⚠️ 들어가기 앞서
경북대학교 컴퓨터학부 COMP0414-001 컴퓨터망 과목을 공부하며 정리한 글입니다.
Introduction
챕터 6에서는 TCP/IP 5계층 중 아래에서 2번째 계층에 해당하는 링크 계층에 대한 내용을 다룬다.
링크 계층은 물리적으로 인접한 노드 간의 데이터그램의 전송을 책임진다. 링크 계층에서 주고받는 패킷의 단위는 frame 이라고 한다. 링크 계층은 인접한 노드들 간의 신뢰성 있는 연결을 제공한다.
Error Detection & Correction
네트워크 계층에서 보내는 datagram에 EDC (Error Detection and Correction bits) 라는 추가 정보를 만들어서 보낸다.
이 EDC를 가지고 오류를 감지해 낼 수 있다.
Parity checking
가장 단순하게 오류를 감지하는 방법은 패리티 체크 방식이며, 데이터의 끝에 패리티 비트 (parity bit)를 추가한다.
패리티 비트를 추가함으로써
비트의 1의 개수를 짝수 개로 만든다.
패리티 체크 방법에는 두 가지 방법이 있다.
single bit parity
1비트의 패리티 비트를 사용하는 방법이다.
전체 데이터 비트의 1 개수를 확인 후, 0 또는 1을 추가하여 전체 1의 개수를 짝수 개로 만든다.
만약 전송하는 과정에서 비트가 변해서 홀수 개가 되었다면 오류가 발생한 것이라고 판정할 수 있다.
그러나 이 방식의 문제는 어느 비트가 바뀌었는지 알 수 없다는 점이다. 또한 짝수 개의 비트가 바뀌는 오류가 발생했다면 이 방법으로는 오류를 감지할 수 없다.
two-dimensional bit parity
two dimensional, 2차원 패리티 비트를 사용하는 방법이다.
각 row, column별로 각각 패리티 비트를 붙여 오류를 검증한다.
이 방식은 single bit error 에서 어느 비트가 바뀌었는지도 알 수 있다.
만약 2행과 2열이 동시에 패리티 에러가 발생하면 2행 2열에 해당하는 비트가 반전되어 있다는 뜻이다.
그러나 single bit parity와 비슷하게, 같은 행/열에 여러 에러가 발생한 경우 에러 감지를 할 수 없다.
위 그림과 같이 직사각형 모양으로 같은 행, 열에서 여러 개의 오류가 발생하면, 비트가 변경되었음에도 불구하고 패리티 에러가 발생하지 않아 error detection이 불가능하다.
Cyclic Redundancy Check (CRC)
CRC(cyclic redundancy check)는 네트워크 등을 통하여 데이터를 전송할 때 전송된 데이터에 오류가 있는지를 확인하기 위한 체크값을 결정하는 방식을 말한다. (위키백과)
원래 데이터의 값에 따라 CRC 값을 계산하여 데이터에 붙여 전송하고, 데이터 전송이 끝난 후 받은 데이터의 값으로 다시 CRC 값을 계산한다. 두 값을 비교했을 때 두 값이 다르면 데이터에 오류가 발생했다는 것을 알 수 있다.
그림으로 보면 더 이해가 빠르다.
R은 CRC 비트의 길이이다. 길면 길수록 오류 검증 성능이 강력하다. D 가 보내야 하는 원본 데이터이고 위 예시에서는 101110 이다. G는 송수신자 모두 알고 있는, 사전에 정의된 값이며 원본 데이터를 나눗셈 하는 데 사용된다. CRC 값보다 1비트만큼 길다.
먼저 원본 데이터에 2^r을 곱하여 r비트만큼 공간을 마련해 준다. 그리고 G로 XOR 연산을 반복하여 수행한다. 그러면 더이상 연산을 할 수 없는 나머지가 발생할 것이다. (물론 나머지가 없을 수도 있음) 여기서 발생한 나머지 (위 그림에선 011 )이 CRC 값이다. 나머지만큼 원본 데이터에 2^r을 곱한 수에다가 더해주면 나머지가 없게 된다.
그리고 CRC 값을 원본 데이터 앞에 붙인 값인 101110011 을 보낸다. 즉 나머지가 0이 되게끔 하여 보낸다.
수신자는 받은 데이터와 1001을 가지고 XOR 연산을 수행한다. 그 결과가 딱 맞아 떨어지지 않으면 에러가 발생했다는 것을 알 수 있다.
