쉽게 배우는 데이터 통신과 컴퓨터 네트워크(개정판) 5장 연습문제

 

 

<연습문제>

1.  LAN 환경에서 계층 2 기능에  대한 표준안을 다루는 IEEE 802 시리즈는 LCC 계층뿐 아니라 MAC계층에 대한 다양한 표준안을 정의하고 있다.

 

2. LAN 환경에서 네으퉈크 자원을 효율적으로 활용하기 위해 데이터 링크 계층을 둘로 나누어 처리한다. OSI 7계층 모델에서 정의한 데이터 링크 계층의 기본 기능은 주로 LCC 계층에서 다루고, 물리적 전송 선로의 특징과 매체 간 연결 방식에 따른 제어 부분은 MAC 계층에서 처리한다.

 

3. 다중 접근 채널 방식을 이용해 공유 매체에 프레임을 전송하는 방식에서는 데이터 충돌 가능성이 늘 존재한다. 이때 충돌 허용 방식의 대표적인 예는 이더넷으로 알려진 CSMA/CD 이다. 충돌 회피 방식의 간단한 예는 각 송신 호스트에 서로 다른 전송 시간대를 지정하는 타임슬롯 배정 방법이다.

 

4. 토큰 버스나 토른 링 방식은 물리적인 연결 구조는 다르지만, 데이터 프레임의 전송이 호스트 사이에 순차적으로 이루어지도록 토큰이라는 제어 프레임을 사용한다.

 

5. 공유 버스에서 충돌이 발생하면 해당 프레임의 내용이 깨지고, 각 호스트에서 전송한 데이터의 내용이 변형된다. CSMA/ CD 방식에서는 충돌 감지 기능을 사용해 충돌 여부를 확인한다.

 

6. 상위 계층인 LCC에서 내려온 프레임을 상대 호스트에 전송하려면 상대 호스트에 전송하려면 MAC 계층 프로토콜에 정의된 MAC 헤더와 트레일러 정보를 추가하는데, 이렇게 포장된 프레임을 MAC 프레임이라 하며, 이더넷 프로토콜에서는 이더넷 프레임이라 한다.

 

7. MAC 계층에서는 호스트를 구분하는 고유의 MAC 주소를 사용한다. 송신자 호스트의 주소는 이더넷 프레임의 Source Address 필드에 기록되고, 수신자 호스트의 주소는 Destination Address 필드에 기록된다.

 

8. 네트워크 계층에서 전송한 데이터는 LCC 계층에서 내려오면서, LCC 헤더 정보를 추가해 LCC프레임이 된다. 이는 다시 MAC 계층으로 내려가 MAC 헤더와 트레일러 정보가 추가된다. 이떄 LCC 계층에서 내려온 LCC 헤더와 LCC 데이터는 MAC 계층에서 데이터로 취급되기 때문에 이더넷 프레임의  Data 필드에 기록된다.

 

9. CSMA/CD 방식에서 전송 케이블에 호스트를 연결하는 방식은 더 이상 사용되지 않으며, 허브라는 박스 형태의 장비에 잭을 사용해 호스트를 연결한다. 허브의 성능 문제를 개선한 스위치 허브에는 스위치 기능이 있어, 임의의 호스트로부터 수신한 프레임을 모든 호스트에 전송하지 않고 목적지로 지정한 호스트에만 전송할 수 있다.

 

10. 토른 링 방식에서 링에 연결된 호스트 중에는 다른 호스트와 구별되는 특별한 기능을 수행하는 관리 호스트가 존재하는데, 이를 모니터라 부른다. 이 호스트는 주로 네트워크의 정상 동작을 방해하는 예기치 않은 오류를 복구한다.

 

 

11. 토큰 링 구조에서는 점대점으로 연결한 호스트가 순환 구조 형태로 LAN을 구성한다. 링 주위에는 토큰이라 불리는 제어 프레임이 일정한 방향으로 순환한다. 데이터 프레임을 전송하고자 하는 호스트는 먼저 토큰을 획득해야 한다.

 

 

12. MAC 계층과 LLC 계층에 대한 설명으로 올바른 것을 모두 고르시오.  1, 3, 4

1. LAN 환경에 한하여 데이터 링크 계층의 기능을 LLC 계층과 MAC 계층으로 나누어 처리한다.
2. MAC 계층은 전송 선로의 물리적 특성을 반영하므로 LAN의 종류에 관계없이 동일한 특성을 갖는다. v
3. LAN의 LCC 계층 WAN의 데이터 링크 계층과 역할이 비슷하다.
4. LAN의 종류에 따라 MAC 계층의 설계 형태가 영향을 받는 것처럼 LLC 계층도 LAN 특성에 부분적으로 영향을 받을 수 있다.
5. WAN 환경에서도 MAC 계층의 특성이 LLC 계층에 영향을 준다. v

 

13. IEEE 802 시리즈에 대한 설명으로 올바른 것을 모두 고르시오. 1, 2, 4

1. 국제 표준화 단체인 IEEE에서 데이터 링크 계층과 관련된 다양한 LAN 표준안 연구 결과가 반영되어 있다.
2. IEEE 802.1 은 관련 표준안 전체를 소개하고 인터페이스 프리미티브 정의를 다룬다.
3. IEEE 802.2 는 데이터 링크 계층의 하위 부분인 MAC 프로토콜 전반에 대한 정의를 다룬다. v
4. IEEE 802.3 은 이더넷으로 알려진 CSMA/CD 방식의 표준안에 대하여 다룬다.
5. IEEE 802.4 는 토큰 링 방식의 표준안에 대하여 다룬다. v

 

14. CSMA/CD 방식에 대한 설명으로 잘못된 것을 모두 고르시오.  2, 3

1. 다중 접근 채널 방식을 이용하여 공유 매체에 프레임을 전송하는 방식에서 데이터 충돌 가능성이 존재한다.
2. 충돌 허용 방식에서는 복구 작업이 필요하기 때문에 프레임을 수신한 호스트에서 충돌을 감지하는 기능이 필요하다.
3. 일반적으로 공유 매체의 길이가 길수록 프레임의 전송 지연이 증가하여 충돌이 발생할 가능성이 낮아진다. v
4. 프레임을 전송하기 전에 먼저 다른 호스트가 데이터를 전송 중인지 확인해야 한다.
5. 전송 데이터는 기본적으로 브로드캐스팅되기 때문에 주소 기능을 이용하여 목적지 호스트만 데이터를 수신하도록 해야 한다.

 

15. 이더넷에 대한 설명으로 올바른 것을 모두 고르시오.  1, 2, 4

1. IEEE 802.3 은 1-persistent CSMA/CD 방식의 LAN 환경에 관해 규정한 표준안이다.
2. CSMA/CD 방식에서는 충돌 감지 기능을 사용해 충돌 여부를 확인한다. 일단 호스트가 충돌을 감지하면 진행 중인 프레임의 전송을 중지한다.
3. IEEE 802.3 표준안은 전송 케이블의 최대 길이는 제한하지만, 케이블에 연결되는 호스트 간 간격에 대해서는 제한하지 않는다. v
4. 전송 매체의 신호를 감지해 프레임의 전송 여부를 결정하는 프로토콜은 신호 감지 프로토콜이라 한다.
5. CSMA 방식에서는 둘 이상의 호스트에서 동시에 채널의 유휴 상태를 확인할 가능성이 없다. v

 

16. 이더넷 프레임에 소속된 필드들에 대한 설명으로 잘못된 것을 모두 고르시오. 5

1. Preamble 필드는 수신 호스트가 송신 호스트의 클록과 동기를 맞출 시간적 여유를 제공한다.
2. Start Delimeter 필드는 프레임의 시작 위치를 나타낸다.
3. Source Address 필드는 네트워크 관리자가 LAN 카드에 설정한 공유의 MAC 주소로, 송신자 호스트의 주소이다.
4. Length 필드는 Data 필드에 포함된 가변 길이의 전송 데이터 크기를 나타낸다. 
5. Checksum 필드는 데이터 전송 과정에서 데이터 분실 오류의 발생 여부를 수신 호스트가 확인할 수 있도록 해준다. v

 

17. 스위치와 허브에 대한 설명으로 올바른 것을 모두 고르시오.  1, 2, 4

1. 전통적인 케이블 방식의 CSMA/CD는 허브라는 장비로 대체 되었다.
2. 허브의 성능 문제를 개선하여 스위치 허브로 발전하였다.
3. 임의의 호스트에서 전송한 프레임은 허브에서 수신하며, 허브는 목적지로 지정된 호스트에만 해당 데이터를 전달한다. v
4. 일반 허브를 스위치 허브로 교체하는 과정에서 연결된 호스트는 하드웨어나 소프트웨어를 교체할 필요가 없다.
5. 허브는 외형적으로 스타형 구조를 갖기 때문에 내부의 동작 역시 스타형 구조로 작동되므로 충돌이 발생하지 않는다. v

 

18. 토큰 버스에 대한 설명으로 잘못된 것을 모두 고르시오. 3, 5

1. 토큰 버스 프로토콜에서 정의된 프레임은 이더넷 프레임에서 Frame Control 필드가 추가된 구조이다.
2. 이더넷 프레임이 프레임의 시작과 끝을 나타내기 위하여 Start Delimeter 와 Length 필드를 사용하는 데 비하여, 토큰 버스 프레임은 Start Delimeter 와 End Delimeter 필드를 사용한다.
3. Frame Control 필드는 데이터 프레임과 토큰 프레임을 구분하는 목적으로 사용되는데, TT = 00 이면 LCC 계층에서 내려온 데이터 프레임이다. v
4. Checksum 필드는 오류 검출을 위한 목적으로 사용된다.
5. 토큰 버스에서 우선순위 값이 클수록 우선순위가 낮다. v

 

19. 토큰 링 대한 설명으로 잘못된 것을 모두 고르시오. 2, 3

1. 링에 연결된 호스트 중에는 다른 호스트와 구별되는 특별한 기능을 수행하는 관리 호스트가 존재하는데, 이를 모니터라고 부른다.
2. AC 필드의 모니터 비트 T는 특정 프레임이 링을 무한정 순환하는 것을 방지하는 목적으로 사용된다. v
3. FS 필드는 이더넷 프레임에서의 용도와 마찬가지로 프레임의 수신 호스트가 송신 호스트에 응답할 수 있도록 해준다. v
4. FS 필드에는 A, C필드 값이 쌍으로 존재하며 신뢰성을 높인다.
5. 입력된 데이터 프레임의 수신 호스트가 자신의 주소와 동일한 프레임이 지나가면 프레임을 내부 버퍼에 보관하고 FS 필드의 C비트를 1로 지정한다. 

 

20. LAN환경에서 LLC계층과 MAC계층의 역할 차이를 설명하시오.

- LAN 환경에서는 네트워크 자원을 효율적으로 활용하려고 데이터 링크 계층의 기능을 LLC 계층과 MAC 계층으로 나누어 처리한다.     즉, OSI 7계층 모델에서 정의한 데이터 링크 계 층의 기본 기능은 주로 LLC 계층에서 다루고, 물리적 전송 선로의 특징과 매체 간의 연 결 방식에 따른 제어 부분은MAC 계층에서 처리한다. 

 

21. IEEE 802 시리즈를 설명하시오.

- 국제 표준화 단체인 IEEE에서 데이터 링크 계층과 관련된 다양한 LAN 표준안 연구 결과 를 IEEE 802 시리즈로 발표하였다.

IEEE 802.1은 관련 표준안 전체를 소개하고 인터페이스 프리미티브 정의를 다룬다.

IEEE 802.2는 데이터 링크 계층의 상위 부분인 LLC 프로토콜의 정의를 다룬다.

IEEE 802.3 표준안부터는 물리 계층과 MAC 계층에 대한 내용을 주로 다루는데 IEEE 802.3은 이더넷으로 알려진 CSMA/CD 방식, IEEE 802.4는 토큰 버스 방식, IEEE 802.5는 토큰 링 방식에 관한 내용을 규정한다. 

 

22. CSMA/CD, 토큰버스, 토큰 링 방식에서 데이터를 전송하는 원리를 비교 설명하시오.

• CSMA/CD: 충돌 발생 을 허용하며, 이더넷으로 더 많이 알려져 있다. 호스트 5가 호스트 1에 프레임을 전송한다 고 가정하면 프레임을 전송하기 전에 먼저 다른 호스트가 데이터를 전송 중인지 확인해야 한다. 버스를 사용하고 있지 않으면 전송 프레임을 공유 버스에 보냄으로써, 모든 호스트 에 프레임을 전송할 수 있다. 전송 프레임은 버스 구조에 연결된 모든 호스트에 전송되기 때문에 프레임의 목적지가 아닌 다른 호스트에도 도착한다. 목적지가 아닌 다른 호스트들은 전달 받은 데이터를 내부 버퍼에 저장하지 않고 버린다. 이 기능을 지원하려고 각 호스트에는 고유 주소가 할당되고, 전송 프레임에는 목적지 주소를 호스트 1로 지정한 후, 프레임을 전송해야 한다. 호스트 1을 제외하고는 프레임의 목적지 주소가 자신의 주소와 일치하지 않으므로 프레임을 무시할 수 있다. 호스트 1에서 는 목적지 주소가 자신이므로 프레임을 수신한다. 
• 토큰 버스: 토큰 버스 방식은 데이터 프레임의 전송이 호스트 사이에 순차적으로 이루어지도록 토큰 이라는 제어 프레임을 사용한다. 프레임을 전송하려면 반드시 토큰을 확보해야 한다. 프레임 전송을 원하는 호스트는 토큰이 도착할 때까지 기다리다가 도착한 토큰을 획득한 후에야 데이터 프레임을 전송할 수 있다. 프레임 전송을 완료하면 이웃 호스트에 토큰을 넘겨준다. 이와 같은 과정이 호스트 사이에 순차적으로 반복 되면서 토큰이 링을 순환하고, 네트워크에 연결된 모든 호스트의 순차 전송을 보장한다. 호스트가 이웃하는 순서는 물리적 순서와는 관련이 없고, 각 호스트에 부여된 고유 번호 와 관련이 있다. 번호가 높은 호스트부터 네트워크에 연결되고, 토큰 전달도 높은번호순 으로 이루어진다. 
• 토큰 링: 토큰 링 방식에서는 송신 호스트가 전송한 프레임이 링을 한 바퀴 돈 후 송신 호스트에게 다시 되돌아오도록 설계된다. 이 과정에서 프레임의 목적지 주소가 자신의 주소와 동일한 호스트는 해당 프레임을 수신하고, 프레임 내부의 특정 위치에 올바로 수신했다고 표시한다. 송신 호스트는 자신에 게 되돌아온 프레임의 특정 위치 값을 확인함으로써, 프레임이 올바로 전송되었음을 확인할 수 있다. 이러한 과정이 제대로 이루어지면 송신 호스트는 프레임을 회수하고, 토큰 프레임을 링에 반환한다. 

 

23. CSMA/CD 프레임 구조와 그 필드의 역할을 설명하시오.  

• Priamble: 7바이트 크기로, 수신 호스트가 송신 호스트의 클록과 동기를 맞출 수 있도록 시간 여유를 제공하는 것이 목적이다. 각 바이트는 10101010 비트 패턴 을 포함 한다.
• Start Delimeter: 프레임의 시작 위치를 나타낸다. Preamble 필드와 구 분해 값이 10101011이다.
• Destination Address: 수신 호스트의 주소이다. 수신 호스트 주소는 최상위 비트가 1이면 그룹 주소를 의미하고, 0이 면 일반 주소다. 그룹 주소에는 특정 그룹에 속한 호스트에 프레임을 전송하 는 멀티캐스팅과 네트워크에 연결된 모든 호스트에 전송하는 브로드캐스팅이 있다. 브로 드캐스팅 에서는 주소부의 모든 비트가 1이다.
• Soure Address: 송신 호스트의 주소이다. 송신 호스트 주소에서 최상위 비트는 0으로 지정 된다. 현재 구현되어 사용되는 이더넷 프로토콜은 모두 6바이트 주소를 지원한다
• Length / Type: Data 필드에 포함된 가변 길이의 전송 데이터 크기를 나타내며, 최댓값은 1,500이다. 
• Data + Padding:  data 와 padding을 합한 데이터의 최소 크기는 46바이트이다.
• Checksum: 데이터 전송 과정에서 데이터 변형 오류의 발생 여부를 수신 호스트가 확인할 수 있도록 송신 호스트가 값을 기록해준다. 

  

24. LLC프레임과 이더넷 프레임의 관계를 설명하시오. 

- OSI 7계층 모델에서는 데이터 전송 시, 최상위 계층인 응용 계층에서 시작해 물리 계층까지 내려오는 과정에서 물리 계층을 제외한 각 계층의 프로토콜이 정의한 헤더 정보를 계속 추가한다. 이더넷 프레임에서 Data 필드를 제외한 필드가 MAC 계층에서 정보가 추가된다. 네트워크계층 에서 전송할 데이터는 LLC 계층으로 내려오면서, LLC 헤더 정보를 추가해 LLC 프레임이 된다. LLC 프레임은 다시 MAC 계층으로 내려오는데, 이 과정에서 MAC 헤더와 MAC 트 레일러 정보를 추가한다. 이때 LLC 계층에서 보낸 LLC 헤더와 LLC 데이터는 MAC 계층에 서 데이터로 취급되기 때문에 MAC 프레임의 Data 필드에 기록된다. 이후 MAC 계층에서는 MAC 프레임을 물리 계층을 사용하여 수신 호스트에 전송한다.

 

 

25. .허브와 스위치 허브의 차이를 설명하시오. 

- 스위치 허브는 일반 허브와 형태가 동일하지만, 성능 면에서 장점이 있다. 중앙에 위치한 허브에 스위치 기능이 있어 임의의 호스트에게서 수신한 프레임을 모든 호스트에 전송하는 것이 아니고, 해당 프레임의 목적지로 지정한 호스트에만 전송한다. 따라서 이들 사이의 프레임 전송이 진행되고 있어도, 다른 호스트끼리 프레임을 전송할 수 있다. 따라서 전체 전송 용량이 증가하는 효과가 생긴다. 스위치 허브는 자신에게 연결된 호스트를 모 두 수용할 수 있는 충분한 전송 용량을 지원하면 각 호스트는 할당된 LAN 전송 용량을 모두 사용할 수 있다. 또한,    일반 허브를 스위치 허브로 교체하는 과정에서 연결된 호스트는 하드 웨어나 소프트웨어 를 교체할 필요가 없다.

 

26. 토큰 버스 프레임의 구조와 각 필드의 역할을 설명하시오. 

• Priamble: 7바이트 크기로, 수신 호스트가 송신 호스트의 클록과 동기를 맞출 수 있도록 시간 여유를 제공하는 것이 목적이다. 
• Start Delimeter: 프레임의 시작 위치를 나타낸다. Preamble 필드와 구 분해 값이 10101011이다.
• Frame Control: 데이터 프레임과 제어 프레임을 구분해준다. 데이터 프레임에서는 프레임 우선순위와 수신 호스트의 응답 확인이 필요할 때 사용하고, 제어 프레임에서는 토큰 전달, 링 관리와 같은 용도로 사용한다
• Destination Address: 수신 호스트의 주소이다. 수신 호스트 주소는 최상위 비트가 1이면 그룹 주소를 의미하고, 0이 면 일반 주소다. 그룹 주소에는 특정 그룹에 속한 호스트에 프레임을 전송하 는 멀티캐스팅과 네트워크에 연결된 모든 호스트에 전송하는 브로드캐스팅이 있다. 브로 드캐스팅 에서는 주소부의 모든 비트가 1이다.
• Soure Address: 송신 호스트의 주소이다. 송신 호스트 주소에서 최상위 비트는 0으로 지정 된다. 
• Checksum: 데이터 전송 과정에서 데이터 변형 오류의 발생 여부를 수신 호스트가 확인할 수 있도록 송신 호스트가 값을 기록해준다. 
• End Delimiter: 프레임의 마지막 위치를 나타낸다.

 

27.  토큰 링 프레임의 구조와 각 필드의 역할을 설명하시오.

-토큰 링 프레임은 데이터 프레임과 토큰 프레임으로 구분할 수 있다.

토큰 프레임

 

- 토큰 프레임은 SD, AC, ED 로 구성되어 있다. SD 는 시작 구분자 (Start Delimiter 의 줄임말) AC는 접근 제어 (Access Control의 줄임말) ED는 끝 구분자 (End Delimiter의 줄임말)이다.

 

데이터 프레임

• SD: 프레임의 시작 위치를 나타낸다. 
• AC: 여러 가지 제어 기능을 수행하기 위해 사용된다. AC 필드에 정의된 비트 플래그는 우선순위, 토큰, 모니터 비트, 예약으로 나뉜다.
• FC: 데이터 프레임과 제어 프레임을 구분해준다. 데이터 프레임에서는 프레임 우선순위와 수신 호스트의 응답 확인이 필요할 때 사용하고, 제어 프레임에서는 토큰 전달, 링 관리와 같은 용도로 사용한다
• Destination Address: 수신 호스트의 주소이다. 수신 호스트 주소는 최상위 비트가 1이면 그룹 주소를 의미하고, 0이 면 일반 주소다. 그룹 주소에는 특정 그룹에 속한 호스트에 프레임을 전송하 는 멀티캐스팅과 네트워크에 연결된 모든 호스트에 전송하는 브로드캐스팅이 있다. 브로 드캐스팅 에서는 주소부의 모든 비트가 1이다.
• Soure Address: 송신 호스트의 주소이다. 송신 호스트 주소에서 최상위 비트는 0으로 지정 된다. 
• Checksum: 데이터 전송 과정에서 데이터 변형 오류의 발생 여부를 수신 호스트가 확인할 수 있도록 송신 호스트가 값을 기록해준다. 
• ED: 프레임의 마지막 위치를 나타낸다. End Delimiter 필드에는 I 와 E라는 두 종류의 비트가 정의되어 있다. I 비트는 데이터 프레임을 여러 개로 나누어 전송하는 경우에 사용된다.
• FS: 프레임 상태를 의미한다.

 

28.  토큰 링 방식에서 모니터 기능을 설명하시오. 

- 링에 연결된 호스트 중에는 다른 호스트와 구별되는 특별한 기능을 수행하는 관리 호스 트가 존재하는데 이를 모니터라 부른다. 모니터로 지정한 호스트는 네트워크 관 리 관련 기능을 수행하는데, 주로 네트워크의 정상 동작을 방해하는 예기치 않은 오류를 복구한다. 예를 들어, 현재 데이터 프레임을 전송하는 호스트가 없는데도 링에 토큰 프레임이 없어지는 오류가 발생할 수 있다. 이때는 모니터 호스트에서 토큰 프레임을 새로 생성해 다른 호스트가 데이터 프레임을 정상적으로 전송할 수 있도록 해야 한다. 또 다른  류의 예는, 일반 호스트에서 전송한 데이터 프레임이 링을 한번 순환하면 송신 호스트 에 의해 링에서 제거되어야 하는데, 그렇지 않고 무한정 순환하는 경우다. 이와 같이 네트워 크를 운용하는 과정에서 발생하는 오류의 정정은 모두 모니터가 담당한다.

 

 

29.  토큰 링 프레임에서 Frame Status 필드의 역할을 설명하시오. 

-Frame Status 필드는 토큰 링 프레임의 맨 마지막에 위치하며, 프레임의 수신 호스트가 송신 호스트에게 응답할 수 있도록 한다. 두 개의 플래그 비트 A, C 필드로 정의되며, 두 필 드의 값이 쌍으로 존재한다. 따라서 한 쌍의 값이 동일한 경우에만 유효한 응답으로 정의 되고, 다르면 0으로 처리되어 무시된다. 

• A비트: 목적지로 지정한 호스트에서 데이터 프레임이 링 인터페이스를 통해 자신에게 전달되면 해당 프레임에 접근했다는 표시로 A 비트를 1로 지정한다. 데이터 프레 임의 수신 호스트 주소가 자신의 주소와 다르면 링 인터페이스를 통과한다. 따라서 A 비트 용도는 목적지 호스트가 링 네트워크에서 제대로 동작하는지 확인하는 것이다.
• C 비트 : 입력된 데이터 프레임의 수신 호스트 주소가 자신의 주소와 동일한 프레임이 지나가면 프레임을 내부 버퍼에 보관하고, C비트를 1로 지정한다. C 비트가 1로 지정 된 프레임이 다시 송신 호스트에게 돌아가면 송신 호스트는 A와 C 비트를 점검해 수신 호 스트가 데이터 프레임을 제대로 수신했는지 확인할 수 있다.

 

 

출처: https://m.blog.naver.com/PostView.naver?isHttpsRedirect=true&blogId=erke2000&logNo=220712823047 

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