링크 계층 제어 프로토콜

7 년대 초 IBM 은 비트에 대한 동기식 데이터 링크 제어 규정 SDLC 를 최초로 제시했습니다. 이후 ANSI 와 ISO 모두 SDLC 를 채택 및 발전시켜 ANSI 의 고급 통신 제어 프로세스인 ADCP (Advanced Data Control Procedure), ISO 의 고급 데이터 링크 제어 절차인 HDLC 를 각각 제시했습니다. 링크 제어 프로토콜은 물리적 블록이나 패킷으로 분할된 데이터의 논리적 전송에 중점을 둡니다. 블록이나 패킷은 시작 플래그로 부팅되고 종료 플래그로 끝나며 프레임이라고도 합니다. 프레임은 각 컨트롤, 각 응답 및 프로토콜을 사용하여 전송되는 모든 정보의 미디어를 제어하는 도구입니다. 모든 비트 지향 데이터 링크 제어 프로토콜은 데이터 또는 개별 제어 정보가 프레임 단위로 전달되는 균일한 프레임 형식을 사용합니다. < P > 각 프레임의 앞과 뒤에는 플래그 코드 111111, 프레임의 시작, 끝 지침 및 프레임 동기화가 있습니다. 플래그 코드는 기형을 피하기 위해 프레임 내부에 표시할 수 없습니다. 로고 코드의 고유성을 보장하지만 프레임 내 데이터의 투명성을 고려하려면 " 비트 삽입 방법" 을 사용하여 해결할 수 있습니다. 이 방법은 발신자에서 플래그 코드를 제외한 모든 필드를 모니터링하고 5 개 연속 "1" 이 나타나면 그 뒤에 "" 을 추가한 다음 후속 비트 스트림을 계속 진행합니다. 수신측에서 시작 플래그 코드를 제외한 모든 필드도 모니터링됩니다. 5 개의 "1" 이 연속적으로 발견되면 다음 비트 "" 이 자동으로 삭제되어 원래의 비트 스트림을 복원합니다. 연속 6 개의 "1" 이 발견되면 삽입된 "" 에 오류가 발생하여 "1" 이 되거나 프레임의 종료 플래그 코드가 수신되었을 수 있습니다. 후자의 두 경우 프레임의 프레임 검사 시퀀스로 더 자세히 구분할 수 있습니다. " 비트 삽입 방법" 의 원리는 간단하며 하드웨어 구현에 적합합니다. 비트 지향 프로토콜의 프레임 형식에는 풍부한 제어 명령과 응답을 인코딩하여 정의할 수 있는 8 비트 제어 필드가 있습니다. 이는 BSC 프로토콜의 많은 전송 제어 문자와 이스케이프 시퀀스 기능을 수행하는 것과 같습니다. 비트 지향 데이터 링크 제어 프로토콜의 전형적으로 HDLC 는 프로토콜이 어떤 문자 인코딩 세트에도 의존하지 않는다는 특징을 가지고 있습니다. 데이터 메시지는 투명한 전송을 위한 " 비트 삽입 방법" 으로 하드웨어 구현이 용이합니다. 전이중 통신, 확인을 기다리지 않고 지속적으로 데이터를 전송할 수 있어 데이터 링크 전송 효율성이 향상됩니다. 모든 프레임은 CRC 검증을 사용하여 정보 프레임에 번호를 매겨 누수 또는 중복을 방지하며 전송 신뢰성이 높습니다. 전송 제어 기능은 처리 기능과 분리되어 있어 유연성과 제어 기능이 뛰어납니다. 이러한 특징으로 인해 현재 네트워크 설계는 일반적으로 HDLC 를 데이터 링크 제어 프로토콜로 사용하고 있습니다. HDLC 는 데이터 링크 설정을 시작할 때 특정 작동 방식을 선택할 수 있는 범용 데이터 링크 제어 프로토콜입니다. 링크 작동 방식이란 일반적으로 한 사이트가 마스터 스테이션 방식으로 작동할지, 아니면 슬레이브 방식으로 작동할지, 아니면 둘 다 작동할지에 관한 것입니다. (존 F. 케네디, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 링크명언) 링크에서 제어 대상 스테이션을 마스터 스테이션이라고 하고, 다른 마스터 제어 스테이션을 슬레이브 스테이션이라고 합니다. 마스터 스테이션은 데이터 흐름을 구성하고 링크의 오류를 복구하는 역할을 합니다. 마스터 스테이션에서 슬레이브 스테이션으로 전송되는 프레임을 명령 프레임이라고 하며, 스테이션에서 마스터 스테이션으로 반환되는 프레임을 응답 프레임이라고 합니다. 여러 사이트를 연결하는 링크는 일반적으로 폴링 기술을 사용합니다. 다른 스테이션을 폴링하는 스테이션을 마스터 스테이션이라고 하며, 점대점 점화 링크의 각 스테이션은 마스터 스테이션이 될 수 있습니다. 마스터 스테이션은 슬레이브 스테이션보다 더 많은 논리적 기능을 필요로 하므로 터미널이 호스트에 연결될 때 호스트는 일반적으로 마스터 스테이션입니다. 한 스테이션이 여러 체인에 연결된 경우 해당 스테이션은 일부 링크의 경우 마스터 스테이션이고 다른 링크의 경우 슬레이브 스테이션일 수 있습니다. 일부는 마스터 스테이션과 슬레이브 스테이션 기능을 겸비할 수 있습니다. 이 스테이션을 조합 스테이션이라고 하며, 조합 스테이션 간의 정보 전송을 위한 프로토콜은 대칭입니다. 즉, 링크에 마스터, 슬레이브 스테이션은 동일한 전송 제어 기능을 가지고 있습니다. 이를 균형 작업이라고도 하며 컴퓨터 네트워크에서 매우 중요한 개념입니다. 반대로, 그 작업에는 마스터, 슬레이브, 그리고 각기 다른 기능을 가진 작업이 있습니다. 이를 불균형적인 작업이라고 합니다. (주 역, 역, 역, 역, 역, 역, 역, 역)

HDLC 에서 일반적으로 사용되는 세 가지 작동 방법은 다음과 같습니다. (1) 정상 응답 방법 NRM 은 불균형적 데이터 링크 작동 방식이며 불균형적 정상 응답 모드라고도 합니다. 이 작업은 터미널 지향 지점 간 또는 점 대 점 링크에 적용됩니다. 이러한 방식으로 전송 프로세스는 마스터 스테이션에서 시작되며, 마스터 스테이션에서 명령 프레임을 받은 후에만 마스터 스테이션에 대한 응답으로 정보를 전송할 수 있습니다. 응답 정보는 하나 이상의 프레임으로 구성될 수 있으며, 정보가 여러 프레임으로 구성된 경우 마지막 프레임을 나타내야 합니다. 마스터 스테이션은 전체 링크를 관리하며 폴링, 슬레이브 선택 및 슬레이브에 명령을 보낼 수 있는 권리를 가지며 시간 초과, 재전송 및 다양한 복구 작업을 제어할 수 있습니다. NRM 작동 방식은 그림 3.7(a) 에 나와 있습니다. (2) 비동기 응답 모드 ARM, 비동기 응답 모드 ARM 도 불균형 데이터 링크 작동 방식이며 NRM 과 달리 ARM 의 전송 프로세스는 슬레이브에서 시작됩니다. 스테이션에서 마스터 스테이션으로 능동적으로 전송된 하나 이상의 프레임에는 정보가 포함되거나 제어용으로만 전송된 프레임이 포함될 수 있습니다. 이 작동 방식에서는 슬레이브 스테이션에서 시간 초과 및 재발송을 제어합니다. 이 방식은 폴링 방식을 채택한 다역 연로에 필수적이다. 암 작동 방식은 그림 3.7(b) 에 나와 있습니다. (3) 비동기 밸런스 방식 ABM, 비동기 밸런스 방식 ABM 은 모든 노드가 전송을 시작할 수 있도록 하는 작동 방식입니다. 링크 전송 효율성을 높이기 위해 노드 간에 양방향으로 필요한 높은 정보 처리량을 제공합니다. 이 작동 방식에서는 언제든지 모든 스테이션이 전송 작업을 시작할 수 있습니다. 각 스테이션은 마스터 스테이션과 슬레이브 스테이션 모두 될 수 있으며 각 스테이션은 콤보 스테이션입니다. 각 역에는 동일한 프로토콜 세트가 있으며, 모든 스테이션은 명령을 보내거나 받을 수 있으며, 응답을 제공할 수 있으며, 각 스테이션은 오류 복구 프로세스에 대해 동일한 책임을 지고 있습니다. ABM 작동 방식은 그림 3.7(c) 을 참조하십시오. 데이터 링크 계층은 HDLC 에서 데이터 및 제어 메시지를 프레임의 표준 형식으로 전송합니다. HDLC 의 프레임은 BSC 의 문자 블록과 비슷하지만 BSC 프로토콜의 데이터 메시지 및 제어 메시지는 독립적으로 전송되며, HDLC 의 명령은 균일한 형식으로 프레임별로 전송되어야 합니다. HDLC 의 전체 프레임은 그림 3.8 에 나와 있는 플래그 필드 (F), 주소 필드 (A), 제어 필드 (C), 정보 필드 (I), 프레임 검증 시퀀스 필드 (FCS) 등으로 구성됩니다.

(1) 플래그 필드 (F): 플래그 필드가 111111 인 비트 패턴으로 프레임의 시작과 이전 프레임의 종료를 표시합니다. 플래그 필드는 프레임과 프레임 사이의 채우기 문자로도 사용할 수 있습니다. 일반적으로 프레임 전송이 수행되지 않는 동안 채널은 여전히 활성화되어 있습니다. 이 상태에서는 발신자가 플래그 필드를 계속 전송하면 새 프레임 전송이 시작된 것으로 간주됩니다. 비트 삽입법을 사용하면 데이터를 투명하게 전송할 수 있습니다.

(2) 주소 필드 (a): 주소 필드의 내용은 사용 중인 운영 방식에 따라 다릅니다. 조작 방식에서는 마스터, 슬레이브, 콤비네이션 스테이션이 있습니다. 각 슬레이브 스테이션과 콤보 스테이션에는 고유한 주소가 할당됩니다. 명령 프레임의 주소 필드는 상대 스테이션의 주소를 가지고 있고 응답 프레임의 주소 필드가 전달하는 주소는 본 사이트의 주소입니다. 한 주소를 두 개 이상의 스테이션에 할당할 수도 있습니다. 이 주소를 그룹 주소라고 하며, 그룹 주소로 전송된 프레임은 그룹 내의 모든 그룹 1 연의 스테이션에서 받을 수 있습니다. 그러나 스테이션 또는 콤보 스테이션이 응답을 보낼 때 고유한 주소를 사용해야 합니다. 전체 "1" 주소를 사용하여 브로드캐스트 주소라고 하는 모든 스테이션이 포함된 주소를 나타낼 수도 있습니다. 브로드캐스트 주소가 포함된 프레임은 링크의 모든 스테이션으로 전달됩니다. 또한 전체 "" 주소는 스테이션 없는 주소로 규정되어 있습니다. 이 주소는 어떤 스테이션에도 할당되지 않고 테스트만 합니다.

(3) 제어 필드 (c): 제어 필드는 링크 모니터링 및 제어를 위한 다양한 명령과 응답을 구성하는 데 사용됩니다. 송신자 마스터 또는 콤비네이션 스테이션은 제어 필드를 사용하여 주소 지정된 스테이션 또는 콤비네이션 스테이션에서 합의 된 작업을 수행하도록 알립니다. 대신 스테이션에서 이 필드를 사용하여 명령에 대한 응답으로 완료된 작업이나 상태 변경을 보고합니다. 이 필드는 HDLC 의 핵심입니다. 제어 필드의 첫 번째 또는 첫 번째, 두 번째 비트는 전송 프레임 유형을 나타내고, HDLC 에는 정보 프레임 (I 프레임), 모니터링 프레임 (S 프레임) 및 번호가 지정되지 않은 프레임 (U 프레임) 의 세 가지 다른 프레임 유형이 있습니다. 제어 필드의 다섯 번째 비트는 폴링/종료 (Poll/Final) 비트인 P/F 비트입니다. (4) 정보 필드 (I): 정보 필드는 임의의 이진 비트 문자열일 수 있습니다. 비트 문자열 길이는 제한되지 않으며 상한선은 FCS 필드 또는 통신 스테이션의 버퍼 용량에 의해 결정되며 현재 국제적으로 더 많이 사용되는 것은 1~2 비트입니다. 하한은 일 수 있습니다. 즉, 정보 필드가 없습니다. 그러나 모니터링 프레임 (S 프레임) 에는 정보 필드가 없어야 한다고 명시되어 있습니다. (5) 프레임 검증 시퀀스 필드 (FCS): 프레임 검증 시퀀스 필드는 16 비트 CRC 를 사용하여 두 플래그 필드 사이에 있는 전체 프레임의 내용을 확인할 수 있습니다. FCS 생성 다항식 CCITT V4.1 권장 사항 X16+X12+X5+1. < P > 데이터 링크 레이어 3.9 HDLC 에는 정보 프레임 (I 프레임), 모니터링 프레임 (S 프레임) 및 번호가 매겨지지 않은 프레임 (U 프레임) 의 세 가지 프레임 유형이 있습니다. 각 프레임의 제어 필드 형식 및 비트 정의는 그림 3.9 에 나와 있습니다.

(1) 정보 프레임 (I 프레임): 정보 프레임은 유효한 정보 또는 데이터 (일반적으로 I 프레임이라고 함) 를 전달하는 데 사용됩니다. I 프레임은 제어자 1 위가 "" 으로 표시됩니다. 정보 프레임의 제어 필드에 있는 N(S) 은 발신자가 확인을 기다리지 않고 여러 프레임을 연속적으로 보낼 수 있도록 전송 프레임 번호를 보관하는 데 사용됩니다. N(R) 은 수신자의 다음 예상 프레임을 저장하는 데 사용되는 시퀀스 번호이며, N(R)=5 는 수신자의 다음 프레임이 5 번 프레임을 수신한다는 것을 의미합니다. 즉, 5 번 프레임 앞의 각 프레임이 수신됩니다. N(S) 과 N(R) 은 모두 3 비트 이진 인코딩이며 ~ 7 값을 가질 수 있습니다.

(2) 모니터링 프레임 (S 프레임): 모니터링 프레임은 오류 제어 및 흐름 제어에 사용되며 일반적으로 S 프레임이라고 합니다. S 프레임은 제어 필드의 첫 번째와 두 번째 비트가 "1" 으로 표시됩니다. S 프레임에는 정보 필드가 있으며 6 바이트 또는 48 비트만 있습니다. S 프레임의 제어 필드의 세 번째, 네 번째 비트는 S 프레임 유형 인코딩이고, * * * 네 가지 인코딩이 있습니다. < P > -수신 준비 (RR), 마스터 스테이션 또는 슬레이브에서 전송됩니다. 마스터 스테이션은 RR 형 S 프레임을 사용하여 슬레이브 스테이션, 즉 N(R) 번호를 전송하려는 I 프레임을 폴링할 수 있습니다. 이러한 프레임이 있으면 전송됩니다. 스테이션에서도 RR 형 S 프레임을 사용하여 응답할 수 있습니다. 즉, 스테이션에서 마스터 스테이션에서 수신하고자 하는 다음 I 프레임의 번호는 N(R) 입니다. < P > 1-거부 (REJ)-N(R) 으로 시작하는 프레임과 그 이후의 모든 프레임을 송신자에게 재발송하도록 요청하기 위해 마스터 또는 슬레이브에서 전송되며, 이는 N(R) 이전의 I 프레임이 올바르게 수신되었음을 의미합니다. < P > 1-수신 준비 안 됨 (RNR) 은 N(R) 보다 작은 번호가 있는 I 프레임이 수신되었지만 현재 사용 중이므로 N(R) 번호가 있는 I 프레임을 받을 준비가 되지 않았음을 나타냅니다. 이는 링크 트래픽을 제어하는 데 사용할 수 있습니다. 11-거부 (SREJ) 를 선택합니다. 발신자에게 N(R) 단일 I 프레임을 보내달라고 요청하고 해당 번호의 I 프레임이 모두 확인되었음을 암시합니다. < P > 은 (는) 준비된 RR 형 S 프레임 수신과 준비되지 않은 RNR 형 S 프레임 수신에 두 가지 주요 기능이 있음을 알 수 있습니다. 첫째, 이 두 가지 유형의 S 프레임은 스테이션에서 정보를 받을 준비가 되었거나 받을 준비가 되지 않았음을 나타내는 데 사용됩니다. 둘째, 번호가 N(R) 보다 작은 수신된 모든 I 프레임을 확인합니다. REJ 를 거부하고 SREJ 형 S 프레임을 거부하여 상대역에 오류가 발생했음을 나타냅니다. REJ 프레임은 GO-back-N 정책에 사용되며, N(R) 이전 프레임의 재발송을 요청하는 데 사용됩니다. N(S) 이 REJ 형 S 프레임의 N(R) 과 같은 I 프레임을 받으면 REJ 상태를 지울 수 있습니다. SREJ 프레임은 재발송 정책을 선택하는 데 사용되며 N(S) 과 같은 SREJ 프레임의 N(R) 에 대한 I 프레임을 받으면 SREJ 상태를 제거해야 합니다.

(3) 번호가 지정되지 않은 프레임 (u 프레임): 번호가 지정되지 않은 프레임은 제어 필드에 번호 N(S) 과 N(R) 이 포함되지 않아 이름이 지정되며 u 프레임이라고 합니다. U 프레임은 5 개의 M 비트 (M1, M2, M3, M4, M5, 보정 비트라고도 함) 로 정의된 링크 설정, 제거 및 다양한 제어 기능을 제공하는 데 사용됩니다. 5 개의 M 비트는 32 개의 추가 명령 기능 또는 32 개의 응답 기능을 정의할 수 있지만 현재 많은 부분이 비어 있습니다.