HDLC 프로토콜: 프레임 구조와 전송 모드로 이해하는 데이터링크 제어
1970년대 ISO가 표준화한 HDLC의 스테이션 유형, 링크 구성, 전송 모드, 프레임 구조와 비트 스터핑, 현대 프로토콜에 남긴 영향을 정리한다.
2026-08-14 · 최초 발행 2025-05-23
지금 쓰이는 PPP나 X.25의 LAP-B를 거슬러 올라가면 1970년대 ISO가 표준화한 프로토콜 하나에 닿는다. HDLC(High-level Data Link Control)는 컴퓨터 데이터통신에서 가장 중요한 데이터링크 계층 전송제어 프로토콜 중 하나로, 점대점 및 다중점 링크 환경에서 반이중과 전이중 통신을 모두 지원하도록 설계됐다.
비트 단위로 움직이는 프로토콜
HDLC는 문자 단위가 아닌 비트 단위로 데이터를 처리하는 비트지향 프로토콜이다. CRC를 통한 강력한 오류 검출 메커니즘으로 엄밀한 오류제어를 제공하고, 송수신 장치 간 데이터 흐름을 버퍼 기반으로 제어한다. 점대점·다중점·반이중·전이중 통신을 모두 지원하며, 다양한 네트워크 환경에서 활용 가능한 표준화된 프로토콜이라는 점이 강점이다.
PPP와 LLC까지 이어진 계보
HDLC는 현대 데이터링크 제어 프로토콜의 근간이 되어 다양한 파생 프로토콜을 낳았다. X.25 패킷교환망에서 쓰이는 LAP-B(Link-Access Procedure Balanced), IEEE 802 LAN 환경에서 쓰이는 상위 데이터링크 계층 프로토콜 LLC(Logical Link Control), ISDN 네트워크의 D 채널에서 쓰이는 LAP-D(Link-Access Procedure, D Channel), 그리고 인터넷 접속에 널리 쓰이는 PPP(Point-to-Point Protocol)가 그렇다. 이 파생 프로토콜들은 각 네트워크 환경의 특성에 맞춰 HDLC의 기본 구조를 채택하고 확장했다.
스테이션 유형과 링크 구성
HDLC는 통신에 참여하는 장치를 세 유형으로 구분한다. 통신을 제어하고 명령을 내리는 주국(Primary Station), 주국의 명령에 응답하는 종국(Secondary Station), 주국과 종국의 기능을 모두 수행할 수 있는 혼성국(Combined Station)이다.
링크 구성도 두 가지로 나뉜다. 불균형 구성(Unbalanced Configuration)은 주국과 종국이 명확히 구분돼 주국이 통신을 주도하고 종국은 응답만 수행하는 방식으로 다중점 환경에 적합하다. 균형 구성(Balanced Configuration)은 두 스테이션이 대등한 위치에서 각자 주국이자 종국 역할을 수행하며 점대점 환경에 최적화돼 있다.
전송 모드 NRM·ABM·ARM
HDLC는 세 가지 전송 모드를 지원한다. NRM(Normal Response Mode, 정규 응답 모드)은 불균형 링크 구성에서 쓰이며 주국이 세션을 시작하고 통신을 제어하고 종국은 주국의 명령에 대한 응답만 수행하는, 다중점 환경에서 자주 쓰이는 모드다. ABM(Asynchronous Balanced Mode, 비동기 균형 모드)은 균형 링크 구성에서 각 스테이션이 대등하게 동작하며 양쪽 모두 통신을 시작할 수 있는 모드로, 전이중 점대점 링크에서 가장 효과적이고 가장 널리 쓰인다. ARM(Asynchronous Response Mode, 비동기 응답 모드)은 종국도 주국의 허가 없이 전송을 시작할 수 있는 특수 모드로, 특수한 경우에만 제한적으로 쓰이며 LAP(Link Access Procedure) 참조 프로토콜에서 활용된다.
프레임 구조와 비트 스터핑
HDLC 프레임은 비트 지향적 구조로 여섯 필드로 구성된다. 프레임의 시작과 끝을 표시하는 8비트 Flag 필드(0x7E 또는 01111110), 데이터를 수신할 스테이션의 주소를 담는 주소 필드(8비트 이상), 프레임 타입과 시퀀스 번호 등 제어 정보를 담는 제어 필드(8비트 또는 16비트), I-프레임에만 존재하는 가변 길이의 정보 필드, 프레임 오류 검출을 위한 CRC 값을 담는 FCS 필드(16비트 또는 32비트), 그리고 프레임의 끝을 표시하는 종료 Flag 필드다.
프레임 유형은 세 가지다. 정보 프레임(I-프레임)은 사용자 데이터 전송에 쓰이며 시퀀스 번호를 포함해 흐름 제어와 오류 제어를 지원하고, 제어 필드의 첫 비트가 '0'이다. 감시 프레임(S-프레임)은 오류 제어와 흐름 제어를 위해 쓰이며 정보 필드를 포함하지 않고 제어 필드의 첫 두 비트가 '10'인데, RR(Receive Ready, 수신 준비 완료 및 확인응답)·RNR(Receive Not Ready, 일시적 수신 불가)·REJ(Reject, 재전송 요청)·SREJ(Selective Reject, 특정 프레임만 재전송 요청)로 나뉜다. 비번호 프레임(U-프레임)은 링크의 설정·해제·모드 설정 등 제어 기능에 쓰이며 시퀀스 번호를 쓰지 않고 제어 필드의 첫 두 비트가 '11'인데, SABM(ABM 모드 설정)·DISC(링크 연결 해제 요청)·UA(비번호 명령에 대한 확인응답)·FRMR(수신 프레임 오류)로 나뉜다.
플래그 패턴(01111110)이 데이터 내부에서 우연히 발생하면 프레임 경계를 오인할 수 있다. HDLC는 이 문제를 비트 스터핑(Bit Stuffing)으로 해결한다. 송신측은 데이터 내에 5개의 연속된 1이 발생하면 자동으로 0을 삽입하고, 수신측은 5개의 연속된 1 다음에 오는 0을 자동으로 제거한다. 이 방식으로 플래그 패턴은 데이터 내부에서 절대 발생하지 않게 된다.
지금도 남아 있는 활용처
많은 통신사업자가 백본 네트워크에서 HDLC 기반 프로토콜을 쓰고, 시스코·주니퍼 라우터 간 WAN 연결에도 HDLC 변형 프로토콜이 활용된다. 신뢰성 있는 데이터 전송이 필요한 위성 통신 링크, 산업용 제어 시스템이나 IoT 기기 간 통신에 쓰이는 간소화된 HDLC, 기존 레거시 시스템과의 호환성을 위해 HDLC 프로토콜을 유지하는 경우도 있다.
높은 신뢰성과 효율적인 오류 제어, 다양한 네트워크 환경에 적용 가능한 유연성, 비트 지향 프로토콜의 효율적인 대역폭 사용, 표준화에 따른 호환성이 HDLC의 장점이다. 반면 현대 인터넷 환경에서는 TCP/IP 계층에 비해 복잡성이 있고, 저수준 프로토콜이라 구현이 상대적으로 복잡하며, 고속 네트워크에서는 오버헤드가 발생할 수 있고, 보안 기능이 내장돼 있지 않다는 점은 단점으로 남는다.
HDLC 자체를 원래 형태로 쓰는 경우는 현대 인터넷 환경에서 줄었지만, PPP 같은 파생 프로토콜을 통해 그 영향력은 여전히 이어지고 있다. HDLC의 기본 개념을 이해하면 다양한 데이터링크 프로토콜이 작동하는 원리를 더 깊이 파악할 수 있다.