[데이터통신] 데이터 전송 제어

한국어

<h1 id="데이터-링크-제어">데이터 링크 제어</h1> <p>데이터 통신망에 접속된 컴퓨터나 단말 장치가 오류 없이 투명한 정보를 효율적이고 원할하게 송/수신하기 위하여 데이터 통신 시스템이 갖추어야 할 제어 기술로 데이터 입출력, 동기 제어, 오류 제어 등을 포함한다</p> <h1 id="데이터-전송-제어-절차">데이터 전송 제어 절차</h1> <ol> <li> <p>회선접속<br /> 일반 교환망에서의 물리적인 접속 단계</p> </li> <li> <p>데이터 링크의 확립<br /> 데이터 송수신을 위한 논리적인 경로를 구성하는 단계<br /> (링크 확립 방법 : <strong>Selection</strong>, <strong>Polling</strong>)</p> </li> <li> <p>데이터 전송<br /> 송수신측 간의 메시지 전송 단계</p> </li> <li> <p>데이터 링크의 해제 통보 <br /> 링크 확립을 종료하는 단계로 논리적인 경로를 해제하는 단계</p> </li> <li> <p>회선 절단<br /> 교환망에 연결된 회선 접속 단계로 물리적인 접속을 해제하는 단계</p> </li> </ol> <h1 id="데이터-전송-프레임">데이터 전송 프레임</h1> <p><strong>전송 프레임</strong> : 수신측의 입장에서 보면 전송되는 모든 정보가 ‘1’과 ‘0’으로 수신되는데, 이 때 수신된 비트열이 어디서부터 제어 영역이고 어디서부터 정보 영역인지를 미리 <strong>약속</strong>하지 않는다면 정상적으로 수신된 비트 열일지라도 다른 의미를 갖는 정보로 해석될 수 있다.</p> <p>따라서, 7비트(<strong>문자 지향 프레임</strong>), 8비트(<strong>바이트 지향 프레임</strong>, DEC사의 DDCMP), <strong>비트 지향 프레임</strong>을 부여하여 송수신하도록 해야 한다. 이처럼 송신측에서 발생된 정보의 정확한 전송을 위해 사용자 정보에 헤더와 트레일러를 부과하는 과정을 <strong>캡슐화</strong>라고 하며, 이러한 형식화된 데이터 블록을 <code class="language-plaintext highlighter-rouge">프레임</code>이라고 한다</p> <h2 id="문자-지향-프레임">문자 지향 프레임</h2> <ul> <li>IBM사의 <strong>BASIC</strong></li> <li>전송 방향은 <strong>반이중</strong> 방식으로만 사용</li> <li>회선 연결은 점 대 점 방식뿐만 아니라 멀티 포인트 링크에서도 사용될 수 있다</li> <li>같은 전송 회선만 가능(<strong>종속적</strong>)</li> <li>오류 제어 방식은 <strong>Stop-And-Wait</strong> ARQ를 사용</li> <li>오류 검출이 어렵고, 전송 효율이 나쁘다</li> <li>주로 동기 전송 방식을 사용하나 <strong>비동기 전송 방식</strong>을 사용하기도 한다</li> </ul> <table> <thead> <tr> <th style="text-align: center"><img src="../../assets/images/network/data-communication/character-oriented-frame.png" alt="" /></th> </tr> </thead> <tbody> <tr> <td style="text-align: center">BCC(Block Check Character) 검사 범위 : <strong>[Heading - STX - Text - ETX]</strong></td> </tr> <tr> <td style="text-align: center">source : http://egloos.zum.com/nooriry/v/1598115</td> </tr> </tbody> </table> <h2 id="비트-지향-프레임">비트 지향 프레임</h2> <ul> <li>ISO의 HDLC, IBM사의 SDLC, 미 국방성 TCP</li> </ul> <table> <thead> <tr> <th style="text-align: center"><img src="../../assets/images/network/data-communication/bit-oriented-frame.png" alt="" class="align-center" /></th> </tr> </thead> <tbody> <tr> <td style="text-align: center">source : http://www.rhyshaden.com/hdlc.htm</td> </tr> </tbody> </table> <h3 id="flag">FLAG</h3> <p>프레임 구조의 앞과 뒤를 구분하는 비트 열(<code class="language-plaintext highlighter-rouge">'01111110'</code>, ‘7E’)</p> <p>통신 회선을 공유하는 모든 다른 프레임들과 구분하는 비트 열로 송신측에서는 송신하기 전에 송신 메시지 앞과 뒤에 추가하여 전송 FLAG 비트를 제외한 모든 비트는 연속된 ‘1’의 비트가 6개 이상이 되지 않도록 강제적으로 ‘0’을 추가하여 송신.</p> <p>수신측은 FLAG 비트를 제외한 비트 열에 ‘1’의 문자가 연속적으로 5개가 입력되면 5개 다음에 입력된 ‘0’ 비트를 제거한다. 이처럼 ‘0’을 삽입하고 ‘0’을 제거하여 기본적인 오류를 검출하고 신뢰성 있는 송수신이 되도록 하는 기능을 <strong>비트 투과성</strong>(Bit Transparency) 또는 <strong>비트 스터핑</strong>(Bit Stuffing)이라고 한다</p> <ul> <li>프레임의 앞과 뒤를 구분</li> <li>동기를 유지</li> <li>비트 투과성으로 기본적인 오류를 검출</li> </ul> <h3 id="address">ADDRESS</h3> <p>상대국이나 복합국의 주소를 지정할 때 사용하는 블록으로 기본적으로 <strong>8비트를 사용하며 8바이트</strong>까지 확장 가능</p> <ul> <li>1바이트를 사용할 시, 방송용 주소(11111111)와 시험용(00000000)을 제외하면 실제 주소는 254개 부여 가능</li> </ul> <h3 id="control">CONTROL</h3> <ul> <li><strong>I(Information)</strong> 프레임 <ul> <li>순수한 정보만을 전송하는 프레임</li> <li>첫 번째 비트가 <code class="language-plaintext highlighter-rouge">'0'</code></li> <li>사용자 데이터를 전달하거나 피기백킹 기법을 통해 데이터에 대한 확인 응답을 보낼 때 사용</li> <li><strong>피기백킹</strong> : 데이터 프레임에 확인응답을 포함시켜 전송하는 것</li> </ul> </li> <li><strong>S(Supervisor)</strong> 프레임 <ul> <li>정보 전송 프레임을 감시/감독하는 프레임으로 흐름제어, 에러 제어를 담당하는 프레임</li> <li>상위 두 비트가 <code class="language-plaintext highlighter-rouge">'10'</code></li> <li>RR(00, 수신 완료), REJ(01, 수신 거부), RNR(10, 수신 준비 안 됨)등의 제어 명령이 존재</li> </ul> </li> <li><strong>U(Unnumbered)</strong> 프레임 <ul> <li>통신하기 위한 초기 설정 및 링크 확립과 해제 등의 명령이 있는 프레임</li> <li>상위 두 비트가 <code class="language-plaintext highlighter-rouge">'11'</code></li> <li>SMD(Set Mode)의 기능 <ul> <li> <p><strong>NRM</strong>(Normal Response Mode, UNC, <strong>표준 응답 모드</strong>)<br /> 주 스테이션이 링크 제어를 담당하며, 부 스테이션은 주 스테이션으로부터 메시지를 수신한 경우에만 데이터를 전송할 수 있다(<strong>반이중 통신</strong>)<br /> 점 대 점이나 멀티 포인트 불균형 링크 구성에 사용</p> </li> <li> <p><strong>ARM</strong>(Asynchronous Response Mode, UAC, <strong>비동기 응답 모드</strong>)<br /> 주 스테이션이 링크 제어를 담당하며, 부 스테이션은 주 스테이션으로부터 메시지가 없어도 데이터를 전송할 수 있다(<strong>전이중 통신</strong>)<br /> 점 대 점이나 멀티포인트 불균형 링크 구성에 사용</p> </li> <li> <p><strong>ABM</strong>(Asynchronous Balance Mode, BAC, <strong>비동기 균형 모드</strong>)<br /> 주 스테이션과 부 스테이션의 구분이 없이 동등하다<br /> 링형이나 망형 구조의 균형 링크 구성에 사용(<strong>전이중 통신</strong>)</p> </li> <li> <p><strong>SIM</strong>(Set Initial Mode, 모드 설정 초기화)</p> </li> </ul> </li> </ul> </li> </ul> <h3 id="정보부">정보부</h3> <p>사용자 사이에서 교환되는 정보 메시지 블록의 길이, 구성과 관계없이 송수신 간 협의에 따른다</p> <h3 id="fcsframe-check-sequence-프레임-검사-순서부">FCS(Frame Check Sequence, 프레임 검사 순서부)</h3> <p>주소부/제어부/정보부 블록의 오류를 검사하는 블록으로 오류 검사 방법은 주로 <strong>CRC 방식</strong>을 사용</p> <h3 id="hdlc-특징">HDLC 특징</h3> <ul> <li>전송 방향 : 단방향/반이중/전이중 방식 모두 사용 가능</li> <li>회선 연결 : 점 대 점, 멀티포인트, 루프 방식 모두 사용 가능</li> <li>오류 제어 방식 : ARQ(<strong>Go-Back-N</strong>, <strong>Seletive-repeat</strong>) 사용</li> <li>다른 전송 회선도 가능(<strong>독립적</strong>)</li> <li><strong>동기식 전송</strong>으로 전송 효율과 신뢰성이 높다</li> </ul> <h2 id="기타-프레임">기타 프레임</h2> <ul> <li><strong>SDLC</strong>(Synchronous Data Link Control) <ul> <li>HDLC를 기반으로 하는 비트 위주 데이터 링크 제어 프로토콜</li> <li>X.25 패킷 교환망 표준의 한 부분으로 <strong>ITU-T</strong>에 의해 제정</li> </ul> </li> <li><strong>LAP-B</strong>(Link Access Procedure Balanced) <ul> <li>X.25 패킷 교환망의 표준으로 <strong>ITU-T</strong>에서 제정한 HDLC 기반으로 하는 비트 위주 프레임</li> </ul> </li> <li><strong>LAP-D</strong>(Link Access Procedure D channel) <ul> <li><strong>ISDN</strong>의 D채널을 위한 프레임 혹은 데이터 링크 제어 프로토콜</li> <li>LAP-B와는 달리 <strong>다중화된 채널을 성립</strong>시킬 수 있다</li> </ul> </li> <li><strong>LLC</strong>(Logical Link Control) <ul> <li>LAN에서 사용되는 대표적인 프레임.(IEEE802 표준 계열)</li> </ul> </li> <li><strong>SLIP</strong>(Serial Line Internet Protocol) <ul> <li>전화선과 모뎀을 이용하여 인터넷에 접속하기 위한 프레임</li> </ul> </li> <li><strong>PPP</strong>(Point-to-Point Protocol) <ul> <li>전화선과 모뎀을 이용하여 인터넷에 접속하기 위한 프레임</li> <li>SLIP을 개선하여 <strong>에러를 검출하고 복구</strong>하는 기능 존재</li> <li>HDLC와 유사한 점이 있으나 <strong>문자 위주 프레임</strong>이다</li> </ul> </li> </ul>

데이터 링크 제어

데이터 통신망에 접속된 컴퓨터나 단말 장치가 오류 없이 투명한 정보를 효율적이고 원할하게 송/수신하기 위하여 데이터 통신 시스템이 갖추어야 할 제어 기술로 데이터 입출력, 동기 제어, 오류 제어 등을 포함한다

데이터 전송 제어 절차

1. 회선접속
   일반 교환망에서의 물리적인 접속 단계

2. 데이터 링크의 확립
   데이터 송수신을 위한 논리적인 경로를 구성하는 단계
   (링크 확립 방법 : Selection, Polling)

3. 데이터 전송
   송수신측 간의 메시지 전송 단계

4. 데이터 링크의 해제 통보
   링크 확립을 종료하는 단계로 논리적인 경로를 해제하는 단계

5. 회선 절단
   교환망에 연결된 회선 접속 단계로 물리적인 접속을 해제하는 단계

데이터 전송 프레임

전송 프레임 : 수신측의 입장에서 보면 전송되는 모든 정보가 ‘1’과 ‘0’으로 수신되는데, 이 때 수신된 비트열이 어디서부터 제어 영역이고 어디서부터 정보 영역인지를 미리 약속하지 않는다면 정상적으로 수신된 비트 열일지라도 다른 의미를 갖는 정보로 해석될 수 있다.

따라서, 7비트(문자 지향 프레임), 8비트(바이트 지향 프레임, DEC사의 DDCMP), 비트 지향 프레임을 부여하여 송수신하도록 해야 한다. 이처럼 송신측에서 발생된 정보의 정확한 전송을 위해 사용자 정보에 헤더와 트레일러를 부과하는 과정을 캡슐화라고 하며, 이러한 형식화된 데이터 블록을 프레임이라고 한다

문자 지향 프레임

• IBM사의 BASIC
• 전송 방향은 반이중 방식으로만 사용
• 회선 연결은 점 대 점 방식뿐만 아니라 멀티 포인트 링크에서도 사용될 수 있다
• 같은 전송 회선만 가능(종속적)
• 오류 제어 방식은 Stop-And-Wait ARQ를 사용
• 오류 검출이 어렵고, 전송 효율이 나쁘다
• 주로 동기 전송 방식을 사용하나 비동기 전송 방식을 사용하기도 한다

BCC(Block Check Character) 검사 범위 : [Heading - STX - Text - ETX]
source : http://egloos.zum.com/nooriry/v/1598115

비트 지향 프레임

• ISO의 HDLC, IBM사의 SDLC, 미 국방성 TCP

source : http://www.rhyshaden.com/hdlc.htm

FLAG

프레임 구조의 앞과 뒤를 구분하는 비트 열('01111110', ‘7E’)

통신 회선을 공유하는 모든 다른 프레임들과 구분하는 비트 열로 송신측에서는 송신하기 전에 송신 메시지 앞과 뒤에 추가하여 전송 FLAG 비트를 제외한 모든 비트는 연속된 ‘1’의 비트가 6개 이상이 되지 않도록 강제적으로 ‘0’을 추가하여 송신.

수신측은 FLAG 비트를 제외한 비트 열에 ‘1’의 문자가 연속적으로 5개가 입력되면 5개 다음에 입력된 ‘0’ 비트를 제거한다. 이처럼 ‘0’을 삽입하고 ‘0’을 제거하여 기본적인 오류를 검출하고 신뢰성 있는 송수신이 되도록 하는 기능을 비트 투과성(Bit Transparency) 또는 비트 스터핑(Bit Stuffing)이라고 한다

• 프레임의 앞과 뒤를 구분
• 동기를 유지
• 비트 투과성으로 기본적인 오류를 검출

ADDRESS

상대국이나 복합국의 주소를 지정할 때 사용하는 블록으로 기본적으로 8비트를 사용하며 8바이트까지 확장 가능

• 1바이트를 사용할 시, 방송용 주소(11111111)와 시험용(00000000)을 제외하면 실제 주소는 254개 부여 가능

CONTROL

• I(Information) 프레임
  • 순수한 정보만을 전송하는 프레임
  • 첫 번째 비트가 '0'
  • 사용자 데이터를 전달하거나 피기백킹 기법을 통해 데이터에 대한 확인 응답을 보낼 때 사용
  • 피기백킹 : 데이터 프레임에 확인응답을 포함시켜 전송하는 것
• S(Supervisor) 프레임
  • 정보 전송 프레임을 감시/감독하는 프레임으로 흐름제어, 에러 제어를 담당하는 프레임
  • 상위 두 비트가 '10'
  • RR(00, 수신 완료), REJ(01, 수신 거부), RNR(10, 수신 준비 안 됨)등의 제어 명령이 존재
• U(Unnumbered) 프레임
  • 통신하기 위한 초기 설정 및 링크 확립과 해제 등의 명령이 있는 프레임
  • 상위 두 비트가 '11'
  • SMD(Set Mode)의 기능

    • NRM(Normal Response Mode, UNC, 표준 응답 모드)
      주 스테이션이 링크 제어를 담당하며, 부 스테이션은 주 스테이션으로부터 메시지를 수신한 경우에만 데이터를 전송할 수 있다(반이중 통신)
      점 대 점이나 멀티 포인트 불균형 링크 구성에 사용

    • ARM(Asynchronous Response Mode, UAC, 비동기 응답 모드)
      주 스테이션이 링크 제어를 담당하며, 부 스테이션은 주 스테이션으로부터 메시지가 없어도 데이터를 전송할 수 있다(전이중 통신)
      점 대 점이나 멀티포인트 불균형 링크 구성에 사용

    • ABM(Asynchronous Balance Mode, BAC, 비동기 균형 모드)
      주 스테이션과 부 스테이션의 구분이 없이 동등하다
      링형이나 망형 구조의 균형 링크 구성에 사용(전이중 통신)

    • SIM(Set Initial Mode, 모드 설정 초기화)

정보부

사용자 사이에서 교환되는 정보 메시지 블록의 길이, 구성과 관계없이 송수신 간 협의에 따른다

FCS(Frame Check Sequence, 프레임 검사 순서부)

주소부/제어부/정보부 블록의 오류를 검사하는 블록으로 오류 검사 방법은 주로 CRC 방식을 사용

HDLC 특징

• 전송 방향 : 단방향/반이중/전이중 방식 모두 사용 가능
• 회선 연결 : 점 대 점, 멀티포인트, 루프 방식 모두 사용 가능
• 오류 제어 방식 : ARQ(Go-Back-N, Seletive-repeat) 사용
• 다른 전송 회선도 가능(독립적)
• 동기식 전송으로 전송 효율과 신뢰성이 높다

기타 프레임

• SDLC(Synchronous Data Link Control)
  • HDLC를 기반으로 하는 비트 위주 데이터 링크 제어 프로토콜
  • X.25 패킷 교환망 표준의 한 부분으로 ITU-T에 의해 제정
• LAP-B(Link Access Procedure Balanced)
  • X.25 패킷 교환망의 표준으로 ITU-T에서 제정한 HDLC 기반으로 하는 비트 위주 프레임
• LAP-D(Link Access Procedure D channel)
  • ISDN의 D채널을 위한 프레임 혹은 데이터 링크 제어 프로토콜
  • LAP-B와는 달리 다중화된 채널을 성립시킬 수 있다
• LLC(Logical Link Control)
  • LAN에서 사용되는 대표적인 프레임.(IEEE802 표준 계열)
• SLIP(Serial Line Internet Protocol)
  • 전화선과 모뎀을 이용하여 인터넷에 접속하기 위한 프레임
• PPP(Point-to-Point Protocol)
  • 전화선과 모뎀을 이용하여 인터넷에 접속하기 위한 프레임
  • SLIP을 개선하여 에러를 검출하고 복구하는 기능 존재
  • HDLC와 유사한 점이 있으나 문자 위주 프레임이다