5. 데이터 링크 계층

쉽게 배우는 데이터 통신과 컴퓨터 네트워크를 정리한 내용입니다

>프로토콜의 기초

- 데이터 링크 계층은 일반적으로 일대일 형식의 점대점(point-to-point)방식으로 연결한다 -> 이경우 라우팅과정없이 바로 전달됨

- 하나의 호스트가 다수와 호스트로 연결되어있는 비대칭 형태(멀티드롭이라함)도 있는데, 이때는 목적지 호스트를 구별하기위해 주소개념이 필요해진다

 

1. 프레임의 종류 

- 정보 프레임 : 상위 계층이 전송을 요구한 데이터를 수신 호스트에 전송하는 용도

- 긍정 응답 프레임(ACK, Positive Acknoledgement): 전송 데이터가 올바르게 전송했음을 의미하는 프레임

- 부정 응답 프레임(NAK, Negative Acknoledgement): 프레임 변형오류가 발생해 정상적으로 수신을 하지 못함을 의미하는 프레임

모든 프레임에는 정보 프레임의 순서번호가 포함되어 있다!

 

2. 링크 계층의 전송 프로트콜의 설계과정에서 고려되는 여러 요소들

1) 오류, 흐름제어가 없는 프로토콜

• 가정 : 가장 이상적인 통신환경으로써 단방향통신/전송 오류가 없는 물리 매체/무한개의 수신버퍼 가정

오류제어 측면이나, 흐름제어 측면에서 어떠한 것도 걱정할 필요없는 단순 프로토콜의 형태를 가진다.

 

2) 오류 제어가 없는 프로토콜

• 가정 : 수신 호스트의 버퍼 개수가 유한하다

정보 프레임의 수신 작업이 늦어질때, 버퍼에 일시적으로 보관할 수 있는 프레임의 개수가 제한됨.

버퍼 용량 부족으로 프레임 분실 오류의 발생 가능성이 있기 때문에 수신 호스트의 흐름제어가 필요함

- 흐름제어기능을 통해 송신호스트의 전송 속도를 조절하고 이때 사용되는 프레임이 ACK프레임이라는 것이다

- 각 정보 프레임에 대해 수신호스트가 회신해주는 ACK프레임이 도착해야 다음 프레임을 전송할 수 있는 방식으로 이를 정지-대기 프로토콜이라고 한다 (전송효율이 떨어지기 때문에 일반 네트워크에서는 잘 사용하지 않는다고 한다)

 

3) 단방향 프로토콜

• 가정 : 오류 제어와 흐름 제어 기능을 지원하는 환경에서 단방향 통신 환경이다

- NAK가 없는 프로토콜의 경우 : 송신 호스트가 타임아웃 기능을 통해 재전송을 하게 처리한다

- NAK가 있는 프로토콜의 경우 : 두가지 방법이 있다. 1. 프레임 변형사실을 송신 호스트에게 알리고 재전송을 요구한다. 2. 변형된 프레임을 무시하는것으로 이경우 반응을 하지 않아 송신호스트가 타임아웃을 통해 재전송을 하게된다

 

>슬라이딩 윈도우 프로토콜

실제 통신 환경은 프레임 전송의 대부분이 양방향으로 이루어 진다. 슬라이딩 윈도우 프로토콜은 두 호스트 간의 프레임 전송을 위한 일반적인 통신 프로토콜로, 오류제어와 흐름제어기능을 함께 지원한다

1. 슬라이딩 윈도우 프로토콜의 기본 절차

1) 정보프레임을 정해진 순서 번호에 따라 순차적으로 보낸다

2) 수신 호스트는 해당 프레임 번호에 근거하여 송신 호스트에 응답프레임을 회신한다

3) 송신 호스트는 송신한 정보 프레임을 자신의 내부버퍼에 보관하는데(송신윈도우), 여기 보관된 프레임은 긍정응답을 받지 못한 프레임이다

4) 수신 호스트도 수신 정보 프레임을 보관하기위해 수신 윈도우를 유지할 수 있다. 수신윈도우의 크기는 프로토콜의 동작방식에 따라 크기가 다를 수 있다

2. 흐름 제어

수신 호스트가 연속으로 수신할 수 있는 정보 프레임의 개수를 윈도우의 크기로 지정함으로써, 송신 호스트의 프레임 전송 속도를 제어한다.

• 순서 번호 : 정보 프레임에서 확인할수있는 프레임 별로 고유하게 부여되는 일련번호(0~임의의 최댓값)
• 윈도우 크기 : 긍정 응답 프레임을 받지 않고도 전송할 수 있는 정보 프레임의 최대 개수

3. 연속형 전송

호스트 사이의 물리적 거리로 인해 상대적으로 오래걸리는 환경에서 윈도우 크기가 1일경우 효율성이 매우 떨어지는데, 이를 해결하기위해 윈도우 크기를 늘려 ACK프레임을 받지 않고도 여러 프레임을 연속으로 전송할수 있는 방식을 의미한다

전송오류가 발생할 가능성이 적은 환경에서는 매우 효율적 but 오류가 발생하면 이를 해결하는 방법론에 따라 전송 효율이 영향을 받는다

- 오류 해결 방식 : 고백 N 방식(1,2,3,4에서 2에러 -> 수신 호스트는 3,4버리고 송신호스트는 2,3,4,5 보냄), 선택적 재전송 방식

 

4. 피기배킹

정보 프레임의 구조를 약간 조정해 재정의해 정보 프레임을 전송하면서 응답 기능까지 함께 수행하여 전송 효율 높일 수 있는 방법

- 피기배깅 프로토콜에서는 전송할 데이터와 해당 데이터의 순서번호, 수신한 프레임의 순서 번호까지 포함되어 있음