기술나눔

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지난 블로그에서 우리는 컴퓨터 네트워크의 물리적 계층에 대해 배웠습니다. 아직 읽지 않았다면 먼저 그것에 대해 배울 수 있으며, 이는 우리가 이 연구를 시작하는 데 도움이 될 것입니다. 문:컴퓨터 네트워크-물리층
다음으로 공식적으로 설명을 시작하겠습니다.데이터링크 계층

기본 사상

데이터 링크 계층은 장치 간의 통신을 구현하는 데 매우 중요한 계층입니다.
사용되는 채널은 두 가지 유형으로 구분됩니다.

• 지점 간 채널
• 방송 채널

링크: 한 노드에서 인접한 노드까지의 구간입니다.물리적 회로 , 그 사이에 다른 스위칭 노드가 없습니다. 링크는 경로의 한 구성요소일 뿐입니다.
데이터링크 : 링크에 통신 프로토콜을 구현하는 하드웨어와 소프트웨어를 추가하여 데이터 링크를 형성하는 것을 의미합니다. 데이터 링크는 물리적 링크와 논리적 링크로 나눌 수도 있습니다.

• 물리적 링크는 위에서 언급한 링크입니다.
• 논리적 링크는 위에서 언급한 데이터 링크이며, 이는 물리적 링크에 필요한 통신 프로토콜을 더한 것입니다.

현재 가장 일반적인 방법은 어댑터(네트워크 카드)를 사용하여 이러한 프로토콜의 하드웨어와 소프트웨어를 구현하는 것입니다. 시중에 나와 있는 일반적인 어댑터에는 데이터 링크 계층과 물리 계층이 포함됩니다.

데이터링크 계층은 데이터를 프레임 단위로 전송하고 처리합니다.

데이터링크계층 프로토콜에는 여러 종류가 있지만 기본적인 세 가지 공통적인 문제가 있습니다~

• 액자
• 투명한 전송
• 오류 제어

액자

데이터의 헤드와 테일(프레임 헤더 및 프레임 테일 포함)에 마커를 추가하여 프레임 범위를 결정합니다.

데이터가 인쇄 가능한 ASCII 코드로 구성된 텍스트 파일인 경우 특수 프레임 구분 기호(SOH，EOT) 프레임의 시작과 끝을 각각 제어하세요~

투명한 전송

이는 데이터링크 계층이 마치 데이터링크 계층이 존재하지 않는 것처럼 상위 계층이 전달하는 전송 데이터에 아무런 제한이 없다는 것을 의미한다. 어떤 비트 조합의 데이터가 전송되더라도 데이터는 오류 없이 전체 데이터 링크 계층을 통과합니다.

위에서 언급한 캡슐화 및 프레이밍 작업을 통해 어떤 사람들은 캡슐화 중에 데이터의 특정 노드 부분이 우연히 동일하다는 것을 발견하면 문제에 대해 생각했습니다.SOH EOT 그렇다면 데이터 링크 계층이 프레임 경계를 잘못 찾지 않을까요? 걱정하지 마세요. 물론 해결책이 있습니다~

해결 방법: 문자 패딩/바이트 패딩.

1. 송신 측의 데이터 링크 계층에는 데이터에 나타나는 제어 문자가 있습니다.SOH또는EOT앞에 이스케이프 문자를 삽입하세요. ESC(16진수 인코딩은1B）。
2. 수신 측의 데이터 링크 계층은 데이터를 네트워크 계층으로 보내기 전에 삽입된 이스케이프 문자를 제거합니다.
3. 데이터에 이스케이프 문자도 있는 경우 이스케이프 문자 앞에 이스케이프 문자를 삽입해야 합니다. 수신 측에서 두 개의 연속된 이스케이프 문자를 받으면 첫 번째 문자가 삭제됩니다.

오류 제어

전송 중에 발생할 수 있음비트 오류, 1은 0이 되고, 0은 1이 됩니다.

일정 기간 동안 전송된 총 비트 수에 대해 잘못 전송된 비트의 비율을 호출합니다.비트 오류율 . 비트 오류율은 신호 대 잡음비와 큰 관계가 있습니다. 데이터 전송의 신뢰성을 보장하려면 오류 감지 조치를 채택해야 합니다.데이터링크 계층이 널리 사용됨순환 중복 검사 CRC / 프레임 검사 시퀀스 FCS 오류 감지 기술.

1. 송신자와 수신자는 다항식 G(x) 생성에 동의합니다.
2. 송신측에서는 송신할 데이터 생성 다항식을 바탕으로 오류 검출 코드(중복 코드)를 계산하여 송신 데이터 뒤에 추가하여 함께 전송한다.
3. 수신기는 다항식을 생성하여 수신된 데이터에 오류가 있는지 여부를 계산합니다.

지점간 PPP 프로토콜

지점간 프로토콜 PPP는 현재 가장 널리 사용되는 지점간 데이터 링크 계층 프로토콜입니다.

PPP 계약은 다음을 충족해야 합니다.

• 단순한
• 액자
• 투명도
• 다중 네트워크 계층 프로토콜
• 다양한 종류의 링크
• 오류 감지

원하지 않는 기능:

• 보정
• 흐름 제어
• 일련번호
• 다점선
• 반이중 또는 단방향 링크

PPP 계약에는 세 가지 구성 요소가 있습니다.

• 다양한 프로토콜 데이터그램에 대한 캡슐화 방법(프레임으로 캡슐화)
• 링크 제어 프로토콜LCP: 데이터 링크 연결을 설정, 구성 및 테스트하는 데 사용됩니다.
• 네트워크 제어 프로토콜NCP: 이러한 각 프로토콜은 서로 다른 네트워크 계층 프로토콜을 지원합니다.

프레임 형식

PPP 프레임의 헤더와 테일은 각각 4개 필드와 2개 필드로 구성됩니다. PPP는 바이트 지향적이며 모든 프레임 길이는 정수 바이트입니다.

수도

플래그 필드 F = 0x7E (기호 0x는 그 뒤에 오는 문자가 16진수로 표시된다는 의미입니다. 16진수 7E의 2진수 표현은 다음과 같습니다.01111110), 플래그 필드는 프레임의 시작을 나타냅니다.

헤더의 주소 필드 A는 다음과 같이 지정됩니다.0xFF(지금 바로11111111)。

헤더의 제어 필드 C는 다음과 같이 지정됩니다.0x03(지금 바로00000011)。

꼬리

트레일러의 첫 번째 필드(2바이트)는 CRC를 사용하는 프레임 검사 시퀀스 FCS입니다.

투명도

PPP가 비동기 전송에 사용되는 경우 특수문자 패딩

• 모든 사건을 정보 필드에 입력하세요.0x7E바이트는 2바이트 시퀀스(0x7D，0x5E)。

• 정보 필드가 나타나는 경우0x7D바이트를 입력한 다음 이스케이프 문자를 입력하세요.0x7D2바이트 시퀀스로 변환(0x7D，0x5D)。

• 정보 필드가 나타나는 경우ASCII코드 제어 문자(즉, 0x20보다 작은 값을 가진 문자)를 추가한 다음0x7D바이트 및 문자 인코딩을 변경합니다.

동기식 전송 링크(SONET/SDH)에서 PPP가 사용될 때 프로토콜은 하드웨어를 사용하여 완료하도록 지정합니다.제로 비트 패딩

• 전송 측에서는 먼저 전체 정보 필드를 스캔합니다(일반적으로 하드웨어로 구현되지만 소프트웨어로 구현될 수도 있지만 속도가 느려집니다).

• 5개의 연속된 1이 발견되면 즉시 0이 채워집니다.

• 수신 측에서 프레임을 수신하면 먼저 플래그 필드 F를 찾아 프레임 경계를 결정한 다음 하드웨어를 사용하여 5개의 연속 1이 발견될 때마다 5개의 연속 1이 0인 다음의 하나를 삭제합니다. 원래 정보 비트 스트림으로 복원합니다.

PPP 프로토콜이 시퀀스 번호와 확인 메커니즘을 사용하지 않는 이유는 무엇입니까?

1. 데이터링크 계층에서 오류가 발생할 확률이 낮다
2. 인터넷 환경에서 PPP 정보 필드에 입력되는 데이터는 IP 데이터그램이므로 데이터 링크 계층에서 안정적인 전송이 네트워크 계층에서 안정적인 전송을 보장하지는 않습니다.
3. 프레임 확인 순서FCS필드는 오류 없이 승인되도록 보장됩니다.

미디어 접근 제어

근거리통신망의 데이터링크 계층

• 네트워크는 하나의 단위에 의해 소유됩니다.
• 제한된 지리적 범위와 사이트 수
• 브로드캐스트 기능을 사용하면 한 사이트에서 전체 네트워크에 광범위하게 액세스할 수 있으며 LAN의 호스트는 LAN에 연결된 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 리소스를 공유할 수 있습니다.

공유 채널을 사용할 때 고려해야 할 중요한 문제는 여러 송신 및 수신 사이트에서 공유 전송 매체 사용을 조정하는 방법입니다. 여러 장치가 동시에 데이터를 전송하면 서로 간섭하여 전송 실패로 이어집니다.
미디어 접근 제어는 정적 채널 할당과 동적 접근 제어로 구분됩니다. 세부 사항은 다음과 같습니다.

이더넷

DIX 이더넷 V2 세계 최초의 LAN 제품(Ethernet)의 프로토콜입니다.
IEEE 802.3 첫 번째입니다IEEE이더넷 표준;

둘 사이에는 아주 미묘한 차이만 있으므로 802.3 LAN이라고 부를 수 있습니다.이더넷

어댑터

네트워크 인터페이스 보드라고도 함통신 어댑터 또는네트워크 인터페이스 카드(NIC) 또는네트워크 카드

어댑터의 중요한 기능:

• 직렬/병렬 변환을 수행합니다.
• 데이터 캐싱
• 이더넷 프로토콜 구현

컴퓨터는 어댑터를 통해 LAN과 통신합니다.

CSMA/CD 프로토콜

원래 이더넷은 많은 컴퓨터를 버스에 연결했습니다.방송통신 구현 용이, 일대일 통신을 달성하려면 데이터 프레임의 대상 주소가 어댑터 주소와 일치하는 경우에만 수신 스테이션의 하드웨어 주소를 프레임 헤더의 대상 주소 필드에 씁니다. 동시에 전송하는 컴퓨터나 사이트가 여러 대일 경우 충돌이 발생하여 전송이 실패하게 됩니다~


원활한 의사소통을 위해:

• 비연결 방식을 채택합니다.
  1) 연결을 설정하지 않고도 데이터를 직접 보낼 수 있습니다.
  2) 전송된 데이터 프레임에는 번호를 매길 필요가 없으며 상대방은 확인을 다시 보낼 필요가 없습니다.
  3) 오류 수정은 상위 수준에서 결정됩니다.
• 전송된 모든 데이터는맨체스터코딩;

단점: 차지하는 주파수 대역폭은 원래 베이스밴드 신호에 비해 두 배입니다.

캐리어 감지:

네트워크의 각 워크스테이션은 데이터를 보내기 전에 버스에 데이터 전송이 있는지 확인해야 합니다.

데이터 전송이 있는 경우(버스를 사용 중이라고 함) 데이터가 전송되지 않습니다.

데이터 전송이 없는 경우(버스가 비어 있다고 함) 준비된 데이터가 즉시 전송됩니다.

다중 액세스:

네트워크의 모든 워크스테이션은 동일한 버스를 사용하여 데이터를 보내고 받으며, 전송된 데이터는 브로드캐스트됩니다.

충돌 감지:

이는 정보 프레임을 전송하는 동안 전송 노드도 미디어를 모니터링하여 충돌이 발생하는지 여부(동시에 다른 노드도 정보 프레임을 전송하고 있는지 여부)를 확인해야 함을 의미합니다.

존재하다CSMA , 채널 전파 지연으로 인해 버스의 두 스테이션이 반송파 신호를 모니터링하지 않고 프레임을 보내더라도 충돌이 여전히 발생할 수 있습니다.왜냐하면CSMA알고리즘에는 충돌 감지 기능이 없습니다. 충돌이 발생하더라도 손상된 프레임이 계속 전송되므로 데이터의 유효 전송 속도가 감소됩니다.

CSMA/CD일종의CSMA 개선 계획. 전송 사이트는 충돌이 있는지 감지하기 위해 전송 중에 미디어를 계속 모니터링합니다. 충돌이 발생하면 송신 스테이션 자체에서 전송하는 반송파 신호의 진폭을 채널에서 감지하여 충돌이 있는지 판단할 수 있습니다. 충돌이 감지되면 전송이 즉시 중지되고 일련의 차단 신호가 버스로 전송되어 버스의 다른 관련 스테이션에 알립니다.

ARP 프로토콜

허브 및 스위치

자체 학습 및 전달 프레임 전환

스패닝 트리 프로토콜 STP

가상 LAN VLAN