[정보통신공학] 연습문제 ch11

Chapter 11 - Review Questions

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(R11-1) What is network topology?

**네트워크 토폴로지(network topology)**란, 네트워크에 연결된 종단 장치(스테이션 등)가 어떻게 상호 연결되어 있는지를 나타내는 구성 방식을 의미한다.

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(R11-2) What are the multiple LAN standards?

LAN에서 사용되는 다양한 표준은 다음과 같다.

• IEEE 802.2 LLC type 1 / 2 / 3
• IEEE 802.3 CSMA/CD → Ethernet
• IEEE 802.5 Token Ring
• IEEE 802.11 Wi-Fi
• IEEE 802.15 WPAN (Wireless Personal Area Network)
  • 802.15.1 Bluetooth
  • 802.15.2 Zigbee (센서 및 액추에이터용)
  • 802.15.5 Wireless Body Area Network (의료용 웨어러블 네트워크)
• 기타 등등 (etc.)

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(R11-3) List and briefly define the types of operation provided by the LLC protocol.

LLC(Logical Link Control) 프로토콜이 제공하는 동작 유형은 다음 세 가지다.

1. Type 1: 무응답 비연결형 서비스 (Unacknowledged Connectionless Service)
   → 매우 단순한 방식으로, 흐름 제어나 오류 제어 기능 없이 데이터그램 스타일로 전송되며,
   데이터 전송 보장도 없다.
2. Type 2: 연결 지향형 서비스 (Connection-mode Service)
   → HDLC처럼 **양방향 논리적 연결(logical connection)**을 설정하고,
   데이터 교환 + 흐름 제어 + 오류 제어 기능을 제공한다.
3. Type 3: 응답 기반 비연결형 서비스 (Acknowledged Connectionless Service)
   → 연결 없이 데이터를 전송하되, 각 **데이터그램(datagram)**에 대해
   **수신 확인(acknowledgement)**을 수행하며,
   **정지-대기 방식(stop-and-wait technique)**으로 처리된다.

 

(R11-4) List some basic functions performed at the MAC layer

**MAC 계층(Media Access Control Layer)**에서 수행하는 주요 기능은 다음과 같다.

1. 전송 시: 주소(address) 및 **오류 검출 필드(error-detection fields)**를 포함하여 데이터를 **프레임(frame)**으로 조립한다.
2. 수신 시: 프레임을 분해하고, 주소 인식(address recognition) 및 **오류 검출(error detection)**을 수행한다.
3. LAN 전송 매체 접근 제어(access control) 기능을 수행한다.

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(R11-5) What functions are performed by a bridge?

**브리지(bridge)**는 두 LAN 세그먼트 A와 B를 연결하는 장치로 다음과 같은 기능을 수행한다.

1. 세그먼트 A에서 수신된 모든 프레임을 읽는다.
2. 프레임의 목적지 주소가 B에 연결된 장치일 경우만 전달하고,
   그렇지 않으면 **드롭(drop)**한다.
   → 즉, 필터링 기능(filtering) 수행
   → 이는 불필요한 충돌(collision)을 줄이는 데 도움이 된다.
3. 세그먼트 B로 전달할 경우, 해당 프레임을 **재전송(retransmit)**한다.
4. 반대로 B에서 A로도 동일한 작업을 수행한다.

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(R11-6) What is a spanning tree?

**스패닝 트리(spanning tree)**는 네트워크에 연결된 노드와 간선(edge) 중에서
루프 없이 그래프의 연결성을 유지하는 최소 연결 구조를 의미한다.

→ 즉, 루프(closed loop)를 포함하지 않으면서도 모든 노드를 연결하는 구조이며,
스위칭 네트워크에서 브로드캐스트 폭주(loop) 방지용으로 사용된다.

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(R11-7) What is the difference between a hub and a layer 2 switch?

**허브(hub)**와 **2계층 스위치(L2 switch)**의 차이점은 다음과 같다.

항목HubL2 Switch

버퍼(buffer)	없음	있음
재전송(re-transmission)	불가능	가능
동시 전송 수용	단일 스테이션만 전송 가능	여러 스테이션의 동시 전송 수용 가능
전송 속도	동일 속도만 지원	다양한 속도 지원 가능

 

→ 즉, L2 스위치는 허브보다 훨씬 지능적이며,
충돌을 줄이고 다양한 네트워크 트래픽을 효율적으로 처리할 수 있다.

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(R11-8) What is the difference between a store-and-forward switch and a cut-through switch?

두 가지 스위칭 방식의 차이는 다음과 같다.

• Store-and-forward switch (저장 후 전송 방식)
  → 프레임을 완전히 받은 후 CRC 확인 등 검사를 거쳐,
  문제가 없을 경우에만 다음 출력 포트로 전송한다.
  → 오류 검출과 보안에 유리하지만, 속도는 느림
• Cut-through switch (즉시 전송 방식)
  → 프레임의 목적지 주소만 보고 바로 전송을 시작한다.
  → 속도는 빠르지만, 오류가 있는 프레임도 그대로 전달될 수 있다.

 

 

(P11-1)

Could HDLC be used as a data link control protocol for a LAN instead of MAC? If not, what is lacking?
HDLC가 MAC을 대체하여 LAN에서 데이터 링크 제어 프로토콜로 사용될 수 있을까? 그렇지 않다면 무엇이 부족한가?

→ HDLC는 수신자 주소만 포함하고, 송신자 주소는 포함하지 않는다.
LAN에서는 모든 스테이션이 서로에게 데이터를 보낼 수 있어야 하므로,
프레임 내에 수신자 주소뿐만 아니라 송신자 주소도 필요하다.

→ 즉, MAC 주소와 달리 HDLC는 point-to-point 통신 전제라서 송수신 구분에 필요한 address 필드가 하나만 존재한다는 점이 부족한 부분이다.

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(P11-2)

A baseband bus has 5 stations equally spaced at 500m from each other. The bus speed is 50Mbps and propagation speed is 10⁵ km/s.

a. 2KB 패킷을 인접 스테이션까지 전송할 때 걸리는 총 시간은?

• 전송 지연(transmission delay) = (2×1000×8) / (50×10⁶) = 320 μs
• 전파 지연(propagation delay) = 500 / (10⁵×10³) = 5 μs
• 총 지연 = 320 + 5 = 325 μs

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b. 두 인접 스테이션이 동시에 전송을 시작한다면, 언제 충돌이 발생할까?

• 서로 같은 속도로 진행되므로 중간 지점에서 충돌
• 충돌 거리: 500 / 2 = 250 m
• 충돌까지 걸리는 시간 = 250 / (10⁵×10³) = 2.5 μs

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(P11-3)

4개의 LAN에 각각 연결된 4개의 스테이션이 있고, 이 LAN들을 3개의 브리지(Bridge 51, 52, 53)가 연결한다.

• Bridge 51: LAN1 ↔ LAN2
• Bridge 52: LAN2 ↔ LAN3 ↔ LAN4
• Bridge 53: LAN1 ↔ LAN3

→ 이 문제는 스패닝 트리 구성 시의 네트워크 구성 분석과 연계됨
→ 주로 최단 경로 기반으로 브리지 연결 최적화하는 문제와 연결됨

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(P11-4)

6개의 50Mbps 링크가 허브에 연결된 스타 토폴로지에서 최대 처리율은 얼마인가? 스위치로 대체되면?

• 허브(hub) 사용 시:
  → 동시 전송 불가능, 최대 처리율 50 Mbps
• 스위치(switch) 사용 시:
  • 절반은 송신, 절반은 수신하는 구조에서 최대 처리율 = 3×50 = 150 Mbps
  • **모든 스테이션이 전이중(full-duplex)**일 경우 → 6×50 = 300 Mbps

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(P11-5)

브리지에 연결된 스테이션이 전체 네트워크에 없는 주소를 대상으로 프레임을 전송한다면?

→ 브리지는 해당 주소를 모른다는 것만 알 수 있으며,
→ 모든 세그먼트에 브로드캐스트(flooding) 한다.

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(P11-6)

주어진 네트워크 구성도에 대해 spanning tree를 생성하라

→ Bridge ID가 가장 낮은 브리지를 **루트 브리지(root bridge)**로 선택
→ 이후 최단 경로 기준으로 포트를 선택,
루트 포트(root port), **지정 포트(designated port)**를 설정
→ 나머지 포트는 차단(blocking) 상태로 설정
→ 루프를 방지하면서 모든 세그먼트를 연결하는 스패닝 트리 형성