[독학사/컴공/컴퓨터네트워크]3.데이터 링크 계층

가.오류 제어

오류의 종류

-랜덤오류 (측정오류)

 물리량 측정에 따라 수반되는 오차

 참값은 정확히 알 수가 없는 양이며, 또한 그에따른 오차도 정확히 알 수없고 단지 추측할 수 있는 수치

 

-버스트 오류

 데이터 전송시 한 무리의 데이터에 집단적으로 오류가 발생하는 것

 

오류의 검출

-전송중에 발생한 오류의 존재 여부만을 수신측이 알 수 있도록 하는 기술

-패리티 검사, 검사합, 순환중복검사 등

 

오류의 정정

-수신측에거 직접 오류를 고칠 수 있도록, 충분한 여분의 정보를 포함시키는 부호화 방법

-혹은 단순히 정확한 데이터가 수신될 때 까지 재전송을 요구하는 방법

-블록부호: 일정 길이의 정보에 일정 길이의 부가정보를 부가하여 수신측에서 오류를 정정할 수 있도록 하는 부호

-길쌈부호: 부호화기가 메모리를 갖고 과거의 일부 신호를 함께 활용해 오류를 정정할 수 있게 만드는 부호

 

패리티 검사

-오류검출은 가능하나 오류정정은 불가능

-어느 비트에 오류가 발생하였는지 알 수 없고, 짝수 개의 오류가 발생하면 오류검출 불가능

-구현이 간단하여 비동기 통신에 많이 이용

-짝수패리티: 비트열 전체의 1의 개수가 짝수가 되도록 패리티 검사 비트를 추가

 

해밍코드

-데이터 전송시 1 비트의 에러를 정정할 수 있는 자기 오류정정부호의 일종

-패리티 비트를 필요한 수 만큼 정해진 위치에 두어서 에러가 발생했을 때 에러 발생 비트를 알아내어 정정이 가능하도록 함

 

순환중복검사(CRC)

-랜덤오류, 버스트오류 모두 검출 능력 우수

-하드웨어로 구현하기 쉬움

-순회부호에 기반한 오류검출부호

-송신단에서 정보에 CRC코드를 붙여 보내고, 수신단에서 그를 해석할 때 나머지가 0이면 오류없음으로 판단

 

검사합(Checksum)

-송신측에서 전송할 모든 데이터를 16비트 워드 단위로 구분하고, 1의 보수를 이용해 오류를 검출

-간단한 방식이나 워드의 순서가 바꾸어지는 오류를 검출 못함

-데이터링크계층에서는 점차 사용하지 않고 강력한 CRC로 대체되는 추세 ( 상위 계층에서는 일부 사용중 )

 

나.프레이밍

정의

-데이터 배열에 Data, Header, Trailer등을 넣어서 캡슐화하는 작업

-데이터에 헤더와 트레일러를 추가해 캡슐화된 틀을 프레임(Frame)이라고 한다

-프레임 헤더의 제어 정보는 각 종류의 프로토콜 마다 달라진다

-트레일러는 프레임이 오류 없이 도달 했는지 결정하기 위해 사용한다

 

고정크기 프레임

-고정 길이 또는 가변 길이(프로토콜 종류에 따라)

 

가변크기 프레임

-프레임이 끝나는 곳과 다음 프레임이 시작하는 곳 지정(flag이용)

 

-문자중심 프로토콜:

 전달될 데이터 - 주로 ASCII 데이터

 

-비트중심 프로토콜:

 대부분 0x7E를 Flag로 사용

 

다.흐름제어

정의 및 특성

-송신자가 확인응답을 받기 전에 보낼 수 있는 데이터의 양을 제한하기 위해 사용하는 일련의 절차

 

Stop-and-Wait

-검출후 재전송 방식(ARQ)의 일종

-송신측에서 1개의 프레임을 송신하고, 수신측에서 수신된 프레임의 에러 유무를 판단하여 송신측에 ACK나 NAK를 보내는 방식

-송신측은 수신측으로부터 ACK를 수신한 경우에만 다음 프레임을 전송

-수신측으로부터 NAK를 수신하거나, 일정 시간까지 응답 프레임을 수신하지 못하면 해당 프레임 재전송

-구현방법이 단순하고, 프레임 크기의 버퍼 1개만 필요. 하지만 전송효율 떨어짐

 

Go Back N ARQ(슬라이딩 윈도우)

-상대방으로부터 ACK를 받지 않아도 연속해서 데이터를 보낼 수 있음

-수신측에서 데이터를 잘못 받은 것이거나 못 받을 경우 그 패킷 번호부터 다시 재전송

 

Selective Repeat

-Go Back N ARQ에서 잘못받은 패킷 번호만 다시 재전송 하는 방법

-구조가 GBN에 비해 복잡. 추가 버퍼가 필요

 

윈도우 크기

-한번에 전송할 수 있는 최대 프레임 크기를 의미

-수신 윈도우 크기 = 수신 버퍼의 여유 용량

-혼잡 윈도우 크기: 네트워크 혼잡을 초래하지 않도록 송신율을 제한하는 윈도우 크기

 

라.다중접근

데이터링크

-두 개의 층으로 구성

-논리적 링크 제어(LCC): 흐름 및 오류제어

-매체 접근 제어(MAC): 공유하는 매체에 접근하는 것을 해결

 

임의 접근

-회선 경쟁 방식: 지국들이 매체에 접근하기 위해 경쟁을 하는것

 

-ALOHA

 무선 라디오 LAN을 위해 설계됬으며, 충돌이 발생한다

 

 순수 알로하

 o 응답에 의존. 응답이 오지 않으면 전송 도중 망가진 것으로 간주하여 다시 전송

 o 각 지국은 충돌 발생시 임의 시간을 기다린 후 재전송 시도

 

 틈새 알로하

 o 순수 알로하보다 효율을 높이기 위해 개발

 o 시간을 틈새로 나누어(동기화) 지국은 시간 틈새로 시작할 때에 전송하도록 규제

 

-CSMA

 1지속 방식: 이더넷에서 사용, 충돌 가능성 높음

 비지속 방식: 충돌 가능성은 낮지만 회선 효율 떨어짐

 p지속 방식: 충돌도 낮추고 회선의 효율도 높음. 채널이 최대 전파 지연 시간과 같거나 큰 시간 틈새를 사용하는 경우 사용 

 

-CSMA/CD

 충돌을 처리해줌

 알로하와의 차이점은 지속과정, 프레임 전송과 감지를 동시에 한다는 점, 충돌 신호가 있다는 것

 

-CSMA/CA

 무선 네트워크에서 사용

 무선 네트워크는 충돌을 감지할 수 없음으로 충돌을 회피해야 함

 충돌 회피를 위해 '프레임 간 공간(IFS), 다툼 공간(Contention), 응답'이라는 세가지 전략 사용

 채널이 사용 중이 아니라도 전송을 하지 않고 IFS 기간 기다린 후 사용

 

제어 접근

예약

-채널을 사용하기 전에 예약하는 것

 

폴링

-주국이 종국에서 '폴'이라는 신호를 보내면 이 신호를 받은 종국 중에서 주국으로 데이터를 전송할 종국이 있다면 데이터를 전송하고, 데이터를 받은 주국은 데이터를 전송한 종국에게 ACK 신호를 보냄

 

선택

-주국이 링크를 제어. 주국이 종국에게 데이터를 보내면 데이터를 받을 준비가 된 종국은 select신호를 받게 되면 주국에게 ACK신호를 보내고, ACK신호를 받은 주국은 종국에게 데이터를 전송

 

토큰 통과

-토큰이라는 특별한 패킷이 고리를 따라 돌아다니는데, 토큰을 붙잡은 지국이 채널 접근 권한을 갖게 되고 데이터를 전송하는 방법

-시간에 제한을 두거나, 토큰이 손실되거나 손상되지 않도록 감시도 하고, 우선순위도 부여하며, 때로는 선점도 할 수 있도록 토큰관리가 필요

 

채널화

-링크의 가용 대역폭을 지국들 사이에서 시간, 주파수, 코딩을 통해 다중 접근하는 것

 

FDMA(주파수 분할 다중 접근)

-가용 대역폭을 주파수 띠로 나눔

 

TDMA(시간 분할 다중 접근)

-지국들이 시간을 두고 채널 공유

-각 지국은 자신이 데이터를 전송할 수 있는 시간 틈새를 할당받음

 

CDMA(코드 분할 다중 접근)

-오직 하나의 채널이 전체 대역을 전부 차지

-모든 지국이 동시에 전송한다는 점에서 TDMA와 다름

 

 

참고문헌

가.

http://www.ktword.co.kr/abbr_view.php?nav=&m_temp1=714&id=745

 

나.

https://m.blog.naver.com/c_18/10166755531 

 

https://m.blog.naver.com/yye7926/221002096468 

 

다.

http://www.ktword.co.kr/abbr_view.php?m_temp1=1355 

 

https://jwprogramming.tistory.com/37 

 

라.

https://m.blog.naver.com/gogoleejb/20147295645