데이터 링크 계층 - HDLC 프로토콜

ISO에서는 IBM SNA의 데이터 링크 프로토콜로 사용되는 SDLC(synchronnous Dats Link Control)를 HDLC로 발전시켰다.

CCITT에서는 HDLC를 다시 수정하여 X.25에서 사용할 수 있도록 LAP(Link Access Procedure)으로 발전시켰고,

이는 다시 LAPB(Link Access Procedure-Balanced)로 향상되었다. 따라서 해당 프로토콜들은 기본 특성이 유사하다.

 

HDLC(High-level Data Link Control) 프로토콜은 컴퓨터가 일대일, 일대다로 연결된 환경에서 데이터 송수신 기능을 제공

호스트의 종류

주국(Primary Station): 명령을 전송하는 호스트

종국(Secondary Station): 명령에 대한 응답을 회신하는 호스트

혼합국(Combined Station): 주국과 종국 기능을 모두 지닌 호스트

 

기본 동작 원리

주국이 종국에게 명령을 전송하고

종국은 주국에게 응답을 회신함

 

프레임 구조

HDLC 프레임

위 그림은 HDLC 프레임의 구조로 상단의 숫자는 비트 수이다. 프레임의 좌우에 위치한 01111110 플레그는 프레임의 시작과 끝을 구분함.

 

각 필드의 의미

Address(주소) : 일대다로 연결된 환경에서 특정 호스트를 구분하여 지칭하는 목적으로 사용

                           주국에서 정보 프레임 전송 시 - 수신 호스트인 종국 주소를 표기,

Control(제어) : 프레임 종류를 구분 

                         1) 정보 프레임 : 네트워크 계층에서 내려온 패킷을 전송

                         2) 감독 프레임 : 정보 프레임에 대한 응답 기능을 수행

                         3) 비번호 프레임 : 연결 설정의 제어

Data(데이터) : 가변 크기의 전송 데이터로 상위 계층인 네트워크 계층에서 보내진 패킷이 캡슐화됨

Checksum(체크섬) : CRC-CCITT를 생성 다항식으로 하는 오류 검출 코드로 사용

 

프레임 종류

정보 프레임

3 비트 크기의 순서 번호: 0 ~ 7

Seq: 정보 프레임의 송신용 순서 번호

Next: 피기배킹 목적의 응답용 순서 번호(다음에 수신을 기대하는 프레임 번호로 해당 번호 이전까지의 프레임은 정산 수신 되었음을 의미)

P/F : 값이 1로 지정되었을 경우에 한하여 Poll 혹은 Final의 의미를 가짐.

         주국의 명령 프레임에서 사용될 때 Poll이라 하고, 종국의 응답 프레임에서 사용될 때는 Final이라 함.

         하나의 주국 컴퓨터가 다수의 종국 컴퓨터를 제어하기 위한 용도, 주국에서 종국에 데이터 전송을 허가할 때 사용

         주국에서 데이터를 보내고자 하는 종국이 있는지 확인할 때 Poll의 의미로 1 값 지정,

         종국에서 주국으로 데이터를 전송할 때는 Final의 의미로 사용

 

감독 프레임

정보 프레임에 대한 응답 기능을 수행하는 프레임으로 긍정 응답 프레임과 부정 응답 프레임으로 구분됨.

Type 필드 값에 따라 아래와 같이 네 가지로 구분됨.

감독 프레임의 종류

Type 0: (RR) 긍정 응답 프레임, Next 필드 : 다음에 수신을 기대하는 프레임 번호

Type 1: (REJ) 부정 응답 프레임, Next 필드 : 재전송되어야 하는 프레임의 번호

Type 2: (RNR) 응답 프레임 + 흐름 제어 기능 제공, Next 필드 : 다음에 수신을 기대하는 프레임 번호 

                         긍정 응답 기능과 함께 송신 호스트에 송신을 중지하도록 요구함

                         => 송신 호스트에 다시 전송을 요구할 때는 RR, REJ 등 목적에 맞는 제어 프레임 전송

Type 3: (SREJ) 선택적 재전송 방식에서 사용하는 부정 응답 프레임, Next 필드 : 재전송이 필요한 특정 프레임 번호

 

비번호 프레임

순서 번호가 없는 프레임을 정의. 주로 연결 제어의 목적으로 사용하고, 비연결형 데이터 전송에도 사용됨

 

Type과 Modifier 필드를 합해 총 5비트로 다음과 같은 프레임을 정의함.

1) SABM (Set ABM): 비동기 균형(Asynchronous Balanced) 모드의 연결 설정을 요구

2) SNRM (Set NRM): 정규 응답(Normal Response) 모드의 연결 설정을 요구

3) SARM (Set ARM): 비동기 응답(Asynchronous Response) 모드의 연결 설정을 요구

4) DISC: 연결 설정 해제를 요구

5) RSET: 비정상적인 프로토콜의 동작에 따른 리셋 기능을 수행, 종국의 하드웨어 제어 기능을 리셋하도록 통보하는 데 사용

6) FRMR (Frame Reject): 프레임 수신을 거부

7) UA (Unnumbered ACK): 비번호 프레임에 대한 응답 기능을 수행

 

연결 설정 모드의 종류: NRM, ABM, ARM

연결 모드	설명
정규 응답 (Normal Response)	불균형 모드를 의미하므로, 호스트 하나는 주국 다른 하나는 종국으로 동작함. SNRM을 이용하여 연결 설정을 요구하며 종국에서 데이터를 전송하려면 반드시 주국의 허락이 필요
비동기 균형 (Asynchronous Balanced)	두 호스트가 혼합국으로 동작, 양쪽에서 명령과 응답을 전송 가능. 둘 중 임의의 호스트에서 SABM을 이용한 연결 설정 요구 수행 가능
비동기 응답 (Asynchronous Response)	불균형 모드이나 종국이 주국의 허락 없이 데이터를 전송할 수 있음. 주국의 허락 없이(주국에 의한 P/F 비트의 Poll 지정 없이) 종국에서 먼저 SARM 응답을 보낼 수 있음.

 

LAP(Link Access Protocol) 프로토콜

비동기 응답 모드인 ARM으로 동작

연결 설정 과정 : 주국에서 SARM 명령을 전송하고 이에 대한 종국의 UA 응답 전송으로 완료

LAP는 비동기 응답 모드로 동작하기 때문에 아래의 그림과 같이 종국에서 주국으로 SARM 응답을 전송하여 연결 설정을 요구도 가능종국으로부터 SARM 응답을 받은 주국이 SARM 명령을 전송하고, 최종적으로 종국에서 UA 응답을 전송하여 연결 설정이 완료됨

연결 해제의 경우 주국으로부터 DISC 명령이 발생하면 종국에서 UA 응답을 전송하는 것으로 해제가 완료됨.

(a)의 경우 2단계, (b)의 경우 3단계로 연결 설정 및 해제 과정이 이루어짐.

 

LAPB(Link Access Protocol-Balanced) 프로토콜

LAPB는 양쪽 호스트가 혼합국으로 동작하여 누구나 먼저 명령을 전송이 가능함.

아래의 그림은 비동기 균형 모드의 연결을 설정하기 위해 오른쪽 호스트가 왼쪽 호스트에 SABM 명령을 전송한 경우로,

왼쪽 호스트에서는 UA 응답을 전송하여 데이터 링크 계층(2 계층)에서의 연결 설정이 완료됨.

 

연결 해제의 경우에도 임의의 호스트에서 DISC 명령을 전송하고, 이를 수신한 측에서 UA 응답을 하여 완료됨. 

즉, LAP와는 다르게 어느 경우에도 2단계로 처리 가능

 

 

 

 

참고 자료 :

쉽게 배우는 데이터 통신과 컴퓨터 네트워크 3판 - 박기현 지음