[컴퓨터 네트워킹 하향식접근] 1장 과제와 질문

해당 글은 '컴퓨터 네트워킹 하향식 접근' 책을 읽고 공부한 내용을 정리한 것으로 틀린 내용이 있을 수 있습니다. 부정확한 내용이 있으면 댓글로 알려주세요 🙂

 

 

 

Q1. 호스트와 종단 시스템의 차이는 무엇인가? 여러 종단 시스템의 유형을 나열하고, 웹 서버는 종단 시스템인가?

 

=> 종단 시스템은 웹 브라우저 프로그램, 웹 서버 프로그램, 전자메일 클라이언트 / 서버 프로그램 같은 애플리케이션을 수행하므로 호스트라고도 부른다(즉, 호스트 = 종단 시스템)

종단시스템은 전통적인 데스크톱 PC, 리눅스 워크스테이션, 그리고 웹 서버들을 포함하며 오늘날은 스마트폰, 태블릿, IoT 등을 포함하고 있다.

 

Q2. 전화로 대화를 하는 두 사람이 대화를 시작하고 마치기 위해 사용할 수 있는 프로토콜을 기술하라.

 

=> A, B가 통화를 한다고 가정할 때 먼저 A -> B 통화 시도(접속 시도), B -> A 통화 응답(수신 성공 or 실패), A -> B 대화, B -> A 응답의 순서를 거치고 A -> B 통화 종료 시도, B -> A 통화 종료의 순서로 전화가 이루어진다.

 

Q3. 프로토콜에 대한 표준이 왜 중요한가?

 

=> 다양한 기기와 시스템 간의 상호 운용성과 통신 효율성을 확보하기 위함이다. 더 나아가 국제 공통의 기준을 가짐으로써 전세계 통신이 가능하게 만들어준다.

 

Q4. 3가지 접속 기술을 나열하라. 각각을 가정 접속, 기업 접속, 광역 무선 접속으로 분류하라.

 

=> 먼저 가정 접속에서 가장 많이 사용되는 유형은 DSL과 케이블이다. 기업은 이더넷과 와이파이를 이용하며 이는 기업뿐만 아니라 가정에서도 널리 사용되는 기술이다. 광역 무선 접속은 3G와 LTE, 4G, 5G 등이 있다.

 

Q5. HFC 전송률은 사용자들 간에 공유되는가 아니면 전용으로 지정되는가? 다운스트림 HFC 채널에서 충돌이 발생할 수 있는가? 그 이유는 무엇인가?

 

=> HFC는 광케이블과 동축케이블 모두를 사용하는 방식으로 HFC(hybrid fiber coax)라고 부르며 사용자들간에 전송률이 공유된다. 그러나 다운스트림 HFC 채널에서 충돌이 발생하지 않는다. 그 이유는 다운스트림은 각 사용자에게 동시에 전용되므로 충돌이 발생하지 않는다. 그러나 업스트림은 각 가정에서 보낸 모든 패킷을 광케이블을 통해 헤드엔드로 전달되므로 충돌이 일어날 수 있어 분산 다중 접속 프로토콜이 필요하다.

 

Q6.  시골 지역에 인터넷 접속을 제공하는 데 가장 적절한 네트워크 접속 기술은 무엇인가?

 

=> 위성 링크는 DSL 접속 혹은 케이블 기반 인터넷 접속을 할 수 없는 지역에서 주로 이용되므로 해당 접속 기술이 사용되지 않는 지역이라면 위성 링크를 사용하여 네트워크에 접속하는 것이 좋은 방법일 수 있다.

 

Q7. 다이얼업 모뎀과 DSL 모두 전송 매체로 전화선을 이용한다. 그런데 왜 DSL이 다이얼업 접속보다 더 빠른가?

 

=> 속도 차이가 나는 이유는 주파수 대역폭에 있다. 다이얼업 모뎀은 저주파 대역(0~4kHz)을 사용하며, 데이터와 음성 통화를 동시에 진행할 수 없지만 DSL은 주파수 분할 다중화 기술을 사용하므로 음성 통화용 저주파 대역과 데이터 전송용 고주파 대역(4kHz 이상)을 동시에 사용할 수 있어 더 넓은 주파수 대역을 이용하므로 빠른 접속 속도를 제공할 수 있다.

 

Q8. 이더넷이 이용할 수 있는 물리 매체로는 어떤 것들이 있는가?

 

=>  이더넷에 가장 많이 사용되는 물리 매체는 꼬임쌍선이다. 이외에 광섬유 케이블, 동축 케이블 등도 사용될 수 있지만 특히 동축 케이블은 오늘날 이더넷에서는 거의 사용되지 않는다.

 

Q9. HFC, DSL, FTTH 모두 가정 접속에 사용된다. 각각의 접속 기술에 대해 전송률의 범위와 전송률을 공유하는지 아니면 전용으로 이용하는지 기술하라.

 

=> 먼저 HFC는 전송률을 공유하며 다운스트림은 최대 40Mbps, 1.2Gbps 업스트림은 최대 30Mbps, 100Mbps로 정의하고 있다. DSL은 사용자 간 전송률을 공유하지 않으며 다운스트림은 24Mbps와 52Mpbs 속도, 업스트림은 3.5Mbps, 16Mbps 속도를 포함한다. FTTP는 광섬유를 직접 가정까지 연결하지만 서비스 제공자와 연결 지점에서 다른 사용자와 대역폭을 공유할 수 있다. 속도는 잠재적으로 Gbps 속도를 제공할 수 있다.

 

Q10. 하루 동안 사용하는 각기 다른 무선 기술과 그 특성에 대해 기술하라. 여러 기술 간에 하나를 선택한다면 왜 다른 것에 비해 선호하는가?

 

=> 나는 보통 와이파이(무선 랜 기술)을 가장 많이 사용하는 것 같다. 와이파이는 일반적으로 AP의 수십 미터 반경 내에서 사용될 수 있으며 오늘날 거의 모든 곳에 존재하며 다양한 기기들을 연결해서 사용할 수 있으므로 가장 선호하는 기술이다.

 

Q11. 송신 호스트와 수신 호스트 사이에 하나의 패킷 스위치가 있다고 가정하자. 송신 호스트와 스위치 사이 그리고 스위치와 수신 호스트 사이의 전송률이 각각 R1, R2라고 하자. 라우터가 저장-후-전송 패킷 교환 방식을 사용한다면 길이가 L인 패킷을 전달하는 데 필요한 종단 간의 총 지연 시간을 계산하라(큐잉, 전파, 처리 지연은 무시한다.)

 

=> 송신 호스트에서 패킷 스위치까지 전송 지연은 L/R1이다. 패킷 스위치에서 수신 호스트까지 전송 지연은 L/R2이며, 저장-후-전송 패킷 교환 방식을 사용한다면 각 링크의 전송 지연을 더해 총 전송 지연 시간을 계산할 수 있다. 따라서 L/R1 + L/R2로 정의할 수 있다.

 

Q12. 회선 교환 네트워크는 패킷 교환 네트워크에 비해 어떠한 장점이 있는가? 패킷 교환에서 출력 큐의 역할은 무엇인가? 회선 교환 네트워크에서 TDM은 FDM에 비해 어떠한 장점이 있는가?

 

=> 회선 교환 네트워크는 필요한 자원을 예약해서 사용하므로 송신자는 수신자에게 보장된 일정 전송률로 데이터를 보낼 수 있다는 장점이 있다. 패킷 교환에서 패킷 중 일부가 라우터에 도착했을 때 저장-후-전달을 택해 나머지 비트가 전부 도착해야 해당 패킷을 전송하므로 먼저 도착한 비트는 출력 큐(버퍼)에 저장한 후 모든 비트를 수신하면 출력 링크로 패킷을 전송한다. FDM은 대역폭의 일부를 얻어 회선을 사용하고 TDM은 전체 대역폭을 얻어 회선을 사용하므로 훨씬 효율적으로 사용할 수 있다.

 

Q13. 사용자들이 2Mbps 링크를 공유한다고 가정하자. 또한 각 사용자들읜 전송할 때 1Mbps를 요구하는데 각 사용자들읜 시간의 20%만 전송한다고 가정하자.

 

=> 만약 회선 교환을 사용한다고 가정했을 때 최대 2명의 사용자를 지원할 수 있다.(2Mbps / 1Mbps) 그러나 패킷 교환이 사용된다고 가정했을 때는 둘 혹은 그 이하의 사용자들이 동시에 전송한다면 데이터의 통합 도착률은 2Mbps를 넘지 않기 때문에 근본적으로 링크상에 큐잉 지연이 발생하지 않는다. 그러나 세 명 이상의 사용자가 동시에 전송한다면 2Mbps를 넘어서며 큐잉 지연이 발생하게 된다. 사용자가 전송하는 확률은 20%로 세 명의 사용자가 주어진 시간에 동시에 전송할 확률은 0.8%이다.(0.2 * 0.2 * 0.2초) 이때 통합 입력률이 2Mbps 이하로 떨어질 때까지 출력 큐가 커질 것이다.

 

Q14. 같은 계층에 있는 두 ISP는 왜 서로 피어링을 맺는가? IXP는 어떻게 수익을 얻는가?

 

=> ISP는 서비스 제공자에게 요금을 지불하며 이 요금은 서비스 제공자와 교환하는 트래픽의 양을 반영한다. 이 비용을 줄이기 위해, 인터넷 계층구조의 같은 계층에 있는 가까운 ISP들은 서로 피어링하며 송수신 되는 모든 트래픽을 상위 계층 ISP를 통하지 않고 직접 송수신하게 된다. IXP는 이러한 피어링 서비스를 제공하며 수익을 얻고있다.

 

Q15. 오늘날 콘텐츠 제공자를 왜 또 다른 인터넷 개체로 생각하는가? 콘텐츠 제공자는 어떻게 다른 ISP에 연결하는가? 그 이유는 무엇인가?

 

=> 콘텐츠 제공자는 사설 TCP/IP 네트워크를 통해 전 세계를 연결하며 공중 인터넷과는 분리되어 있다. 사설 네트워크를 이용하여 본인 서버로 오가는 트래픽만 전달한다. 콘텐츠 제공자는 하위 계층 ISP들과 피어링을 함으로써 인터넷의 상위 계층을 우회하고 있지만 많은 접속 ISP는 여전히 1계층 네트워크를 통해서만 도달할 수 있기 때문에 콘텐츠 제공자 역시 1계층 ISP와 연결하여 그들과 교환하는 트랙픽에 대해 요금을 지불한다. 대표적인 콘텐츠 제공자로는 구글이 있는데 콘텐츠 제공자는 자신의 네트워크를 구축하여 상위 계층 ISP에 지불하는 요금을 줄일 뿐만 아니라 더 많은 통제권을 가질 수 있다.