HDLC

왜 배우는가: HDLC는 X.25의 LAPB, ISDN의 LAPD, PPP 등 여러 데이터링크 프로토콜의 바탕이 되었다. 프레임 구조와 동작 모드를 이해하면 이들 프로토콜의 구조도 함께 설명할 수 있다. 기출 2회에서 HDLC의 구조와 다중점 동작 모드가 반복해서 물렸다.

출제 이력: 제134회 4교시 5번, 제110회 2교시 4번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

답안 첫 줄 정의: HDLC는 ISO가 표준화한 비트 지향 데이터링크 계층 프로토콜로, 플래그와 순번, FCS로 점대점·다중점 링크에서 신뢰성 있는 프레임 전송을 제공한다.

핵심 키워드

• 비트 지향 프로토콜
• 플래그(Flag)
• 비트 스터핑
• 프레임검사순서(FCS)
• 슬라이딩 윈도우
• 정규응답모드(NRM)
• 비동기균형모드(ABM)
• 비동기응답모드(ARM)

2. 개념 풀이

쉬운 말로 풀면 HDLC는 데이터를 정해진 모양의 상자, 즉 프레임에 담아 상대 장비에 빠짐없이 옮기는 약속이다. 상자의 시작과 끝을 알리고, 내용이 깨지면 다시 보내게 하는 규칙을 한 틀에 담았다.

정식 정의: HDLC는 ISO/IEC 13239로 정의된 데이터링크 제어 프로토콜이다. 전송 단위를 문자가 아닌 비트 열로 보고, 특수한 비트 패턴으로 프레임 경계를 표시하는 비트 지향 방식이다. 데이터링크 계층에서 두 노드 사이의 신뢰성 있는 프레임 전달을 맡는다.

핵심 용어 풀이

• 플래그(Flag): 01111110 패턴으로 프레임의 시작과 끝을 표시한다. 한 프레임의 끝 플래그가 다음 프레임의 시작 플래그를 겸할 수 있다.
• 비트 스터핑: 송신측이 데이터 안에 플래그와 같은 패턴이 나오지 않도록 연속된 1 다섯 개 뒤에 0 삽입을 한다. 수신측은 그 0을 제거한다. 이 규칙 덕분에 임의의 비트 데이터를 투명하게 보낼 수 있다.
• 프레임검사순서(FCS): 주소·제어·정보 필드를 대상으로 계산한 CRC 값이다. 16비트(CRC-CCITT) 또는 32비트(CRC-32)를 쓴다. 수신측은 이 값으로 전송 중 생긴 비트 오류를 검출한다.
• 순번 N(S)·N(R): N(S)는 송신 순번, N(R)은 다음에 기대하는 수신 순번이다. 슬라이딩 윈도우 방식의 흐름 제어와 재전송의 기준이 된다.
• 1차국·2차국·복합국: 1차국은 명령을 내리는 쪽, 2차국은 응답하는 쪽이다. 복합국은 두 역할을 모두 수행한다.

3. 등장 배경과 필요성

초기의 문자 지향 프로토콜은 제어 문자로 메시지 경계를 표시했다. 데이터 안에 같은 문자가 있으면 경계와 혼동되어 전송 가능한 값이 제한되었다. 비트 지향 방식은 경계를 특수 비트 패턴으로 나타내고 비트 스터핑으로 혼동을 막아, 임의의 비트열을 투명하게 보내도록 바꾸었다.

여러 장비가 한 회선을 공유하는 다중점 환경에서는 누가 언제 송신할 수 있는지 정할 규칙이 필요했다. IBM의 SDLC는 1차국이 폴링으로 2차국의 송신을 허가하는 구조를 사용했다. ISO가 이 구조를 바탕으로 표준화한 것이 HDLC이다. 이 구조는 1차국과 2차국의 역할을 나누는 NRM의 원형이 되었다.

회선 기술이 발전하면서 점대점 연결도 늘었다. 한쪽이 주도하지 않아도 양쪽이 대등하게 송신할 수 있는 ABM이 필요해졌다. HDLC는 이 세 가지 모드를 모두 제공해 점대점과 다중점 구성에 함께 대응한다.