Kapitel 2: Sicherungsschicht -2
Rahmenbildung, Adressierung und Fehlererkennung
지금까지는 nachrichten 만 생각하고 그 format에 대해서 걱정하지 않음.근데 사실 물리 계층 관점에서 메시지는 비트 시퀀스일 뿐이다. 근데 2계층에서는 이게 충분하지 않음.
그래서...
- 개별 매시지 구별하는법
- 데이터 링크 계층 프로토콜에 필요한 추가 정보
- 채널 코딩에도 불구하고 발생하는 전송오류 감지하기
데이터 링크 계층 맥락에서 메시지는 FRAME 이라고 부름. = Rahmen
Erkennung von Rahmengrenzen und Codetransparenz
프레임이 다른 크기를 가지고 있거나 nicht staendig Nutzendaten auf der Leitung liegen 일 때 수신자는 프레임을 어케 인식하냐?
가능한 방법이 있다...
- 사용자 데이터 길이 지정
- 제어 문자 Steuerzeichen (시작, 종료)
- Begrenzungsfelder und „Bit-Stopfen“
- Coderegelverletzung 코드 규칙 위반
--> 모든 프레임 구분 방법의 목표는 코드 투명성을 유지하는 것. die Erhaltung der Codetransparenz. = 모든 문자열을 전송할 수 있도록 하는 것
Längenangabe der Nutzdaten
프레임 시작 부분에는 다음 사용자 데이터 혹은 전체 프레임의 길이가 있음.
요건 : 길이 필드와 이에 따른 메시지의 시작은 명확하게 인식가능해야 한다.
시작부분은 그럼 어케 인식해?
제어 문자 Steuerzeichen (시작, 종료)
경게펠더 추가해서 Voranstellen von Begrenzungsfeldern
프레임 간 반송파 신호 손실(고드규칙위반) Verlust des Trägersignals zwischen den Rahmen
Steuerzeichen 제어 문자
각 4비트 입력은 5비트 출력에 매핑됨.
프레임 앞에 시작기호 j/k 뒤에는 끝 기호 T/R 삽입됨.
제어문자는 레이어 1,2 뿐 아니라 6에서도 사용됨
- 제어 문자가 Nutzdaten에서 무작위로 나오면 어떠케?
- 4B5B 코드의 경우..
4비트 데이터워드는 5비트 데이터 워트에 injektiv 매핑되ㅣㅁ. 나머지 5비트 워드의 일부는 제어문자로 사용됨. - 아스키 코드는 해석 규칙일 뿐이다..
일부 코드 단어는 텍스트 문자, 다른거는 제어문자임.
제어문자를 Datum 으로 전송하려면 escape 문자 써야해.
특별 제어문자가 전송되는 경우에는 두번써줘야해 (Stuffing)
대부분의 경우 사용자가 걱정할 필요 없게 wird automatisch für Codetransparenz gesorgt. 그치만 프로그래밍언어에선 적용 안되니까 처리해줘야해 . 예를들어 백슬래시로 excape 한다던지.. 배쉬나 emacs같은 텍스트 에디터도.
Begrenzungsfelder und Bit-Stopfen
특정 비트 시퀀스로 메지시의 시작과 끝 표시.
마킹이 Nutzdaten에서 무작위로 발생하지 않게 Bit Stopfen = bit stuffing
예시)
Coderegelverletzung
Return-to-Zero und Manchester같은 많은 라인코드에는 전송할 데이터와 관계없이 특정 신호 변경 사항이 있음.
idea :
특정 신호 변경 생략
이런 방식으로 유효하지 않은 = 코드에 존재하지 않는 기호 생성
이걸 프레임의 시작과 끝 표시하는데에 사용함.
Fallbeispiele
- IEEE 802.3a/i (Ethernet): 10 Mbit/s
라인코드로 멘체스터 코드 씀. -> Coderegelverletzung 로 프레임 끝 보여짐.
- IEEE 802.3u (FastEthernet): 100 Mbit/s
라인코드 : d MLT-3 in Kombination mit dem 4B5B-Code ->
프레임 끝과 시작이 4B5B-Codes 의 Steuerzeichen 으로 표시.
-
IEEE 802.3z (Gigabit Ethernet over Fiber): 1000 Mbit/s
라인코드 : NRZ in Kombination mit dem 8B10B-Code
Steuerzeichen des 8B10B-Codes 로 프레임 시작과 끝 마킹. -
IEEE 802.3ab (Gigabit Ethernet over Copper)
이거는 다른 라인코드 사용함. Dämpfung andernfalls zu groß wäre.
Adressierung und Fehlererkennung
지금까지는.. 이진데이터 스트림이 전송되는 방법, 수신기가 프레임 경계를 인식하는 방법을 알고있음. 근데..
계층 3 이상에서 오는 사용자 데이터가 2층에서 처리되는 방식, 프레임 수신자가 주소화되는 법, 사용자 데이터 및 프로토콜 별 정보에서 프레임을 만드는 방법은 아직 모름..
IEEE 802-Standards 기준으로 설명할거임...
Adressierung
direktverbingungsnetzen 에서 adressierung:
- 연결된 노드에 직접 도달 가능
- 그래서 Routing 노드 간 스위칭 없음.
2층에서 주소 요건:
- 직접 연결 네트워크 내 노드의 고유 식별. 보통 직접 연결 네트워크의 모든 노드를 지정하는 브로드캐스트 주소가 있습니다.
- 그리고 노드의 특정 그룹을 처리하는 Multicast-Adressen1 사용 가능.
레이어 2 주소는 일반적으로 MAC 주소 = Media Access Control
- 컴푸터간 데이터를 전송하기 위해 있는 컴퓨터의 물리적 주소=하드웨어 주소=이더넷주소. IP주소(네트워크 주소)를 맥 어드레스로 바꿔서 사용함. (아이피 주소 통신은 사실 맥주소들 간 통신임.)
- 기계의 고유번호. 하드웨어만 가지고 있는 식별번호. 하드웨어 구분을 위한 주소. 모든 통장비 라우터 스위치 등.. 에 붙어있음.
맥주소 구조: 
(RA = Receiver Address, TA = Transmitter Address)2
6byte = 48비트.oui 코드는 생산자를 나타냄.(회사어디껀지.) 나머지는 고유 시리얼 넘버.
Fehlererkennung
채널 코딩 Kanalkodierung 에도 불구하고 전송 오류(비트 오류) Übertragungsfehler (Bitfehler) 가 발생할 수 있습니다.
잘못된 페이로드가 상위 계층으로 전달될 수 있습니다.
이러한 오류의 가능성을 더 줄이기 위해 추가 오류 감지 코드(소위 체크섬)가 사용 = Prüfsummen = Checksums
채널 코딩(오류 수정 코드)과 달리 레이어 2 프로토콜의 체크섬은 일반적으로 오류 수정에 사용되지 않고 오류 감지에만 사용
- Cyclic Redundancy Check (CRC)
채널 코드의 오류 수정코드와 달리 CRC는 오류 감지 코드 제품군임.
목표: 다수의 오류 감지. Redundanz 중복성 낮아야 함. 오류 인식만하고 수정은 하면 안돼
기초 : 
여기서 passend definiert 적절하게 정의하는건 어떤 의미일까?
CRC는 주어진 데이터 블록(예: L2-PDU)에 대한 고정 길이의 체크섬을 계산합니다.
• 코드 워드는 다항식 a ∈ Fq[x]입니다.
• 감소 다항식 r(x)의 차수 n이 결정됩니다.
• 가능한 모든 코드 워드 a ∈ Fq[x]의 최대 차수 n − 1 및
• 감지할 수 있는 비트 오류 유형(단일 비트, 다중 비트, 버스트 오류).
• 이더넷은 감소 다항식과 함께 CRC32를 사용합니다.
- 계산 예시
-
CRC-32 는 어떤 fehlr 감지하나?
• 모든 1비트 오류
• 격리된 2비트 오류, i. 시간. i > j인 비트 위치 i 및 j에서 오류가 발생하여 i − j > n
• n보다 긴 일부 버스트 오류는 축소 다항식의 구체적인 선택에 따라 다음 중 하나를 선택합니다.
• 길이가 n보다 작은 모든 버스트 오류 또는
• 홀수 개수의 오류 비트가 있는 모든 오류 패턴이 인식됩니다. -
인식하지 못하는 오류?
• n보다 긴 오류
• 여러 버스트로 구성된 오류
• 감소 다항식의 배수인 모든 오류
Fallbeispiel: IEEE 802.3u (FastEthernet)
Fallbeispiel: IEEE 802.11a/g (WLAN)
Verbindung auf schicht 1 und 2
*** Collision Domain (충돌 도메인)
충돌 도메인은 여러 노드가 동시에 전송하는 경우 충돌이 발생할 수 있는 직접 연결 네트워크의 일부입니다. 이것은 종종 세그먼트라고도 합니다.
Hubs, Bridges, Swtiches
Verbindung auf Schicht 1: Hub
물리계층의 장비. 포트에 전기 신호가 도착하면 시호가 들어온 포트 제외하고 모든 노드에 신호 전달. 전송 뿐 아니라 응답도 다른거에 다 보내버림.
충돌도메인 분리가 안되서 여럿이 동시에 사용하면 느려짐. 장점: 싸다.
몇 가지 예외를 제외하고 레이어 2는 연결 없이 작동합니다.
통신 파트너 간에 논리적 연결이 설정되지 않았습니다.
- Aktive Hubs (Repeater) (중계기)는 주소 또는 체크섬과 같은 프레임에 포함된 필드를 확인하지 않고 물리 계층의 신호를 증폭합니다.
- Passive Hubs 패시브 허브는 정말 별 모양의 분배기입니다. 패치 케이블의 개별 와이어를 쉽게 납땜할 수 있습니다.
Verbindung auf Schicht 2: Switch
2층 데이터링크계층에서 작동.
허브와 같이 포트에 들어온 신호를 다른 포트에 전송하는 기능.
차이 : 허브는 모든포트에 전송, 스위치는 페리음을 필터링 함 => MAC 주소를 가지고 데이터를 보내고자 하는 포트에만 신호 전달 -> 충돌도메인이 나눠짐. 그래서 여러명이 동시에 사용해도 느려지지 않음.
스위치 포트에 따라서 충돌 도메인 나눠지는 예시
스위치 종류
• Store-and-Forward: 들어오는 프레임이 완전히 수신되고 해당 FCS가 확인됩니다. 출력 포트가 사용 중이면 제한된 수의 프레임을 버퍼링할 수 있습니다.
• 컷스루: 출구 포트가 결정되면 프레임 직렬화를 시작합니다. 이 경우 FCS는 확인되지 않습니다.
WLAN Access points
무선랜을 구성하는 장치 중 하나로 유선랜과 무선랜을 연결 시켜줌.
독립형 장치로 이더넷 허브나 서버에 꽂아 사용가능. AP는 휴대폰처럼
AP (Access Point) 타입
① 브릿지 타입 (Bridge Type)
데이터 전송의 중계역할을 하는 기기로 유선랜의 허브에 가까운 기능
Point To Point
② 라우터 타입 (Router Type)
라우팅 및 NAT기능 등을 갖춘 기기로, 다른 네트워크(Internet, Private Network 등)의 중매 역할을 하는 기능
Der Unsinn des „WLAN Routers“
Zusammenfassung
