컴퓨터 네트워크를 공부하면서 정리를 한 내용들 입니다.

-참고 K-mooc 부산 대학교 유영환 교수님 : 컴퓨터 네트워크 강의

Error Detection & Correction Principles

먼저 에러 감지와 수정에 대한 어떤 원칙이 있는지 알아봅니다.

에러 감지, 수정을 하는 방법도 여러 가지가 있지만

어떠한 방법이든 한 가지 공통적인 것이 있습니다.

바로 redundancy를 이용 한다는 점입니다.

redundant : “중복하다” 는 뜻

데이터를 5 bit를 보내는 상황을 가정할 때,

5 bit 만을 보내서는 어디서 에러가 발생 한지 모르기 때문에.

5 bit를 두 번 연달아 보내거나,

5 bit에 부가적인 정보를 좀 더 추가를 해서

부가 정보를 보고 원 데이터가 에러가 있었는지를 알아 냅니다.

그래서 그림에서 처럼 데이터그램에 원 데이터를 담고

부가적으로 EDC(Error Detection and Correction bit)를 함께 전송합니다.

이렇게 함으로써 원래 전송하려고 하는 데이터보다

더 많은 비트의 데이터를 전송 함으로써 오버헤드 되었지만

목적지에 도달 했을 때 데이터에 에러가 있었는지를 검사 할 수 있습니다.

그런데 어떠한 detection, correction 방법이라도 완벽하지는 않습니다.

그래서 완벽하게 하려면 더 많은 부가 정보를 붙이거나 반복해야합니다.

그러나 부가 정보가 크면 클 수록 정확성이 높아지기는 하겠지만

그만큼 오버 헤드가 커지기 때문에

둘 사이에서 데이터 전송의 정확성과 데이터 전송의 오버헤드 사이에서

트레이드 오프를 생각 해서 결정을 해야합니다.

Parity Checking

에러 감지와 에러 수정을 위한 가장 기본적인 방법은 parity checking입니다.

Single bit parity

보내는 쪽과 받는 쪽에서 항상 약속을 해서

보내는 데이터의 1의 개수가 짝수든 홀수가 되게 한 bit를 붙입니다.

그래서 예를 들어봅시다.

For example

예로 나와 있는 데이터 영역을 보면 1이 아홉 개가 있습니다.

`sender`과 `receiver`가 서로 약속을 해서 보내는 패킷의 1의 개수를 맞춥니다.

만약에 `sender`와 `receiver`가 `odd parity`를 쓰기로 했다면

`sender`는 전송 할 데이터를 살펴 보고 

1의 개수가 이미 홀수 개이기 때문에 

마지막 `parity bit`를 0을 붙여서 보냅니다.

`receiver`가 데이터를 받았을 때 원래 1이었던 bit가 0이 된다던지,

그 반대가 된 경우 프레임이 전송 중에 에러가 난 것을 알 수 있게 됩니다.

홀수가 되도록 하면 odd parity

짝수가 되도록 하면 even parity

전체 데이터 길이가 얼마가 되던 간에

odd parity와 even parity를 만드는 것은 딱 한 bit만 있으면 되기 때문에

오버헤드는 굉장히 낮지만 에러가 두 bit 이상이 동시에 발생 했을 때는

에러를 감지 하지 못하므로 성능이 많이 떨어지는 방식입니다.

Two-dimensional bit parity

parity를 좀 더 다르게 쓰는 방법들도 있습니다.

예시로 밑에 나와 있는 2차원 형태의 bit parity를 사용하는 방식입니다.

데이터들을 행렬 형식으로 두고 row parity 행 쪽으로 parity를 취하고

column parity 열 쪽으로도 parity 값을 취하게 이렇게 했습니다.

그래서 이 경우에는 even parity를 썼는데.

예를 들어서 보내려고 하는 데이터가 15 bit 라면

5 bit씩 세 줄로 나눈 다음,

행 쪽으로 row parity와 세로 쪽으로 column parity를

1의 개수가 짝수가 되게끔 만듭니다.

이렇게 전송을 했을 때 receiver가 중간의 1이었던 bit가

전송 중에 0으로 바뀌어서 에러가 발생 했면 찾아낼 수 있습니다.

이 방식도 bit 에러가 한 bit 정도 일 때

에러가 발생 했는지를 감지 할 수 있습니다.

결론

parity는 매우 간단하고 오버헤드도 굉장히 적은 기술이지만

감지를 할 수 있는 에러의 형태는 매우 제약적입니다.