컴퓨터 네트워크 3장 데이터링크층

데이터링크층(제2층)

오류의 없는 통신로를 상위층에 제공

오류의 검출이나 검증, 재송을 실행

상위층으로 수신했던 테이터를"프레임"의 가운데의 파크셀화해서, 송수신

데이터를 프레임의 분할, 헤더나 트레이라를 추가

데이터전송단위를 2층에는 프레임이라고부른다.

3층에는 바켓,4층에는 세그먼트라고 부른다.

데이터링크층이 제공하는 서비스

확인통지,확인응답,Ack(nowledgement)

데이터수신자가 데이터송신자에 데이터의 수신을 통지

커넥션지향

통신에 선립 통신로의 론리적인 커넥션의 확립이나 통신로의 확보를 진행한다.

TcP는 전자,전화는 후자, 단 TcP는 4층

데이터링크층의 서비스의 례

확인통지없이 커넥션서비스: 예 인서넷, 오류률이 꽤 낮은 nw에 적합

회복은 상위층에 맡긴다.

음성등의 오류에 의해 리얼타임성을 중시하는 국면에 적합하다.

확인통지가붙은 커넷션 서브스 예 802.11 (wifi)

확인통지가붙은 커넥션지향 서비스

3.데이터층(프레임화:데이터스트림(대량의 데이터)를 프레임으로 분할)

프레임화

데이터링크층은, 상위층에서 가져온 데이터를 오류없이 통신상대에서 도달한다.

데이터를 프레임으로 분할해서 체크삼을 추가해서 송신

예:프레임당의 오류검출, 프레임단위에 재송

데이터의 분할방법

1.프레임의 바이트수를 기술한다.

2.프라그바이트를 용이한다.

3.프라그파탄을 용이한다.

4.물리층부호화위반

프레임화:데이터분할방법(1)

바이트수를 기술

오류에 의한 동기가 벗어나게되는것도 있고, 통상, 이 방법이 그대로 사용되는것이 적다.

-데이터오류의 없는 층에는 잘 사용되는 방법

프레임화:데이터분할방법(2)

바이트넣는 프래그바이트

프레임의 개시, 종료를 표시하는 바이트에 구역을 자른다.

수신자가 동기를 잃어도 재도동기를 얻는다.

예 0이 플래그바이트, 수신자는 2연속에 0이 등장한다면 프레임 경계라고 이해

데이터중에 플그바이트 0이 등장한다면 esc하면, esc바이트가 등장한다면 그것이 esc한다.

프레임화:데이터분할방법(3)

비트레벨에(비트넣기를 동반)경계의 프래그를 용이

HDLC수순으로 채용한다.이하는 HDLC수순의 예

01111110의 8비트를 프레임의 전후에 놓고

수신측은 01111110이 등장한다면 프레임 경계라고 이해

원래 데이터의 1이 5비트 연속등장한다면 그 후 0을 삽입하여 송신

수신측은 0111110을 수신한다면, 0을 빼고 011111로 한다.

[방법2와 방법3은 데이터내용에 의해 nw를 흐르는 데이터의 길이가 변화한다는 부작용이있다]

프레임화 데이터분할방법(4)

물리층부호화위반

물리층에 부호화를 실행할때에 사용되지않는 비트례를 프레임경계로 사용

예:4b,5b방식에는 4비트의 정보를 5비트의 정보에 변환하여 전송

32종류안에 16종류의 미사용(데이터내에는 등장안한다). 이것을 경계에 사용.

프레임화 이더넷의 예

유선 이더넷(ieee802.3)은 (2)프래그바이트 방식

8바이트의 preamble의 후에, 헤더가 연속(상세는 mac층의 장에 후술)

무선LAN(ieee802.11)도 (2)프래그바이트방식

peamble을 최초에 둔다.

데이터링크층

오류검출,오류검증

오류검출/오류검증

오류검출/검증 함께 데이터에 담장정보를 추가

오류검출    

오류의 유선만이 알수있는 농장정보를 추가

오류검증

(오류가 발생하기전의)송신정보가 무엇이 있었는지 아는 농장정보를 추가

통상,[검출에 위한 당장정보의양]<[정정을 위해의 담장정보의 양]

오류[error]

송신데이터와 수신데이터가 다름

송신데이터 10001001

수신데이터 10110001

배타적논리합 00111000

3비트가 다르므로 하밍 거리 3

부호화률

m비트의 원래의 정보에 r비트의 정보를 추가한다. 합계n비트(m+n)일때 n,m이라고 쓴다. m/n을 부호화율이라고 부른다.

수신할는 2^n종류의 데이터안에서, 정상인것은 2^m종류

d비트의 오류를 검출하는것은 올바른데이터끼리가 d+1비트이상 떨어져있을 필요가 있다.

d비트의 오류를 검증하는것은 올바른 데이터끼리가 2d+1비트이상 떨어질 필요가 있다.

[가장 가까운 데이터에 수정하는 전제로]

오류검출:파리티비트

부호어(부호화된 이후의 데이터)내의 비트의 1의수가 우수(또는 기수)인 수에 메세지비트에 추가.

예:우수파리티

메세지 1011010 1의 수는 4개 파리티는 0

부호어 10110100 1의 수는 4개

예:기수파리티

메세지 1011010 1의수는 4개 파리티는 1

부호어 10110101 1의 수는 5개

부호어의 1비트의 오류가 발생하면 반드시 부정한 데이터가 된다.

1비트 오류를 검출가능

2비트 오류는 검출되지않고 3비트의 오류는 검출가능

바스트 오류의 경우, 검출확률은 50퍼센트 낮다.

오류검출:인터리빅

바스트오류를 고확률으로 검출가능

각 파리티가 잘못되서, 받을 확률은 1/2

잘못된 뎅터가 수리된 확률은 아례의 예에는 2^7

오류검출:체크섬

데이터를 분할해서, 각각의 복수의 합을 데이터에 추가

체크섬을 포함한 각각의 합을 계산 0이 되지 않는다면 오류

확의에는 검사용부호전체를 체크섬으로써 부른다.

예를들어 crc나 md5도 체크섬이라고 부른다(경우도 잇다)

합이 아는 경우 sum이라고 부르는것은 부자연하지만..

예

RFC1071 internet Checksum , IP 헤더에 이용

Fletcher's checksum

CRC(Cyclic Redundancy Check, 순회농장검사)

오류검출 internet checksum

internet checksum

RFC1071 으로 규정된다. Ip헤더에 이용된다.

데이터를 16비트의 워드를 분할하여 각 워드의 1의 보수의 합을 붙인다.

1의 보수표현이라면, over flow한 비트가 최하위비트에 만족되고 따라서 of비트도 영향을 받아서, 검출력이 증가한다.

합이 변하지않는 오류를 검출할수 없다.

예:순례가 변하고있다. 그것은 랜덤 검출환경에는 발생하는것은 적지만

백의 있는 하드환경에는 발생한다.

부의수의 표현과 보수

부의수는 보수의이용한 표현

보수

a의 n진법에대한 n의 보수

M-A

a의 N진법에 의한 n-1의 보수

M-A-1

단 M은 [a이상에 최소의 n의 거듭제곱의 수]

보수의 예

123의 10진법에 대한 10의 보수는

1000-123=877

123의 10진법에 대한 9의 보수는

10000-123-1=876

1의 보수법 표현

106 -> -106 전부 역전

2의 보수표현법

전부역전후 +1

2의 보수에의한 부수표현

2의 보수에의한 부수표현

overflow의 때의 비교

1의 보수일때는 맨앞의 자리수를 뒤에 더한다.

2의 보수일때는 무시

보수의 구하는 법

RFC

RFC

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원래의의미, 직역은 코멘트모집

인터넷의 표준화를 실행하는 IETF(internet engineering task force)가 발생하는 기술문서

많은 프로토콜, 데이터포마트가 rfc에 의해 규정되어있다.

IP,TCP,UDP,HTTP,POP,SMTP,PNG(화상포맷트),HTML의 일부

농담문서도 꽤 포함된다. 일본인의 기술이 극단적으로 적다.

오류검출(CRC)[Cyclic redundancy check]

비트례를 다항식에 변환하여, 그것을 생성다항식으로 나누어, 쇄여를 추가정보로하여 보낸다.

SATA로 CRC를 사용. IEEE802.3의 FCS,ZIP,PNG로 CRC32를 사용

비트례 110001은 다항식으로 변환

데이터길이가 m비트 데이터의 다항식을 m 생성다항식을 g g의 차수를 r로 한다.

데이터에 r비트의 0을 추가하여 m+r비트의 데이터를 만들고. 다항식은 m으로한다.

m과g로 나누어서 승여를 구한다.

m으로부터 승여를 끌어 송신데이터 완성

수신자는 수신데이터를 g로 나누어 나누어져있지 않다면 오류

오류검출:CRC

계산의예)

M=10 , r=4 의 예

원래 데이터 1101011111

다항식표현

생성다항식 g(x)=x^4+x+1

2진수표현 10011(나머지는 4행이하가 된다)

11010111110000/10011

1100001110 남은 몫 0010

송신데이터는 원래데이터 1101011111과

여승 0010을 연결하면

11010111110010이 된다.

주의 계산도 감산도 배타적논리합으로 행해진다.

오류 검증에 필요한 체크비트수(1)

m비트의 메세지,r비트의 체크비트,합계n비트의 전송데이터에 1비트의 오류를 검증하는 예

n=m+r

정당한 메세지는 2^m

1개의 정당한 메세지의 주변에 n종류의 부정한 데이터

전송데이터는 전부 n비트가 있어서, 1비트 오류는 n당    

허밍 거리 1인 데이터(비트패턴)은 전부로 부정확한 데이터

따라서, 정당한 메세지 1종류에 대해, 1+n종류의 비트패턴을 소비.

오류검증에 필요한 체크 비트수 (2)

전부의 비트패턴은 2^n당