Chap 4. 데이터 링크 프로토콜 





	4.1 데이터 링크의 적용 환경

♣ 데이터 링크 (Data Link) or 링크 (Link)
	⇒ 두 개의 DTE를 연결하는 전송로.
♣ Data Link Protocol or Data Link Control Protocol
	⇒ 데이터 링크사이의 데이터의 전송을 제어하는 프로토콜.
♣ Data Link의 종류
	(1) 두 지점간 (Point-to-Point) Data Link
		― 데이터 링크는 직접 물리적으로 연결된 경우와 모뎀을 사용하여 
		PSTN망에서 설정된 Point-to-Point 접속이 있다.
		― 사용되는 데이터 링크 프로토콜은 통신하는 두 DTE간의 링크의
		 전송 속도에 따라 달라진다.
		― 낮은 전송 속도에서는 문자 지향 Idle RQ 프로토콜이
		 주로 사용된다.
			⇒ ex) Kermit와 X-modem.
		― 높은 전송 속도에서는 주로 High-Level Data Link Control 또는
		 HDLC로 알려진 Continuous RQ 프로토콜이 사용된다.

	(2) 다 지점간 (Multipoint) Data Link
		― 버스라는 하나의 선을 사용하여 모든 컴퓨터들을 연결하는 
		Multipoint 또는 Multidrop 형태로 구축.
		― 동시에 두 쌍 이상의 전송을 허용하지 않는 제어 방법이 필요.
		― 하나의 Master (Supervisory) 컴퓨터와 여러 대의 Slave 
		컴퓨터들을 연결할 때 사용.
		― Binary Synchronous Control (BSC)와 HDLC의 Normal 
		Response Mode (NRM)등의 프로토콜 사용.

	(3) 광역망
		― Switched Wide Area 데이터 네트워크를 사용하여 구성.
		― ex)
			ⅰ) X.25 Packet Switching Network : HDLC에 기반을 둔 
			LAPB (Link Access Procedure Balanced) 의 데이터 
			링크 프로토콜 사용.
			ⅱ) IDSN과 같은 Circuit-Switched 데이터 네트워크 사용.
		― 연결이 설정되면 데이터 전송 기간 동안 Point-to-Point 링크와
		 동일한 서비스를 제공.

	(4) 근거리망
		― 특징
			ⅰ) 상대적으로 에러율이 낮다.
			ⅱ) 짧은 거리인 반면에 높은 대역폭을 갖는 링크를 사용.
		― 데이터 링크 프로토콜은 HDLC의 서브클래스인 Logical Link 
		Control (LLC)가 사용된다.







	4.2 문자형 프로토콜

― Point-to-Point와 Multipoint 응용에서 주로 사용.
― 링크 관리, 프레임의 시작 및 끝의 구별과 에러 제어 등의 전송 제어 기능을 
 수행하기 위하여 특정 제어 문자 사용.
― 종류
	ⅰ) 단방향 프로토콜 : Kermit
	ⅱ) 반이중 프로토콜 : BSC

    4.2.1 Kermit
― Point-to-Point 링크 상에서 한 컴퓨터 (DTE)와 다른 컴퓨터간에
 단방향 전송을 제공.

    4.2.2 Binary Synchronous Control (BSC, Bisync.)
― Basic Mode로 알려진 ISO 문자형 프로토콜의 기본이 됨.
― 반이중 프로토콜.
― 에러 제어 방법으로 Idle RQ 사용.
― Multipoint 응용 환경에 사용.
― 하나의 Master Station과 여러 Slave Station들간의 데이터 전송 지원.
― 제어 문자로는 비인쇄문자 사용.
(a) data format
SYN SYN SOH Identifier Station
address		 STX Text ETX BCC
Single block message

SYN SYN SOH Identifier Station
address		 STX Text ETB BCC
First block of multi-block message

SYN SYN SOH Identifier STX Text ETB BCC
Intermediate block(s)

SYN SYN SOH Identifier STX Text ETX BCC
Last block

Identifier = send sequence number of block


(b) supervisory format
(i)
SYN SYN EOT Identifier Station
address		 P/S ENQ
Poll/select sequence

(ii)
SYN SYN ACK
Positive select response

(iii)
SYN SYN NAK
Negative select response

(iv)
SYN SYN ACK 0/1
Positive acknowledgement for even/odd numbered frames

(v)
SYN SYN NAK 0/1
Negative acknowledgement for even/odd numbered frames

(vi)
SYN SYN EOT
End of transmission/no messages to send
[그림 4-1]


[표 4-1] Transmission control characters used with BSC
Character Function
SOH Start of heading : used to indicate the start of the header
(if one is present) of an information message (block)
STX Start of text : used both to terminate a heading
(if one is present) and to signal the start of a text string.
ETX End of text : used to signal the end of a text string.
EOT End of transmission : used to indicate the end of
the transmission of one or more text (information) blocks and
to terminate (clear) the connection.
ENQ Enquiry : used as a request for a response from
a remote station - the response may include the identity and/or
status of the station.
ACK Acknowledge : positive acknowledgement transmitted by
a receiver in response to a message from the sender.
DLE Data link escape : used to change the meaning of
other selected transmission control characters.
NAK Negative acknowledge : negative response transmitted by
a receiver to a message from the sender.
SYN Synchronous idle : used to provide the means for a receiver
to achieve or retain (idle condition) character synchronization with
a synchronous transmission control scheme.
ETB End of transmission block : used to indicate the end of a block
of data when a message is divided into a number of such blocks.
WACK Wait-before-transmit positive acknowledgment : indicates that previous block
was received without error, but that the receiver is not ready for the next block. 

(1) 프레임 서식
	― BSC에서는 두 종류의 프레임 서식이 사용된다.
	― 각 프레임은 두 개 이상의 SYN문자들로 시작되며, 수신기는
	 동기를 위해 프레임의 시작부분에서 SYN의 비트 패턴을 찾는다.
	― 데이터를 전송하기 위해 사용하는 프레임 서식은 (a).
	― 제어를 목적으로 사용하는 프레임 서식은 (b).
	― ACK와 NAK 제어 문자의 기능.
		ⅰ) 데이터의 수신에 관한 응답 기능. (그림 4-2의 (ⅱ),(ⅲ) )
		ⅱ) Select 제어 메시지에 대한 응답. (그림 4-2의 (ⅳ),(ⅴ) )
	― ENQ 제어 문자 : Poll and Select 제어 프레임에 사용.
	― EOT 제어 문자의 기능.
		ⅰ) 메시지 송신 종료를 알리고 논리 링크의 해제를 위해 사용.
		ⅱ) 링크를 Idle 상태로 만들기 위해 사용.
	― BCC (Block Check Character)
		ⅰ) 에러 발생 여부를 확인하기 위하여 ETX나 ETB 다음에 사용.
		ⅱ) Normal 모드에서는 8비트의 LRC(Longitudinal Redundancy
		 Check)를 사용.
		ⅲ) 투과성(Transparent) 모드에서는 2 바이트의 CRC-16을 사용.

(2) Poll―Select의 개요



[그림 4-2]



	― Poll : 주(Master) 스테이션이 부(Slave)스테이션에게 주스테이션에
		 보낼 메시지가 있으면 전송을 허가.
	― Select : 주스테이션이 부스테이션에게 보낼 데이터를 준비하고,
		 부스테이션에게 메시지가 전송될 것임을 알려준다.

(3) BSC의 단점
	― 반이중 통신.
	― 통신하는 컴퓨터들이 사용하는 문자 코드 체계가 통일되어
	 있어야한다.
	― 확장성이 좋지 않다. (새로운 제어서비스 제공시,
	 새로운 문자를 정의해야 함)
	― Supervisory Format에는 Error Check용 Character가 없다.


♣ HDLC와 BSC의 특징 비교
[표 4-2]
Feature BSC HDLC
   Transmission
   Technique		    Async/sync    Sync
   Transmission
   Mode		    Half duplex    Half duplex
   Framing
   Start
   Stop
   SYN SYN
   Characters
   Flag
   Flag
   Frame formats    Numerous    1 (three types)
   Control
   information		    Header, control    Header (1~2 bytes)
   Error dection    LRC, CRC-16    CRC-CCITT
   Error checking    Transmission block only    Entire frame
   Error control    Stop and wait WACK    Go-back-N or selective repeat
   Flow control        Sliding window
   Window size    1    7 or 127
   Transparency    DLE    Bit stuffing 







	4.3 비트형 프로토콜

― ex) HDLC (High-Level Data Link Control)
― 프레임의 시작과 끝을 나타내기 위해 전송 제어 문자를 사용하는 것이 아니라
 정의된 비트 패턴을 사용.



[그림 4-3]



    4.3.1 HDLC
― 반이중과 전이중의 두 통신 형태 기능을 가진 프로토콜.
― Point-to-Point 또는 Multipoint 링크 상에서 사용.
― 주 스테이션 - 부 스테이션 (호스트-터미널)과 Peer (컴퓨터-컴퓨터)
 사이에서 사용.
― 에러 제어를 위해 Continuous RQ 사용.
― ISO의 국제 표준의 데이터 링크 프로토콜.

(1) 스테이션 구성
	ⅰ) 비평형 구성 (Unbalanced Configuration)
		― 두 지점간 (Point-to-Point) 및 다지점간 
		(Multipoint)의 통신에 사용.



[그림 4-4]



		― 주국 (Primary Station)
			: ·링크에서 대한 제어권을 가짐.
			  ·주국에서 부국으로 보내는 프레임을
			 Command라고 함.
		― 부국 (Secondary Station)
			: ·주국의 제어를 받음.
			  ·부국에서 주국으로 보내는 프레임을
			 Response라고 함.
	ⅱ) 평형 구성 (Balanced Configuration)
		― 두 지점간의 통신에만 사용.



[그림 4-5]



		― 복합국 (Combined Station)
			: 주국과 부국의 기능을 동시에 가짐.

(2) HDLC의 세 가지 동작 모드
	ⅰ) 정규 응답 모드 (NRM : Normal Response Mode)
		― 비평형 구성에서 사용.
		― 주국이 먼저 부국에게 데이터 전송을 주도.
		― 부국은 주국의 Polling을 받은 후에 데이터 전송.
		― 다 지점간 연결에 주로 사용. (하나의 컴퓨터와 몇 개의
		 단말 연결)
		― 두 지점간 연결에도 사용. (컴퓨터에 한 개의 단말 연결).
	ⅱ) 비동기 평형 모드 (ABM : Asynchronous Balanced Mode)
		― 평형 구성에서 사용.
		― 복합국은 다른 복합국의 허락 없이 데이터 전송 가능.
		― 전이중 Point-to-Point 링크를 좀더 효율적으로 이용 가능.
	ⅲ) 비동기 응답 모드 (ARM : Asynchronous Response Mode)
		― 비평형 구성에서 사용.
		― 부국은 주국의 허락 없이 전송 가능. (즉, Command를
		 받지 않고 Response를 보낼 수 있다.)
			→ 이때, 주국은 전송 링크에 대한 관리 책임을 가짐.

(3) HDLC 프레임 서식
	― 모든 정보 교환은 시작과 끝에 플래그를 가짐.
	― 한 가지의 프레임 서식은 모든 종류의 데이터와 제어를 교환하기에 충분.



[그림 4-6]



	― 필드 구성.
		ⅰ) 플래그 (Flag) : ·'01111110' 의 8비트로 구성.
				      ·프레임의 시작과 끝 표시.
		ⅱ) 주소 : · 보통은 8비트, 확장 모드에서는 16비트.
			    · 주소부 ― ·부국의 주소를 통지.
			    ·Command의 경우 : 수신처의 부국
					 또는 복합국의 주소.
			    ·Response의 경우 : 응답의 송신원의
					 부국 또는 복합국의 주소.
			    ·제어 ― 8비트, 확장모드에서는 16비트.
			    ·제어 필드 형식이 다른 세 종류의
				 프레임을 정의.
				  정보(Information) 프레임 :
					사용자 데이터 전송.
				  감시(Supervisory) 프레임 :
					흐름제어, 에러제어 기능 제공.
				  비 번호 (Unnumbered) 프레임 :
					보조 링크 제어 기능 제공.
		ⅲ) 데이터 ― 가변이며, 정보 프레임과 비번호 
				프레임에만 존재.
		ⅳ) Frame Check Sequence : 보통은 16비트의 CRC-16,
			 확장 모드에서는 32비트의 CRC-32 사용.

(4) Control Field



[그림 4-7]



	ⅰ) 정보 프레임 (I-Frame)
		― 사용자 데이터를 전송.
		― 순서 번호 (N(S))와 피기백 (Piggyback)된 긍정응답
		 (N(R))을 포함.



[그림 4-8]



		  Poll/Final (P/F) Bit.
		― 주국에 의해 사용되는 경우 P 비트. (Command)
		― 부국에 의해 사용되는 경우 F 비트. (Response)
		― 주국은 부국에 Response를 요구할 때 "P비트 = 1"을 사용.
		― 부국은 Response의 최후의 프레임인 경우
		 "F비트 = 1"로 하여 응답.
	  N(S)
		― 송신 순서번호, 즉 송신 정보 프레임을 식별하기 위한 번호.
	  N(R)
		― Piggyback 긍정 응답을 위해 사용.
		― Piggyback된 긍정 응답은 다음에 수신 예상되는 순서 번호를
		 나타냄.
		― Piggyback : 수신측에서 수신된 데이터에 대한 확인을 즉시
		 보내지 않고 수신측에서 전송할 데이터가 있는 경우 데이터 
		프레임에 확인 필드를 첨가하여 흐름제어를 하는 방식.
		― N(R)과 N(S)의 크기는 3비트(0∼7)이고 확장 모드에서는 
		7비트(0∼127).
		― N(R)과 N(S)은 Sliding Window 제어로 사용.

	ⅱ) 감시 프레임 (S-Frame)
		― 흐름 제어와 에러 제어에 사용.
		― Go-back-N ARQ 또는 Selective-Repeat ARQ 사용.



[그림 4-9]



		― Type :
			00 : ·RECEIVE READY (RR).
			     ·긍정 응답 (ACK)의 프레임.
			     ·N(R)은 다음 수신 예상될 프레임 순서 번호를 나타냄.
			     ·Piggybacking 할 정보 프레임이 없을 때 사용.
			01 : ·REJECT (REJ).
			     ·전송 중 에러의 발생을 알리기 위해, 즉 부정응답
				 (NAC)에 사용.
			     ·N(R) 필드에 정확히 수신되지 않은 프레임을 표시.
			     ·송신측은 Next 비트와 가리키는 순서 번호부터
				 다시 전송.
		  	10 : ·RECEIVE NOT READY (RNR).
			     ·정보 프레임에 대한 ACK와 함께 다음의 RR 전송
				 전까지 정보 프레임의 전송을 중지할 것을 요구.
			11 : ·SELECT REJECT (SREJ).
			     ·N(R)에 표시된 프레임만을 재전송을 요구.

			ⅲ) 비번호 프레임 (U-Frame)
				― 에러 제어 및 흐름 제어 이외의 제어 기능을
				 위해 사용.
				― 순서 번호가 없어서 비번호 프레임이라 함.
				― 종류 : ·모드 설정 (Mode-Setting) 명령과 응답.
					 ·정보 전달 명령과 응답.
					 ·회복 명령과 응답.
					 ·기타 명령과 응답.



[그림 4-10]



		  SNRM (Set Normal Response Mode)
			: ·NRM의 링크 모드를 설정하는 Command이고,
			 SNRME(SNRM Extended)는 확장모드의 NRM을 설정.
			 ·Sliding Window의 Window Size를 결정.
		  SABM (Set Async. Balanced Mode)
			: ABM의 링크 모드를 설정하는 Command이고,
			 SABME (SABM Extended)는 확장 모드의 ABM을 설정.
		  DISC (Disconnect)
			: SNRM (E), SABM (E) 등의 Set_Mode Command에 의하여
			 설정된 링크를 절단시킴.
		  FRMR (Frame Reject)
			: 수신된 프레임이 FCS에러가 없지만 제대로 되지 않는
			 경우 (미정의 프레임의 수신 등), 발생된 에러의 종류를
			 알려줌.
		  UA (Unnumbered Ack.)
			: Set-Mode 명령중의 하나의 수신을 긍정 응답.

♣ 링크 관리
	― 송신측과 수신측간에 정보를 교환하기 전에 먼저 링크가 설정되어야하고,
	 정보 프레임의 전송이 끝나면 그 설정된 링크 전달.



[그림 4-11]



	― 그림 4-11(a) 설명.
		⇒ 주국은 주소 필드에 부국의 주소를 넣고 Poll 비트를 1로
		 설정하여 SNRM Command를 전송.
		⇒ 부국은 UA Response의 주소 필드에 자신의 주소를 넣고
		 Final 비트를 1로 하여 전송.
		⇒ 데이터 전송. 주국이 DISC Command를 전송하고 부국이 UA
		 Response로 응답을 하면 링크는 절단된다.
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