[데이터통신과 네트워킹] Chapter 04. 데이터링크와 전송제어 기법

Chapter 04 데이터링크와 전송제어 기법
 1. 데이터링크와 회선제어
 2. 흐름제어 기법
 3. 오류제어 기법
 4. 대표적인 데이터 링크 프로토콜

Chapter 04 데이터링크와 전송제어 기법
 1. 데이터링크와 회선제어
 데이터링크 제어 프로토콜이 적용되는 스테이션 사이의 회선(line)을 데이터링크(data link)라 한다.
 신호 간의 충돌현상이 발생하지 않도록 제어하기 위한 회선의 규칙(line discipline)이 필요
 · 단방향 전송
 · 양방향 링크
 · 반이중 전송
 · 전이중 전송
 
  1.1 회선제어 기능
   반이중(half duplex) 전송 링크에서 두 개의 스테이션이 동시에 신호를 전송하는 경우 방생하는 신호 간의 충돌 현상이 발생하지 않도록 제어하는 규칙
   · ENQ/ACK 기법
   · 폴링 기법

   1.1.1 ENQ/ACK 기법
    · A 스테이션이 ENQ(enquiry)라는 프레임을 보내면 연결의 초기화 과정이 진행된다.
    · B 스테이션은 ENQ 프레임에 대한 응답으로 ACK 프레임을 보냄으로써 데이터를 받을 준비가 되었음을 알린다.
    · A 스테이션은 이제 데이터 프레임을 전송하고, B 스테이션은 이에 대한 ACK 프레임을 보내는 과정이 계속된다.
    · 마지막으로 전송의 끝을 알리는 EOT 프레임을 보냄으로써 작업이 종료된다.

   1.1.2 폴링 기법
    하나의 스테이션을 주 스테이션으로 지정하고 나머지는 종속 스테이션으로 구성
    1.1.2.1 선택 모드
     주 스테이션이 데이터를 전송하고자 할 때 사용하는 모드로, 주 스테이션이 링크에 대한 제어 권한을 가짐

    1.1.2.2 폴 모드
     주 스테이션이 다수의 종속 스테이션에게 보낼 데이터가 있는지의 여부를 확인하여 데이터 전송을 하는 모드 → '다중점(multipoint) 폴링 절차'
     주 스테이션에서 폴 프레임을 전송하면 전송할 데이터가 없는 종속 스테이션은 NAK를, 전송할 데이터가 있는 종속 스테이션은 ACK를 보냄.

  1.2. 흐름제어 기법
   전송 스테이션으로 부터 전송 데이터의 양을 제한하기 위해서 사용되는 절차
   · 정지 - 대기 흐름제어 기법
   · 슬라이딩 윈도우 흐름제어 기법

   1.2.1 정지-대기 흐름제어 기법
    전송 측이 프레임을 전송한 후 각 데이터 프레임에 대한 ACK를 기다려서, 이에 대한 ACK 프레임이 도착하면 그 후에 다음 프레임을 전송하는 기법
    EOT 프레임이 전송되면 데이터 전송이 종료
    · 장점: 정지 - 대기 기법은 구조가 간단
    · 단점: 하나의 프레임을 보내고 ACK프레임이 수신되어야만 그 다음 프레임을 전송할 수 있기 때문에 효율성이 떨어짐 

   1.2.2 슬라이딩 윈도우 흐름제어 기법
    전송한 프레임에 대한 ACK 프레임을 수힌하지 않더라도, 여러 개의 프레임을 연속적으로 전송하도록 허용하여 전송 - 대기 기법의 효율성을 개선한 방법


  1.3 오류제어 기법
   데이터링크 계층에서 오류제어 기법은 주로 오류검출(error detection)과정과 재전송(retransmission) 과정을 포함한다.
   데이터 전송 시 오류가 발생하면 NAK를 반환하고, 오류제어가 발생한 프레임은 전송 측에서 재전송되도록 한다. 즉, 프레임이 손상되었거나 분실되었을 때 재전송이 수행되는데, 이러한 재전송 과정을 ARQ(Automatic Repeat Request)라고 한다.
   · 정지 - 대기 ARQ
   · GBn ARQ
   · SR ARQ

   1.3.1 정지-대기 ARQ

   1.3.2 GBn ARQ

   1.3.3 SR ARQ
    손상되거나 잃어버린 프레임만 재전송하는 방법

★ 오류제어 기법의 특성 비교
 정지 - 대기 ARQ: 구조가 간단하여 구현이 용이하나, 비효율적이서 활용도가 낮음
 GBn ARQ: 구조가 비교적 간단, 효율성이 향상되어 가장 널리 사용
 SR ARQ: 가장 효율적이나, 구조가 복잡해서 유지 관리 비용이 증가 (필요할 때만 사용)

  1.4 대표적인 데이터 프로토콜
   · 문자 방식 프로토콜
    BSC
   · 비트 방식의 프로토콜
    SDLC, HDLC

   ▶ HDLC 프로토콜이란 ?
    · 1979년에 ISO(국제표준위원회)에서 데이터링크의 표준으로 채택한 대표적인 비트 방식 프로토콜
    · 스테이션 3가지
     주 스테이션: 명령을 전송
     종속 스테이션: 명령에 응답
     혼성 스테이션: 명령과 응답 모두 전송
    · 링크 구성방식 2개
     주 스테이션 + 종속 스테이션 = 불균형 구성(unbalanced configuration)방식
     혼성 스테이션 + 혼성 스테이션 = 균형 구성(balanced configuration)방식
    · 데이터 전달모드 3개
     NRM(Normal Response Mode)
     ABM(Asynchronous Balanced Mode)
     ARM(Asynchronous Response Mode)

   ▶ HDLC 프레임 형식

    플래그
     · 프레임의 시작과 끝을 나타내기 위해 사용
     · 8비트로 구성, 고유의 패턴(01111110)을 갖는다.
    주소 영역
     · 프레임을 수신하는 종속 스테이션(목적지 스테이션)을 식별
     · 주 스테이션이 모든 부 스테이션에게 프레임을 방송할 때는 '11111111' 주소 값 사용
    제어 영역
     · 정보 프레임(I-프레임)
     · 감시 프레임(S-프레임)
     · 번호가 붙지 않은 프레임(U-프레임)

     · 제어 영역의 첫 번째 하나의 비트 혹은 두 개의 비트로 프레임의 종류를 식별
     · S-프레임과 I-프레임을 위한 기본적인 제어 영역은 3비트의 연속 숫자를 사용

    정보 영역
     · I-프레임과 U-프레임에만 존재
     · 일반적인 길이는 8비트의 배수
    FCS 영역
     · 정규 16비트 CRC CCITT
     · 신뢰성을 위해서 CRC-32를 사용하는 32비트 FCS 사용가능

   ▶ HDLC 프레임의 종류와 동작
    종류
     · 사용자 정보를 전송하는 프레임 I-프레임
      사용자의 데이터를 갖는 정보 프레임의 교환
     · 오류제어를 관리하고 감시하는 S-프레임
      흐름제어나 오류제어를 위해 사용
     · 링크의 연결과 해제와 관련하여 쓰이는 U-프레임
      링크의 연결과 해제 등 여러 가지 제어 기능을 위해 사용

    동작
     · 프레임 ID를 위해 할당된 영역이 제어 영역의 처음 두 비트
      첫 번째 비트가 0이면 I-프레임
      1,2번째 비트가 10이면 S-프레임, 11이면 U-프레임