CS/정보통신공학

[정보통신공학] 연습문제 ch12

rngPwns 2025. 6. 4. 08:50

Chapter 12 - Review Questions

(R12-1) What is a server farm?

**서버 팜(server farm)**이란, 여러 대의 중앙 집중형 서버로 구성된 집합을 의미한다.
→ 주로 데이터 센터나 대규모 연산 환경에서 사용된다.

(R12-2) Explain the three persistence protocols used with CSMA

**CSMA(Carrier Sense Multiple Access)**에서 사용할 수 있는 세 가지 persistence 방식은 다음과 같다.

  1. Nonpersistent (비지속적)
    → 채널이 **idle(유휴 상태)**일 경우 즉시 전송
    → 채널이 **busy(사용 중)**이면, 일정 시간 무작위 대기 후 다시 확인
  2. Persistent (지속적)
    → 채널이 idle이면 즉시 전송
    → 채널이 busy면, idle이 될 때까지 계속 감지 후 즉시 전송
  3. p-persistent (확률 기반 지속적)
    → 채널이 idle이면 확률 p로 전송, (1-p)의 확률로 한 타임 유닛만큼 대기
    → busy이면 idle될 때까지 계속 감지 반복

(R12-3) What is CSMA/CD?

**CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)**는
전송 전 매체를 감지(carrier sensing)하고, 전송 중에도 지속적으로 충돌 여부를 감시하는 방식이다.

  • 만약 매체가 idle이면 전송을 시작
  • **충돌(collision)**이 감지되면 jam signal을 보내고,
    **지수형 백오프(binary exponential backoff)**에 따라 재전송 대기 후 재시도한다

(R12-4) Explain binary exponential backoff

Binary Exponential Backoff는 충돌 횟수 c에 따라 대기 시간(slot time)을 2ᶜ까지 확장하는 방식이다.

  • 예:
    • 첫 번째 충돌 후: 0 or 1 slot
    • 두 번째: 0 ~ 3 slot
    • 세 번째: 0 ~ 7 slot ...
  • 재전송 횟수가 많을수록 대기 시간도 기하급수적으로 증가함

(R12-5) In Ethernet, what is full-duplex operation?

Full-duplex란, 하나의 스테이션이 **동시에 송신(TX)과 수신(RX)**이 가능한 상태를 의미한다.

Chapter 12 - Problems

(P12-1)

CSMA/CD에서 프레임 전송 시간은 전파 시간의 최소 2배 이상이어야 한다.

  • 주어진 조건:
    • 대역폭: 20 Mbps
    • 최대 전파 지연: 20 μs
  • 계산:
    • 2 × 20 μs = 40 μs
    • L ≥ 40 μs × 20 Mbps = 800 bits

→ 최소 프레임 크기 = 800비트

(P12-2)

Binary Exponential Backoff에서 K = 2, 5일 때 최대 backoff 시간은?

  • 최대 거리: 10km, 전파 속도: 2×10⁸ m/s
  • 전파 시간 Tp = 2×(10×1000)/(2×10⁸) = 100 μs
  • K = 2 → r ∈ {0,1,2,3} → r=3 최대
    → TB = 3 × 100 = 300 μs
  • K = 5 → r=31 → TB = 31 × 100 = 3100 μs

(P12-3)

10/100 Mbps 이더넷에서 slot time이 51.2 μs일 때, 이론적으로 최대 링크 길이는?

  • 조건:
    • slot time = 51.2 μs
    • 전파 속도: 1.8×10⁸ m/s
  • 계산:
    • 2 × d / 1.8×10⁸ ≤ 51.2μs (단위 마이크로초 -> 초 바꿔주려면 51.2μs=51.2×(10^−6 s) 
      → d ≤ 4608m ≈ 4.6km

(P12-4)

IEEE 802.3 MAC 주소는 48bit이며, 가장 첫 바이트(First Octet)의 LSB Least Significant Bit, 최하위 비트 (맨 오른쪽)를 통해 주소 유형 판단 가능

  • LSB = 0 → unicast
  • LSB = 1 → multicast
  • 모두 1 → broadcast

예시 주소 분석:

  • 4B:6A:03:49:5C:F0 → 0x4B = 01001011 → LSB=1 → multicast
  • 44:A6:05:E5:32:0B → 0x44 = 01000100 → LSB=0 → unicast
  • FF:FF:FF:FF:FF:FF → broadcast