이더넷, 프레임

이더넷

프레임

MAC 프레임 = MAC 헤더 + LC 프레임 + MAC 트레일러

LLC 프레임 : LLC 계층이 MAC 계층에게 전송하도록 요청한 데이터

 

프레임 구조 

MAC 헤더 : Preamble, Start Delimiter, Destination Address, Source Address, Length

Preamble : 수신 호스트가 송신 호스트의 클록 동기를 맞추는 용도

Start Delimiter : 프레임의 시작 위치 구분

Source Address : 송신 호스트의 MAC 주소

Destination Address : 수신 호스트의 MAC 주소

Length : Data 필드에 포함된 가변 길이의 전송 데이터 크기

Checksum : 데이터 변형 오류를 감지하는 기능

이더넷 프레임의 Data 필드는 LLC 계층에서 보내진 LLC 프레임을 보관한다.

LLC 프레임 : DATA

LLC 트레일러 : Pad, Checksum

문자 프레임

프레임의 내용이 문자로만 구성된다

 

프레임의 구조

프레임의 시작과 끝에 특수 문자를 사용한다.

시작 : DLE/STX

끝 : DLE/ETX

전송 데이터에 특수 문자가 포함되면 혼선이 발생하기 때문에 이를 해결하기 위해 문자 스터핑 방법을 사용한다.

 

문자 스터핑 : 문자 프레임의 전송 데이터 중 DLE 문자가 포함될 때 혼란을 예방하는 방법

송신 호스트 : 데이터에 DLE 문자가 있으면 강제로 DLE 문자를 추가한다.

수신 호스트 : 데이터에 DLE 문자가 두 번 연속으로 있으면 DLE 문자를 삭제한다.

문자프레임

문자 스터핑 적용

비트 프레임

프레임의 시작과 끝을 구분하기 위해 플래그(01111110)를 사용한다.

 

비트 스터핑 : 송신 호스트가 전송하고자 하는 데이터 내용 중에 값이 1인 패턴이 연속해서 5번 발생하면 강제로 0을 추가해 전송해 혼란을 예방한다.

송신 호스트 : 데이터에 1이 연속해서 5번 발생하면 강제로 0을 추가

수신 호스트 : 데이터에 1이 연속해서 5번 발생하면 이어진 0을 제거

비트 프레임

비트 스터핑 적용

오류 검출

수신 측으로 전송한 데이터는 송신 측의 데이터와 동일해야 하지만, 다양한 원인 때문에 데이터 오류가 발생할 수 있다.

따라서 신뢰할 수 있는 네트워크 통신을 하려면 오류를 검출, 수정해야 한다.

 

오류의 종류 

단일-비트 오류 : 데이터 단위 중 하나의 비트만 변경하는 오류

다중-비트 오류 : 데이터 단위 중 두 개 이상의 비연속적인 비트를 변경하는 오류

집단 오류 : 데이터 단위 중 두 개 또는 그 이상의 연속적인 비트를 변경하는 오류

 

오류 복구 방식 

순방향 오류 복구 : 오류 복구 코드를 이용해 수신 호스트 스스로 오류를 복구

역방향 오류 복구 : 오류 검출 코드를 이용해 수신 호스트가 송신 호스트에게 오류를 통지

 

패리티 비트 검사

전송하는 데이터마다 패리티 비트를 하나씩 추가하여 홀수 또는 짝수 검사 방법으로 오류를 검출한다.

7비트 데이터를 전송할 때 1비트 검사 비트를 추가로 전송하여 수신측에서 데이터 전송 중 발생한 오류를 검출하는 방식.

추가로 전송되는 1비트를 '패리티 비트'라고 한다.

패리티 비트의 값은 데이터 코드 내에 있는 1의 수를 계산함으로써 결정된다.

홀수 패리티 방식 (Odd Parity)는 1의 개수를 홀수로, 짝수 패리티 방식 (Even Parity)는 1의 개수를 짝수로 맞춰준다.

이 방식은 전송 과정에서 홀수개의 비트가 깨지면 오류 검출 가능, 짝수개는 검출 불가능하다.

 

블록 합 검사(Block Sum Check)

짝수개의 비트가 깨지는 오류를 검출하기 위해 수평, 수직 방향 모두에 패리티 비트를 지정하는 방식.

문자를 블록으로 전송하면 오류 확률이 높아지는데, 오류 검출 능력을 향상시키려고 문자 블록에 수평 패리티와 수직 패리티를 2차원적으로 검사하는 방법이 바로 블록 합 검사이다.

행 단위 패리티에 열 단위의 오류 검사를 수행할 수 있는 열 패리티 문자를 추가하여 이중으로 오류 검출 작업을 수행한다. 추가된 열 패리티 문자를 '블록 검사 문자 (BCC, Block Check Character)'라고 한다. 

순환 중복 검사 (CRC, Cyclic Redundancy Check)

정확하게 오류를 검출하려고 다항식 코드를 사용하는 방법.

오류가 없을 땐 발생하지 않다가 오류가 발생하면 그 주위에 집단 오류를 검출하는 능력이 탁월하고 구현이 단순하다.

다항식(Polynomial)

CRC 발생기는 0과 1의 스트링 보다는 대수 다항식으로 표현하며, 하나의 다항식은 하나의 제수(Divisor)를 표현한다.

다항식 예는 사진으로 대체! 

나눗셈과 비슷하지만, 첫 번째 숫자를 체크섬에 써주고, 위아래가 같으면 0, 다르면 1로 판정하며 쭉 나아간다.