 쌍방은 데이터 송신과 동시에 수신할 수 있는 방식이다. 일반적인 데이터 통신은 대부분 Full duplex  형식이다.

 

고전적인 Ethernet 네트워크 구성은 동축 케이블이나 HUB를 통해 구성되며, 프로토콜 특성상 공유 매체를 통해서는 송신이나 수신 트래픽에 관계없이 하나의 트래픽만이 매체를 통해 전달될 수 있다. 결국 통신 형태는 Half Duplex 형식으로 이루어지게 된다.

그러나 Switch의 출현으로 인해 Full Duplex로 Ethernet 네트워크를 구성할 수 있게 되었고 Full Duplex로 연결 구성된 모든 컴퓨터들은 송신과 동시에 데이터를 수신할 수 있게 되었다. 결과적으로 송/수채널의 분리로 100Mbps Ethernet의 경우 총 Throughput은 200Mbps를 갖게된다.

 

2. Duplex 설정 문제로 인한 장애현상들

 

Duplex 설정은 서버와 같은 시스템의 네트워크 인터페이스와 Switch 포트 간, Switch 포트와 Router 인터페이스간 서로 일치하여야 한다. 100/10 Ethernet 카드와 Switch의 경우  상호 auto-negotiation을 수행하여 speed와 duplex mode를 자동적으로 설정하게 되지만 장비간 auto-negotiation protocol의 차이로 인해 제대로 연결되지 않는 경우가 발생하게 된다.

따라서, 100Mbps 속도를 지원하고 Full Duplex를 지원하는 장비들 간에는 Auto-negotiation기능을 disable하고 100Mbps-Full Duplex로 fix하여 운영하는 것이 바람직하다.

 

Application

Duplex 문제로 인해 발생되는 현상은 Application 사용시에 응답속도가 느리다는 것과 응답속도가 전반적으로 느린 것이 아니라 순간적인 delay가 발생한다는 것이다. 따라서 현상 자체로 보면 system 자체의 성능문제나 Application의 문제로 생각하기 쉽다. 만약 서버시스템이 100Mbps로 Switch와 연결되어 있다면 이 Duplex 설정을 확인해 볼 필요가 있다.

Switch/Server NIC Statistics

Duplex 설정문제가 있는 경우, 서버와 연결된 Switch의 Port Statistics를 확인할 때 일반적으로 다음의 error들이 발생하게 된다.

- Collision

Collision 현상은 Full Duplex 환경에서는 거의 발생하지 않아야 한다. 매우 Busy한 서버인 경우는 예외이지만, 대부분의 경우, Collision 현상은 매우 적게 나타난다. 그러나 Duplex 설정이 서로 맞지 않는 경우는 매우 많은 collision들이 발생하게 된다.

- Runt, CRC

서버와 스위치간 또는 스위치와 라우터간 Duplex 설정이 서로 맞지 않는 경우, 한편에서는 2차선을이용하여 송신과 수신 데이터를 처리하려하고 다른 한편은 단지 1차선으로 모든 데이터를 처리하다보니 충돌이 빈번히 발생하고 그에 따라 Runt 패킷과 그에 따른 CRC 패킷들이 다수 발생하게 된다. Duplex 설정 문제로 인해 발생되는 collision은 CRC를 유발한다는 것이 일반적인 collision 현상과 구별된다. 다수의 CRC는 Application 계층에서 재 전송을 일으키게 되고 재 전송 메카니즘은 사용자의 응답속도 저하를 유발하게 된다.