🛡️ 오류 제어 / 흐름 제어

⚡ 전송 오류의 원인

원인	설명
백색 잡음 (열잡음)	도체 내 전자의 열운동. 항상 존재하며 제거 불가능 → 랜덤 오류
충격성 잡음 (Impulse)	순간적인 외부 전기 충격. 짧은 시간에 여러 비트가 연속으로 깨짐 → 버스트 오류 의 주원인
감쇠 (Attenuation)	거리에 따른 신호 세기 감소 → 증폭기 · 리피터로 보상
지연 왜곡	주파수 성분마다 전파 속도가 달라 파형이 일그러짐 → 등화기(Equalizer) 로 보상
누화 (Crosstalk)	인접 회선 간 전자기 유도 간섭 → 꼬임쌍선(트위스트), 차폐로 완화

🔎 오류 검출 방식

방식	원리	능력	비고
패리티 검사 Parity	1의 개수를 짝수/홀수로 맞추는 검사 비트 1개 추가	검출만 홀수 개 오류	가장 단순. 짝수 개 오류는 검출 불가, 정정 불가
블록합 검사 수직 + 수평 패리티	행·열 두 방향으로 패리티를 구성	1비트 정정	교차점으로 오류 위치를 특정 가능
CRC 순환 중복 검사	생성 다항식으로 나눈 나머지를 붙여 전송	검출만 버스트 오류에 강함	이더넷 FCS, HDLC, ATM의 HEC(CRC-8) 등에서 사용
체크섬	데이터를 더한 합의 보수를 전송	검출만	IP · TCP · UDP 헤더
연속(반복) 송출	같은 데이터를 2회 이상 보내 수신 측에서 비교	검출만	가장 단순하지만 전송 효율이 매우 낮음 기출
정마크 부호	부호 내 1(마크)의 개수를 항상 일정하게 유지	검출만	2 out of 5 부호 등

⚠ 기출 최다 — CRC는 오류 "검출" 부호이지 "정정" 부호가 아니다. FEC의 정정 부호는 해밍 · LDPC · 터보 · 컨볼루션 · Reed-Solomon.

🧮 해밍 코드 — 검사 비트 수 계산

해밍 코드 조건식

2^r ≥ n + r + 1

n : 데이터 비트 수 · r : 검사(패리티) 비트 수
조건을 만족하는 가장 작은 r 을 구한다 → 1비트 정정, 2비트 검출

데이터 비트 n	검사 비트 r	검산 (2ʳ ≥ n+r+1)	전체 길이
4	3	8 ≥ 4+3+1 = 8 ✓	7
8	4	16 ≥ 8+4+1 = 13 ✓	12
16	5	32 ≥ 16+5+1 = 22 ✓	21
32	6	r=5 → 32 < 38 ✗ / r=6 → 64 ≥ 39 ✓	38
64	7	128 ≥ 64+7+1 = 72 ✓	71

📖 기출 — "32비트 데이터의 단일 비트 오류를 정정하려면 검사 비트는 몇 개?" → 6비트. r=5는 32 < 38 로 부족하다.

🔁 FEC vs BEC(ARQ)

구분	FEC (전진 오류 정정)	BEC (후진 = ARQ)
동작	수신 측이 스스로 정정	오류 검출 후 재전송 요구
역채널	불필요	필요
잉여 비트	많음 (오버헤드 큼)	적음
지연	짧음 (재전송 없음)	재전송만큼 지연
사용 부호	해밍 · 컨볼루션 · 터보 · LDPC · Reed-Solomon	패리티 · CRC · 체크섬
적합 환경	위성 · 방송 · 실시간 · 단방향	유선 데이터 통신 등 양방향

📨 ARQ 4종 — Automatic Repeat reQuest

방식	동작	재전송 범위	효율	복잡도
정지-대기 Stop-and-Wait	1프레임 전송 후 ACK를 받아야 다음 전송	해당 1개	가장 낮음	가장 단순
Go-Back-N 연속 ARQ	N개를 연속 전송, 오류 발생 시 그 프레임 이후 전부 재전송	오류 프레임 ~ 이후 전부	보통	수신 버퍼 1개
선택적 재전송 Selective-Repeat	오류가 난 프레임만 골라서 재전송	오류 프레임만	높음	수신 버퍼 · 순서 재정렬 필요
적응적 ARQ Adaptive	채널 상태에 따라 블록 길이를 동적으로 조절	가변	가장 높음	가장 복잡

🚦 흐름 제어 (Flow Control)

      송신 측이 수신 측의 처리 능력(버퍼) 을 넘지 않도록 전송량을 조절하는 기능.
      오류 제어와 함께 데이터링크 계층(2계층) 및 전송 계층(4계층)의 핵심 역할이다.
    

방식	동작	특징
정지-대기 Stop-and-Wait	한 프레임 보내고 ACK를 기다림 (윈도우 크기 = 1)	구현이 단순하지만 회선 이용률이 매우 낮음
슬라이딩 윈도우 Sliding Window	윈도우 크기만큼 ACK 없이 연속 전송, ACK를 받은 만큼 윈도우가 이동	회선 이용률이 높음. TCP·HDLC에서 사용

⚠ 기출 함정 — "슬라이딩 윈도우는 네트워크 혼잡 시 윈도우 크기를 1로 감소시킨다" → 틀림. 혼잡 시 윈도우를 줄이는 것은 TCP 혼잡 제어(Slow Start) 의 동작이지, 슬라이딩 윈도우(흐름 제어) 자체의 특성이 아니다.

피기백 확인응답 (Piggyback ACK) — 확인 응답을 따로 보내지 않고, 상대에게 보낼 데이터 프레임에 ACK를 함께 실어 보내는 방법. 프레임 수를 줄여 전송 효율을 높인다. 기출

      📝 시험 포인트

      • CRC = 검출 전용, 해밍 · LDPC · 터보 = 정정 가능 (FEC)

      • 해밍 검사비트 2ʳ ≥ n+r+1 → 32비트 데이터면 6비트

      • FEC는 역채널 불필요, BEC(ARQ)는 필요

      • ARQ 효율: 적응적 > 선택적 재전송 > Go-Back-N > 정지-대기

      • 오류 제어 · 흐름 제어 · 동기화 = 데이터링크 계층(2계층) 의 기능

      • 윈도우를 1로 줄이는 것은 TCP 혼잡 제어, 슬라이딩 윈도우가 아님