쉽게 배우는 데이터 통신과 컴퓨터 네트워크 연습문제 9장 (TCP 프로토콜)

 

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쉽게 배우는 데이터 통신과 컴퓨터 네트워크

 

 

1. 전송 계층 프로토콜은 오류 제어, 흐름 제어, 데이터 순서화 등의 기능 면에서 (①)계층과 특징이 유사하다. 그러나(①) 계층이 물리적인 전송 선로로 연결된 호스트 사이의 데이터 전송을 담당하는 반면 전송 계층은 네트워크 끝단에 위치하는 호스트 사이의 논리적 선로를 통해 데이터를 주고받는다.
   → ① 데이터 링크
   
   
2. 전송 계층의 기능 중에서 송신 프로세스와 수신 프로세스 사이의 전송 속도 조절 기능을 ( ① )라 하고, 수신 데이터의 내용이 깨지거나 분실되어 재전송하는 기능을 ( ② )라 한다.
   → ① 흐름 제어, ② 오류 제어
   
   
3. 상위 계층에서 전송을 요구한 데이터 크기가 전송 계층에서 처리할 수 있는 데이터 크기보다 크면 데이터를 쪼개서 전송해야 한다. 데이터를 전송하기 전에 적합한 크기로 나누는 과정을 ( ① )이라 하고, 반대로 수신 측에서 수신한 데이터를 원래 크기로 다시 모으는 과정을 ( ② )이라 한다.
   → ① 분할, ② 병합
   
   
4. 전송 계층의 연결 설정은 클라이언트의 연결 설정 요구, 이에 대한 서버의 응답, 마지막으로 클라이언트의 최종 응답이라는 세 가지 절차를 거치는데, 이를 ( )이라 한다.
   → 3단계 설정 (Three Way Handshake)
   
   
5. ( ) 프로토콜은 IP 위에서 연결형 서비스를 지원하는 전송 계층 프로토콜이다. 인터넷 환경에서 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장하며, 전이중 방식의 양방향 가상 회선을 제공한다.
   → TCP
   
   
6. ( ① )번호는 TCP와 UDP 프로토콜이 상위 계층에 제공하는 주소 표현 방식이다. 유닉스 환경에서는 ( ② )으로 ( ① )를 구현하므로 ( ② )시스템 콜의 인터페이스를 알아야 한다. 인터넷 환경에서 많이 사용하는 네트워크 응용 서비스 서버 프로세스에 할당된 ( ① ) 번호를 ( ③ )라 하는데, 전세계 모든 컴퓨터가 동일한 번호를 사용하도록 권고받고 있다.
   → ① 포트, ② 소켓, ③ Well Known 포트
   
   
7. TCP 프로토콜을 이용해서 연결을 설정하고자 하는 프로세스는 TCP 헤더의 ( ① ) 플래그 비트를 지정한 세그먼트를 전송함으로써 연결 설정을 요구한다. 상대편 프로세스가 연결을 수락하려면 ( ① ) 플래그와 함께 ( ② ) 플래그를 지정해 긍정 응답을 해야한다.
   → ① SYN, ② ACK
   
   
8. TCP는 데이터 전송과정에서 흐름 제어를 지원하려고 ( ① ) 프로토콜을 사용한다. 데이터를 수신하는 프로세스는 응답 세그먼트 헤더의 ( ② ) 필드를 이용해 윈도우 크기를 늘리거나 줄여 송신 프로세스의 전송 속도를 조절할 수 있다.
   → ① 슬라이딩 윈도우, ② Window
   
   
9. TCP 프로토콜의 ECN 기능은 라우터가 송신 프로세스에 명시적으로 혼잡을 알려주어 송신 프로세스 스스로 트래픽을 완화하는 기술이다. TCP 헤더의 ( ① ) 비트를 수신한 송신 프로세스는 ( ② )비트를 송신하여 전송 윈도우 크기를 줄였음을 통지한다.
   → ① ECE, ② CWR
   
   
10. TCP 데이터를 ( ① )라 부르며, 순서번호와 함께 전송된다. 순서 번호는 상위 계층에서 보낸 데이터의 ( ② )수에 기초하여 부여되고, 수신자는 이 번호를 근거로 데이터의 순서를 정렬한다.
    → ① 세그먼트, ② 바이트
    
    
11. 전송 계층과 데이터 링크 계층에 대한 설명으로 잘못된 것을 모두 고르시오.
    ① 오류 제어, 흐름 제어, 데이터 순서화 등의 기능 면에서 두 프로토콜의 특징은 유사하다.
    ② 데이터 링크 계층은 물리적인 전송 선로로 직접 연결된 호스트 사이의 데이터 전송을 담당한다.
    ③ 전송 계층은 네트워크 끝단에 있는 통신 주체 사이의 논리적 선로를 통해 데이터를 주고받는다.
    ④ 데이터 링크 계층은 물리적 선로를 통해 데이터를 전달하기 때문에 네트워크 계층의 중개 기능이 중요하다.
    ⑤ 전송 계층은 중간에 위치한 논리적 네트워크의 중개 기능을 사용해 전송 기능을 수행한다.
    → ④ 데이터 링크 계층은 물리적 선로를 통해 데이터를 전달하기 때문에 네트워크 계층의 중개 기능이 필요 없다. (p 301)
    
    
12. 전송 계층의 주요 기능에 대한 설명으로 잘못된 것을 모두 고르시오.
    ① 양 끝단의 호스트에서 실행되는 프로세스 사이의 전송 속도는 혼잡 제어 기능이 조절한다.
    ② 전송 오류가 발생하여 데이터의 내용이 깨지거나 분실되면 데이터 재전송에 의한 오류 제어 기능에 의하여 복구 절차가 진행된다.
    ③ 전송 계층에서 발생하는 오류는 논리적으로 구축된 각 계층의 소프트웨어가 동작하는 과정에서 데이터를 분실하는 경우 보다는 선로 오류에 기인하는 경우가 많다.
    ④ 상위 계층에서 전송을 요구한 데이터 크기가 전송 계층에서 처리할 수 있는 데이터 크기보다 크면 데이터를 쪼개서 전송해야 한다.
    ⑤ 전송 서비스 프리미티브는 전송 계층 사용자가 전송 계층 서비스를 사용하기 위한 인터페이스이다. → ① 양 끝단의 호스트에서 실행되는 프로세스 사이의 전송 속도는 흐름 제어 기능이 조절한다.
    → ③ 전송 계층에서 발생하는 오류는 논리적으로 구축된 각 계층의 소프트웨어가 동작하는 과정에서 데이터를 분실하는 경우가 대부분이다.
    
    
13. 전송 계층 설계 시 고려할 사항에 대한 설명으로 올바른 것을 모두 고르시오.
    ① TCP/IP 환경에서 사용하는 호스트의 IP 주소와 포트 번호의 조합은 네트워크 계층과 전송 계층에서 사용하는 주소 표현 방식의 하나이다.
    ② 개별적으로 설정된 전송 계층 연결에서 전송 데이터들의 목적지가 동일하면 이들을 하나의 가상회선에 실어 전송할 수 있다.
    ③ 2단계 연결 설정은 통신 양단 사이의 연결 설정을 위한 최소한의 단계이며, 통신 양단이 연결을 합의했다는 것을 의미한다.
    ④ 3단계 연결 설정에서 마지막 단계의 응답은 신뢰성 확보를 위한 추가 수단이며 다른 것으로 대체될 수 없다.
    ⑤ 연결 해제는 서로 합의하에 하는 방식과 한쪽의 일방적인 통보로 진행되는 방식으로 나뉜다.
    → ①, ②, ③, ⑤
    → ④ 3단계 연결 설정에서 마지막 단계의 응답은 데이터 전송과 함께 응답 기능을 함께 수행한다.
    
    
14. TCP에 대한 설명으로 올바른 것을 모두 고르시오.
    ① TCP는 연결형 서비스를 지원하고 UDP는 비연결형 서비스를 제공한다.
    ② TCP는 데이터를 세그먼트라고 불리는 블록 단위로 분할해 전송한다.
    ③ TCP는 세그먼트를 하나의 단위로 간주하여 순서 번호를 관리한다. 따라서 10ㅐ의 세그먼트를 전송하면 순서 번호도 10이 증가해야 한다. ④ TCP 상위에서는 파일전송, 파일공유, 전자 메일 등의 응용 프로그램들이 실행된다.
    ⑤ TCP는 전이중 방식의 양방향 가상 회선을 제공하며, 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장한다.
    → ①, ②, ④, ⑤
    → ③ TCP는 세그먼트를 하나의 단위로 간주하여 순서 번호를 관리하지 않는다. 대신 세그먼트에 실려 전송되는 데이터의 바이트 개수를 순서 번호에 반영한다.
    
    
15. TCP 헤더에 대한 설명으로 올바른 것을 모두 고르시오.
    ① Options 필드와 Padding 필드는 생략 가능하므로 헤더의 크기는 최소 20바이트이다.
    ② Sequence Number 필드는 송신자가 지정하는 순서 번호이며, 전송되는 바이트 수를 기준으로 증가한다.
    ③ Sequence Number 필드는 송신자가 지정하는 순서 번호이며, 전송되는 바이트 수를 기준으로 증가한다.
    ④ Acknowledgement Number 필드는 수신 프로세스가 제대로 수신한 바이트의 수를 응답하기 위해 사용한다. ACK 플래그 비트가 지정된 경우에만 유효하고, 올바로 수신한 데이터의 마지막 순서 번호를 표기한다.
    ⑤ Window 필드는 수신 윈도우의 버퍼 크기를 지정하는 데 사용되며, 수신자가 데이터를 수신할 수 없으면 이 필드 값을 0으로 지정한다.
    → ①, ②, ③, ④, ⑤
    → ③ Sequence Number 필드는 송신 프로세스가 지정하는 순서 번호이다. 세그먼트 전송 과정에서 전송되는 바이트 수를 기준으로 증가한다.
    → ④ Acknowledgement Number 필드는 수신 프로세스가 제대로 수신한 바이트의 수를 응답하기 위해 사용한다. ACK 플래그 비트가 지정된 경우에만 유효하며, 다음에 수신을 기대하는 데이터의 순서 번호를 표시한다. ACK 응ㄷ바을 받은 송신 프로세스는 Acknowledgement Number-1까지의 모든 데이터가 올바로 전송되었음을 확인할 수 있다. 연결 설정이나 연결 해제처럼 데이터 세그먼트가 없는 경우에도 순서 번호가 1씩 증가한다는 점에 주의한다.
    
    
16. TCP 헤더의 플래그 비트에 대한 설명으로 잘못된 것을 모두 고르시오.
    ① ACK 비트는 Acknowledgment Number 필드의 값이 유효한지를 나타낸다.
    ② PSH 비트는 현재 세그먼트에 포함된 데이터를 상위 계층에 즉시 전달하도록 지시할 때 사용한다.
    ③ PST 비트는 연결의 리셋이나 유효하지 않은 세그먼트에 대한 응답용으로 사용한다.
    ④ SYN 비트는 연결 설정 요구를 의미하는 플래그 비트이므로 데이터그램 연결을 설정하는 과정에서 사용한다.
    ⑤ FIN 비트는 한쪽 프로세스가 더는 전송할 데이터가 없어 연결을 종료하고 싶다는 의사 표시를 상대방에게 알리는 데 사용한다. 연결 해제는 한쪽 프로세스가 FIN 플래그를 전송함으로써 완료된다.
    → ①, ②, ③
    → ④ SYN 비트는 연결 설정 요구를 의미하는 플래그 비트이므로 가상 회선 연결을 설정하는 과정에서 사용한다.
    → ⑤ FIN 비트는 한쪽 프로세스가 더는 전송할 데이터가 없어 연결을 종료하고 싶다는 의사 표시를 상대방에게 알리는 데 사용한다. 연결 해제는 양쪽 프로세스 모두가 FIN 플래그를 전송함으로써 완료된다.
    
    
17. 포트 번호에 대한 설명으로 올바른 것을 모두 고르시오.
    ① 포트번호는 TCP와 UDP가 상위 계층에 제공하는 주소 표현 방식이다.
    ② 인터넷 환경에서 많이 사용하는 네트워크 응용 서비스의 서버 프로세스에 할당된 포트 번호는 전 세계 모든 서버가 동일한 포트 번호를 사용하도록 권고되고 있다.
    ③ 전자메일 (SMTP)의 Well-Known 포트번호는 25번이고, HTTP는 80번이다.
    ④ 네트워크 서비스를 제공하는 포트 번호는 파일 시스템에 보관되므로 일반 사용자가 포트 번호를 직접 지정하는 경우는 없다.
    ⑤ TCP와 UDP는 별도의 포트 주소 공간을 관리하므로 동일한 포트 번호를 사용할 수 있다.
    → ①, ②, ③, ④, ⑤
    
    
18. TCP의 데이터 전송과 관련된 설명으로 올바른 것을 모두 고르시오.
    ① 데이터를 전송하기 전에 반드시 3단계 설정 방식을 사용하여 연결을 설정해야 한다.
    ② 연결을 설정하고자 하는 프로세스는 TCP 헤더의 SYN 플래그를 지정한 세그먼트를 전송함으로써 연결 설정을 요구한다.
    ③ TCP는 데이터 전송 과정에서 흐름 제어를 지원하기 위하여 슬라이딩 윈도우 프로토콜을 사용한다.
    ④ 데이터 전송 과정에서 프레임 변형 오류가 발생하면 부정 응답 기능을 사용하여 오류를 복구한다.
    ⑤ 연결 해제는 양쪽 프로세스의 동의 하에 진행되기 때문에 연결 해제 세그먼트를 받은 프로세스가 FIN 플래그로 응답할 때까지 연결은 계속 유지된다.
    → ①, ②, ③, ⑤
    → ④ 데이터 전송 과정에서 프레임 변형 오류가 발생하면 타임 아웃 기능을 사용하여 오류를 복구한다. (수신 측에서 변형된 프레임을 받으면 분실로 간주하고 NAK 응답 없이 대기, 송신 측에서 ACK를 받지 못해 타임아웃이 발생, 동일한 번호의 프레임 재전송)
    
    
19. ECN 기능에 대한 설명으로 잘못된 것을 모두 고르시오.
    ① ECN 기능을 지원하려면 TCP 연결 설정 단계에서 ECN 기능의 사용 여부를 협상해야 한다.
    ② 데이터 전송 단계에서 혼잡을 인지한 라우터가 수신 프로세스에 혼잡을 통지하고, 이를 다시 송신 프로세스에 통지하는 방식으로 동작한다.
    ③ TCP 세그먼트를 송신하는 호스트의 IP 프로토콜은 IP 헤더 내의 ECN 필드 값을 반드시 ECT로 설정하여 전송한다.
    ④ 라우터로부터 IP 헤더의 CE값을 받은 수신 프로세스는 모든 TCP 세그먼트에 대해 TCP 헤더의 ECE 플래그를 지정하여 전송한다.
    ⑤ 혼잡을 인지한 송신 프로세스는 송신 윈도우를 조절하고, TCP 헤더의 CWR 플래그를 지정하여 혼잡에 대한 조치를 위했음을 통지한다.
    → ④ 라우터로부터 IP 헤더의 CE값을 받은 수신 프로세스는 모든 TCP 세그먼트에 대해 TCP 헤더의 ECE 플래그를 지정하여 라우터가 감지한 혼잡을 송신 프로세스에게 전송한다. (혼잡을 인지한 A 프로세스는 송신 윈도우를 조절하여 전송되는 데이터의 양을 줄이고, TCP 헤더의 CWR 플래그를 지정함으로써 혼잡에 적절한 조치를 취했음을 통지한다.)(322p)
    
    
20. 전송 계층 프로토콜의 기능을 설명하시오.
    전송 계층에서는 네트워크 끝단에 위치하는 통신 주체가 중간의 논리적인 선로를 통해 데이터를 주고받는다. 이 과정에서 흐름 제어, 오류 제어, 패킷의 분할과 병합 등의 기능을 수행한다. 이를 지원하기 위하여 주소 표현, 멀티플랙싱, 연결 관리 등에 대한 고려가 이루어져야한다.
    
    
21. 전송 계층 프로토콜을 설계할 때 고려할 사항을 설명하시오.
    주소표현, 멀티플랙싱, 연결 관리(연결 설정) 등에 대한 고려가 이루어져야한다.
    주소표현: TCP/IP 환경에서 사용하는 호스트의 IP 주소와 포트번호의 조합은 네트워크 계층과 전송 계층에서 사용하는 주소 표현 방식의 하나이다. 전송 계층의 주소를 보통 TSAP라고 한다.
    멀티플랙싱: 개별적으로 설정된 전송 계층 연결에서 전송 데이터의 단위인 TPDU의 목적지가 동일하다면 데이터를 하나의 가상회선에 실어 전송하는 것이 유리할 수 있다. 멀티플렉싱은 크게 상방향/하방향 멀티플렉싱으로 나눌 수 있다.
    연결 관리: 두 프로세스 간에 최소 두개(연결 설정 요구, 연결 수락 회신)의 설정을 한다.
    
    
22. 3단계 연결 설정 방법을 설명하시오.
    A프로세스가 연결 설정을 요구하고, B프로세스가 이를 수락하는 방식이다. A프로세스는 임의의 송신 순서 번호 x를 지정하여 연결 설정을 요구한다. 이를 수신하는 B프로세스는 연결 설정 요구에 대한 순서 번호 x에 대한 응답을 보낸다. 이 때 순서 번호 y는 자신의 초기 송신 번호를 상대 프로세스에 알리기 위해 사용한다.
    연결 설정 요구: Conn_Req(x) 응답: Conn_ACK(y,x) 응답의 응답: Ack(y) or Data_Req(x,y)
    
    
23. 연결 해제 절차에서 일방적 연결 해제와 점진적 연결 해제의 차이점을 설명하시오.
    일방적 연결해제 절차 방식에서는 통신하는 한쪽 프로세스가 일방적으로 Disc_Req를 전송해 연결을 종료할 수 있다. 이런 경우 전송 중인 데이터는 완료되지 않은 채로 종료되기 때문에 데이터 전송을 완료할 수 없다는 문제가 발생한다. 점진적 연결해제 절차 방식에서는 한쪽에서 Disc_Req를 보내도 전송중인 데이터를 계속 전송 할 수 있다. 전송이 모두 끝난 후 다른 한쪽에서도 Disc_Req를 보내야 완전히 연결해제가 된다. 두 프로세스 모두 Disc_Req를 전송해야한다.
    
    
24. TCP의 헤더 구조를 그리고 각 필드를 설명하시오.
    Source/Destination Port(송신/수신 포트): TCP로 연결되는 가상 회선 양단의 송수신 프로세스에 할당된 네트워크 포트 주소
    Sequence Number(순서 번호): 송신 프로세스가 지정하는 순서 번호. 세그먼트 전송 괴정에서 전송되는 바이트의 수를 기준으로 증가한다.
    Acknowledgement Number(응답 번호): 수신 프로세스가 제대로 수신한 바이트의 수를 응답하기 위해 다음 수신을 기대하는 데이터의 순서 번호를 표시하여 사용한다. 데이터 세그먼트가 없는 경우에도 순서 번호가 1씩 증가한다.
    Data Offset(데이터 옵셋): TCP 세그먼트가 시작되는 위치를 기준으로 데이터의 시작 위치를 나타내므로 TCP 헤더의 크기다 된다. 32비트 워드 단위로 표시된다.
    Reserved(예약): 예약 필드이다.
    Window(윈도우): 슬라이딩 윈도우 프로토콜에서 수신 윈도우의 버퍼 크기를 지정하려고 사용하며, 수신 프로세스가 수신할 수 있는 바이트 수를 표시한다.
    Checksum(체크섬): TCP 세그먼트에 포함되는 프로토콜 헤더와 데이터 모두에 대한 변형 오류를 검출하려고 사용한다.
    Urgent Pointer(긴급 포인터): 긴급 데이터를 처리하기 위한 것으로, URC 플래그 비트가 지정된 경우에 유효하다.
    (그림 9-8)
    
    
25. Well-Known 포트의 필요성을 설명하고 네트워크 응용 서비스의 대표적인 예를 드시오.
    클라이언트-서버 연동은 서버가 먼저 실행되고, 클라이언트가 서버와 연결을 시도하는 방식으로 이루어진다. 이때 연결을 원하는 서버와 접속하려면 서버의 IP 주소와 포트 번호를 알아야 한다.
    
    
26. TCP의 연결 설정 절차를 예를 들어 설명하시오.
    A 프로세스는 TCP 헤더의 SYN 플래그를 지정한 세그먼트를 전송함으로써 연결설정을 요구한다. 연결 설정 요구를 받은 B 프로세스는 SYN과 ACK 플래그를 지정해 긍정응답을 한다. A 프로세스는 B 프로세스가 전송한 연결 수락 세그먼트가 제대로 도착했음을 알린다.
    
    
27. TCP의 데이터 전송 과정을 정상적인 경우와 오류가 발생한 경우로 구분하여, 예를 들어 설명하시오.
    정상적인 경우:
    1) A->B : Seq:11 Ack:51, ACK, Data=5Byte
    2) B->A: Seq:51 Ack:16, ACK, DATA=10
    3) A->B: Seq:16,Ack=61.ACK
    비정상적인 경우:
    1) A->B: Seq:11, Data=10
    2) A->B: Seq:21, Data=10 (데이터 분실 or 변형)
    3) B->A: Ack=21,ACK
    4) A->B: Seq:21, Data=10(타임아웃에 의한 재전송)
    
    
28. TCP 연결 해제 절차를 예를 들어 설명하시오.
    연결 해제를 하고자 하는 쪽에서 FIN 플래그를 지정해 요구한다. 연결 해제는 양쪽 프로세스의 동의하에 진행되기 때문에 연결 해제 세그먼트를 받은 프로세스가 FIN 플래그로 응답할 때까지 연결은 계속 유지한다.
    A->B: Seq=10, Ack=45, ACK, FIN
    B->A: Seq=45, Ack=11, ACK, Data=5
    A->B: Seq=11, Ack=50, ACK
    B->A: Seq=50, Ack=12, ACK, FIM
    A->B: Seq=12, Ack=51, ACK
    
    
29. TCP/IP 환경에서 혼잡 제어 기능의 동작 원리에 대하여 설명하시오.
    TCP 프로토콜의 ECN 기능은 혼잡을 인지한 라우터가 송신 프로세스에 명시적으로 혼잡 발생을 알려주어 송신 프로세스 스스로 트래픽을 완화하는 기술이다. 이를 위하여 TCP 헤더에 CWR 필드와 ECE 필드를 정의한다. ECE 비트는 네트워크 트래픽이 많아질 때 라우터가 송신 프로세스에 명시적으로 혼잡을 알리려고 사용하며, ECE 비트를 수신한 송신 프로세스가 전송 윈도우 크기를 줄였음을 통지하기 위한 목적으로 CWR 비트가 사용된다.
    1) A->B : IP(ECT)
    2) A->Router: IP(ECT)// 라우터가 혼잡인지
    3) Router->B: IP(CE)// 라우터가 혼잡을 수신 호스트에 통지
    4) B->A: TCP(ECE)
    5) A->B: TCP(CWR)// 송신 윈도우 크기 줄임