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지국(Station): IEEE 802.11에 호환되는 MAC과 물리 계층(Physical Layer)을 가진 디바이스

오류 제어

error control, 훼손되거나 손실되거나 중복된 데이터그램을 탐지하는 메커니즘을 포함

네트워크 계층은 진정한 오류 제어 메커니즘을 제공하지는 않음

데이터링크 계층에서 LAN과 WAN을 포함하는 이 네트워크 행위를 제어함

Q. 홉대홉(Hop-to-hop) 오류 제어가 이미 데이터링크 계층에 구현되어 있다면 왜 네트워크 계층에서 오류 제어를 필요로 할 것인가?

A. 데이터그램이 라우터에 의해 처리되는 동안 오류가 발생하면 데이터링크 계층은 이를 탐지하지 못함
(데이터그램을 어느 정도 보호하지만 완전한 보호를 하지 못함)

Q. 네트워크 계층에서 오류검사를 하지않는 이유

A. 단편화

데이터가 중간의 라우터에서 단편화될 수 있음, 단편화로 인해 네트워크 계층이 변경될 수 있음

→ 오류 제어를 한다면 각 라우터에서 검사되어야 함
→ 네트워크 계층에서의 오류 검사를 매우 비효율적으로 만듦

네트워크 계층이 직접 오류 제어는 제공하지 않지만, 인터넷은 ICMP 프로토콜을 사용하여 데이터그램이 폐기되거나 헤더 내의 알려지지 않은 정보가 포함되는 경우 이에 대해 오류 제어를 할 수 있는 메커니즘을 제공함

흐름 제어

flow control, 수신자의 수신 능력을 초과하지 않도록 발신지에서의 데이터 전송 양을 조절

발신지 컴퓨터의 상위계층이 목적지 컴퓨터가 소비할 수 있는 속도보다 빨리 데이터를 생성한다면 수신자에서는 데이터가 수신 능력 이상으로 넘치게 됨

네트워크 계층에서 흐름 제어를 제공하지 않는다. 그 이유는?

1) 네트워크 계층에는 오류 제어가 없어서 수신자의 네트워크 계층의 임무는 간단하고 수신자에서 데이터가 넘칠 일은 거의 없음

2) 네트워크 계층의 서비스를 사용하는 상위계층은 네트워크 계층에서 오는 데이터를 들어오는 즉시 수신한다. 수신되는 속도대로 데이터를 소비할 필요는 없도록 버퍼를 구현한다.

3) 다른 계층에서 흐름 제어를 제공하면 네트워크 계층은 더 복잡해지고 전체 시스템도 느려짐 (∵ 대부분의 상위 계층에서 흐름 제어 제공)

혼잡 제어

congestion control, 인터넷 내부에 데이터그램이 너무 많이 존재하는 상황

데이터그램의 수가 네트워크나 라우터의 용량을 넘어서는 경우

비연결형 네트워크에서의 혼잡 제어

시그널링(signaling)

후방 시그널링(backward signaling): 혼잡 발생 반대 방향으로 움직이는 데이터그램 내 한 비트를 1로 하여 송신자에게 혼잡이 발생했음을 알림, 송신자 패킷 전송 속도를 낮춤

전방 시그널링(forward signaling): 메커니즘을 사용하여 혼잡의 방향과 같은 방향으로 전달되는 패킷 내의 한 비트를 1로 설정, 수신자에게 혼잡 경고

수신자는 상위 계층 프로토콜에 알리고, 이 상위 계층은 발신지에 알림

연결 지향 네트워크에서의 혼잡 제어

1) 추가 가상 회선 생성 - 다른 라우터에 더 심각한 문제를 야기할 수 있음

2) 설정 과정에서의 진보된 협상(advanced negotiation)

Reference

Behrouz A. Forouzan (2009), TCP/IP 프로토콜(Protoccol Suite), 4th Edition

인터넷: 국제, 국가 그리고 지역 ISP 업체들에 의해 제공되는 백본(backbone) 네트워크의 집합

TCP/IP 프로토콜은 다섯 계층 스택

IEEE 표준

1985년 IEEE의 컴퓨터 공동체는 상호 통신이 가능하게 하는 표준을 제정하기 위해 프로젝트 802라는 프로젝트를 시작했다.

LAN 프로토콜인 물리계층과 데이터링크 층의 기능을 규정했다.

IEEE는 데이터링크 층을 LLC(Logical Link Control, 논리 링크 제어)와 MAC(Medium Access Control, 매체 접근 제어)라는 2개의 부계층으로 나누었다.

서로 다른 LAN 프로토콜에 대해  여러 개의 물리층 표준을 제정했다.

프레임 형식

프레임(frame): 이더넷 LAN에서 보내지는 패킷

이더넷 프레임의 구성(7개 필드): 서문(preamble), SFD, DA, SA, 데이터 단위의 길이 또는 유형, 상위 계층 데이터, CRC

이더넷 발전

이더넷(Ethernet): 1976년 제록스사의 Palo Alto 연구센터에서 만들어짐

4세대를 거쳐옴: 표준 이더넷(10Mbps), 고속 이더넷(100Mbps), 기가 비트 이더넷(1Gbps), 10기가비트 이더넷(10Gbps)

ATM

비동기 전송 방식(ATM: Asynchronous Transfer Mode), ATM 포럼에서 설계하고 ITU-T에 의해 채택된 셀 중계(cell relay) 프로토콜

ATM은 셀 네트워크(cell network)이다.

- 셀(Cell): 셀 네트워크에서 교환되는 기본적인 데이터 단위가 되는 고정된 크기의 작은 데이터 단위

셀은 다른 셀과 다중화되고 셀 네트워크를 통해 경로를 따라 전달됨

각 셀이 동일한 크기이고 모든 셀이 작음 → 서로 다른 크기의 패킷을 다중화하는 데 필요한 여러 문제를 해결 가능

- 셀 네트워크는 데이터 교환 기본 단위로 셀을 사용, 셀은 작고 고정된 크기의 정보 블록임

비동기 TDM

ATM은 서로 다른 채널로부터 들어오는 셀을 다중화하기 위해 비동기 시간 분할 다중화(Asynchronous Time-Division Multiplexing)를 이용함

ATM 다중화기는 셀을 가지는 입력채널에서 셀이 가지고 있는 슬롯을 채움

Reference

Behrouz A. Forouzan (2009), TCP/IP 프로토콜(Protoccol Suite), 4th Edition

백본: 여러 소형 네트워크를 묶어 대규모 파이프라인을 통해 극도로 높은 대역폭으로 다른 네트워크들의 집합과 연결되는 네트워크

월드 와이드 웹: CERN에 있는 Tim Berners-Lee에 의해 개발됨

RFC(Request For Comment): 인터넷 드래프트로 시작되어 인터넷 표준 상태에 따라 완성되는 처리 절차, 6개월 정도의 유효기간을 갖는 작업 문서

네트워크: 통신 장치들이 연결된 그룹

인터넷: 서로 통신할 수 있는 둘 또는 그 이상의 네트워크들

프로토콜은 두 개의 개체가 통신하고자 할 때 요구된다. 통신이 간단하지 않을 때, 통신의 복잡한 임무를 여러 개의 계층 구조로 나눌 수 있다.

ISO 표준은 OSI 모델이다. OSI 모델은 1970년 후반에 처음 소개되었다. ISO는 기구이고 OSI는 모델이다.
국제표준기구(ISO)는 서로 다른 시스템간의 통신을 허용하기 위해, 개방형 시스템 상호연결(OSI)이라는 모델을 만들었다.

네트워크 계층: 정확한 컴퓨터에 각 패킷을 갖게 함

전송 계층: 컴퓨터상의 정확한 프로세스에게 전체 메시지를 갖게 함

TCP/IP 프로토콜이 OSI 모델보다 먼저 개발됨

물리 계층

두 노드 간 연결이 설정되면, 비트 스트림이 연결을 따라 흘러가게 된다. 하지만 물리 계층은 각 비트(bit)를 개별적으로 처리한다.
두 대의 컴퓨터 간에 서로 라우터를 통해 통신하기 위한 가장 효율적인 방법을 알게 된다.
만약 노드가 n개의 링크에 연결되어 있다면 각 링크 당 하나씩 n개의 물리 계층 프로토콜이 필요하다.

데이터링크 계층

프레임이 라우터에 의해 수신될 때, 데이터링크 프로토콜로 프레임(frame)을 전달한다.

네트워크 계층

TCP/IP는 인터넷 프로토콜(IP)을 지원한다.

개별적으로 전송되는 데이터그램(datagram)이라는 패킷에 데이터를 전달한다.

네트워크 계층: 종단 대 종단 / 데이터링크 및 물리 계층: 노드 대 노드

전송 계층

(통신 단위: 계층에서 사용되는 프로토콜에 따라 세그먼트, 사용자 데이터그램, 패킷)

모든 노드들이 네트워크 계층을 갖는 것이 필요하지만 두 컴퓨터만 전송 계층을 가질 필요가 있다.

전송 계층은 컴퓨터 A에서 컴퓨터 B까지 사용자 데이터그램, 패킷, 세그먼트라는 전체 메시지를 전달하는 책임이 있다.

TCP/IP 프로토콜에서 두 개의 프로토콜에 의해 표현되는데, UDP(User Datagram Protocol), TCP(Transmission Control Protocol)

SCTP(Stream Control Transmission Protocol)라는 새로운 프로토콜이 최근 몇 년 전 발표되었다.

응용 계층

전송 계층처럼 종단 대 종단, 통신 단위: 메시지

컴퓨터 A에서 생성된 메시지는 전송 도중 변경 없이 컴퓨터 B에 보내진다.

세션 계층: 확인점

표현 계층: 암호화

Reference

Behrouz A. Forouzan (2009), TCP/IP 프로토콜(Protoccol Suite), 4th Edition