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HDLC : 비트 중심(bit-oriented) 프로토콜

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[통신]

2012. 12. 10.

 

- 비트 중심에서는 시작과 끝을 표시하기 위해 제어문자 대신 비트들의 값을 전송한다.
- 프레임의 시작과 끝을 표시하는 3가지 방법
   1) 플래그(01111110)로 프레임의 시작과 끝을 나타내는 방식, 0의 삽입도 같이 사용

     (HDLC 프로토콜에 사용) 
   2) 시작 표시(10101011)로 프레임의 시작을 알리고 헤더에 프레임의 길이를 표기하는 방식(LLC 프로토콜에 사용)
   3) 인코딩 위반에 의해 프레임의 시작과 끝을 나타내는 방식(LLC 프로토콜에 사용)


5.3.1 HDLC(High-level Data Link Control)

HDLC 프로토콜은 ISO에서 제정한 점대점 및 다중점 데이터링크에 모두 사용할 수 있는 프로토콜이다.
전이중의 투명성 방식 동작을 지원하며, 현재는 다중점과 네트워크 환경에서 널리 사용된다.
 
HDLC는 세 가지 모드로 동작될 수 있다.
 
1) 일반 응답 모드(Normal Response Mode (NRM))
   - 불평형 구조에서 사용되며 secondary 스테이션은 primary 스테이션의 요구가 있을 때만 전송할 수 있다.
   - 점대점 다중점에서 모두 사용될 수 있다.
 
2) 비동기 응답 모드(Asynchronous Response Mode (ARM)) 
   - 이 방식도 불평형 구조에서 사용되며 primary의 요구가 없어도 secondary가 전송을 개시할 수 있다.
   - 점대점의 이중 링크에서 사용되며 secondary가 primary와 비동기적으로 프레임을 전송한다.
 
3) 비동기 평형 모드(Asynchronous Balanced Mode (ABM))
  - 컴퓨터와 컴퓨터간 또는 컴퓨터와 패킷 교환기간의 전이중 점대점 링크에 주로 사용되며, 각 스테이션은 primary와 secondary의 기능을

    모두 수행하는 서로 동일한 상태를 가진다.
  - 이 모드는 X.25 프로토콜에서 사용된다.
 


프레임 형식(format)
HDLC에서는 데이터 및 제어 메시지를 표준 프레임 형식에 의해 전송한다.

HDLC 프레임은 세 가지 등급으로 나뉜다.
 
 1) 비번호 프레임(Unnumbered frame)
     링크의 설정이나 절단 등은 동작에 사용되며, 확인 기능을 수행할 수 있다.
 
 2) 정보 프레임(Information frame)

    실제 정보를 운반하는 프레임으로서 간단히 I-frame이라 한다.
    ABM과 ARM 등에서는 피기백 제어에 의해 정보 프레임의 확인을 확인 프레임대신 반대방향의 정보 프레임에서

    수행할 수 있다.
 
 3) 감시 프레임(Supervisory frame)
    송신 순서번호를 포함하고 에러 및 흐름 제어를 수행한다.
 
HDLC에서는 프레임이 검사를 위하여 두 개의 플래그 사이의 모든 내용에 대하여

16비트의 순환잉여 검사(CRC-CCITT)를 사용한다.

 

그림 5.11 HDLC 프레임의 종류 및 형식 (a) 표준 및 확장 형식

 

프레임의 종류
 1) 비번호 프레임 
    - 링크의 관리에 사용된다.
    - SNRM과 SABM 프레임은 primary 스테이션과 secondary 스테이션 사이의 논리적 링크를 설정하고

      링크의 모드를  secondary에 알려주는데 사용된다.
    - UA 프레임은 이 등급내의 타 프레임에 대한 확인용도로 사용된다.
 
 2) 감시프레임
   - RR(Receiver ready) - 수신 준비
   - RNR(Receiver not ready) - 수신 미비
   - REJ(Reject) - 재전송 요구 
   - SREJ(Selective Reject) - 선택적 재전송 요구 

 

     o RRRNR만이 NRM ABM 모두에서 사용된다. 
     o REJSREJ 프레임은 점대점 링크에서 동시에 양방향 통신을 허용하는 ABM에서만 사용되며,

       상대 스테이션에 자신이 비정상적인 N(S)를 갖는 정보 프레임을 수신하여 순서번호 에러가 발생하였음을

       통보한다. 
     o REJ는 go-back-N 절차에서 사용되며, SREJ는 선택적 재전송 절차에서 사용된다.

 

그림 5.11 HDLC 프레임의 종류 및 형식 (b) 제어비트의 정의 (c) 확장된 제어 비트의 정의

 

프로토콜의 동작 원리
HDLC에서 가장 중요한 기능은 링크의 관리와 데이터의 전송이다.


  1)링크 관리

그림 5.12 링크의 관리 절차 (a) NRM 멀티드롭 링크    (b) ABM 점대점 링크

 

 2) 데이터 전송  

 그림 5.13 확인 프레임의 사용 (a) RR (b) REJ

 

 그림 5.14 피기백 확인절차

 

 그림 5.15 윈도우 흐름 제어 절차

 

이용자 인터페이스

그림 5.16 이용자/링크 계층간의 대화

 

그림 5.17 LAPB 요약 (a) 서비스 프리미티브 (b) 상태 천이도(ABM)

 

 

5.3.2 LAPB(Link Access Procedure Version B)

1) 컴퓨터와 공중 패킷 교환망간을 연결하는 점대점 전이중 링크상의 정보 프레임의 전송을 제어하기 위해

   사용되는 HDLC의 부분조합이다.
2) 이것을 사용하는 망은 보통 X.25 네트워크라고 한다.
3) LAPA(Link Access Procedure Version A)에서 발전된 것이다.
4) 선택적 재전송(SREJ)은 지원하지 않는다.  

 

 

5.3.3 멀티링크 절차(multilink procedure)

 1) 단일링크에서 얻을 수 있는 전송용량이 부족한 경우에 멀티링크가 사용된다.
 2) 이를 가능하게 하기 위하여 LAPB를 확대하여 MLP(multilink procedure)를 정의하게 되었다

 그림 5.18 멀티링크 (a) 데이터링크 계층의 주소 (b) 프레임 형식

 

5.3.4 LAPM(Link Access Procedure for Modems)

 1) LAPM은 V.32의 모뎀과 같이 에러 제어를 수행하는 모뎀에서 사용된다.
 2) D채널 연결로 접근 절차(LAPD)를 수정하고,

    고위 데이터 링크 제어 절차(HDLC)를 기준으로 한 오류 정정 프로토콜.

 그림 5.19 LAPM (a) 구성도 (b) 이용자 프리미티브와 해당 프레임

 

5.3.5 LAPD(Link Access Procedure D-channel)

 1) LAPD는 ISDN에서 사용되는 HDLC의 부분조합으로서 신호 채널(D-channel)에서 사용되는 정보 프레임의

    흐름을 제어하기 위하여 정의 되었다.
 2) 약간의 변경을 하며 프레임 릴레이 서비스에서 이용자의 데이터를 전송하기 위해 사용되기도 한다.
 3) 비연결성 접속(best-try) 방식과 연결중심(connection-oriented)방식의 서비스를 제공한다.

그림 5.21 LAPD (a) 프레임 형식 (b) 주소 영역

 

 그림 5.22 LAPD 제어 영역 (a) 정보 (b) 감시 (c) 비번호

 

5.3.6 LLC(Logical Link Control)

 1) LLC는 HDLC에서 파생되어 LAN에서 사용된다.
 
 2) 이용자 서비스 
   - 무응답 비연결성 접속(unacknowledged connectionless)
      o 이용자가 접속 방식의 경우 이용자가 프로토콜의 오버헤드를 최소화하면서 데이터를 전송할 수 있도록 한다.
      o 상위 계층에서 에러 복구와 순서유지등의 기능을 수행하면서 LLC게층에서 이 기능들을 중복수행하지

        않아도 되는 경우에 사용되는 방식이다.
  
   - 연결 중심(connection-oriented) 
     o 데이터의 전송전에 링크 계층의 논리적 접속을 성립하며 이 접속을 통하여 에러의 복구와 순서유지 등을

       수행한다.

 그림 5.23 LLC 이용자 서비스 프리미티브 (a) 비연결성 접속 (b) 연결 중심

 

 3) 프로토콜 동작(protocol operation)
   - LLC 프로토콜 개체는 두 가지의 운영형태를 지원
      o 형태 1
         무응답 비연결 방식
      o 형태 2
         연결성 접속 방식
        HDLC 프로토콜과 거의 유사하나 에러 검사와 프레밍은 MAC 부계층에서 수행된다.

 그림 5.24 LLC 프로토콜 (a) 프레임 형식 (b) 제어 영역의 비트 정의 (c) 데이터링크 제어 기능(형태2)

 

 

 

 4) MAC 서비스
   - 하위 MAC 부계층의 동작 방식에 관계없이 LLC 계층이 상대 LLC 계층으로 프레임을 전송하기 위한

     이용자 서비스가 제공된다.

그림 5.25 MAC 부계층 이용자 서비스 프리미티브 (a) 근거리 확인 (b) 원격 확인

 

그림 5.26 LLC 부계층 요약

 

  참조 : http://csl.changwon.ac.kr/cyberclasses/undergraduate/datacomm/Chapter5/1-5-3.htm