데이터링크 제어
데이터링크 제어(회선 제어, 흐름 제어, 오류 제어) 정리
1. 데이터링크 제어의 개념
- 전송(Transmission): 신호를 변형 없이 목적지까지 보내는 것(OSI 1계층, 물리 계층)
- 통신(Communication): 신호의 의미를 이해하는 것(OSI 2계층, 데이터링크 계층부터)
- 데이터링크 계층에서는 회선 제어, 흐름 제어, 오류 제어가 핵심이다.
2. 회선 제어(Line Control)
- 여러 디바이스가 하나의 링크를 사용할 때, 누가 언제 링크를 사용할지를 결정해 충돌을 방지한다.
| 방식 | 설명 | 특징/예시 |
|---|---|---|
| 경쟁(Contention) | 제어자 없이 먼저 송신 요구한 장치가 송신 권한을 가짐 | Peer-to-peer, ALOHA |
| 폴/셀렉션(Poll/Selection) | Master(Primary)가 Slave(Secondary)에게 발언권을 주는 방식 | Master-Slave, Polling/Selection |
- Polling: Master가 각 Slave에게 "보낼 데이터 있냐?"고 물어보고 있으면 Slave→Master로 데이터 전송
- Selection: Master가 특정 Slave에게 "데이터 보낼 테니 준비하라"고 알리고 Master→Slave로 데이터 전송
3. 전송 제어 절차 5단계
- 회선 연결: 물리적 회선 접속(전화기 다이얼 등)
- 데이터링크 확립: 논리적 경로 구성(상대방 확인)
- 데이터 전송: 실제 데이터 송수신(흐름/오류 제어 포함)
- 데이터링크 해제: 논리적 경로 해제
- 회선 절단: 물리적 접속 해제
4. 흐름 제어(Flow Control)
- 송신 속도가 수신 측 처리 속도를 초과하지 않도록 조절하여 수신 버퍼 오버플로우를 방지한다.
| 방식 | 설명 | 특징/적용 환경 |
|---|---|---|
| 정지-대기(Stop-and-Wait) | 한 번에 1프레임 전송, ACK 받으면 다음 프레임 전송 | 단순, 효율↓, 지연↑ |
| 슬라이딩 윈도우(Sliding Window) | 한 번에 여러 프레임 전송, 윈도우 크기만큼 ACK 없이 전송 가능 | 효율↑, 전송지연 긴 선로에 적합 |
- 윈도우 사이즈: 수신기가 한 번에 저장할 수 있는 최대 프레임 수(버퍼 크기)
- ACK Number: 수신기가 다음에 받고자 하는 프레임 번호를 송신기에 알려줌(이전까지는 모두 잘 받았다는 의미)
- 송신기는 프레임을 보낼 때마다 왼쪽 경계를 이동, ACK 수신 시 오른쪽 경계를 이동한다.
5. 오류 제어(Error Control)
- 전송 중 발생한 오류를 검출(Error Detection)하고, 필요시 정정(Error Correction)한다.
| 오류 검출 방법 | 설명 | 특징/적용 |
|---|---|---|
| 패리티 체크(Parity) | 1비트 리던던시로 1의 개수 홀/짝수 맞춤(odd/even) | 단순, 검출력 약함 |
| 2차원 패리티 | 행/열 방향 두 번 패리티 체크 | 검출력 향상 |
| CRC | 다항식 기반 리던던시, 수학적으로 강력한 오류 검출 | 데이터링크 계층 표준 |
| 체크섬(Checksum) | 모든 데이터를 더한 값(합계)으로 오류 검출 | 네트워크/전송 계층 등 |
| 기타(정마크, 군계수) | 특정 비트 개수 일정, 1의 개수 등 | 실무 적용 적음(기사 대비용) |
오류 정정 방식
| 구분 | 설명 | 예시/특징 |
|---|---|---|
| ARQ (Automatic Repeat reQuest) |
오류 검출 시 재전송 요청 Stop-and-Wait, Go-back-N, Selective Repeat |
데이터 통신 표준 효율성/구현 난이도에 따라 선택 |
| FEC (Forward Error Correction) |
리던던시로 수신 측에서 직접 오류 정정(Hamming, BCH, Reed-Solomon) | 실시간/재전송 불가 환경 해밍 거리 공식: 2t+1 이상이면 t개 오류 정정 |
- ARQ 주요 방식:
- Stop-and-Wait ARQ: 한 프레임씩, ACK 없으면 재전송
- Go-back-N ARQ: 여러 프레임 전송, 오류 발생 시 해당 프레임 이후 모두 재전송
- Selective Repeat ARQ: 오류 프레임만 재전송(효율↑, 구현 복잡)
- FEC 주요 코드: Hamming Code(1비트 오류 정정), BCH/Reed-Solomon(다중 오류 정정)
- 해밍 거리(Hamming Distance): 부호어 간 다른 비트 수, 2t+1 이상이면 t개 오류 정정 가능
정리
데이터링크 계층은 회선 제어, 흐름 제어, 오류 제어를 통해 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장한다.
각 제어 방식의 원리, 동작 절차, 장단점, 실제 적용 예시를 정확히 이해하는 것이 중요하다.
각 제어 방식의 원리, 동작 절차, 장단점, 실제 적용 예시를 정확히 이해하는 것이 중요하다.
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