ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Θ.Ε. ΠΛΗ23 «Τηλεματική, Διαδίκτυα και Κοινωνία»

Transcript

1 ΘΕΜΑ 1 (20%) ΤΕΛΙΚΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Κινητός συνδρομητής Α επικοινωνεί με κινητό συνδρομητή Β οι οποίοι διαθέτουν φορητές συσκευές [dual band dual mode] οι οποίες έχουν τη δυνατότητα πρόσβασης τόσο σε δίκτυα τεχνολογίας GPRS όσο και σε ασύρματα δίκτυα τεχνολογίας WiFi. Οι συγκεκριμένοι συνδρομητές είναι εγγεγραμμένοι σε Παρόχους Κινητών και Ασύρματων Υπηρεσιών, τα δίκτυα των οποίων διαθέτουν το αναγκαίο υλικό (hardware) και λογισμικό (software) προκειμένου να υποστηρίζεται η σύγκλιση των τεχνολογιών GPRS / WiFi (Σχήμα 1). Ο Συνδρομητής Α είναι εγγεγραμμένος στον Πάροχο Π1 και ο συνδρομητής Β είναι εγγεγραμμένος στον Πάροχο Π2. Δίκτυο GPRS BTS BSC Α Δίκτυο Κινητών Επικοινωνιών GPRS (ΔΚΕ) BSC Β ΦΣ Συνδρομητής Α AP BTS Ασύρματο Δίκτυο WiFi BTS: Σταθμός Εκπομπής & Λήψης (Σταθμός Βάσης) GPRS AP: Access Point (Σημείο Πρόσβασης) δικτύου WiFi BSC: Ελεγκτήρας Σταθμού Βάσης ΦΣ: Φορητή Συσκευή (GPRS / WiFi) ΦΣ Συνδρομητής Β Να απαντηθούν τα παρακάτω ερωτήματα: Σχήμα 1: Ασύρματο Δίκτυο συνδυασμένης τεχνολογίας GPRS / WiFi Ερώτηση 1: Με βάση την αρχιτεκτονική του GPRS και με δεδομένο ότι από την έναρξη της επικοινωνίας μέχρι το πέρας των επικοινωνιών με το Συνδρομητή Β, αναγκάσθηκε για τον Συνδρομητή Α το Δίκτυο Κινητών Επικοινωνιών (ΔΚΕ) να πραγματοποιήσει πέντε διαφορετικές εγγραφές σε αντίστοιχες Βάσεις Επισκέψεως Δεδομένων Εγγραφής [VLRs], ενώ αντίστοιχα για το Συνδρομητή Β πραγματοποιήθηκαν τρεις διαφορετικές εγγραφές σε αντίστοιχες VLRs, να συμπληρωθεί ο παρακάτω πίνακας: Α/Α Δικτυακή Οντότητα Αριθμός οντοτήτων ανά κατηγορία 1 Κατά τη διάρκεια της επικοινωνίας των δύο συνδρομητών, ποιος είναι ο συνολικός αριθμός των Ψηφιακών Κέντρων (MSCs) που ενεπλάκησαν στην επικοινωνία και για τα δύο δίκτυα των Π1 και Π2 ; 2 Συνολικοί Κόμβοι υποστήριξης GPRS Πύλες και για τα δύο δίκτυα των Π1 και Π2. Αιτιολόγηση του αριθμού των οντοτήτων 1

2 3 Συνολικοί Κόμβοι υποστήριξης GPRS Εξυπηρετητές και για τα δύο δίκτυα των Π1 και Π2. 4 Με δεδομένη την απαίτηση της προστασίας έναντι εξωτερικών επιθέσεων κατά την επικοινωνία των Συνδρομητών Α και Β, ποιος είναι ο συνολικός αριθμός των συνοριακών πυλών που θα χρησιμοποιηθούν; Κατά τη διάρκεια της επικοινωνίας των δύο συνδρομητών, πόσες Μεταπομπές (handovers) με έλεγχο του ψηφιακού κέντρου πραγματοποιήθηκαν για το συνδρομητή Α και πόσες για το συνδρομητή Β ; Σημείωση 1: Το ΔΚΕ αναφέρεται στη συνολική φυσική υποδομή των δικτύων των Π1 και Π2. Η περιοχή συχνοτήτων λειτουργίας των δικτύων GPRS είναι η περιοχή συχνοτήτων λειτουργίας των δικτύων GSM στα 900 MHz (Άνω ζεύξη: MHz & Κάτω ζεύξη: MHz). Ερώτηση 2: Ερώτηση 2.1: Με δεδομένο ότι για την πλήρη υποστήριξη του συνδρομητικού φορτίου του δικτύου Π1, απαιτούνται συνολικά συχνότητες άνω ζεύξης για κάθε κυψέλη (cell) του δικτύου, να προσδιορισθεί το συνολικό εύρος ζώνης (σε μονάδες MHz) του αχρησιμοποίητου διαθέσιμου ραδιοφάσματος της κάτω ζεύξης. Ερώτηση 2.2: Με βάση την απάντηση στην Ερώτηση 2.1, διερευνάται η επικοινωνία των συνδρομητών Α και Β που λαμβάνει χώρα κατά την πορεία του συνδρομητή Α όπου για μια συγκεκριμένη χρονική διάρκεια, ο συνδρομής Α έχει διέλθει από τρεις γειτονικές κυψέλες (κυψέλη 1, κυψέλη 2 και κυψέλη 3). Στην περίπτωση αυτή να θεωρήσετε ότι το φάσμα των διαθέσιμων συχνοτήτων στις τρεις αυτές κυψέλες ακολουθεί διαδοχική σειρά (δηλαδή το φάσμα έναρξης της επόμενης κυψέλης ακολουθεί το πέρας του φάσματος της προηγούμενης κυψέλης. Το φάσμα της 1 ης κυψέλης να ξεκινήσει από τη συχνότητα έναρξης του φάσματος της συγκεκριμένης τεχνολογίας του κυψελωτού δικτύου). Επίσης, μέσα σε μια κυψέλη, οι συχνότητες είναι διαδοχικές. Στο πλαίσιο της διερεύνησης να συμπληρωθούν και να αιτιολογηθούν τα πεδία του παρακάτω πίνακα: Διαδοχικό χρονικό σενάριο επικοινωνίας των συνδρομητών Α και Β Καταγραφή συχνοτήτων χρήσης στο MSC σύμφωνα με το διαδοχικό χρονικό σενάριο Συνολικός αριθμός μεταπομπών (handovers) σε διαδοχικές κυψέλες κατά τη διάρκεια των 10 χρονικών στιγμών Σε ποιες κυψέλες του δικτύου ο συνδρομητής Β απέστειλε πληροφορία στο συνδρομητή Α ; 1 η χρονική στιγμή ΜΗz 2 η χρονική στιγμή 93.4 ΜΗz 3 η χρονική στιγμή ΜΗz 4 η χρονική στιγμή ΜΗz η χρονική στιγμή ΜΗz 6 η χρονική στιγμή ΜΗz 7 η χρονική στιγμή ΜΗz 8 η χρονική στιγμή ΜΗz 9 η χρονική στιγμή ΜΗz 10 η χρονική στιγμή ΜΗz Σημείωση 2: Ο παράγοντας επαναχρησιμοποίησης συχνοτήτων για το GSM / GPRS χρησιμοποιούμενες συχνότητες είναι διαδοχικές. είναι 1/12 και οι 2

3 Ερώτηση 3: Το ασύρματο δίκτυο τεχνολογίας WiFi καλύπτει ηλεκτρομαγνητικά έναν εσωτερικό οικιακό χώρο, ο οποίος ευρίσκεται στην 3 η κυψέλη και τελεί υπό την ηλεκτρομαγνητική κάλυψη του εξωτερικού δικτύου GPRS. Θεωρούμε ότι ο συνδρομητής Α ευρίσκεται στον εσωτερικό οικιακό χώρο και με βάση τα δεδομένα της άσκησης η φορητή του συσκευή έχει πρόσβαση τόσο στο δίκτυο GPRS όσο και στο ασύρματο δίκτυο WiFi. Με δεδομένο ότι η αποστολή της πληροφορίας από το συνδρομητή Α θα πρέπει να πραγματοποιείται σε συνθήκες μέγιστης ισχύος λήψης από τους σταθμούς βάσης (δηλαδή από το σταθμό βάσης του GPRS ή από το σταθμό βάσης (Σημείο Πρόσβασης Access Point) του δικτύου WiFi), να εκτιμήσετε και να αιτιολογήσετε κατά την 9 η χρονική στιγμή ποιο mode της φορητής συσκευής του συνδρομητή Α θα ενεργοποιηθεί (δηλαδή το mode του GPRS ή το mode του WiFi). Να λάβετε υπόψη παραμέτρους που καταγράφονται στον πίνακα του Ερωτήματος 2.2. Δίνονται: Απόσταση συνδρομητή Α από το Σταθμό Βάσης του δικτύου GPRS = Km Απόσταση συνδρομητή Α από το Σταθμό Βάσης (Access Point) του δικτύου WiFi = 8 m Απολαβή Κεραίας φορητής συσκευής του συνδρομητή Α = 1.2 (καθαρός αριθμός) Απολαβή Κεραίας Σταθμού Βάσης του δικτύου GPRS = 8 db Απολαβή Κεραίας Σταθμού Βάσης (Access Point) του δικτύου WiFi = 1.2 (καθαρός αριθμός) Συχνότητα λειτουργίας δικτύου WiFi = 2.4 GHz Ισχύς εκπομπής από τη φορητή συσκευή GPRS / WiFi του συνδρομητή Α = 20 mwatts Κατώφλι ευαισθησίας του δέκτη του Σταθμού Βάσης του δικτύου GPRS = Κατώφλι ευαισθησίας του δέκτη του Σταθμού Βάσης του δικτύου WiFi = Η ηλεκτρομαγνητική διάδοση ακολουθεί τον τύπο του Friis: PT GT P r Όπου: P r P T G T G r R c 310 f G 4 R 2 r ισχύς λήψης ισχύς εκπομπής 2 c και f απολαβή (κέρδος) κεραίας εκπομπής απολαβή (κέρδος) κεραίας λήψης μήκος κύματος ακτινοβολίας απόσταση συστήματος εκπομπής από το σύστημα λήψης 8 m/ sec ταχύτητα του φωτός συχνότητα λειτουργίας Watts Watts Μετατροπή db σε καθαρό αριθμό: καθαρό αριθμό. X 10 db 10log K, όπου Χ η τιμή σε db και Κ η μετατροπή της σε Ορισμός: Κατώφλι ευαισθησίας ενός δέκτη είναι η ελάχιστη δυνατή ισχύς του σήματος που μπορεί να λάβει ο δέκτης, ώστε με βάση την τεχνολογία που είναι κατασκευασμένος, να μπορεί να επεξεργασθεί το λαμβανόμενο σήμα και να μην το θεωρεί ως θόρυβο και επομένως να το απορρίψει. Σημείωση 3: Να θεωρηθούν μηδενικές όλες οι πιθανές απώλειες κατά τη διάδοση του ηλεκτρομαγνητικού κύματος. Σημείωση 4: To κατώφλι ευαισθησίας ενός δέκτη, είναι η τιμή της ισχύος λήψης, όπου λαμβανόμενα σήματα με ισχύ μεγαλύτερη ή το πολύ ίση με τη τιμή του κατωφλίου, αναγνωρίζονται από τον δέκτη σαν σήμα και όχι σαν θόρυβος. Επομένως για αξιόπιστες μεταδόσεις σημάτων, η λαμβανόμενη ισχύς σε ένα δέκτη θα πρέπει να είναι μεγαλύτερη ή το πολύ ίση με την αντίστοιχη τιμή του κατωφλίου ευαισθησίας. Εάν η λαμβανόμενη ισχύς είναι μικρότερη από την τιμή του κατωφλίου ευαισθησίας, τότε δεν είναι εφικτή η επικοινωνία. 3

4 ΑΠΑΝΤΗΣΗ ΘΕΜΑΤΟΣ 1 Απάντηση στην Ερώτηση 1: Α/Α Δικτυακή Οντότητα Αριθμός οντοτήτων ανά κατηγορία 1 Κατά τη διάρκεια της επικοινωνίας των δύο συνδρομητών, ποιος είναι ο συνολικός αριθμός των 8 Ψηφιακών Κέντρων (MSCs) που ενεπλάκησαν στην επικοινωνία και για τα δύο δίκτυα των Π1 και Π2? 2 Κατά τη διάρκεια της επικοινωνίας των δύο συνδρομητών, ποιος είναι ο συνολικός 2 αριθμός των Κόμβων υποστήριξης GPRS Πύλες και για τα δύο δίκτυα των Π1 και Π2 3 Κατά τη διάρκεια της επικοινωνίας των δύο συνδρομητών, ποιος είναι ο συνολικός 8 αριθμός των Κόμβων υποστήριξης GPRS Εξυπηρετητές και για τα δύο δίκτυα των Π1 και Π2 4 Με δεδομένο την απαίτηση της προστασίας έναντι εξωτερικών επιθέσεων κατά την επικοινωνία των Συνδρομητών Α και Β, ποιος είναι ο συνολικός αριθμός των συνοριακών πυλών που θα χρησιμοποιηθούν? Κατά τη διάρκεια της επικοινωνίας των δύο συνδρομητών, πόσες Μεταπομπές (handovers) με έλεγχο του ψηφιακού 2 Μεταπομπές για τον συνδρομητή Α = και Αιτιολόγηση του αριθμού των οντοτήτων Διότι για τον συνδρομητή Α, πραγματοποιήθηκαν εγγραφές σε αντίστοιχες VLRs του δικτύου Π1 και για τον συνδρομητή Β, πραγματοποιήθηκαν 3 εγγραφές σε αντίστοιχες VLRs του δικτύου Π2. Να σημειωθεί ότι κάθε MSC ελέγχει τη δική του VLR. (βλέπε σχήμα 4.2, σελίδα 278 και σελίδα 32 [Α Τόμος]) Διότι απαιτείται ένα GGSN για το δίκτυο Π1 και ένα GGSN για το δίκτυο Π2. (βλέπε σχήμα.4, σελίδα 32 [Α Τόμος]) Επειδή εμπλέκονται συνολικά και τα δύο δίκτυα Π1 και Π2 8 ψηφιακά κέντρα (MSCs). Το κάθε ψηφιακό κέντρο (MSC) ελέγχει ένα SGSN. (βλέπε σχήμα.4, σελίδα 32 [Α Τόμος]) Επειδή η συνοριακή πύλη λειτουργεί ως αντιπυρικό τείχος (firewall), απαιτούνται 2 συνοριακές πύλες. Μία για το δίκτυο Π1 και μία για το δίκτυο Π2. (βλέπε σελίδα 32 [Α Τόμος]) Κατηγορία Μεταπομπής: Μεταπομπή με έλεγχο του ψηφιακού κέντρου (MSC) Διότι για τον συνδρομητή Α πραγματοποιήθηκαν εγγραφές σε αντίστοιχες VLRs και για το συνδρομητή Β πραγματοποιήθηκαν 3 εγγραφές σε αντίστοιχες VLRs. 4

5 κέντρου, πραγματοποιήθηκαν για τον συνδρομή Α και πόσες για τον συνδρομή Β? Μεταπομπές για τον συνδρομητή Β = 3 Απάντηση στην Ερώτηση 2: Απάντηση στην Ερώτηση 2.1: Επειδή σε κάθε κυψέλη για το δίκτυο Π1, καταχωρούνται συχνότητες για την άνω ζεύξη (up-link), αυτό σημαίνει ότι υποχρεωτικά θα καταχωρηθούν και συχνότητες για την κάτω ζεύξη (down-link). Επομένως, επειδή για το GSM/GPRS ο παράγοντας επαναχρησιμοποίησης συχνοτήτων είναι 1/12, έχουμε: ό ( ά ύ ) 12 έ 60 ό Επειδή το συνολικό φάσμα συχνοτήτων της κάτω ζεύξης είναι 2 MHz και η απόσταση των διαδοχικών συχνοτήτων είναι 200 KHz (βλέπε σελίδα 277, Α τόμος), οι 60 συχνότητες της κάτω ζεύξης του δικτύου Π1, αντιστοιχούν σε φάσμα συχνοτήτων: KHz 60 ό z 12 ό MHz Επομένως, το συνολικό αχρησιμοποίητο φάσμα συχνοτήτων της κάτω ζεύξης, είναι: 2 MHz 12 MHz 13 MHz Απάντηση στην Ερώτηση 2.2: Με βάση τα στοιχεία της εκφώνησης, οι αντίστοιχες συχνότητες στις τρεις (3) διαδοχικές κυψέλες: Κυψέλη 1 η Συχνότητες Άνω Ζεύξης (uplink) Συχνότητες Κάτω Ζεύξης (down-link) ΜΗz 93.0 ΜΗz ΜΗz 93.2 ΜΗz ΜΗz 93.4 ΜΗz ΜΗz 93.6 ΜΗz ΜΗz 93.8 ΜΗz Κυψέλη 2 η Συχνότητες Άνω Ζεύξης (uplink) Συχνότητες Κάτω Ζεύξης (down-link) ΜΗz ΜΗz ΜΗz ΜΗz ΜΗz ΜΗz ΜΗz ΜΗz ΜΗz ΜΗz

6 Κυψέλη 3 η Συχνότητες Άνω Ζεύξης (uplink) Συχνότητες Κάτω Ζεύξης (down-link) ΜΗz ΜΗz ΜΗz ΜΗz ΜΗz ΜΗz ΜΗz ΜΗz ΜΗz ΜΗz Σύμφωνα με τις καταχωρηθείσες συχνότητες στις κυψέλες, οι απαντήσεις των πεδίων του πίνακα, είναι: Διαδοχικό χρονικό σενάριο επικοινωνίας των συνδρομητών Α και Β Καταγραφή συχνοτήτων χρήσης στο MSC σύμφωνα με το διαδοχικό χρονικό σενάριο Συνολικός αριθμός μεταπομπών (handovers) σε διαδοχικές κυψέλες κατά τη διάρκεια των 10 χρονικών στιγμών Σε ποιες κυψέλες του δικτύου ο συνδρομητής Β απέστειλε πληροφορία στο συνδρομητή Α? 1 η χρονική στιγμή ΜΗz 2 η χρονική στιγμή 93.4 ΜΗz Κυψέλη 1 3 η χρονική στιγμή ΜΗz 4 η χρονική στιγμή ΜΗz η χρονική στιγμή ΜΗz Κυψέλη 2 6 η χρονική στιγμή ΜΗz 7 η χρονική στιγμή ΜΗz Κυψέλη 2 8 η χρονική στιγμή ΜΗz 9 η χρονική στιγμή ΜΗz 10 η χρονική στιγμή ΜΗz Αιτιολόγηση: α) Η 1 η μεταπομπή λαμβάνει χώρα στη μετάβαση από τη 3 η χρονική στιγμή στη 4 η χρονική στιγμή Η 2 η μεταπομπή λαμβάνει χώρα στη μετάβαση από τη η χρονική στιγμή στη 6 η χρονική στιγμή Η 3 η μεταπομπή λαμβάνει χώρα στη μετάβαση από τη 6 η χρονική στιγμή στη 7 η χρονική στιγμή Η 4 η μεταπομπή λαμβάνει χώρα στη μετάβαση από τη 7 η χρονική στιγμή στη 8 η χρονική στιγμή Η η μεταπομπή λαμβάνει χώρα στη μετάβαση από τη 9 η χρονική στιγμή στη 10 η χρονική στιγμή Επομένως: Ο συνολικός αριθμός των μεταπομπών που έλαβαν χώρα στο διάστημα των 10 χρονικών στιγμών είναι. β) Με βάση τις καταχωρηθείσες συχνότητες στις τρεις διαδοχικές κυψέλες, ο συνδρομητής Β απέστειλε πληροφορία στον Α, στις κυψέλες 1 και 2. Δηλαδή ο συνδρομητής Α λαμβάνει την πληροφορία σε συχνότητες της κάτω ζεύξης (down link). Απάντηση στην Ερώτηση 3: Σύμφωνα με το πίνακα της ερώτησης 2.2, την 9 η χρονική στιγμή, η φορητή συσκευή του συνδρομητή Α έχει χρησιμοποιήσει τη συχνότητα στην άνω ζεύξη (για αποστολή πληροφορίας) των MHz. Διερεύνηση συνθήκης για πιθανή χρήση του δικτύου GPRS: P T 20mW 0. 2Watts R Km 000m 8dB 6.3( ό ό ) G T 6

7 G r f m c MHz sec 0. 6 f Hz GPRS 336 GPRS Επομένως, με βάση το τύπο του Friis, η ισχύς λήψης στον δέκτη του Σταθμού Βάσης του Δικτύου GPRS, είναι: [ P r ] GPRS Διερεύνηση συνθήκης για πιθανή χρήση του δικτύου WiFi: Watts P T 20mW 0. 2Watts R 8m G T 1.2 G r m c 310 fwifi 2.4GHz sec 0. 12m 9 f Hz WiFi Επομένως, με βάση το τύπο του Friis, η ισχύς λήψης στον δέκτη του Σταθμού Βάσης του Δικτύου WiFi, είναι: [ P r ] WiFi Συμπέρασμα: Watts Με βάση τα δεδομένα του ερωτήματος, και ότι η επικοινωνία θα πρέπει να πραγματοποιείται σε συνθήκες μέγιστης ισχύος λήψης από τους σταθμούς βάσης (του δικτύου GPRS ή του WiFi), την 9 η χρονική στιγμή, η ενεργοποίηση του εξωτερικού δικτύου GPRS δεν είναι εφικτή, διότι η λαμβανόμενη ισχύς [ ].4110 Watts είναι μικρότερη από το κατώφλι ευαισθησίας του δέκτη GPRS που είναι 11 P r GPRS Watts. Η ενεργοποίηση όμως του δικτύου WiFi είναι εφικτή διότι η λαμβανόμενη ισχύς [ ].7110 Watts είναι μεγαλύτερη από το κατώφλι ευαισθησίας του δέκτη του Access Point 7 P r WiFi του WiFi που είναι Άρα Watts Την 9 η χρονική στιγμή θα ενεργοποιηθεί το mode του WiFi. H αιτιολόγηση έχει γίνει στο «συμπέρασμα». m 7

8 ΘΕΜΑ 2 (10%) Δίνεται ο ακόλουθος κώδικας: 1. <html> 2. <head> 3. <title>θέμα τελικών εξετάσεων</title> 4. <script language="javascript">. function R(val){ 6. var _f=document.forms.thema; 7. _f.pedio.value +=val; 8. } 9. function S(){ 10. var _f=document.forms.thema; 11. _f.pedio.value =''; 12. } 13. function T(){ 14. var _f=document.forms.thema; 1. _f.pedio.value =eval(_f.pedio.value); 16. } 17. </script> 18. </head> 19. <body> 20. <form name="thema"> 21. <table border=4> 22. <tr> 23. <td><input type="text" name="pedio" size="22"></td> 24. </tr> 2. <tr> 26. <td> 27. <input type="button" name="a" value=" 1 " onclick="r('1')"> 28. <input type="button" name="b" value=" 2 " onclick="r('2')"> 29. <input type="button" name="c" value=" 3 " onclick="r('3')"> 30. <input type="button" name="d" value=" + " onclick="r('+')"> 31. <br> 32. <input type="button" name="e" value=" 4 " onclick="r('4')"> 33. <input type="button" name="f" value=" " onclick="r('')"> 34. <input type="button" name="g" value=" 6 " onclick="r('6')"> 3. <input type="button" name="h" value=" - " onclick="r('-')"> 36. <br> 37. <input type="button" name="i" value=" 7 " onclick="r('7')"> 38. <input type="button" name="j" value=" 8 " onclick="r('8')"> 39. <input type="button" name="k" value=" 9 " onclick="r('9')"> 40. <input type="button" name="l" value=" * " onclick="r('*')"> 41. <br> 42. <input type="button" name="m" value=" c " onclick="s()"> 43. <input type="button" name="n" value=" 0 " onclick="r('0')"> 44. <input type="button" name="o" value=" = " onclick="t()"> 4. <input type="button" name="p" value=" / " onclick="r('/')"> 46. </td> 47. </tr> 48. </table> 49. </form> 0. </body> 1. </html> (a) Τι είδους κώδικας είναι; (b) Τι λειτουργία επιτελεί; (c) Τι θα παρουσιαστεί στο χρήστη με την εκτέλεσή του; Εξηγείστε βήμα προς βήμα το αποτέλεσμα. 8

9 ΑΠΑΝΤΗΣΗ ΘΕΜΑΤΟΣ 2 (a) Είναι κώδικας HTML με ενσωματωμένο σενάριο JavaScript. (b) Η ιστοσελίδα εμφανίζει έναν απλό υπολογιστή αριθμητικών πράξεων που εκτελεί πρόσθεση, αφαίρεση, πολλαπλασιασμό και διαίρεση, υπολογίζοντας την αριθμητική παράσταση που γράφει ο χρήστης και η οποία φαίνεται στο πεδίο εισαγωγής. (c) Ο browser θα εμφανίζει την παρακάτω εικόνα, με 16 buttons και στο πάνω μέρος ένα πεδίο εμφάνισης της αριθμητικής παράστασης και του αποτελέσματος υπολογισμού της. Ο τίτλος της ιστοσελίδας είναι "Θέμα τελικών εξετάσεων" (Γραμμή 3). Στο σώμα της ιστοσελίδας δημιουργείται μια φόρμα (Γραμμές 20-49) η οποία περιλαμβάνει έναν πίνακα με πάχος=4pixels (Γραμμές 21-48) και δύο γραμμές (Γραμμές και 2-47 αντίστοιχα). Στην πρώτη γραμμή του πίνακα υπάρχει ένα κελί που περιέχει ένα πεδίο εισόδου (input) τύπου text και μήκους 22 χαρακτήρων (Γραμμή 23). Στη δεύτερη γραμμή του πίνακα υπάρχει ένα κελί που περιέχει πεδία εισόδου (input) τύπου button και τα οποία εμφανίζουν τις επιλογές του υπολογιστή δηλαδή 1, 2, 3, + στην πρώτη σειρά (Γραμμές 27-30), αλλαγή γραμμής (Γραμμή 31), 4,, 6, - στη δεύτερη σειρά (Γραμμές 32-3), αλλαγή γραμμής (Γραμμή 36), 7, 8, 9, * στην τρίτη σειρά (Γραμμές 37-40), αλλαγή γραμμής (Γραμμή 41) και c, 0, =, / στην τέταρτη σειρά (Γραμμές 42-4). Επιλέγοντας ένα button, τρέχει το onclick event που καλεί μια από τις τρεις συναρτήσεις του script. Στην περίπτωση που καλείται η συνάρτηση R, το όρισμά της προστίθεται στην έκφραση που θα υπολογιστεί κάθε φορά. Στην περίπτωση που καλείται η συνάρτηση S (επιλογή του button c), διαγράφεται η έκφραση και καθαρίζεται το πεδίο input με όνομα pedio της φόρμας. Τέλος, όταν καλείται η συνάρτηση T (επιλογή του button =), υπολογίζεται η έκφραση και εμφανίζεται το αποτέλεσμά της στο πεδίο input pedio της φόρμας. 9

10 ΘΕΜΑ 3 (1%) Όταν η διακινουμένη πληροφορία μέσω ενός κόμβου ενός δικτύου ανταλλαγής πακέτων (packet switched network) υπερβαίνει τη δυνατότητα εξυπηρέτησης του κόμβου, ο κόμβος πρέπει να απορρίψει πακέτα. Θεωρήστε το δίκτυο ανταλλαγής πακέτων της επόμενης εικόνας, στο οποίο πέντε σταθμοί εργασίας συνδέονται σε έναν από τους κόμβους του δικτύου. S1(r1) S2(r2) S3(r3) S4(r4) S(r) C = 1 Υπόλοιπο δίκτυο Ο κόμβος έχει μέγιστη ρυθμαπόδοση (throughput) C = 1 (πακέτα/μονάδα χρόνου) και διαθέτει μια απλή γραμμή επικοινωνίας προς το υπόλοιπο δίκτυο. Οι σταθμοί εργασίας 1 έως αποστέλλουν δεδομένα με μέσο ρυθμό r i (πακέτα/μονάδα χρόνου) ο οποίος είναι: r 1 = 0.1, r 2 = 0.2, r 3 = 0.3, r 4 = 0.4 και r = 0.. Είναι προφανές ότι ο κόμβος είναι υπερφορτωμένος. Προκειμένου να λύσουμε το πρόβλημα της συμφόρησης, ο κόμβος απορρίπτει πακέτα από το σταθμό εργασίας i με πιθανότητα p i (i = 1,, ). Ερώτηση 1 Ποια πρέπει να είναι η σχέση που συνδέει τα p i, ώστε να μην απορρίπτονται περισσότερα πακέτα από όσα χρειάζονται για να λειτουργεί ο κόμβος στη μέγιστη ρυθμαπόδοσή του C = 1; Ερώτηση 2 Ο κόμβος χρησιμοποιεί μια πολιτική απόρριψης πακέτων εκχωρώντας τιμές στα p i ώστε να ισχύει η σχέση της ερώτησης 1. Για κάθε μια από τις ακόλουθες πολιτικές, επιβεβαιώστε ότι ισχύει η σχέση της ερώτησης 1 και περιγράψτε ποιοτικά τη συγκεκριμένη πολιτική από την οπτική γωνία του αποστολέα. 1. p 1 = 0.333, p 2 = 0.333, p 3 = 0.333, p 4 = και p = p 1 = 0.0, p 2 = 0.0, p 3 = 0.0, p 4 = 0.0 και p =

11 ΑΠΑΝΤΗΣΗ ΘΕΜΑΤΟΣ 3 Ερώτηση 1 Το συνολικό φορτίο που δέχεται ο κόμβος του δικτύου είναι: r total r i 1 i 1. Προκειμένου να μην απορρίπτονται περισσότερα πακέτα από όσα χρειάζονται για να λειτουργεί ο κόμβος στη μέγιστη ρυθμαπόδοσή του C = 1, θα πρέπει να ισχύει: p ri rtotal C i 1 i p2 0.2 p3 0.3 p4 0.4 p Εναλλακτικά, η συνθήκη γράφεται και ως: p (1) C r total i1 p r i i i1 i r i1 p r C i i i1 i r (1 p ) i Ερώτηση 2 Η σχέση (1) ισχύει για όλες τις προτεινόμενες πολιτικές απόρριψης. Πιο συγκεκριμένα: Πολιτική 1: i 1 p 0.333* * * * *0. = = r i i Στη συγκεκριμένη πολιτική ισχύει η ίδια πιθανότητα απόρριψης για κάθε σταθμό εργασίας. Πολιτική 2: i 1 p 0* * * * *0. = = 0. r i i Στη συγκεκριμένη πολιτική «τιμωρείται» ο σταθμός εργασίας που αποστέλλει δεδομένα με το μεγαλύτερο ρυθμό. 11

12 ΘΕΜΑ 4 (1%) Τα τελευταία 46 αιτήματα ενός χρήστη του διαδικτύου για λήψη μίας ιστοσελίδας μεγέθους 794 kb από έναν web server εξυπηρετούνται από το ιεραρχικό σύστημα caching της παρακάτω εικόνας όπως περιγράφεται ακολούθως: 14 φορές περίμενε χρόνο ίσο με 0.4 sec για να ολοκληρωθεί η λήψη της σελίδας, 6 φορές περίμενε χρόνο ίσο με 1.2 sec για την ολοκλήρωση λήψης της σελίδας, 20 φορές έπρεπε να περιμένει για μεγαλύτερο χρόνο και 6 φορές η σελίδα δεν κατέβηκε καθόλου. Να απαντηθούν τα παρακάτω: Ερώτηση 1: Ποια είναι η πιθανότητα η σελίδα να βρίσκεται: (i) στη browser cache του υπολογιστή του χρήστη, (ii) στην proxy cache του ISP και (iii) στο web server της σελίδας. Ερώτηση 2: Ο διαχειριστής της σελίδας αποφασίζει να βελτιώσει την κατάσταση στο server, ώστε να μειωθεί η πιθανότητα να μην κατέβει καθόλου η σελίδα, στο 1/3 της αρχικής. Για να το πετύχει αυτό, θα εισάγει μία reverse proxy cache στο web server, και θα κάνει βελτιώσεις στην cache του web server, ώστε να μην αλλάξει η πιθανότητα να κατέβει η σελίδα από το web server και χωρίς να πειραχτεί το υπόλοιπο ιεραρχικό σύστημα caching. Ποια θα πρέπει να είναι τότε η πιθανότητα η σελίδα να βρίσκεται στην reverse proxy cache και ποια να βρίσκεται στο web server; Ερώτηση 3: Ποιο είναι το απαιτούμενο πλήθος μεταβάσεων με επιστροφή για να ληφθεί η σελίδα από την proxy cache του ISP, δεδομένου ότι το ελάχιστο bandwidth της σύνδεσης και το RTT από το PC του χρήστη έως την proxy cache του ISP είναι 10 Mbps και 10 msec αντίστοιχα. ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Σκοπός της reverse proxy cache της άσκησης είναι να μειώσει το φόρτο που δέχεται ο web server και να επιταχύνει την απόκρισή του, για το λόγο αυτό χρησιμοποιείται και ο όρος web accelerator. Προφανώς η reverse proxy cache που εισάγει ο web server τοποθετείται ιεραρχικά πάνω από την proxy cache του ISP. ΑΠΑΝΤΗΣΗ ΘΕΜΑΤΟΣ 4 Ερώτηση 1: Ζητούνται τα h bc, h pc και h ws που είναι οι πιθανότητες να βρίσκεται η σελίδα στην cache του φυλλομετρητή, στην proxy cache του ISP και στο web server της σελίδας αντίστοιχα. Μας δίνονται κατάλληλα δεδομένα από τα οποία μπορούμε να υπολογίσουμε εύκολα τα P bc, P pc και P ws, δηλαδή τις πιθανότητες επιτυχούς ανεύρεσης της σελίδας στην cache του φυλλομετρητή, στην proxy cache του ISP και στο web server σύμφωνα με το ιεραρχικό σύστημα caching της εκφώνησης. Από τους χρόνους που δίνονται μπορούμε να συμπεράνουμε πως υπάρχουν τρεις (3) περιπτώσεις επιτυχούς ανεύρεσης της σελίδας, με χρόνους απόκρισης από 0.4 sec (14 φορές στις 46), 1.2 sec (6 φορές στις 46) και μεγαλύτερο των 1.2 sec (20 φορές από τις 46), που αντιστοιχούν στην ανάκτηση της σελίδας από την browser cache, την proxy cache και τέλος τον web server της σελίδας αντίστοιχα, αφού αναμένεται οι χρόνοι απόκρισης να είναι μεγαλύτεροι όσο πιο απομακρυσμένο είναι το σημείο ανάκτησης της σελίδας. Επίσης, υπάρχει και πιθανότητα P no = 6/ να μην κατέβει καθόλου η σελίδα, δηλαδή να μην είναι διαθέσιμη πουθενά. 12

13 Συνεπώς: P bc = 14/ P pc = 6/ P ws = 20/ Προφανώς ισχύει: P bc + P pc + P ws + P no = 1 Από τους τύπους που συνδέουν τα P με τα h στο ιεραρχικό σύστημα caching, έχουμε: h bc = P bc 0.3 P pc = h pc (1 P bc ) 0.13 = h pc (1 0.3) h pc 0.19 P ws = h ws (1 P pc P bc ) 0.44 = h ws ( ) h ws 0.77 Ερώτηση 2: Στην περίπτωση που ο διαχειριστής της σελίδας εισάγει τη reverse proxy cache, η οποία ιεραρχικά τοποθετείται πάνω από την proxy cache του ISP, τώρα θα έχουμε τέσσερις (4) περιπτώσεις επιτυχούς ανεύρεσης της σελίδας. Η κατάσταση παραμένει ίδια όσον αφορά την browser cache και την proxy cache. Με βάση τα δεδομένα της Ερώτησης, η πιθανότητα να κατέβει η σελίδα από τη reverse proxy cache είναι τα 2/3 της αρχικής πιθανότητας P no 0.13, δηλαδή P rc 0.087, αφού πρέπει να μείνει ίδια η πιθανότητα να κατέβει η σελίδα από το web server. H πιθανότητα να κατέβει από το web server παραμένει ίδια, δηλαδή P ws = 20/ Επίσης, τώρα πλέον: P no = 2/ Συνεπώς, οι πιθανότητες επιτυχούς ανεύρεσης της σελίδας έχουν ως εξής: P bc 0.3 P pc 0.13 P rc P ws 0.44 Οπότε: h bc = P bc 0.3 P pc = h pc (1 P bc ) 0.13 = h pc (1 0.3) h pc 0.19 P rc = h rc (1 P pc P bc ) = h ws ( ) h rc 0.1 P ws = h ws (1 P rc P pc P bc ) 0.44 = h ws ( ) h ws 0.91 Ερώτηση 3: Ισχύει από τη σχέση (.1) του Τόμου Β: όπου: 13

14 T r : είναι ο χρόνος απόκρισης και στην περίπτωσή μας ισούται με 1.2 sec για την απόκριση από την proxy cache του ISP [δίνεται] S: είναι το συνολικό μέγεθος της σελίδας: 794 kb [δίνεται] N: είναι το πλήθος μεταβάσεων με επιστροφή, το οποίο είναι το ζητούμενο του ερωτήματος RTT: είναι ο χρόνος μετάβασης με επιστροφή από το PC ως την proxy cache του ISP: 10 msec [δίνεται] P C + P S : είναι ο συνολικός χρόνος επεξεργασίας: 0.4 sec όπως συνάγεται από το γεγονός ότι είναι ο συνολικός χρόνος κατεβάσματος της σελίδας από το PC [δίνεται] C min : είναι η μικρότερη χωρητικότητα συνδέσμου: 10 Mbps [δίνεται] Αντικαθιστώντας στη σχέση (1) έχουμε: Επομένως, το απαιτούμενο πλήθος μεταβάσεων με επιστροφή είναι 1. 14

15 ΘΕΜΑ (10%) Θεωρήστε ότι διαχειρίζεστε το δίκτυο υπολογιστών και ότι χρειάζεστε 119 χρήσιμα υποδίκτυα. Να απαντήσετε τεκμηριωμένα στις ακόλουθες ερωτήσεις. 1.1 Ποια είναι η κλάση των διευθύνσεων; Ποια είναι η εξ ορισμού μάσκα υποδικτύου (σε δεκαδική αναπαράσταση με τελείες); Πόσα κατ ελάχιστον bits πρέπει να δανειστείτε για υποδίκτυα; Ποια είναι η νέα μάσκα υποδικτύου (σε δεκαδική αναπαράσταση με τελείες); 1. Πόσα υποδίκτυα δημιουργήθηκαν; 1.6 Πόσοι hosts υπάρχουν ανά υποδίκτυο; Πόσοι hosts (οι οποίοι χρησιμοποιούνται) υπάρχουν ανά υποδίκτυο; Η διεύθυνση είναι διεύθυνση δικτύου, συσκευής ή Broadcast; Η διεύθυνση είναι διεύθυνση δικτύου, συσκευής ή Broadcast; Η διεύθυνση είναι διεύθυνση δικτύου, συσκευής ή Broadcast; Η διεύθυνση είναι διεύθυνση δικτύου, συσκευής ή Broadcast; ΑΠΑΝΤΗΣΗ ΘΕΜΑΤΟΣ 1.1 Ποια είναι η κλάση των διευθύνσεων; 1.2 Ποια είναι η εξ ορισμού μάσκα υποδικτύου (σε δεκαδική αναπαράσταση με τελείες); A Η διεύθυνση ξεκινά με 118. Η δυαδική του αναπαράσταση είναι Με δεδομένο ότι η δυαδική αναπαράσταση ξεκινά με 0, η κλάση της διεύθυνσης είναι A Δεδομένου ότι έχουμε διεύθυνση κλάσης 1

16 , το πρώτο byte (από αριστερά προς τα δεξιά) της διεύθυνσης IP αναφέρονται στο δίκτυο, οπότε τα αντίστοιχα bits της μάσκας θα πρέπει να είναι 1 στη δυαδική της αναπαράσταση Πόσα κατ ελάχιστον bits πρέπει να δανειστείτε για υποδίκτυα; Ποια είναι η νέα μάσκα υποδικτύου (σε δεκαδική αναπαράσταση με τελείες); Άρα για τη μάσκα, το πρώτο byte θα πρέπει να έχει 1 σε όλα τα bits του, οπότε η μάσκα θα ξεκινά με 2 (2 10 = ). Τα επόμενα τρία bytes της διεύθυνσης IP αναφέρονται στον host μέσα στο συγκεκριμένο δίκτυο, οπότε τα αντίστοιχα bits της μάσκας θα πρέπει να είναι 0 στη δυαδική της αναπαράσταση. Άρα για τη μάσκα, τα τρία τελευταία bytes θα πρέπει να έχουν 0 σε όλα τα bits τους, οπότε η μάσκα θα τελειώνει με (0 10 = ). 7 Με βάση τα δεδομένα της άσκησης χρειαζόμαστε 119 υποδίκτυα. Συνεπώς για υποδίκτυα θα δανειστούμε 7 bits (2 7 = 128 > 119) Δεδομένου ότι έχουμε δανειστεί 7 bits για υποδίκτυα, η μάσκα πρέπει να είναι: ή Με κόκκινο είναι τα bits που δεν μπορούν να αλλάξουν χρήση επειδή έχουμε διεύθυνση Α κλάσης. Με πράσινο είναι τα bits που λόγω της κλάσης Α αναφέρονταν σε hosts αλλά τα δεσμεύσαμε για υποδίκτυα, και με μωβ είναι τα bits που χρησιμοποιούνται για hosts ανά υποδίκτυο (αυτά δεν αλλάζουν χρήση) Πόσα υποδίκτυα δημιουργήθηκαν; 1.6 Πόσοι hosts υπάρχουν ανά υποδίκτυο; Επειδή έχουμε διαθέσιμα 7 bits για υποδίκτυα, τα υποδίκτυα που μπορούν να δημιουργηθούν είναι Για την αναπαράσταση των hosts έχουμε στη διάθεσή μας 24-7=17 bits. Άρα μπορούμε να αναπαραστήσουμε 2 17 = hosts. 16

17 Πόσοι hosts (οι οποίοι χρησιμοποιούνται) υπάρχουν ανά υποδίκτυο; Η διεύθυνση είναι διεύθυνση δικτύου, συσκευής ή Broadcast; Η διεύθυνση είναι διεύθυνση δικτύου, συσκευής ή Broadcast; Η διεύθυνση είναι διεύθυνση δικτύου, συσκευής ή Broadcast; Η διεύθυνση είναι διεύθυνση δικτύου, συσκευής ή Broadcast; γιατί η πρώτη και η τελευταία διεύθυνση δεσμεύονται για συγκεκριμένη χρήση (αναπαράσταση δικτύου & broadcast). Broadcast Γιατί είναι η τελευταία διαθέσιμη διεύθυνση του δικτύου (όλα τα διαθέσιμα bits του host είναι 1) Με κόκκινο τα bits του υποδικτύου και με πράσινο τα bits του host. Συσκευής Γιατί εμπίπτει στις διευθύνσεις που είναι διαθέσιμες για hosts Με κόκκινο τα bits του υποδικτύου και με πράσινο τα bits του host. Συσκευής Γιατί εμπίπτει στις διευθύνσεις που είναι διαθέσιμες για hosts Με κόκκινο τα bits του υποδικτύου και με πράσινο τα bits του host. Δικτύου Γιατί είναι η πρώτη διαθέσιμη διεύθυνση του δικτύου (όλα τα διαθέσιμα bits του host είναι 0) Με κόκκινο τα bits του υποδικτύου και με πράσινο τα bits του host. 17

18 ΘΕΜΑ 6 (20%) Σας δίνεται το παρακάτω XSL αρχείο askisi.xsl : <xsl:stylesheet xmlns:xsl=" version="1.0" > <xsl:template match="/"> <html> <body> <table border="2" bgcolor="yellow"> <tr> <th>symbol</th> <th>name</th> <th>xrimatistirio</th> <th>price</th> </tr> <xsl:for-each select="portfolio/metoxi"> <tr> <td><xsl:value-of select="symbol"/></td> <td><xsl:value-of select="name"/></td> <td><xsl:value-of select="@xrimatistirio"/></td> <td><xsl:value-of select="price"/></td> </tr> </xsl:for-each> </table> </body> </html> </xsl:template> </xsl:stylesheet> ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Το δηλώνει attribute. (a) Τι είδους (κατασκευαστικά και ποιοτικά) XML αρχεία φαίνεται να μετασχηματίζει το askisi.xsl; Τι παράγει ο μετασχηματισμός; (b) Γράψτε ένα XML αρχείο askisi.xml με δύο (2) elements δεύτερου επιπέδου, το οποίο να ακολουθεί τη δομή των XML αρχείων που επεξεργάζεται το askisi.xsl. Παρουσιάστε το αποτέλεσμα του μετασχηματισμού του askisi.xml σύμφωνα με το askisi.xsl, όπως αναμένεται να εμφανίζεται στον browser. (c) Γράψτε ένα DTD για αρχεία όπως το askisi.xml. (d) Παρουσιάστε το DOM δέντρο του askisi.xml. 18

19 ΑΠΑΝΤΗΣΗ ΘΕΜΑΤΟΣ 6 (a) Όπως φαίνεται στην εντολή <xsl:for-each select="portfolio/metoxi">, τα XML αρχεία που μετασχηματίζονται από το askisi.xsl, πρέπει να έχουν ως root element το portfolio, με παιδιά (elements δεύτερου επιπέδου) το/τα metoxi. Κάθε element metoxi θα πρέπει να έχει ως elements, από ένα symbol, name, price, ενώ θα έχει και ένα attribute xrimatistirio. (b) Όπως φαίνεται, είναι XML αρχεία που περιέχουν το portfolio μετοχών κάποιου επενδυτή, με κάθε «μετοχή» να περιλαμβάνει ως πληροφορία: το Χρηματιστήριο στο οποίο συναλλάσσεται η μετοχή (attribute) και τα «σύμβολο», «όνομα», «τιμή» για κάθε μετοχή (elements). Με το μετασχηματισμό δημιουργείται ένα HTML αρχείο, το οποίο παρουσιάζει στον browser ένα table με κίτρινο φόντο (<table border="2" bgcolor="yellow">) με επικεφαλίδες (<th>) τις Symbol, Name, Xrimatistirio, Price, κάτω από τις οποίες θα εμφανίζονται με τη σειρά, οι τιμές των elements symbol, name, του attribute xrimatistirio και του element price, για όλα τα elements metoxi. <portfolio> <metoxi xrimatistirio="nyse"> <symbol>zcxm</symbol> <name>zacx corp</name> <price>28.87</price> </metoxi> <metoxi xrimatistirio="nasdaq"> <symbol>zffx</symbol> <name>zaffymat inc</name> <price>92.20</price> </metoxi> </portfolio> 19

20 (c) <!ELEMENT portfolio (metoxi+)> <!ELEMENT metoxi (symbol, name, price)> <!ATTLIST metoxi xrimatistirio CDATA #REQUIRED> <!ELEMENT symbol (#PCDATA)> <!ELEMENT name (#PCDATA)> <!ELEMENT price (#PCDATA)> (d) Document Element: portfolio Element: metoxi Element: metoxi Attribute: xrimatistirio Element: symbol Element: name Element: price Attribute: xrimatistirio Element: symbol Element: name Element: price Text: nyse Text: ZCXM Text: zaxc corp Text: Text: nasdaq Text: ZFFX Text: zaffymat inc Text: