Ch 03. Data-link Layer

소개

• 인터넷은 여러 네트워크의 조합

노드와 링크

• 데이터 링크 계층에서의 통신은 노드 간 통신
• 인터넷의 한 지점에서 오는 데이터 단위는 다른 지점에 도달하기 위해 여러 네트워크(LAN, WAN)를 통과해야 함
• 이 LAN과 WAN은 라우터로 연결되어 있음

• 두 종단 호스트와 라우터를 노드로, 그 사이의 네트워크를 링크로 지칭하는 것이 일반적임

• 그림 3.2는 데이터 단위의 경로가 6개의 노드만 있는 경우의 링크와 노드를 간단히 나타낸 것임

두 종류의 링크

• 두 노드가 케이블이나 공기와 같은 전송 매체로 물리적으로 연결되어 있더라도 데이터 링크 계층이 매체의 사용 방법을 어떻게 제어하는지 기억해야 함

• 매체의 전체 용량을 사용하는 데이터 링크 계층(포인트 투 포인트 링크)을 가질 수 있음

• 또한 링크의 용량의 일부만 사용하는 데이터 링크 계층(브로드캐스트 링크)을 가질 수도 있음

두 개의 서브

• 링크 계층에 의해 제공되는 서비스의 기능을 더 잘 이해하기 위해 데이터 링크 계층을 데이터 링크 제어와 미디어 액세스 제어의 두 개의 서브레이어로 나눌 수 있음
• 실제로 LAN 프로토콜이 동일한 전략을 사용하기 때문에 흔함

데이터 링크 제어

• 데이터 링크 제어는 두 인접한 노드 간의 통신 절차를 다룸

• DLC의 기능에는 프레이밍 및 오류 제어가 포함됨

프레이밍

• 데이터 링크 계층은 비트를 프레임에 포장해야 함
• 우리의 우편 시스템은 프레이밍의 일종을 실시하고 있음
• 편지를 봉투에 넣는 단순한 행위는 한 정보 조각을 다른 것과 구분함; 봉투는 구분자 역할

• 데이터 링크 계층의 프레이밍은 발신자 주소와 수신자 주소를 추가하여 하나의 소스에서 목적지로의 메시지를 분리함

• 전체 메시지를 하나의 프레임에 포장할 수 있지만, 일반적으로 그렇게 하지 않음
• 하나의 이유는 프레임이 매우 크게 될 수 있어 흐름 제어와 오류 제어가 매우 비효율적이기 때문
• 메시지가 하나의 매우 큰 프레임에 실려 있을 때, 단일 비트 오류만으로도 전체 프레임의 재전송이 필요함
• 메시지가 더 작은 프레임으로 나눠질 때, 단일 비트 오류는 해당 작은 프레임에만 영향을 줌

• 프레임 크기
• 프레임은 고정 크기 또는 가변 크기일 수 있음
• 첫 번째 경우에는 프레임의 경계를 정의할 필요가 없으며, 두 번째 경우에는 그렇게 해야 함

• 문자 지향 프레이밍
• 이러한 유형의 프레이밍에서 전송될 데이터는 8비트 문자임
• 헤더는 출발지와 목적지 주소 및 기타 제어 정보를 포함하며 8비트의 배수
• 트레일러는 오류 감지를 위한 중복 비트를 포함하며 8비트의 배수
• 하나의 프레임을 다음 프레임과 구분하기 위해 프레임의 시작과 끝에 8비트(1바이트) 플래그가 추가됨
• 플래그는 텍스트 통신에 사용되지 않는 어떠한 문자로도 선택될 수 있음
• 그래프, 오디오 및 비디오와 같은 다른 유형의 정보를 보낼 수 있음; 플래그에 사용된 패턴은 정보의 일부일 수도 있음
• 수신기가 데이터 중간에서 이 패턴을 만나면 프레임의 끝에 도달했다고 생각함
• 이 문제를 해결하기 위해 바이트 스터핑 전략이 추가되었음
• 플래그와 동일한 패턴을 가진 문자가 있을 때 프레임의 데이터 섹션에 특별한 바이트가 추가됨
• 이 바이트는 일반적으로 이스케이프 문자라고 불리며 미리 정의된 비트 패턴을 가짐
• 수신기가 ESC를 만나면, 데이터 섹션에서 ESC를 제거하고 다음 문자를 구분 플래그가 아닌 데이터로 취급함

• 비트 지향 프레이밍
• 비트 지향 프레이밍에서 데이터는 비트의 연속임
• 하나의 프레임을 다른 프레임과 구분하기 위해 일반적으로 8비트 플래그 01111110를 사용함
• 바이트가 플래그로 해석되지 않도록 하기 위해 비트 스터핑을 함
• 비트 스터핑은 데이터에서 0 뒤에 연속적인 5개의 1이 나올 때마다 1개의 추가 0을 추가하는 과정임. 따라서 수신기가 패턴 0111 1110을 플래그로 잘못 해석하지 않게 함
• 수신기는 011111 패턴 뒤의 0을 제거함

에러 컨트롤

• 오류 제어는 오류 탐지 및 오류 수정을 모두 포함함

• 이를 통해 수신기는 전송 중 손실되거나 손상된 프레임에 대해 송신기에게 알릴 수 있으며 송신기의 프레임 재전송을 조정함

오류 유형

• 비트가 한 지점에서 다른 지점으로 흐를 때, 그것들은 간섭 때문에 예측할 수 없는 변화에 노출됨
• 이러한 간섭은 신호의 모양을 변경할 수 있음

• 단일 비트 오류는 주어진 데이터 단위(바이트, 문자 또는 패킷과 같은)의 1비트만이 1에서 0 또는 0에서 1로 변경된다는 것을 의미함

• 버스트 오류는 데이터 단위의 2개 이상의 비트가 1에서 0 또는 0에서 1로 변경되었다는 것을 의미함

중복성

• 오류를 감지하거나 수정하기 위해서는 데이터와 함께 몇 가지 추가 비트를 보내야 함

• 탐지 vs. 수정
• 오류 수정은 탐지보다 더 어려움
• 오류 탐지에서는 오류가 발생했는지 여부만 확인함
• 오류 수정에서는 오류가 발생한 정확한 비트 수와 더 중요하게는 메시지 내의 그 위치를 알아야 함
• 오류의 수와 메시지의 크기는 중요한 요소임
• 8비트 데이터 단위에서 단일 오류를 수정해야 하는 경우 8개의 가능한 오류 위치를 고려해야 함; 같은 크기의 데이터 단위에서 두 개의 오류를 수정해야 하는 경우 28개(8중 2의 조합)의 가능성을 고려해야 함

코딩

• 중복성은 다양한 코딩 방식을 통해 달성됨

• 발신자는 실제 데이터 비트와의 관계를 만들어서 중복 비트를 추가하는 과정을 통해 중복 비트를 추가함

• 중복 비트와 데이터 비트의 비율과 프로세스의 견고성은 모든 코딩 체계에서 중요한 요소임

블록 코딩

• 블록 코딩에서는 메시지를 k비트씩 블록으로 나눔. 이를 데이터워드라고 함

• 우리는 각 블록에 중복 비트를 추가하여 길이를 로 만듬

• 결과적으로 나오는 비트 블록을 코드워드라고 함

• 추가된 비트가 어떻게 선택되거나 계산되는지는 나중에 논의할 예정

예제 3.1

• 이라고 가정함. 표 3.1은 데이터워드와 코드워드의 목록을 보여줌. 나중에 데이터워드에서 코드워드를 어떻게 도출하는지 알아볼 예정

1. 수신기는 011을 받음. 유효한 코드워드임. 수신기는 이로부터 데이터워드 01을 추출함

2. 코드워드는 전송 중에 손상되어 111이 수신됨(가장 왼쪽 비트가 손상됨). 이것은 유효한 코드워드가 아니므로 버려짐

3. 코드워드는 전송 중에 손상되어 000이 수신됨(오른쪽 두 비트가 손상됨). 이것은 유효한 코드워드임. 수신기는 잘못된 데이터워드 00을 추출함. 두 개의 손상된 비트로 인해 오류가 탐지되지 않았음

해밍 거리

• 오류 제어를 위한 코딩에서 중심적인 개념 중 하나는 해밍 거리에 대한 개념임

• 해밍 거리는 두 단어(동일한 크기) 사이의 상응하는 비트 간의 차이의 수

• 두 단어에 XOR 연산(⨁)을 적용하고 결과의 1의 수를 세면 해밍 거리를 쉽게 찾을 수 있음

• 해밍 거리는 0보다 크거나 같다는 것에 유의해야 함

예제 3.2

• 두 단어 쌍 사이의 해밍 거리를 구하면,
1. 해밍 거리 는 2임. 왜냐하면 은 011이기 때문 (1이 두 개)
2. 해밍 거리 는 3임. 왜냐하면 은 01011이기 때문 (1이 세 개)

• 오류 탐지를 위한 최소 해밍 거리
• 코드워드 집합에서 최소 해밍 거리는 모든 가능한 코드워드 쌍 사이의 가장 작은 해밍 거리임
• 전송 중 개의 오류가 발생하면 (보낸 코드워드와 받은 코드워드 사이의) 해밍 거리는 임
• 시스템이 최대 개의 오류를 탐지하도록 하려면, 유효한 코드 간의 최소 거리는 ()이어야 하므로 받은 코드워드가 유효한 코드워드와 일치하지 않음
• 다시 말해, 모든 유효한 코드워드 간의 최소 거리는 ()
💡
모든 경우에 최대 s개의 오류를 검출하려면, 블록 코드에서의 최소 해밍 거리는 이어야 함

예제 3.3

• 우리의 첫 번째 코드 체계(표 3.1)의 최소 해밍 거리는 2임. 이 코드는 단 하나의 오류만을 탐지하는 것을 보장함.

• 예를 들어, 세 번째 코드워드(101)가 전송되고 오류가 하나 발생하면, 받은 코드워드는 어떠한 유효한 코드워드와도 일치하지 않음. 그러나 두 개의 오류가 발생하면, 받은 코드워드는 유효한 코드워드와 일치할 수 있고, 오류는 탐지되지 않음

예제 3.4

• 코드 체계의 해밍 거리는 임. 이 코드는 최대 세 개의 오류를 감지할 것을 보장함 ( 또는 )

선형 블록 코드

• 오늘날 사용되는 거의 모든 블록 코드는 선형 블록 코드라는 블록 코드의 부분 집합에 속함

• 우리의 목적을 위해서, 선형 블록 코드는 두 유효한 코드워드의 배타적 OR(modulo-2 추가)이 다른 유효한 코드워드를 생성하는 코드임

• 선형 블록 코드에서 최소 해밍 거리는 1의 수가 가장 적은 non-zero 유효한 코드워드의 1의 수임

예제 3.5

• 표 3.1의 코드는 선형 블록 코드임. 왜냐하면 어떤 코드워드와 다른 코드워드를 XORing하는 결과가 유효한 코드워드이기 때문. 예를 들어, 두 번째와 세 번째 코드워드의 XORing은 네 번째를 생성함

패리티 체크 코드

• 가장 친숙한 오류 검출 코드는 패리티 체크 코드로, 이는 선형 블록 코드임

• 선형 블록 코드에서 -비트 데이터워드는 -비트 코드워드로 변경되며, 여기서 임

• 추가된 비트, 즉 패리티 비트는 코드워드 내의 1의 총 개수를 짝수로 만들기 위해 선택됨

• 이 카테고리의 최소 해밍 거리는

• 인코더(송신측)와 디코더(수신측)가 있음

• 인코더는 4-비트 데이터워드의 복사본()을 가져와 패리티 비트 를 생성하는 생성기를 사용함
• 데이터워드 비트와 패리티 비트는 5-비트 코드워드를 만듬
• 추가된 패리티 비트는 코드워드 내의 1의 개수를 짝수로 만듬
• 데이터워드의 4 비트를 추가(모듈로-2)하여 결과는 패리티 비트가 됨

• 수신기는 5-비트 워드를 수신하며, 이 워드는 손상될 수 있음
• 수신기의 체커는 발신기의 생성기와 동일한 작업을 수행하나 한 가지 예외가 있음: 모든 5 비트에 대해 추가 작업이 수행됨
• 결과인 syndrome 은 단지 1 비트임
• 받은 코드워드의 1의 개수가 짝수일 때 신드롬은 0이고, 그렇지 않으면 1임
• 신드롬이 0이면 데이터가 수락되고, 그렇지 않으면 버려짐

예제 3.7

1. 오류가 발생하지 않고 수신된 코드워드는 10111임. 신드롬은 0임. 데이터워드 1011이 생성됨

2. 단일 비트 오류로 인해 이 변경됨. 수신된 코드워드는 10011임. 신드롬은 1임. 데이터워드는 생성되지 않음

3. 단일 비트 오류로 이 변경됨. 수신된 코드워드는 10110임. 신드롬은 1임. 데이터워드는 생성되지 않음. 주의할 점은 데이터워드 비트 중 어느 것도 손상되지 않았지만, 오류 위치를 표시하는 데 충분히 세련되지 않은 코드 때문에 데이터워드가 생성되지 않음

4. 오류로 인해 가 변경되고 두 번째 오류로 가 변경됨. 수신된 코드워드는 00110임. 신드롬은 0임. 데이터워드 0011이 수신자에서 생성됨. 여기서 신드롬 값 때문에 데이터워드가 잘못 생성된다는 것에 주의해야 함. 단순 패리티 검사 디코더는 짝수 개의 오류를 감지할 수 없음. 오류들이 서로를 상쇄하여 신드롬에 0값을 줌

5. 세 비트인 , 및 이 오류로 인해 변경되었음. 받은 코드워드는 01011임. 신드롬은 1임. 데이터워드가 생성되지 않았음. 이것은 간단한 패리티 체크가 단 하나의 오류를 감지할 수 있음을 보여줌. 또한 홀수 개의 오류를 찾을 수도 있음.

순환 코드

• 순환 코드는 특별한 선형 블록 코드로 하나의 추가적인 특성을 가지고 있음
• 순환 코드에서는 코드워드를 순환적으로 이동(회전)시키면, 그 결과 또한 코드워드가 됨
• 예를 들어, 1011000이 코드워드이고 이것을 순환적으로 왼쪽으로 이동시키면, 0110001 또한 코드워드가 됨
• 우리는 오류를 수정하기 위한 순환 코드를 만들 수 있음
• 하지만, 이론적 배경이 이 책의 범위를 넘어감
• 이 섹션에서는 LANs와 WANs에서 사용되는 순환 중복 검사라 불리는 순환 코드의 하위 집합에 대해서 간단히 논의할 것임
• 표 3.3은 CRC 코드의 한 예를 보여줌
• 우리는 이 코드의 선형적 그리고 순환적 특성을 둘 다 볼 수 있음

데이터워드	코드워드	데이터워드	코드워드
0000	0000000	1000	1000101
0001	0001011	1001	1001110
0010	0010110	1010	1010011
0011	0011101	1011	1011000
0100	0100111	1100	1100010
0101	0101100	1101	1101001
0110	0110001	1110	1110100
0111	0111010	1111	1111111

순환 코드 - 인코더

• 인코더는 데이터워드를 가져와서 개의 0으로 확장함

• 그런 다음 제수로 데이터워드를 나눔

순환 코드 - 디코더

• 디코더는 인코더와 동일한 나눗셈 과정을 수행함
• 신드롬이 모두 0이면, 받은 코드워드에서 데이터워드가 분리되어 인정됨 (높은 확률로 오류 없음)
• 그렇지 않으면, 모든 것이 버려짐

순환 코드 - 제수

• 표 3.4에는 표준 제수의 일부가 나와 있음

• 제수 이름의 숫자는 제수를 나타내는 다항식의 차수(최고 차수)를 나타냄
• 비트 수는 항상 다항식의 차수보다 하나 더 많음
• 예) CRC-8은 9비트, CRC-32는 33비트를 가짐

• 요구 사항
• 패턴에는 최소 2비트가 있어야 함
• 가장 오른쪽과 왼쪽 비트 모두 1이어야 함

이름	이진수	응용 분야
CRC-8	100000111	ATM 헤더
CRC-10	11000110101	ATM AAL
CRC-16	10001000000100001	HDLC
CRC-32	100000100110000010001110110110111	LANs

순환 코드 - CRC의 성능

• 단일 오류
• 모든 자격이 있는 생성기는 어떤 단일 비트 오류도 감지할 수 있음

• 홀수 개의 오류
• 생성기가 로 이진 나눗셈을 사용하여 modulo-2 산술에서 균등하게 나눌 수 있는 경우, 모든 홀수 개의 오류를 감지할 수 있음. 그렇지 않으면 일부 홀수 개의 오류만 감지됨

• 버스트 오류
• 버스트 오류의 길이를 비트라고 가정하고, 나머지 의 길이는 생성기의 길이에서 1을 뺀 것임 (은 생성기를 나타내는 다항식의 최고 차수의 값이기도 함)
• 크기가 인 모든 버스트 오류는 감지됨
• 크기가 인 모든 버스트 오류는 확률 로 감지됨
• 크기가 인 모든 버스트 오류는 확률 로 감지됨

순환 코드의 이점

• 순환 코드는 하드웨어와 소프트웨어에서 쉽게 구현할 수 있음

• 특히 하드웨어에서 구현할 때 매우 빠름

• 이러한 이유로 순환 코드는 많은 네트워크에 좋은 후보가 되었음

체크섬

• 체크섬은 임의의 길이의 메시지에 적용할 수 있는 오류 감지 기술임

• 인터넷에서 체크섬 기술은 데이터 링크 계층보다는 네트워크 계층과 전송 계층에서 주로 사용됨

• 네트워크 계층을 논의할 때 이에 대해 논의함

두개의 DLC 프로토콜

• 우리는 두 가지 DCL 프로토콜을 논의함: 점대점 링크를 통한 통신을 위한 고급 데이터 링크 제어과 멀티포인트 링크

고급 데이터 링크 제어

• 고급 데이터 링크 제어은 점대점 및 다중점 링크를 통한 통신을 위한 비트 지향 프로토콜임

• HDLC는 다양한 구성에서 사용할 수 있는 두 가지 일반적인 전송 모드를 제공함: 정상 응답 모드 및 비동기 균형 모드

• NRM에서 구성은 불균형임
• 기본 국은 명령을 보낼 수 있고, 보조 국은 응답만 할 수 있음 (하나의 기본 국과 여러 보조 국)
• NRM은 점대점 및 다중점 링크 모두에 사용됨

• ABM에서 구성은 균형적임 (현재 일반적인 모드)
• 링크는 점대점이며, 각 국은 기본 및 보조 역할을 수행할 수 있음

고급 데이터 링크 제어 – 프레임

• 필요한 모든 옵션을 지원하기 위한 유연성을 제공하려면 HDLC는 세 가지 유형의 프레임을 정의함: 정보 프레임, 감독 프레임, 번호 없는 프레임
• 각 프레임 유형은 다른 유형의 메시지 전송을 위한 봉투로 사용됨
• I-frames은 사용자 데이터 및 사용자 데이터와 관련된 제어 정보를 전송하는 데 사용됨 (피기백킹)
• S-frames은 제어 정보 전송만을 위해 사용됨
• U-frames은 시스템 관리를 위해 예약됨
• U-frames에 의해 전달되는 정보는 링크 자체를 관리하기 위한 것임

• HDLC의 각 프레임에는 최대 여섯 개의 필드가 포함될 수 있음
• 플래그
• 이 필드는 프레임의 시작과 끝을 식별하는 동기화 패턴 01111110을 포함함
• 다중 프레임 전송에서, 하나의 프레임의 종료 플래그는 다음 프레임의 시작 플래그로 사용할 수 있음
• 주소
• 이 필드에는 보조 국의 주소가 들어 있음
• 기본 국이 프레임을 만든 경우, 이 필드에는 '받는 주소'가 들어 있음
• 보조 국이 프레임을 만든 경우, '보내는 주소'가 들어 있음
• 필드의 길이는 필요에 따라 1바이트 또는 여러 바이트일 수 있음
• 제어
• 이 필드는 흐름 제어 및 오류 제어에 사용되는 1바이트 또는 2바이트임
• 정보
• 이 필드에는 네트워크 계층의 사용자 데이터 또는 관리 정보가 포함되어 있음
• 그 길이는 네트워크에 따라 다를 수 있음
• FCS
• 2바이트 또는 4바이트 CRC를 포함하는 HDLC 오류 감지 필드임

• 제어 필드는 프레임의 유형을 결정하고 기능을 정의함

• I-frames에 대한 제어 필드
• I-frames은 네트워크 계층으로부터 사용자 데이터를 전달하도록 설계되었음
• 또한, 흐름 제어 및 오류 제어 정보를 포함할 수 있음 (피기백킹)
• 제어 필드의 하위 필드는 이러한 기능을 정의하는 데 사용됨
• 첫 번째 비트는 유형을 정의함
• 다음 3비트, 라고 부르는 이 비트는 프레임의 순차 번호를 정의함
• 3비트로, 우리는 0에서 7 사이의 순차 번호를 정의할 수 있음
• 마지막 3비트, 이라고 불리는 이 비트는 피기백킹이 사용될 때 승인 번호에 해당함
• P/F 비트 필드는 이중 목적을 가진 단일 비트임 (1: 폴 또는 파이널)
• 프레임이 기본 국에서 보조 국으로 전송될 때 '폴'을 의미함
• 프레임이 보조 국에서 기본 국으로 전송될 때 '파이널'을 의미함

• S-frames에 대한 제어 필드
• S-frames은 피기백킹이 불가능하거나 부적절할 때 흐름 제어 및 오류 제어에 사용됨
• S-frames은 정보 필드를 가지고 있지 않음
• 제어 필드의 처음 2비트는 10임
• 마지막 3비트, 은 승인 번호 또는 부정 승인 번호에 해당함
• '코드'라는 2비트는 S-frames의 유형을 정의하는 데 사용됨
• 00: 수신 준비 / 은 승인 번호임
• 10: 수신 불가 / 은 승인 번호임
• 프레임이나 프레임 그룹의 수신을 승인하고, 수신기가 바쁘고 더 이상 프레임을 수신할 수 없음을 발표함
• 01: 거부
• 11: 선택적 거부

• U-frames에 대한 제어 필드
• U-frames은 연결된 장치 간에 세션 관리 및 제어 정보를 교환하는 데 사용됨
• S-frames와 달리, U-frames에는 정보 필드가 포함되어 있지만, 사용자 데이터가 아닌 시스템 관리 정보용임
• 코드: 2비트 접두사 + 3비트 접미사 (U-frames의 32가지 다른 유형)

포인트 투 포인트 프로토콜

• 포인트 투 포인트 접근을 위한 가장 일반적인 프로토콜 중 하나는 포인트 투 포인트 프로토콜임

• 수백만 명의 인터넷 사용자들이 자신의 가정용 컴퓨터를 인터넷 서비스 제공자의 서버에 연결하기 위해 PPP를 사용함

포인트 투 포인트 프로토콜 - 프레이밍

• PPP는 7개의 필드를 가진 문자 지향 프레임을 사용함
• 플래그: PPP 프레임은 1바이트 플래그 01111110으로 시작되어 종료됨
• 주소: 11111111(브로드캐스트 주소)로 설정된 고정 값임
• 제어: 이 필드는 고정 값 00000011로 설정되며, HDLC의 U-프레임을 흉내냄
• PPP는 흐름 제어를 제공하지 않으며 오류 제어는 오류 감지에 제한됨
• 프로토콜: 이 필드는 데이터 필드에 실린 것이 사용자 데이터인지 다른 정보인지를 정의함
• 길이는 2바이트지만, 두 당사자는 1바이트만 사용하기로 합의할 수 있음
• 페이로드 필드: 사용자 데이터 또는 기타 정보를 전달함
• 데이터 필드는 기본 최대값 1500의 바이트 시퀀스임
• 이 필드에서 플래그 바이트 패턴이 나타나면 바이트 스터핑이 수행됨
• 데이터 필드의 크기를 정의하는 필드가 없으며, 크기가 최대 기본값보다 작은 경우 패딩이 필요함
• FCS: 프레임 체크 시퀀스는 간단히 2바이트 또는 4바이트 표준 CRC임

• 바이트 스터핑
• PPP는 바이트 지향 프로토콜이므로, PPP의 플래그는 데이터 섹션에 나타날 때마다 이스케이프되어야 하는 바이트임
• 이스케이프 바이트는 01111101이며, 데이터에 플래그와 유사한 패턴이 나타날 때마다 다음 바이트가 플래그가 아님을 수신자에게 알리기 위해 이 추가 바이트가 삽입됨
• 이스케이프 바이트 자체도 다른 이스케이프 바이트로 스터핑되어야 함

• PPP 연결은 전환 단계 도표에 나타난 것처럼 진행됨
• 전환 다이어그램은 dead state로 시작함
• 두 노드 중 하나가 통신을 시작하면 연결이 establish state로 이동함
• 양쪽 끝이 인증에 동의하면 시스템이 authenticate state로 이동하고, 그렇지 않으면 network state로 이동함
• 데이터 전송은 open state에서 발생함
• 한 쪽 끝점이 연결을 종료하려고 하면 시스템이 terminate state로 이동함

• PPP가 링크 계층 프로토콜임에도 불구하고, 링크를 설정하고, 당사자들을 인증하고, 네트워크 계층 데이터를 전송하기 위한 다른 프로토콜 세트를 사용함

• PPP를 강력하게 만들기 위해 세 가지 프로토콜 세트가 정의되어 있음: 링크 제어 프로토콜, 두 가지 인증 프로토콜, 그리고 여러 네트워크 제어 프로토콜

• 어떤 시점에서든 PPP 패킷은 데이터 필드에서 이 프로토콜 중 하나의 데이터를 전송할 수 있음

• LCP는 링크를 설정하고, 유지하고, 구성하고, 종료하는 책임을 지고 있음

• 또한 두 끝점 간의 옵션을 설정하기 위한 협상 메커니즘을 제공함

• 링크가 설정되기 전에 링크의 양쪽 끝점은 옵션에 대해 합의해야 함

포인트 투 포인트 프로토콜 - 인증 프로토콜

• 인증은 사용자의 신원을 확인하는 것을 의미함

• PPP는 인증을 위한 두 가지 프로토콜을 만들었음: PAP와 CHAP

• PAP
• 시스템에 접근하려는 사용자는 인증 식별(보통 사용자 이름)과 비밀번호를 전송함
• 시스템은 식별과 비밀번호의 유효성을 확인하고 연결을 허용하거나 거부합니다.

• CHAP
• 3단계 핸드셰이크 인증 프로토콜 (PAP보다 더 안전함)
• 시스템은 사용자에게 챌린지 값이 포함된 챌린지 패킷을 전송함
• 사용자는 도전 값과 사용자의 비밀번호를 사용하여 결과를 생성하는 미리 정의된 함수를 적용함
• 사용자는 결과를 응답 패킷에 담아 시스템에 전송함
• 시스템 또한 동일함. 사용자의 비밀번호와 도전 값을 사용하여 결과를 생성하기 위해 동일한 함수를 적용함
• 만약 생성된 결과가 응답 패킷에 전송된 결과와 동일하다면, 접근이 허용됨. 그렇지 않으면 거부됨

포인트 투 포인트 프로토콜 - 네트워크 제어 프로토콜

• PPP는 다중 네트워크 계층 프로토콜암

• 인터넷, OSI, 제록스, DECnet, 애플토크, 노벨 등에서 정의한 프로토콜의 네트워크 계층 데이터 패킷을 전송할 수 있음

• 이를 위해 PPP는 각 네트워크 프로토콜에 대해 특정 네트워크 제어 프로토콜을 정의했음
• 예) IPCP는 인터넷에서 IP 데이터 패킷을 전송하는 데 사용되는 링크를 구성함

포인트 투 포인트 프로토콜 - 네트워크 계층으로부터의 데이터

• NCP 프로토콜 중 하나에 의해 네트워크 계층 구성이 완료되면, 사용자들은 네트워크 계층에서 데이터 패킷을 교환할 수 있음

• 다른 네트워크 계층에 대한 다른 프로토콜 필드가 있음
• PPP가 IP 네트워크 계층의 데이터를 전달하는 경우, 필드 값은 임

포인트 투 포인트 프로토콜 - 멀티링크 PPP

• PPP는 처음에 단일 채널 포인트 투 포인트 링크용으로 설계되었음

• 단일 포인트 투 포인트 링크에서 여러 채널을 사용할 수 있는 기능이 멀티링크 PPP의 개발을 촉진했음

• 논리적 PPP 프레임이 여러 개의 실제 PPP 프레임으로 나뉨
• 논리 프레임의 세그먼트는 실제 PPP 프레임의 페이로드에 실림
• 실제 PPP 프레임이 논리 PPP 프레임의 조각을 전달하고 있다는 것을 나타내기 위해, 프로토콜 필드가 으로 설정됨
• 논리 프레임에서 조각의 위치를 나타내기 위해 실제 PPP 프레임에 순번이 추가되어야 함

매체 접근 프로토콜

링크 계층 주소 지정