데이터링크계층의 주요 기능은 무엇인가?

데이터 링크 계층의 주요 기능: 1. 데이터를 데이터 블록으로 결합하고 이를 프레임으로 캡슐화합니다. 2. 오류 제어 4. 링크 제어 6. 데이터와 데이터를 구별합니다. 제어 정보 7. 투명한 전송.

이 튜토리얼의 운영 환경: Windows 10 시스템, Dell G3 컴퓨터.

데이터 링크 계층의 주요 기능

1. 프레이밍(프레임 동기화)---데이터를 데이터 블록으로 결합하고 프레임으로 캡슐화합니다.

네트워크 계층에 서비스를 제공하기 위해 , 데이터 링크 계층은 물리 계층에서 제공하는 서비스를 사용해야 합니다. 물리 계층은 비트 스트림으로 전송되며, 이 비트 스트림은 데이터 전송 과정에서 오류가 없음을 보장하지 않습니다. 수신된 비트 수는 전송된 비트 수보다 작거나 같거나 많을 수 있습니다. 그리고 이 때, 데이터의 효과적인 오류 제어를 달성하기 위해 데이터 링크 계층에서는 "프레임" 데이터 블록을 사용하여 전송합니다. 프레임 형식으로 전송하려면 해당 프레임 동기화 기술이 있어야 합니다. 이것이 데이터 링크 계층의 "프레이밍"("프레임 동기화"라고도 함) 기능입니다.

프레임 전송 방법 사용의 장점은 다음과 같습니다. 데이터 전송 오류가 발견되면 전체 데이터 비트 스트림을 재전송할 필요 없이 오류가 있는 프레임만 다시 전송하면 되므로 전송 효율이 향상됩니다. . 대폭 개선되었습니다.

프레임 전송 방식을 사용하면 두 가지 문제가 발생한다는 장점이 있습니다.

(1) 프레임의 시작과 끝을 식별하는 방법

(2) 재전송이 혼합된 데이터 프레임에서 수신자는 수신 재전송된 데이터 프레임이 수신되면 새로운 데이터 프레임으로 인식됩니까, 아니면 재전송된 프레임으로 인식됩니까? 이는 이를 식별하기 위해 데이터 링크 계층의 다양한 "프레임 동기화" 기술에 의존합니다. '프레임 동기화' 기술을 사용하면 수신자는 완전히 정렬되지 않은 비트 스트림에서 각 프레임의 시작과 끝을 정확하게 구분할 수 있으며, 재전송된 프레임도 식별할 수 있습니다.

2. 오류 제어

• 데이터 통신 과정에서 물리적 링크 성능, 네트워크 통신 환경 등의 요인으로 인해 일부 전송 오류가 불가피하게 발생할 수 있으나, 데이터 통신의 정확성을 보장하기 위해 이러한 오류가 발생할 가능성을 가능한 한 낮추는 것이 필요합니다. 이 기능은 "오류 제어" 기능인 데이터 링크 계층에서도 구현됩니다.

• 디지털 또는 데이터 통신 시스템에서는 일반적으로 오류 제어를 위해 간섭 방지 코딩이 사용됩니다. 일반적으로 FEC(순방향 오류 수정), ARQ(피드백 감지), HEC(하이브리드 오류 수정), IRQ(정보 피드백)의 4가지 범주로 나뉩니다.

• FEC 방법은 "감시 요소"(또는 "검사 요소")라고 불리는 정보 코드 시퀀스의 특정 구조에 충분한 중복 비트를 추가하는 것입니다. 수신 측 디코더는 소수의 오류를 자동으로 식별하고 양 당사자가 합의한 특정 감독 규칙에 따라 이를 수정할 수 있습니다. FEC는 실시간 고속 데이터 전송 상황에 가장 적합합니다.

• 비실시간 데이터 전송에서는 ARQ 오류 제어 방법이 일반적으로 사용됩니다. 디코더는 수신된 코드그룹에서 ​​인코딩 규칙에 따라 하나씩 오류를 검출한다. 오류가 없으면 "확인" ACK 정보가 전송 측에 피드백되고, 오류가 있으면 ANK 정보가 피드백되어 전송 측에 방금 보낸 정보를 재전송하도록 요청함을 나타냅니다. ARQ 방법의 장점은 중복 코딩 비트가 적고 오류 감지 기능이 강력하며 인코딩 및 디코딩이 간단하다는 것입니다. 오류 감지는 채널 특성과 관련이 적기 때문에 비실시간 통신에서 보편적인 응용 가치를 갖습니다.

• HEC 방법은 위의 두 가지 방법을 유기적으로 결합한 것입니다. 즉, 오류 비트 수가 오류 정정 능력을 초과하면 오류 코드를 오류 정정 기능 내에서 수행합니다. 오류 코드와 상관없이 감지 ARQ 방법은 오류 수정에 얼마든지 사용될 수 있습니다.

• IRQ 방법은 전체 수신이 가능한 가장 간단한 오류 제어 방법입니다. 이 오류 검출 방법은 수신측에서 수신된 신호 코드를 그대로 송신측에 전달하고, 이를 원래의 송신 신호 코드와 비교하여 오류가 발견되면 송신측에서 이를 재전송합니다. 이는 저속 비실시간 데이터 통신에만 적합하며 상대적으로 원시적인 접근 방식입니다.

3. 흐름 제어

양측 간의 데이터 통신에서는 데이터 통신의 흐름을 어떻게 제어하는지도 매우 중요합니다. 이는 데이터 통신의 질서 있는 진행을 보장할 수 있을 뿐만 아니라 통신 과정에서 수신자가 늦게 ​​수신하여 발생하는 데이터 손실을 방지할 수 있습니다. 이것이 데이터링크 계층의 "흐름 제어" 기능이다.

데이터 전송 및 수신은 특정 전송 속도 규칙을 따라야 합니다. 그래야 수신자가 발신자가 보낸 데이터를 적시에 수신할 수 있습니다. 그리고 수신자가 수신하기에 너무 늦었을 경우 기본적으로 두 측면의 속도가 일치하도록 발신자의 데이터 전송 속도를 제때에 제어해야 합니다.

4. 링크 제어

데이터 링크 계층의 "링크 관리" 기능에는 데이터 링크의 설정, 유지 관리 및 해제라는 세 가지 주요 측면이 포함됩니다.

네트워크의 두 노드가 통신하려면 데이터를 보내는 사람이 받는 사람이 수신할 준비가 되었는지 알아야 합니다. 이를 위해 두 통신 당사자는 먼저 기본 데이터 링크를 설정하는 데 필요한 일부 정보를 교환해야 합니다. 데이터 링크는 데이터가 전송되는 동안 유지되어야 하며, 통신이 완료되면 해제되어야 합니다.

5. MAC 주소 지정

이것은 데이터 링크 계층의 MAC 하위 계층의 주요 기능입니다. 여기서 언급하는 "어드레싱"은 다음 장에서 소개할 "IP 주소 어드레싱"과는 완전히 다릅니다. 여기서 발견되는 주소는 "물리적 주소" 및 "하드웨어"로도 알려진 컴퓨터 네트워크 카드의 MAC 주소이기 때문입니다. 주소" "를 IP 주소 대신 사용하세요.

이더넷에서는 MAC(Media Access Control) 주소가 주소 지정에 사용되며 MAC 주소는 각 이더넷 네트워크 카드에 기록됩니다. 이는 다중 지점 연결의 경우 매우 필요합니다. 왜냐하면 이 다중 지점 연결 네트워크 통신에서는 각 프레임이 올바른 주소로 정확하게 전송될 수 있는지 확인해야 하며 수신자는 보낸 사람이 어느 스테이션인지 알아야 하기 때문입니다. .

6. 데이터와 제어 정보를 구별하세요

데이터와 제어 정보가 동일한 채널에서 전송되기 때문에, 데이터와 제어 정보가 동일한 프레임에 있는 경우가 많기 때문에 그에 따른 조치가 필요합니다. 실제로 필요한 데이터 정보만 전송되도록 구분할 수 있습니다.

7. 투명한 전송

여기서 언급하는 "투명한 전송"이란 데이터가 어떤 종류의 비트 조합이든 데이터 링크에서 효과적으로 전송할 수 있다는 의미입니다. 이를 위해서는 전송된 데이터의 비트 조합이 특정 제어 정보와 정확히 일치하는 경우 수신기가 해당 데이터를 일종의 제어 정보로 착각하지 않도록 해당 기술적 조치를 취할 수 있어야 합니다. 이러한 방식으로만 데이터 링크 계층의 전송이 투명하게 보장될 수 있습니다.

참고: 위의 7개 링크 레이어 기능 중 처음 5개가 가장 중요합니다. 마지막 2개 기능은 처음 5개 기능에서 우연히 구현되었으며 추가 기술이 필요하지 않으므로 여기서는 첫 번째 기능만 소개합니다. 다섯 가지 기능.

링크 계층에서 네트워크 계층으로 제공하는 서비스

데이터 링크 계층의 설계 목표는 네트워크 계층에 필요한 다양한 서비스를 제공하는 것입니다. 실제 서비스는 시스템마다 다르지만 일반적으로 데이터 링크 계층은 네트워크 계층에 다음과 같은 세 가지 유형의 서비스를 제공합니다.

1. 확인 없는 연결 없는 서비스

"확인 없음 "Connectionless 서비스" 이는 원본 컴퓨터가 대상 컴퓨터에 독립 프레임을 보내고 대상 컴퓨터가 이러한 프레임을 승인하지 않음을 의미합니다. 이러한 서비스를 이용하면 사전에 논리적 연결을 설정할 필요가 없고, 나중에 논리적 연결을 설명할 필요도 없습니다. 이로 인해 특정 프레임의 데이터가 회선상의 이유로 손실된 경우 데이터 링크 계층에서는 이러한 손실된 프레임을 감지하지 못하고 해당 프레임을 복구하지 않습니다. 물론, 오류율이 매우 낮거나 데이터 무결성 요구 사항이 높지 않은 경우(예: 음성 데이터) 이러한 서비스는 오류가 매우 간단하기 때문에 여전히 매우 유용합니다. OSI 위의 계층으로 복구됩니다. 예를 들어, 대부분의 LAN이 데이터 링크 계층에서 사용하는 서비스도 확인되지 않은 비연결 서비스입니다.

2. 확인된 비연결 서비스

위와 같은 "확인되지 않은 비연결 서비스"의 단점을 해결하고 데이터 전송의 신뢰성을 높이기 위해 "확인된 비연결 서비스"가 도입되었습니다. 이 연결 서비스에서 소스 호스트 데이터 링크 계층은 전송된 각 데이터 프레임에 번호를 지정해야 하며 대상 호스트 데이터 링크 계층도 수신된 각 데이터 프레임을 확인해야 합니다. 소스 호스트 데이터 링크 계층이 지정된 시간 내에 전송된 데이터 프레임에 대한 승인을 받지 못하면 프레임을 다시 보내야 합니다. 이렇게 하면 발신자는 각 프레임이 상대방에게 올바르게 도달하는지 여부를 알 수 있습니다. 이러한 유형의 서비스는 무선 통신 시스템과 같이 신뢰할 수 없는 채널에서 주로 사용됩니다. 프레임 전송 전에 데이터 링크를 설정할 필요가 없고, 프레임 전송이 완료된 후 데이터 링크를 해제하지 않는다는 점에서 아래 설명된 "승인된 연결 지향 서비스"와 다릅니다.

3. 연결형 서비스 확정

대부분의 데이터 링크 계층은 네트워크 계층에 연결 지향 확인 서비스를 제공합니다. 이 서비스를 사용하려면 원본 컴퓨터와 대상 컴퓨터가 데이터를 전송하기 전에 연결을 설정해야 합니다. 연결을 통해 전송되는 각 프레임에도 번호가 지정되며 데이터 링크 계층은 각 프레임이 수신되도록 보장합니다. 또한 각 프레임이 정상적인 순서로 한 번만 수신되도록 보장합니다. 이는 연결 중심 서비스와 앞서 소개한 '무확인 연결 서비스'의 차이점이기도 하다. 연결 없는 확인 서비스에서는 확인이 감지되지 않으면 시스템에서는 상대방이 이를 수신하지 않은 것으로 간주한다. 연결이 없는 데이터이기 때문에 이러한 데이터가 여러 번 반복될 수 있으며, 상대방도 이를 여러 번 수신하여 데이터 오류가 발생할 수 있습니다. 이 서비스 유형에는 데이터 링크 설정, 데이터 전송 및 데이터 링크 해제 단계의 세 가지 단계가 있습니다. 전송된 각 프레임에는 프레임 전송 내용과 순서의 정확성을 보장하기 위해 번호가 매겨져 있습니다. 대부분의 WAN 통신 서브넷의 데이터 링크 계층은 연결 지향 승인 서비스를 사용합니다.

이더넷은 연결 없는 작업 모드를 사용합니다. 전송된 데이터 프레임에는 번호가 지정되지 않으며 상대방이 확인을 다시 보낼 필요가 없습니다. 목적지 스테이션이 잘못된 프레임을 수신하면 이를 폐기하고 다른 조치를 취하지 않습니다.

기타 지식 포인트

• LAN의 장점: 브로드캐스트 기능이 있으며 한 사이트에서 전체 네트워크에 쉽게 액세스할 수 있으며 시스템의 확장과 점진적인 발전을 촉진합니다. 그리고 시스템 섹스의 생존.

• 이더넷에서 사용하는 프로토콜은 충돌 감지 기능이 있는 Carrier Sense Multipoint Access CMSA/CD입니다. 프로토콜의 핵심 사항은 보내기 전에 듣고, 보내는 동안 듣고, 버스에서 충돌이 발견되면 즉시 보내기를 중지하는 것입니다. 그런 다음 백오프 알고리즘에 따라 임의의 시간 동안 기다린 후 다시 보냅니다. 따라서 각 스테이션이 데이터를 보낸 후 짧은 시간 내에 충돌이 발생할 가능성이 있습니다. 이더넷의 각 스테이션은 이더넷 채널을 두고 동등하게 경쟁합니다.

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