1 비동기와 동기 전송 (Asynchronous and Synchronous Transmission) 전송링크를 통해 전송하기 위해 두 장치 사이의 긴밀한 협조와 동의가 필요 — 송 수신기간에 동기 (synchronize ) 를 맞추기 위한 비트들의 Timing( 전송률,

Presentation on theme: "1 비동기와 동기 전송 (Asynchronous and Synchronous Transmission) 전송링크를 통해 전송하기 위해 두 장치 사이의 긴밀한 협조와 동의가 필요 — 송 수신기간에 동기 (synchronize ) 를 맞추기 위한 비트들의 Timing( 전송률,"— Presentation transcript:

1 1 비동기와 동기 전송 (Asynchronous and Synchronous Transmission) 전송링크를 통해 전송하기 위해 두 장치 사이의 긴밀한 협조와 동의가 필요 — 송 수신기간에 동기 (synchronize ) 를 맞추기 위한 비트들의 Timing( 전송률, 전송시간 ) 이 요구 — 수신비트들의 전송률을 알아야 전송라인을 일정주기마다 샘플링하여 수신한 각 비트값을 결정할수 있다 동기 맞추는 방법 —Asynchronous —Synchronous

2 2 Asynchronous 전송 각 문자를 독립적으로 한번에 한 문자만 전송 —5 to 8 bits Timing 이나 동기화는 각 문자 내부에서만 유지 수신기는 각 새로운 문자 시작점에서 재동기 — 시작비트를 받으면 문자의 나머지 비트들을 샘플링하고 다음 문자의 시작비트를 찾는다 — 시간이 흐름에 따라 조금씩 동기가 어긋난다 — 큰 블록의데이터를 받기에는 비효율적

3 3 Asynchronous 전송

4 4 Asynchronous 전송 - 동작 전송이 없을시 송 수신기 간의 회선은 유휴 (idle) 상태 시작 비트로 부터 문자 비트와 p 비트가 전송 정지 비트는 1, 1.5, 2 비트로 규정 ( 현재 1 비트 ) 문자단위로 동기 특성 — 단순하고 저렴 — 문자당 2 - 3 bits 의 overhead (~20%) : 3/8+3 —Data 간의 큰 gap 을 가지는 저속 디바이스에 유용 (keyboard)

5 5 Synchronous 전송 Start, stop 비트 없이 data 를 Block 크기로 전송 동기식은 송 수신기 간 동기를 맞추기위해 — Data 신호 안에 clock 정보를 포함 Manchester 혹은 Differential Manchester encoding start 와 end 신호를 block 단위로 Preamble 과 postamble 비트 패턴의 제어정보를 사용 — e.g. block of 01111110 patterns 비동기식 보다 낮은 overhead 로 효율적

6 6 Synchronous 전송 (diagram)

7 7 Error 검출 Parity —Data 비트에 1 비트의 parity 를 추가해서 전송 —even parity 혹은 odd (odd parity) —Error Burst 가 대부분 : 비효율 — 에러 발생시는 재전송을 원칙

8 8 CRC(Cyclic Redundancy Check(code)) 예제 참조 M bits 의 데이터를 전송하기 위해 FCS R bit 생성 송신측에서 T=M+R bits 전송프레임이 미리 정해져 있는 숫자로 나누어질 수 있도록 R 을 정한다 수신측은 전송된 frame 을 같은 숫자로 나눔 — 나머지가 없으면 no error IEEE LAN : CRC-32

9 9 [ 예제 ] 1. 메시지 M = 1010001101 (10 비트 ) 패턴 P = 110101 (6 비트 ) (n – M + 1) FCS R = 계산됨 (5 비트 ) : 생성다항식 P 의 차수개 (x 5 ) 따라서 n = 15, M = 10, (n – M) = 5 2. 메시지 M 에 2 5 을 곱한다. 따라서 101000110100000 3. 곱한 값을 P 로 나눈다. 즉, 다음 식과 같다.

10 10

11 11 4. 나머지를 2 5 M 에 더하여 T 를 구한다. T = 101000110101110, T 를 전송한다. 5. 에러가 없으면 수신기는 T 를 그래도 수신한다. 수신된 프레임은 P 로 나눈다. 나머지가 없으므로 에러가 없는 것으로 간주한다.

12 12 생성 다항식 (P(X)) 의 4 가지 유형 CRC-12 = X 12 + X 11 + X 3 + X 2 + X + 1 CRC-16 = X 16 + X 15 + X 2 + 1 CRC-CCITT = X 16 + X 12 + X 5 + 1 CRC-32 = X 32 + X 26 + X 23 + X 22 + X 16 + X 12 + X 11 + X 10 + X 8 + X 7 + X 5 + X 4 + X 2 + X + 1

13 13 Data Link Control Protocols 전송시 에러가 발생할 가능성이 존재 : 흐름제어, 에러검출, 및 에러 제어 기법들을 제공하는 또 하나의 제어 층을 데이터 링크제어 프로토콜이라고 한다. ♦ 에러검출 ♦ 흐름제어 (Flow Control) : 수신기의 버퍼가 넘치는 일을 방지하기 위해 송신기의 전송률을 제어 ♦ 에러제어 : 확인 응답을 받지 못한 프레임이나 수신기가 재전송을 요구하는 프레임을 재전송하는 방식으로 이루어진다.

14 14 흐름 제어 (Flow Control) 수신기의 buffer 에 overflow 가 발생하지 않도록 제어  송신은 수신 속도보다 늦어야 한다 Flow Control Algorithm 1.Stop and wait 2.Sliding window 1.Go back n 2.Selective Reject 용어 —Transmission time 한 frame 의 모든 비트들을 매체상에 내보내는 데 걸리는 시간 Frame 길이 / 데이터 전송률 —Propagation time 한 비트가 링크를 경유하여 목적지에 도착하는데 걸리는 시간 링크의 거리 / 전파속도

15 15 Frame Transmission 모델

16 16 Stop and Wait 흐름 제어 송신측은 한 frame 씩 전송 수신측은 frame 을 받자마자 확인 응답 송신기는 ACK 를 받고 다음 frame 을 전송 수신측이 ACK 를 보류 : 데이터 흐름 제어역할 s d F0 ACK1 F1 ACK0

17 17 Fragmentation 데이터의 큰 block 을 잘라 한 프레임씩 전송 이유 — 수신측 버퍼 크기가 제한 — 전송이 길면 에러 발생 확률이 높다 — 재전송시 적은 프레임이 요구 — 공유매체 (LAN) 에서 한 스테이션이 오랫동안 매체를 점유하여 다른 스테이션에 긴 지연을 초래를 예방 Stop and wait 방식은 효율 낮음

18 18 Stop and Wait Link Utilization a=D/V / L/B =D/V ( L/B=1 로하면 ) U = 1/(2a+1+t0) – t0

19 19 Sliding Windows 흐름 제어 Stop and Wait 의 보완 — 한번에 한 frame 만 전송 : 회선의 비효율적 사용 한 번에 여러 개의 frame 을 전송방식 수신측 W 개 버퍼를 가질때 ACK 없이 W 개 프레임 전송 각 frame 은 순서번호 (sequence number) 를 가진다 ACK 에 받을 다음 frame 의 번호로 응답 K 비트 필드에 대한 순서번호는 0 - 2 k -1 범위

20 20 Sliding Window Diagram

21 21 Example Sliding Window

22 22 Sliding Window 수신측에서 더 받을 수 없는 경우 : (Receive Not Ready) —RNR 상태 후 수신이 재가능할땐 다시 ACK(RR) 를 보낸다 Duplex 일 때, 피기백 (piggybacking) 사용 — 만약 전송할 data 가 없다면 Ack 만 전송 — 만약 전송할 data 가 있으면 프레임 안에 ACK 를 포함

23 23 Error Control 두 종류의 에러 가능성 — 상실된 frames — 손상된 frames 일반적으로 재전송 ARQ : Automatic Repeat reQuest —Error detection —Positive acknowledgment : error 없을 때 확인응답 (ACK) 전송 —timeout 후 재전송

24 24 Automatic Repeat Request Stop and wait Sliding Window  Go back N  Selective repeat (selective retransmission)

25 25 Stop and Wait Source 가 하나의 frame 을 전송 ACK 를 기다림 수신측에 frame 이 손상되면 discard — 송신측에서 timeout — timeout 시간 내 ACK 가 없으면 재전송 만약 ACK 가 손상되어 송신측이 확인 못하면 — 송신측은 재전송 — 수신측은 복사된 frame 를 수신하여 하나를 폐기

26 26 정지 - 대기 ARQ

27 27 Stop and Wait – 장 단점 간단함 비효율적

28 28 후진 -N ARQ(Go Back N) (1) sliding window 근거 Error 없다면 다음 받을 frame 순서번호를 ACK 와 함께 보낸다 Window 를 사용하여 전송 frame 수를 제어 Error 가 발생하면 — 송신측은 에러 발생 frame 이후의 모든 frame 을 재전송

29 29 Go Back N - Diagram

30 30 Go Back N - Damaged Frame 수신측에서 frame i 에서 에러발생을 검출 수신측은 frame i 를 거절 송신측에서 frame i 가 손상되었음을 인지 송신측은 frame i 와 그 이후 frame 을 재전송

31 31 Go Back N - Lost Frame (1) Frame i 가 전송 중에 손실되었다면 송신측은 frame i+1 을 계속 전송 수신측은 i 의 다음번 frame i+1 을 순서에 어긋나게 수신 수신측에서 frame i 를 거절 송신측에서 인지 후 frame i 와 그 이후 재전송

32 32 Go Back N - Lost Frame (2) Frame i 가 마지막 frame 인데 lost 수신측은 마지막 frame 인줄 모르기 땜에 ACK 나 rejection 동작을 취할 수 없다 송신측에서 timeout 후 ACK 응답을 전송해 줄것을 수신측에 P bit 를 set 해서 전송 수신측은 이에 대한 응답으로 frame i 전송 요구 송신측은 그때 frame i 를 재전송

33 33 선택적 - 거절 (Selective Reject)ARQ selective retransmission 이라고도 함 Error 발생한 frame 만 재전송 전송되어온 frame 들은 수신측의 buffer 에 저장 재전송을 최소화할 수 있다 수신측은 큰 용량의 buffer 를 가져야 한다

34 34 Selective Reject - Diagram

35 35 Data Link Control HDLC(ISO 33009, ISO 4335) —High Level Data Link Control — 널리 사용되는 표준화된 데이터링크제어프로토콜 — 다른 모든 데이터 링크제어프로토콜이 유도되는 기준 SDLC(IBM) LAPB, LAPD(ITU-T) LLC(IEEE802.2)

36 36 HDLC Station Types Primary station —Link 동작을 제어 — 주 station 이 출력하는 frame 을 command — 주 station 은 각 부 station 과 개별적인 논리적 링크를 유지 Secondary station — 주 station 제어하에 부 station 은 주로 response Combined station — 주와 부 station 의 특징을 결합 — command 와 response 둘 다 출력

37 37 HDLC Link 구성 방법 불평형 구성 (Unbalanced Configuration) — 하나의 primary 와 하나 이상 secondary stations 구성 평형 구성 (Balanced Configuration) — 두개의 혼성 station 으로 구성

38 38 HDLC 3 개의 Transfer Modes (1) 정상응답 (Normal Response Mode :NRM) — 불균형 구성 (Unbalanced configuration) — 주 station 은 부 station 으로 데이터 전송을 임의로 개시가능 — 부 station 은 주 station 에서 명령이 오면 응답 —multi-drop lines 사용 —Host computer 는 primary —Terminals 은 secondary

39 39 HDLC 3 개의 Transfer Modes (2) 비동기평형모드 (Asynchronous Balanced Mode:ABM) — 평형구성 (Balanced configuration) — 혼성 스테이션 중 한쪽이 다른 쪽 허락없이 전송개시가능 — 가장 널리 사용

40 40 HDLC 3 개의 Transfer Modes (3) 비동기응답모드 (Asynchronous Response Mode:ARM) — 불평형 구성 (Unbalanced configuration) — 부 station 은 주 station 허락없이 전송가능 — 주 station 이 전송개시, 에러회복, 논리적 분리등 회선관리 — 거의 사용안함

41 41 동기식 전송 (Synchronous transmission) 전송 단위는 frame frame format 안에 data, control 모든 정보 Frame Structure

42 42 Flag Fields Frame 의 시작과 끝의 경계 : 01111110 끝 경계 01111110 이 다른 시작을 이어서 표시 수신측은 flag 순서로 동기화 Bit stuffing : data 에 01111110 의 표현을 회피 —Flag 제외하고 5 개의 1 순서 뒤에 무조건 0 을 삽입 — 수신기가 다섯 개의 1 을 검출한 수 다음 비트를 check 만약 6 번째 0 이라면 삭제 6 번째 비트가 1 이고 7 번째 비트가 0 이면 flag 로 간주 6 번째와 7 번째 비트가 1 이면 에러

43 43 Bit Stuffing Example with possible errors

44 44 Address Field 통신을 하기 위한 secondary station 를 식별 8 bits 길이 여러 개의 secondary station 이 있다면 7 bit 조합 확장 —LSB 는 1( 끝 ) 혹은 0( 필드가 주소 ) 으로 표시 broadcast 일땐 11111111

45 45 Control Field frame type 에 따라 3 종류 —Information – user 에게 데이터를 전송 따라서 ARQ 메커니즘을 사용하는 흐름과 에러제어 데이터는 Information 프레임에 실려 piggyback 된다. —Supervisory – piggyback 을 사용하지 않을때 : ARQ 메커니즘을 제공 —Unnumbered – 추가 제어 기능을 제공 control filed 의 첫번째 혹은 두번째 비트가 frame type 을 지시

46 46 Control Field Diagram

47 47 Name Command /reponse Description Information(I)C/R 사용자 데이터 교환 Supervisory(S) Receive ready(RR) Receive not ready(RNR) Reject(REJ) Selective reject(SREJ) C/R 양의 확인 응답 : I- 프레임 수신준비 양의 확인 응답 : 수신준비가 되어 있지 않음 음의 확인 응답 : 후진 -N 음의 확인 응답 : 선택적 - 거절 Unnumbered(U) Set normal response/extended mode(SNRM/SARME) Set asynchronous response/extended mode (SARM/SARME) Set asynchronous balanced/extended mode (SABM,SABME) Set initialization mode(SIM) Disconnect(DISC) Unnumbered acknowledgement (UA) Disconnected mode(DM) Request disconnect(RD) Request initialization mode(RIM) Unnumbered information(UI) Unnumbered poll(UP) Reset(RSET) Exchange identification(XID) Test(TEST) Frame reject(FRMR) C C C C C R C R C/R C C/R R 세트 - 모드 : 확장 = 7 비트 순서번호 세트 - 모드 : 확장 = 7 비트 순서번호 세트 - 모드 : 확장 = 7 비트 순서번호 주소지정된 스테이션에서 링크제어 기능 초기화 논리적 링크접속을 해제 상기 세트 - 모드 명령 중 하나를 수시했음을 알린다. 논리적 링크접속을 해제 DISC 명령을 요청 초기화 요구 : SIM 명령을 요청 제어정보 교환에 사용함 제어정보를 요구하는 데 사용함 에러회복에 사용됨. 즉, N(R), N(S) 를 리셋함 상태의 요청 / 보고에 사용 테스트용으로 동일한 정보필드를 교환 받아들일 수 없는 프레임의 수신을 보고

48 48 Poll/Final Bit 명령측 (Command frame) 에서 응답 요구 —P(poll) =1 bit 수신측에서 Response frame —F(Final) bit = 1 로 P 비트에 대한 응답으로 통신끝

49 49 Go Back N - Diagram(Poll = 1)

50 50 Information Field 정보는 정수형의 octet(8 비트 ) 배수 길이 길이는 가변

51 51 Frame Check Sequence Field FCS Error 검출 16 bit CRC Optional 32 bit CRC : LAN

52 52 HDLC 동작 두 개의 스테이션간에 I frame, S frame, U frame 을 교환하는 것으로 이루어짐 세 단계로 형성 — 초기화 (Initialization) — 서로간 Data 및 제어 정보를 교환 — 해제 (Disconnect)

53 53 Examples of Operation (1)

54 54 Examples of Operation (2)