컴퓨터 네트워크 3,4장 연습문제 해설

3장 네트워크  기술 

1. 교환  시스템의 종류인 회선  교환 방식과 패킷  교환 방식을 차이점  위주로 설명하시오.

• 회선 교환 방식 – 고정 대역이 할당된 연결을 설정한 후에 데이터 전송을 시작. 연결 회선에 할당된 고정 크기의 안정적인 전송률로 데이터를 전송, 연결이 유지되는 동안에는 다른 연결에서 이 대역을 사용할 수 없다.
• 패킷 교환 방식 – 데이터를 미리 패킷 단위로 나누어 전송하므로 패킷을 기준으로 교화 작업이 이루어지며 데이터 전송을 위한 전용 대역을 따로 할당하지 않기 때문에 가변 크기의 전송률을 지원.

 

2. 패킷  교환 시스템에서 제공하는  가상 회선 방식과  데이터그램 방식을  설명하시오.

• 가상 회선 방식 - 연결형 서비스를 지원하기 위한 기능으로 하나의 연결을 통해 전송되는 패킷의 경로가 동일. 송신 호스트 사이에 설정된 가상의 단일 파이프를 통해 송신 호스트가 입력단으로 패킷을 송신하고, 수신 호스트가 출력단에서 패킷을 수신한다.
• 데이터그램 방식 – 비연결형 서비스를 이용해 패킷을 독립적으로 전송하는 것으로 패킷이 전달되기 전에 연결을 설정하는 과정이 없으므로, 경로를 미리 할당하지 않는다. 따라서 전송되는 패킷들이 독립 결로로 전달 된다.

 

3. 프레임  릴레이에서 전송 효율을  높이는 원리를 설명하시오.

중간  라우터를 거치는 과정에서 데이터 링크 계층의 기능이 개별적으로 수행(홉 단위) 되는 과도한 방식이 아니라 오류 제어 기능을 데이터의 큰 흐름에만 준하여 전송 패킷의 양을 반으로 줄이는 것이다. 

4. 버스형과  링형을 설명하고, 충돌  문제를 해결하는 방안을  비교하시오.

• 버스형 – 한 호스트가 전송한 데이터를 네트워크에 연결된 모든 호스트에 전송하는 브로드캐스팅 방식이다. 사전 해결 방식과 사후 해결 방식을 이용하며 현재 이더넷에서는 사루 해결 방식을 사용한다.
• 링형 – 순호나 구조로서 시계나 방시계 방향으로 데이터가 전송 되며 특정 호스트에서 전송한 데이터는 반드시 링을 한 바퀴 돌아 송신 호스트로 되돌아온다. 브로드캐스팅 방식을 지원하며 송신 호스트는 회수의 책임을 가진다. 토큰 제어 프레임을 사용하여 충돌 가능성을 차단하다.

 

5. 네트워크  연동을 위한 게이트웨이의  역할을 설명하시오.

계층 3 기능을 지원하므로 교환 기능을 수행하여  여러 포트를 사용해 다수의 LAN을 연결하는  구조를 지원, 수신한 패킷을 해석해  적절한 경로 전송을 하도록 경로를 배정하는 기능을 한다. 

6. 브리지의  역할을 헤더 정보를  중심으로 설명하시오.

LAN과 LAN 사이에서 데이터를 중개할 때 각 LAN에서  사용하는 MAC 계층이 다를 때 각 LAN에  알맞은 프레임으로 MAC헤더를 제거, 추가한다. 

7. 트랜스페런트  브리지에서 데이터를  중개하는 방식을 설명하시오.

플러딩  알고리즘으로 생성된 라우팅 테이블  정보를 이용하여 수신 호스트가 송신  호스트와 동일한 방향이 아닐 시  프레임을 중개한다. 

8. 역방향  학습 알고리즘을 설명하고, 이 방식의 문제점과 해결방안을 제시하시오.

위의 7번  내용의 방식으로 네트워크의 동작 과정에서  라우팅 정보를 얻는 방식을 역방향  학습 알고리즘이라 한다. 이는 네트워크의  이중경로 발생 시 프레임이 네트워크를  계속 순환하는 문제를 초래할 수  있으며, 스패닝 트리 알고리즘을 이용하므로써 비순환 구조를 만들어야 한다. 

9. 인터넷  라우팅의 원리를 예를  들어 설명하시오.

라우터의 역할은 수신된 IP 데이터그램을 적절한 경로로 전달하는 것이다. 그렇게 하기 위해서는 인터넷의 전체 구성과 현재 상태에 해나 정보를 활용해 경로를 선택해야 한다. 대표적인 라우팅 방식은 고정 경로 배정과 적응 경로 배정이다. 

10. 자율  시스템이 연동하는  원리를 간단히 설명하시오.

자율 시스템은 다수의 라우터로 구성될 수 있으며, 라우터는 공통의 라우팅 프로토콜을 사용해 정보를 교환한다. 자율 시스템은 동일한 라우팅 특성에 의해 동작하는 논리적인 단일 구성체라고 볼 수 있다. 자율 시스템이 외부의 다른 자율 시스템과 연결되는 경우 서로의 구조가 다를 수 있으므로 외부 라우팅 프로토콜(ERP)을 사용해야 한다. 

11. 대표적인 QoS 매개변수를 나열하고, 각각을 설명하시오.

· 연결 설정 지연(Connection Establishment Delay) – 연결 설정을 위한 request 프리미티브 발생과 confirm 프리미티브 도착 사이의 경과 시간

· 연결 설정 실패 확률(Connection Establishment Failure Probability) – 임의의 최대 연결 설정 지연 시간을 기준으로 연결 설정이 이루어지지 않을 확률

· 전송률(Throughput) – 임의의 시간 구간에서 초당 전송할 수 있는 바이트 수

· 전송 지연(Transit Delay) – 송신 호스트가 전송한 데이터가 수신 호스트에게 도착할 때까지 경과한 시간

· 전송 오류율(Residual Error Rate) – 임의의 시간 구간에서 전송된 총 데이터 수와 오류 발생 데이터 수의 비율

· 우선순위(Priority) – 다른 연결보다 우선 처리를 의미 

4장  데이터 전송의 기초 

1. 전송과  교환의 개념을 설명하시오. 
   • 전송 – 특정한 물리매체에 의하여 1:1로 직접 연결된 두 시스템 간의 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장하기 위한 것이다. 
   • 교환 – 전달 경로가 둘 이상일 때 라우터에서 데이터를 어느 방향으로 전달할지를 선택하는 기능으로 다양한 기준에 따라 데이터를 올바른 경로로 전달할 수 있도록 해준다.

 

2. 점대점  방식과 브로드캐스팅  방식을 차이점 위주로  비교 설명하시오. 
   • 점대점 – 호스트 간의 데이터 전달 과정에서 송신 호스트가 중개 호스트와 1:1로 연결되므로 다른 호스트에는 데이터가 전달되지 않는다. 따라서 데이터를 최종 목적지 호스트까지 올바르게 전달하려고 인접 호스트에 전송하는 과정을 단계적으로 반복한다. 
   • 브로드캐스팅 – 공유 전송 매체 하나에 여러 호스트를 연결하기 때문에 네트워크에 연결된 모든 호스트에 데이터가 전송된다. 데이터 전달 과정에는 별도의 교환 기능이 필요 없다.

 

3. 멀티포인트  유니캐스팅 방식과  멀티캐스팅 방식을  비교 설명하시오. 
   • 멀티포인트 유니캐스팅 – 일대다 통신으로 다수의 수신 호스트에 각각 개별적으로 연결을 설정해야 하며 데이터를 전송하는 과정에서도 연결 설정처럼 개별 수신 호스트에게 별도로 수에 맞게 전송해야한다. 
   • 멀티캐스팅 – 개별적이 아닌 한 번의 연결 설정 요구를 지원할 수 있으며 전송 또한 한번의 요구로 데이터를 전달한다.

 

4. 데이터  링크 계층에서 전송  오류 문제를 해결하기 위해 필요한 응답 프레임, 타임아웃, 순서 번호 등의 기능을 설명하시오. 
   • 응답 프레임 – 송신 호스트가 전송한 데이터 프레임의 일부가 깨지는 프레임 변형 오류를 확인한 수신 호스트는 송신 호스트에게 응답 프레임을 전송해 원래의 데이터 프레임을 재전송하도록 요구할 수 있다. 수신 호스트가 전송하는 응답 프레임의 종류에는 데이터 프레임이 정상적으로 도착했을 때 회신하는 긍정 응답 프레임과 데이터 프레임이 깨졌을 때 회신하는 부정 응답 프레임이 있다.

•  타이머 기능 – 송신 호스트가 전송한 데이터 프레임이 수신 호스트에게 도착하지 못하는 프레임 분실 오류가 발생하면 수신 호스트는 이 사실을 인지할 수 없다. 따라서 오류의 복구 과정이 송신 호스트의 주도로 이루어져야 한다. 송신 호스트는 데이터 프레임을 전송한 후에 일정 시간 이내에 수신 호스트로부터 긍정 응답 프레임 회신이 없으면 타임아웃 기능을 동작시켜 데이터 프레임을 재전송한다.

• 순서 번호 기능 – 수신 호스트이 긍정 응답 프레임을 분실하면 데이터 프레임이 제대로 도착했음에도 불구하고 송신 호스트가 이를 인지 할 수 없다. 따라서 송신 호스트가 타임아웃 기능에 의해 원래 데이터를 재전송함으로써 수신 호스트가 데이터 프레임을 중복 수신하는 결과를 초래한다. 이럴 때 수신 호스트가 중복 데이터 프레임을 가려내려면 각 프레임 내부에 순서번호를 기록해야 한다.

 

5. 데이터 프레임이 전송되었을 때 발생 가능한 오류의 종류와 이를 해결하기 위한 방안을 설명하시오.

• 프레임 변형 – 프레임 변형 수신 호스트에 도착했으나 전송 과정에서 프레임의 내용이 변형되는 오류가 발생한 경우이다. 부정 응답 프레임을 전송함으로써 원래의 데이터 프레임을 재전송하는 오류 복구 과정이 진행 되며 부정 응답 프레임을 사용하지 않는 프로토콜에서는 송신 호스트의 타임아웃 기능에 따라 복구된다.

• 프레임 분실 – 송신 호스트로부터 어떠한 데이터 프레임도 전달 받지 못한 상황으로 송신 호스트는 응답 프레임을 무작정 기다리게 된다. 오류 복구는 타임아웃 기능에 따라 처리된다. 

6. 데이터  프레임의 정보 중에서  순서 번호가 제공되지  않았을 때의 문제점을  순서 번호가 있는 경우와 비교해 설명하시오. 
   긍정 응답 프레임이 분실되면 송신 호스트는 타임아웃 기능에 따라 재전송하며 이로 인해 프레임이 중복 수신되는 결과가 초래한다. 순서번호가 제공된다면 데이터 프레임의 중복을 확인할 수 있다.

 

7. 문자  프레임에서 문자 스터핑의  필요성과 원리를 설명하시오. 
   문자 프레임 전송 데이터 중 DLE문자가 포함되면서 발생하는 혼란을 예방하는 방법이다. 송신 호스트가 전송하는 데이터를 미리 변형함으로써 혼선의 여지를 없앨 수 있다. 전송 데이터가 DLE문자를 포함하면 DLE 문자 다음에 DLE 문자를 강제로 추가한다.

 

8. 비트  프레임에서 비트 스터핑의  필요성과 원리를 설명하시오. 
   비트 프레임 방식에서는 송신 호스트가 전송하고자 하는 데이터 내용 중에 값이 1인 패턴이 연속해서 5번 발생하면 강제로 0을 추가해 전송한다. 플래그에 1이 연속해서 6개므로 원천적으로 데이터 내용이 프래그 패턴의 발생을 차단하기 위함이다.

 

9. 패러티  비트의 목적과 사용  방법을 설명하시오. 
   1바이트 구조에서 패리티 비트는 7비트 크기의 ASCII코드를 제외한 나머지 1비트다. 패리티 비트는 전송 과정에서 1비트 오류를 검출하기 위한 것으로 패리티 비트를 포함해 1의 개수가 짝수나 홀수 개가 되도록 한다.

 

10. 다항  코드 1001011을 사용하는  프로토콜에서 데이터 101101001을  전송할 때의 체크섬  값을 구하고, 송수신  호스트가 오류 제어  기능을 수행하는 방법을  설명하시오. 
    전송 데이터 뒤에 나머지를 보관할 n-1비트의 공간을 확보하고 이 자리를 모두 0으로 채운 후에 나머지 연산을 수행, 얻어진 체크섬(나머지)를 전송 데이터의 뒤에 추가해 수신 호스트에 전달한다. 
     
    101101001000000(m-1 + n-1) % 1001011(n) = 101001(n-1)