11 장 데이터 링크 프로토콜 11.1 비동기식 프로토콜 11.2 동기식 프로토콜 11.3 문자-중심 프로토콜 11.4 비트-중심 프로토콜 11.5 요약

데이터 링크 프로토콜 데이터 링크 프로토콜 데이터 링크층 구현에 사용된 규약

데이터 링크 프로토콜 데이터 링크 프로토콜 비동기식 프로토콜 동기식 프로토콜 비트 스트림에 있는 각 문자를 독립적으로 다룸 전체 비트 스트림을 같은 크기의 문자들로 나누어 처리

11.1 비동기식 프로토콜 주로 모뎀에서 사용하며, 시작과 정지 비트, 문자 사이에 가변 길이 갭(gap)을 가짐

비동기식 프로토콜(계속) Xmodem Ward christiansen에 의해 PC간의 전화선 통신을 위한 파일 전송 프로토콜 설계(1979년) 반이중 정지-대기(stop-and-wait) ARQ 프로토콜

비동기식 프로토콜(계속) XMODEM 프레임

비동기식 프로토콜(계속) XMODEM 프레임 SOH(헤더 시작) : 1 바이트 헤더 : 2 바이트(순서 번호, 순서번호 유효성 검사) 데이터(Binary, ASCII, Boolean, Text 등) : 128 바이트 CRC : 데이터 필드 오류 검사

비동기식 프로토콜(계속) YMODEM XMODEM과 유사한 프로토콜 데이터 단위 : 1024 바이트 2개의 CAN은 전송을 정지하기 위해 송신된다 ITU-T CRC-16은 오류 검사용 다중 파일을 동시에 전송 가능

비동기식 프로토콜(계속) ZMODEM BLAST(Blocked Asynchronous Transmission) Kermit XMODEM과 YMODEM의 특징을 조합한 새로운 프로토콜 BLAST(Blocked Asynchronous Transmission) 슬라이딩 윈도우 흐름 제어를 이용한 전이중 방식 Kermit 콜롬비아 대학에서 개발 가장 많이 사용되고 있는 비동기 프로토콜

11.2 동기식 프로토콜 LAN, MAN, WAN에서 사용

동기식 프로토콜(계속) 문자-중심 프로토콜 비트-중심 프로토콜 프레임 또는 패킷을 문자의 연속으로 해석 프레임 또는 패킷을 비트의 연속으로 해석

11.3 문자-중심 프로토콜 비트-중심 프로토콜보다 비효율적이므로 오늘날 거의 사용되지 않는다 BSC(Binary synchronous communication)

문자-중심 프로토콜(계속) 2진 동기식 통신방식(BSC; Binary Synchronous Communication) IBM에 의해 1964년에 설계 점-대-점과 다중점 구성에 사용 가능 stop-and-wait ARQ 흐름 제어와 오류 수정을 이용한 반이중 전송을 지원 전이중 전송 또는 미닫이 창 프로토콜은 지원하지 않는다

문자-중심 프로토콜(계속) BSC 프로토콜 제어문자

문자-중심 프로토콜(계속) ASCII 코드 모든 시스템이 제어문자를 단일 문자로 표현할 수 없다. 대부분의 경우 제어 문자는 둘 또는 세 개의 문자로 표현된다(표 1.1 참조)

문자-중심 프로토콜(계속) BSC 프레임

문자-중심 프로토콜(계속) 데이터 프레임

문자-중심 프로토콜(계속) 헤더 프레임

문자-중심 프로토콜(계속) 다중블록 프레임 메시지 텍스트를 여러 개의 블록으로 나누어 전송

문자-중심 프로토콜(계속) 다중 프레임 전송

문자-중심 프로토콜(계속) 제어 프레임 명령어 전송에 사용

문자-중심 프로토콜(계속) 제어 프레임 3가지 목적에 사용 연결 설정(establishing connections) 데이터 전송시 오류 흐름 제어 연결 종료(terminating connection)

문자-중심 프로토콜(계속) 제어 프레임

문자-중심 프로토콜(계속) 데이터 투명성 데이터에 들어 있는 제어문자를 실제 제어문자로 인식하지 못하도록 비트 스터핑(bit stuffing) 이용

11.4 비트-중심 프로토콜 보다 짧은 프레임에 많은 정보를 전송 문자-중심 프로토콜에 있는 투명성 문제 해결

비트-중심 프로토콜(계속) SDLC(Synchronous Data Link Control) IBM에 의해 1975년에 개발 HDLC(High-Level Data Link Control) ISO에 의해 1979년에 개발 LAPs(LAPS, LAPD, LAPM, LAPX, etc) ITU-T에 의해 1981년 이후로 개발되어 왔음 PPP, frame relay ITU-T와 ANSI에 의해 개발

비트-중심 프로토콜(계속) HDLC(High-Level Data Link Control) 모든 비트-중심 프로토콜은 ISO에서 규정한 상위-레벨 데이터 링크 제어와 연관됨 HDLC은 점-대-점과 다중점 구성에서 반이중과 전이중 모드를 지원 HDLC는 지국의 형태, 구성, 응답 모드에 따라 구분

비트-중심 프로토콜(계속) 구성 - 링크상의 하드웨어 장치들간의 관계 지국 유형(Station Types) 주국(primary) : 명령을 전송 종국(secondary) : 응답을 전송 조합국(combined) : 명령과 응답을 전송 구성 - 링크상의 하드웨어 장치들간의 관계 불균형(unbalanced) 대칭(symmetrical) 균형(balanced)

비트-중심 프로토콜(계속) HDLC 구성: 링크상에 하드웨어 장치들간의 관계

비트-중심 프로토콜(계속) 통신 모드 누가 링크를 제어하는가? 정규 응답 모드(NRM; Normal Response Mode) 비동기 응답 모드(ARM; Asynchronous Response Mode) 비동기 균형 모드(ABM; Asynchronous Balanced Mode)

비트-중심 프로토콜(계속) NRM(Normal Response Mode) 표준 주-종 관계 종국 장치는 전송하기 전에 주국의 허가를 받아야 한다

비트-중심 프로토콜(계속) ARM(Asynchronous Response Mode) 종국은 채널이 휴지상태 일 때, 주국의 허가 없이 전송을 초기화한다 어떠한 방법으로도 주-종국의 관계는 바뀌어지지 않는다

비트-중심 프로토콜(계속) ABM(Asynchronous Balanced Mode) 모든 국이 동일하다. 그러므로 점-대-점의 연결된 혼합국만 사용된다 혼합국은 허가 없이 다른 혼합국과 전송을 초기화 한다

비트-중심 프로토콜(계속) HDLC 모드

비트-중심 프로토콜(계속) 프레임 I( Information ) 프레임 S( Supervisory ) 프레임 사용자 데이터와 사용자 데이터와 관계된 제어 정보 전송에 사용 S( Supervisory ) 프레임 데이터 링크층 제어와 오류 제어 등과 같은 제어 정보 전송에 사용 U( Unnumbered) 프레임 시스템 관리를 위한 예약용

비트-중심 프로토콜(계속) HDLC 프레임 유형

비트-중심 프로토콜(계속) 프레임 6개 필드로 구성 시작 플래그(beginning flag) 주소(address) 제어(control ) 정보(information) FCS(Frame Check Sequence) 끝 플래그(ending flag)

비트-중심 프로토콜(계속) 플래그 필드 수신자를 위한 동기 패턴으로 제공

비트-중심 프로토콜(계속) 비트 스터핑(Bit stuffing) 수신자가 플래그와 데이터를 혼동하지 않게 하기위해 전송되는 데이터 중에서 1이 연속으로 5번 오면 0을 추가

비트-중심 프로토콜(계속) HDLC에서 비트 스터핑

비트-중심 프로토콜(계속) 주소 필드 프레임 발신지나 목적지인 종국의 주소를 포함한다

비트-중심 프로토콜(계속) 제어 필드

비트-중심 프로토콜(계속) HDLC에서 Poll/Final 필드 Poll/Final 비트 : 1인 경우만 유효

비트-중심 프로토콜(계속) 정보 필드

비트-중심 프로토콜(계속) 피기백킹(Piggybacking) 송신 데이터와 수신 데이터에 대한 응답을 한 프레임에 조합하는 것

비트-중심 프로토콜(계속) 프레임 검사 순서값(FCS) 필드

비트-중심 프로토콜(계속) 프레임에 관한 심화연구 프레임 확인응답, 흐름 제어, 오류 제어용으로 사용

비트-중심 프로토콜(계속) RR(Receive Ready) 확인응답(ACK) Poll Poll에 대한 부정적 응답 Select에 대한 긍정적 응답

비트-중심 프로토콜(계속) RNR(Receive Net ready) REJ(Reject) ACK Select Select에 대한 부정적 응답 REJ(Reject) SREJ(Selective-reject)

비트-중심 프로토콜(계속) poll과 select에서 P/F 비트 용도

비트-중심 프로토콜(계속) U-프레임 서로 연결된 장치들 간에 세션 관리와 제어 정보를 교환하는 용도로 사용

비트-중심 프로토콜(계속) U-프레임 제어 명령과 응답

비트-중심 프로토콜(계속) U-프레임 다섯 가지 기본 기능 범주로 구분 모드 설정(Mode setting) 무 번호 교환(Unnumbered-Exchange) 연결해제(Disconnection) 초기화 모드(Initialization Mode) 기타 명령과 응답(Miscellaneous)

비트-중심 프로토콜(계속) 모드 설정 무번호 교환 연결 해제 초기화 모드 기타 명령 및 응답 세션의 모드를 설정하기 위하여 주국 또는 정보교환의 제어권을 갖고자 하는 조합국에 의해 송신(표 11.2 참조) 무번호 교환 장치간에 특정 데이터링크 정보의 일부분은 보내거나 요청하는데 사용(표 11.2 참조) 연결 해제 초기화 모드 기타 명령 및 응답

비트-중심 프로토콜(계속) 예 1 : Poll/Response

비트-중심 프로토콜(계속) 예 2 : Select/Response

비트-중심 프로토콜(계속) 예 3 : 대등 통신

비트-중심 프로토콜(계속) LAP(Link Access Procedure) LAPB(Link Access Procedure Balanced) DTE와 DLE간의 통신을 위해 요구되는 기본 제어 기능을 제공 2개 장치의 균형 구성에만 사용 ISDN의 B 채널에서 사용 LAPD(Link Access Procedure for D channel) ISDN에서 사용 ABM(Asynchronous Balanced Mode)을 사용 LAPM(Link Access Procedure for Modem) 비동기-동기 변환, 오류 검출, 재전송하도록 설계 모뎀에 HDLC의 특징을 적용하도록 설계

11.5 점-대-점 프로토콜 HDLC는 점-대-점 및 다중점 구성 모두에서 사용될 수 있는 일반적인 프로토콜이지만 가장 널리 사용되는 점-대-점 연결 프로토콜은 PPP(Point-to Point) 프로토콜이다. 점-대-점 접근(point-to-point access) 네트워크에서 두 개의 장치가 전용선으로 연결된 경우 점-대-점 프로토콜(PPP; point-to-point protocol) 점-대-점 접근을 위해 사용되는 프로토콜

점 대 점 프로토콜(계속) 프레임 형식 PPP는 HDLC의 한 형식을 사용

점 대 점 프로토콜(계속) 프레임 형식 Flag 필드 : PPP 프레임의 경계를 구분(01111110) Address 필드 : HDLC의 브로드캐스팅 주소 사용(11111111) Control 필드 : HDLC의 U-프레임을 사용(11000000) Protocol 필드 : 데이터 필드에 무엇이 저장되어 있는지 정의 Data 필드 : 사용자 데이터 또는 다른 정보 저장 Frame check sequence(FCS) 필드 : 2바이트 또는 4바이트의 CRC

점 대 점 프로토콜(계속) 천이 상태

점 대 점 프로토콜(계속) 천이 상태 정지(Idle) 상태 – 링크가 이용되고 있지 않는 상태 설정(Establishing) 상태 통신을 시작하는 상태 양쪽 단말간 옵션에 대한 협상 인증(Authentication) 상태 선택사항으로 필요한 경우에만 사용 네트워킹(Networking )상태 제어 및 데이터 패킷 교환이 가능한 상태 해제(Terminating )상태 링크를 해제하는 상태

11.5.2 PPP 스택 PPP는 링크 제어 프로토콜, 인증 프로토콜, 네트워크 제어 프로토콜을 사용 프로토콜 스택

PPP 스택(계속) 링크 제어 프로토콜(LCP; link control protocl) 링크의 설정, 유지, 해제 담당 선택사항 협상기능 제공 프레임에 캡슐화된 LCP패킷

PPP 스택(계속) LCP 필드 코드(code) : LCP 패킷 종류 ID : 요청의 대한 해당 응답을 찾는데 사용되는 값

PPP 스택(계속) LCP 패킷과 코드

PPP 스택(계속) 구성 패킷 양 단말간의 선택 사항을 협상 구성 요청(configure-request) 구성 확인응답(configure-ack) 구성 부정 확인응답(configure-nak) 구성 거부(configure-reject)

PPP 스택(계속) 구성 요청 연결 시작을 원하는 단말은 다른 쪽에 여러 개의 0과 다른 선택사항을 가진 구성 요청 메시지를 전송 모든 선택사항들은 한 패킷으로 협상이 종료 구성 확인응답 구성 요청 패킷에 있는 모든 선택 사항을 수신기에서 수용할때 구성 확인 응답을 전송 요청된 모든 선택사항을 반복

PPP 스택(계속) 구성 부정 확인응답 구성 거부 모든 선택사항을 인식하였으나 일부 값이 생략되거나 수정되어야 할 경우 구성 부정 응답을 전송 구성 거부 일부 선택사항이 인식되지 않을때 인식되지 않은 선택사항을 표시하여 구성 거부를 전송

PPP 스택(계속) 링크 종료 패킷 양 단말의 연결을 종료 하는데 사용 종료 요청(terminate-request) 종료 확인 응답(terminate-ack)

PPP 스택(계속) 링크 감시와 디버깅 패킷 코드 거부(code-reject) : 패킷 안에 인식할 수 없는 코드를 가진 패킷을 수신하였을 때 코드 거부 패킷을 전송 프로토콜 거부(protocol-reject) : 패킷 안에 인식할 수 없는 프로토콜을 가진 패킷을 수신하였을 때 프로토콜 거부 패킷을 전송 에코 요청(echo-request) : 링크를 감시하기 위해 전송 에코 응답(echo-reply) : 에코 요청의 응답 폐기 거부(discard-reject) : 루프백(loopback) 시험의 일종으로 송신기가 자신의 루프백 상황을 검사하기 위해 사용

PPP 스택(계속) 선택 사항 두 단말간에 이루어지는 협상

PPP 스택(계속) 인증 프로토콜 자원 접근을 원하는 사용자 신원 증명 패스워드 인증 프로토콜(PAP; Password Authentication Protocol) 챌린지 핸드셰이크 인증 프로토콜(CHAP; Challenge Handshake Authentication Protocol)

PPP 스택(계속) PAP(Password Authentication Protocl) 2단계 처리 절차 사용자 이름과 패스워드 전달 유효성 확인 후 연결 허용 또는 거부

PPP 스택(계속) PAP 패킷 PPP 프레임에 캡슐화 프로토콜 필드 값(C02316) 인증 요구(authentication-request) : 사용자가 이름, 패스워드를 전송하는데 사용 인증 확인 응답(authentication-ack) : 시스템이 접근을 허용할 때 사용 인증 부정 응답(authentication-na) : 시스템이 접근을 거부할 때 사용

PPP 스택(계속) PAP 패킷

PPP 스택(계속) CHAP(Challenge Handshake Authentication Protocol) 3-way handshake 인증 프로토콜 시스템이 챌린지 패킷을 사용자에게 전송 사용자는 챌린지 값과 사용자의 자체 패스워드를 받아들이는 함수를 적용하여 결과를 생성 후 시스템에 전송 시스템은 챌린지 값과 사용자 패스워드 값을 같은 함수 값에 적용하여 일치하면 접근을 허용

PPP 스택(계속) CHAP(Challenge Handshake Authentication Protocol)

PPP 스택(계속) CHAP 패킷 PPP 프레임에 캡슐화 프로토콜 필드값(C22316) 챌린지(challenge) : 시스템이 챌린지 값을 전송하는데 사용 응답(response) : 사용자가 계산 결과를 전송할 때 사용 성공(success) : 시스템에 접근을 허용할 때 사용 실패(failure) : 시스템에 접근을 거부할 때 사용

PPP 스택(계속) CHAP 패킷

PPP 스택(계속) 네트워크 제어 프로토콜(NCP; Network Control Protocol) 링크가 설정되고 인증이 성공적으로 이루어지면 네트워킹 상태가 됨 이때 NCP(Network Control Protocol)를 사용 NCP는 네트워크층 프로토콜(IP, IPX, AppleTalk 등)에서 오는 데이터를 PPP 프레임에 캡슐화를 함

PPP 스택(계속) 인터네트워크 프로토콜 제어 프로토콜(IPCP; Internetwork Protocol Control Protocol) IP 패킷에 대해 네트워크 연결 성정 또는 종효하는 패킷들의 집합 PPP 프레임에 캡슐화된 IPCP 패킷(프로토콜 필드 값 802116)

PPP 스택(계속) IPCP 패킷을위한 코드 값

PPP 스택(계속) 예제 PPP 연결이 임의의 네트워크층 패킷을 전송할 때

11.6 요약 Q & A

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