[Computer Network] Chap3. DLC Layer

 

 

 

 

Chap 3. DLC Layer 

- 2계층의 상단, DLC / 무선 랜 & 유선 랜은 DLC가 없다. 이동 통신은 MAC과 DLC 둘 다 O

- 에러 검출 및 복구 – dedicate & broadcast 두 가지 방식이 있다. 

1) framing – 메세지의 형태적 측면 / 2) 흐름 제어 – 장비의 성능 차이 등 / 3) 에러 검출 및 복구 

 

* framing – 보내고자 하는 데이터를 일정 기준으로 나눔 / 3계층이 보낸 데이터에 DLC가 추가할 데이터를 더함

- 에러 검출 및 복구에 대한 추가적인 정보 / character (byte) 단위 vs bit 단위 

 

1. Character oriented protocol 

- flag가 뜨는 순간, 지금부터는 메세지를 받는다! 
-> 사용자 데이터의 앞 뒤로 헤더, trailer 붙이고, flag를 추가해준다. 

 

- 1 byte 특수코드 Flag -> 하필 사용자 데이터 중 flag와 동일한 패턴이 존재 -> ESC를 쓴다.

- ESC (escape sequence) 뒤에 있는 건 데이터야. (ESC와 동일한 패턴 앞에도 ESC를 씀) 

- 데이터를 받은 이후에는 ESC를 뺀다 / 이렇게 byte 단위로 ESC를 넣고 빼는 것을 stuffing / unstuffing

 

2. Bit stuffing / unstuffing 

- 0111 1110 -> flag의 가장 흔한 형태 -> 0이 뜬 이후로 1이 5개 이상 연속으로 등장 -> 무조건 0 하나 더 넣음

- 비싼 통신 자원을 효율적으로 사용하기 위해 비트 단위의 연산을 함 / 11111 -> 플래그 X -> 바로 0 넣음 (부숨)

 

* Flow and error control – 받는 애가, 보내는 애한테 피드백을 준다. 

Ex) 너무 빨리 보내지 마, 지금보다는 더 보내도 Okay 

- physical 연결은 1계층이 끝 -> 지금부터는 소프트웨어한 것, 논리적인 연결을 의미함

- 연결 설정하고, 연결 유지하고, 연결 끊는 복잡한 작업이 필요함

 

2-1. Simple Protocol 

- 흐름 제어, 에러 검출 X + 헤더와 플래그를 붙어서 조금 더 길어진 데이터를 보낸다.

- event - 패킷이 네트워크 레이어에서 오면 / action – 프레임을 만들어 전송한다. -> 다시 ready 상태

- 에러가 없다는 가정 하에 만든 프로토콜 (자연계에 존재하지 않음)

 

2-2. Stop and Wait Protocol 

- 메세지를 보냈어? 멈춰! 상대방이 잘 받았다고 할 때까지 기다려! 

1. 보낸 메세지가 변질될 수 있다 -> CRC 

2. 메세지가 안 보내진 경우 -> 상대방으로부터 응답이 없다? 에러가 났구나. 

 

- CRC – 누적 값을 계산하는 함수 (해시 함수) 에러 컴출을 위한 코드가 추가됨 

- 쏘고 나서, ACK가 올 때 까지 기다린다. Or 타이머가 터질 때까지 

 

1. CRC가 다르다 -> 리시버는 통상 버린다. 

센더 입장에서는 ACK가 안 옴 -> 에러라고 결정 (타이머 터짐) -> 정해진 만큼 재전송

2. 센더는 보냈으나 충돌나서 프레임 사라짐 -> 리시버는 못 받음 -> 타이머 터짐 -> 재전송 

 

- 재전송을 위해 copy를 저장하고 있는다. ACK를 받으면 타이머도 끄고, 카피도 지운다.

- 타이머가 터지면, 재전송한다. (최대 K회) 

- 상대방과 나의 CRC가 서로 다르다 -> ACK를 버린다.

- 에러가 없는 프레임을 받았다? -> 네트워크로 프레임을 올리고, 상대방에게 ACK를 보낸다. 

 

- 한 번에 보낼 수 있는 메세지의 수가 1개 -> 이후 기다림 -> 속도 느림 

- 하지만 매우 중요한 메세지를 보낼 경우 지금도 사용한다 (우주, 로봇 등)

+ 재전송 시 packet이 중복되는 문제 (내 ACK만 못 간 건데, 센더는 받은 걸 또 보냄) -> 개선을 시도!

-> 메세지의 앞 뒤를 구분하게 됨 -> 헤더에 0 or 1 번호가 추가 -> 0 -> 1 -> 0 -> 1 …

- 0은 잘 받았다니까, 1을 주세요

 

* piggybacking – 굳이 ACK 메세지를 따로 보내? 그냥 원래 보내야 할 데이터랑 하나로 합치자 / 더 효율적

 

2-3. Go back N Protocol 

- Stop and wait – 메세지 하나를 보내면 계속 기다려야 한다 -> 성능 저하 -> 통신 링크를 효율적으로 써야지

- 복잡성을 높여서 N개(여러 개)를 보내자 -> 많이 보내다가 에러 나면 멈춰 -> N 발자국 뒤로 가

- 상대방으로부터 ACK가 날아오지 않아도, 나는 여러 개 보낼 수 있어 / 재전송을 위한 복사본 저장 버퍼 늚

 

- ACK를 아직 못 받은 첫번째 frame 넘버와, 다음으로 보낼 frame에 대한 번호를 저장하고 있다. 

- 아까는 packet 1개를 보내고, 1개를 copy 했으나, 지금은 2^m – 1개 보낼 수 있다. 

- ACK를 받으면 회색 선 확장 -> Circular queue, sliding window

 

- 송신단은 버퍼가 커짐 (여러 개의 카피 저장을 위해) / 여러 메세지가 보내질 수 있다.

- 수신단은 아직 버퍼가 하나야 

 

+ 1을 빼는 이유 -> full로 쓰면 ACK 다 깨져버리면 센더가 0부터 재전송 -> 리시버는 새로운 0인 줄 알고 받음

+ 중간의 ACK가 깨지더라도, ACK 3 -> 2까지 잘 받았으니까 3부터 보내면 돼 (센더가 재전송 하지 않음)

 

+ ACK가 아니라 이번에는 frame이 사라진다면? 

- 1번 frame이 도중에 사라짐 -> ACK 보내지 않아서 타이머 터짐 -> 센더는 2, 3 계속 보냄 (ACK 없이 가능 O)

- 2, 3 잘 받은 frame -> ACK 못 받아서 다시 처음으로 돌아가서 재전송 -> 이후 다시 ACK 2, 3, 4 전송 

 

- 단위 시간 안에 보낼 수 있는 전송 속도가 향상됨 / 센더의 버퍼 관리 부하는 추가됨 

- 잘 받은 frame 2, 3이 거슬린다 -> 미리 도착한 애들은 저장시키자 

 

2-4. Selective Repeat Protocol 

- 상대방이 잘 받은 메세지를 재전송한 것이 문제점 -> 통신 링크 효율을 좀 더 높여볼까? -> 선택적 재전송

- 버퍼를 아까는 2^n – 1 -> 2^(n-1) 까지만 쓴다 / 수신단도 이미 도착한 여러 개를 쌓아 두는 버퍼가 생김! 

- sender와 symmetric하게 받음 – 센더는 예쁘게 차곡차곡 but 리시버는 그렇지 않음 *뒤죽박죽

 

- NAK 1 등장! 1번에 대한 재전송만 이루어짐 -> 효율 올라감

- 2, 3은 이미 받은 상태 -> 그 다음으로 ACK 4를 보냄 

 

* DLC 예시 1 – HDLC 

High level data link control – 전화선을 활용한 데이터 전송에 많이 썼던 HDLC 

- 사용자 정보 (데이터)를 실어나르는 프레임 / 유지 관리에 필요한 정보를 담은 프레임

 

Ex) 유튜브 화질 변화 (패킷 전송 속도를 파악하여 조절한다) 

- Connection oriented -> 서로 수신 버퍼 사이즈를 알려준다 = 연결 설정 요청 및 응답 과정 

- 데이터를 다 주고 받은 뒤, 연결 해제와 이에 관한 동의 절차도 있다. 

 

* DLC 예시 2 – PPP ***

- 이동 통신, 휴대폰에서 사용 / Point to point protocol / Connection oriented O

- 2계층의 역할인 에러 검출 및 복구를 위해 만들어진 프로토콜은 X / 3계층이 IP일 때, 밑에서는 뭘 해야 할까? 

-> IP 프로토콜 (3, network layer)이 잘 전달될 수 있도록, 2계층이 최대한 노력을 한다.

- AAA 기능을 한다 – Authorization(요금제), Authentication(합법적 사용자), Accounting

 

* PPP의 3가지 중요 상태 

1. Establish - 통신 가능 지역이면, 1/2 계층이 뚫림 – layer 1이 만들어진 것 

2. Authentication – 합법적 사용자인지 판단한다.

3. Network - 3계층 이상의 소프트웨어가 데이터를 전송하는 open 상태로 진입 

 

* 본인이 직접 정보를 주고 받는 행위를 하지는 않는다! 

1) LCP – Link control protocol – 줄을 뚫는다.

2) AP – Authentication protocol – 합법적 사용자인지 확인

3) NCP – Network control protocol – 네트워크 준비

-> 이 3가지 역할을 하는 프로토콜 (각각은 PPP가 아님!) 

 

- 상위 계층의 메세지를 실어 나르는 목적이 PPP

- PPP 입장에서는 LCP가 준 것이 데이터가 되는 것! / 이 프로토콜들이 준 정보를 전달하는 역할이 PPP!