ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

Transcript

1 ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ Υποθέστε ότι μια σύνδεση 128-Kbps point-to-point έχει δημιουργηθεί μεταξύ της Γής και ενός rover στον Άρη. Η απόσταση μεταξύ της Γης και του Άρη (στο κοντινότερο τους σημείο) είναι περίπου 55 Gm, και τα δεδομένα ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός 3 x 10 8 m/sec. α. Υπολογίστε το ελάχιστο RTT για τη σύνδεση. β. Υπολογίστε πόσα δεδομένα θα βρίσκονται ανά πάσα στιγμή «εν πτήση». γ. Μια camera στο rover λαμβάνει βίντεο και το στέλλει στη Γη. Τα χαρακτηριστικά του βίντεο είναι: resolution 640 x 480, 1 byte/pixel, 5 frames/second. Πόσο γρήγορα θα ολοκληρωθεί η μεταφορά ενός δευτερολέπτου από το βίντεο προς το Mission Control στη Γη; α. Σε ποιες τέσσερεις αρχές στηρίζεται η ποιότητα υπηρεσιών (quality of service) για δικτυακές εφαρμογές; β. Πώς χαρακτηρίζουμε (μετρούμε) το QoS; Ένα Token Bucket τροφοδοτείται από μία ροή πακέτων. Ο κουβάς χωράει δύο tokens και είναι αρχικά γεμάτος. Νέα tokens φτάνουν με ρυθμό ένα token ανά slot. Η ταχύτητα εξόδου του συστήματος είναι δύο πακέτα το slot. Τα πακέτα εμφανίζονται στην ουρά στην αρχή του slot και μπορούν να τύχουν επεξεργασίας άμεσα, αν υπάρχουν tokens. Η ουρά επεξεργάζεται τα πακέτα με FIFO τρόπο και αφαιρεί πακέτα (packet drop) με taildrop τρόπο. Η σειρά με την οποία γίνονται οι διεργασίες στο Token Bucket είναι: 1 ο Μπαίνουν πακέτα στην ουρά, 2 ο αφαιρούνται tokens και τα πακέτα περνούν στην έξοδο, και 3 ο μπαίνουν νέα tokens στον κουβά. Απαντήστε, με βάση την εικόνα ποιο κάτω, τα ακόλουθα: Για κάθε time slot (στο τέλος του) δείξετε ποιά πακέτα βρίσκονται στην ουρά, ποιά έχουν περάσει από τον server, και πόσα tokens υπάρχουν στον κουβά.

2 (α) Τι ονομάζουμε «ιεραρχική δρομολόγηση» (hierarchical routing) και γιατί έχει προτιμηθεί στο Ιντερνέτ; (β) Ποια «κόστη» μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να καθοριστεί το καλύτερο μονοπάτι για τη μεταφορά ενός `πακέτου; (όχι μόνο σε ιεραρχικά πρωτόκολλα αλλά γενικά) Ένα Αυτόνομο Σύστημα Χ έχει τρείς BGP routers A, B and C. Υπάρχει και ένας τέταρτος εσωτερικός router D ο οποίος δεν μιλά BGP. Οι routers στο AS X τρέχουν ένα link-state IGP πρωτόκολλο. Υποθέστε ένα destination prefix P1. a) O Router A λαμβάνει δύο δρομολόγια προς το P1. Το πρώτο δρομολόγιο έχει τοπική προτεραιότητα (Local-Preference) 200 και AS-Path={Y, W, U, Z}. Το δεύτερο δρομολόγιο έχει Local-Preference=150 and AS-Path={W, Z}. b) Ο Router C λαμβάνει ένα route προς το P1 με AS-Path={Y,W,Z}. c) Το εσωτερικό κόστος από τον D στον A είναι 10 και από τον D στον C είναι 20. Καθορίστε το δρομολόγιο προς το P1 σε κάθε ένα από τους τέσσερεις routers στο X. Εξηγήστε την απάντηση σας με βάση τον τρόπο που εσείς αντιλαμβάνεστε ότι τρέχει ο BGP. Με αναφορά το δίκτυο πιο κάτω α. χρησιμοποιώντας τον αλγόριθμο Dijkstra shortest path algorithm υπολογίστε το ποιο κοντινό μονοπάτι από τον δρομολογητή F, δείχνοντας στον πίνακα 1 όλα τα βήματα.

3 Step Start N D(E),p(E) β. σχεδιάστε το τελικό Shortest Path Tree του F. γ. ποιο είναι το μονοπάτι και ποιο είναι το κόστος για να πάμε από τον F στον Α; δ. πόσα βήματα/hops είναι το μονοπάτι που βρήκατε στο (γ); Συγκρίνετε το με τον αριθμό των βημάτων του μονοπατιού που θα προέκυπτε αν τρέχαμε Distance Vector αλγόριθμο. Όταν ένα αρχείο ήχου μεταφέρεται μέσω streaming μηχανισμού από ένα απλό Web server απευθείας σε μια βοηθητική εφαρμογή media player, τότε η εφαρμογή χρησιμοποιεί το TCP ως transport protocol. Σωστό ή λάθος και γιατί; (α) Τι είναι η διαμόρφωση σήματος και γιατί χρειάζεται; (β) Ποια πρέπει να είναι η σχέση Σήματος-Θορύβου (σε db) και ποιο το Εύρος Ζώνης (BW) για να καταφέρουμε να στέλνουμε δεδομένα με 1Mbps σε ένα ασύρματο κανάλι, αν χρησιμοποιούμε διαμόρφωση QAM16; Σχεδιάστε τις κυματομορφές που αναπαριστούν την ακολουθία σε κάθε μια από τις ακόλουθες μορφές κωδικοποίησης. Α. Unipolar NRZ B. Bipolar NRZ C. Manchester D. Differential Manchester

4 Ο κόμβος A στέλλει μικρά πακέτα στους κόμβους B και C. Ο R είναι ένα store-and-forward switch με μέσο ρυθμό άφιξης (average arrival rate) 10Gb/s και ένα buffer που περιέχει, κατά μ,μέσο όρο 8MBytes δεδομένων. Καθυστερήσεις λόγω packet-processing είναι μηδαμινές. Ο νόμος του Little s μας λέει ότι ο μέσος όρος αποθηκευμένων δεδομένων (buffered data) ισούται με το γινόμενο του ρυθμού άφιξης και της μέσης καθυστέρησης που παρατηρείται. (α) Ποια είναι η μέση καθυστέρηση των πακέτων που διακινούνται μέσα από το switch; (β) Υπολογίστε την καθυστέρηση του κοντινότερου μονοπατιού μεταξύ κάθε ζεύγους κόμβων: A-B, A-C, και C-B. Ένας απλός δρομολογητής σε οικιακό περιβάλλον (home-network router) έχει upload bandwidth 1Mbit/s και ένα 100 ΚΒbyte first-in first-out (FIFO) buffer για πακέτα που αναμένουν. Τα πακέτα έχουν maximum transmission unit 1500 bytes. (α) Αν ο buffer είναι γεμάτος πόσο χρόνο θα πάρει στον router να στείλει όλα τα bytes στον buffer; (β) Υποθέστε ότι ο router υποστηρίζει δύο FIFO ουρές, μια high-priority γιαr interactive applications (like Voice over IP) και η άλλη lower-priority για όλη την άλλη κίνηση. Αν φτάσει ένα πακέτο VoIP όταν η ουρά για τα interactive applications είναι άδεια, πόσος είναι ο μέγιστος πιθανός χρόνος αναμονής; Στα Ασύρματα Δίκτυα WLAN χρησιμοποιείται η στρατηγική Collision Avoidance αντί για Collision Detection που χρησιμοποιείται στα σταθερά δίκτυα. (α) Γιατί; (β) Πως λειτουργεί ο back-off μηχανισμός για να υποβοηθήσει το Collision Avoidance. (Εξηγείστε με αρκετή λεπτομέρεια). (γ) Δείξετε με την χρήση σχεδιαγράμματος (signaling diagram) πώς επιτυγχάνεται η επικοινωνία δύο χρηστών σε WLAN περιβάλλον με την μέθοδο Distributed Coordination Function (DCF) Εξηγήστε πώς τα ακόλουθα πρωτόκολλα και υπηρεσίες χρησιμοποιούνται στην περίπτωση που ένας φοιτητής στην Κύπρο θέλει να παρακολουθήσει στον υπολογιστή του, σε απευθείας μετάδοση, την εκτόξευση ενός Διαστημοπλοίου της NASA μέσω της ιστοσελίδας της. Επιπρόσθετα εξηγήστε ποια πρωτόκολλα και υπηρεσίες ΔΕΝ είναι απαραίτητα και γιατί.

5 Τα πρωτόκολλα και υπηρεσίες είναι: BGP, CBT, DNS, FTP, HTTP, IGMP, OSPF, RTP, SIP, SNMP, TCP, and UDP. Σημείωση: δεν υπάρχει μόνο μια σωστή απάντηση, έτσι δικαιολογήστε πλήρως και προσεκτικά τη λύση σας. ΕΡΏΤΗΣΗ Έστω ότι έχουμε το πιο πάνω δίκτυο στο οποίο ισχύουν τα ακόλουθα: 1. Όλες οι γραμμές (links) έχουν BW 10Mbps και καθυστέρηση μετάδοσης 10ms. 2. Η καθυστέρηση επεξεργασίας στον κάθε δρομολογητή είναι μηδαμινή. 3. Υπάρχουν ροές δεδομένων μεγέθους 2Mbps από όλους τους LSRs (εκτός του Α) προς τον Ι 4. Οι πίνακες δρομολόγησης για όλους τους routers είναι: α) Ο LSR A θέλει να δημιουργήσει δύο Explicit Routes προς τον LSR Ι, με το μικρότερο δυνατό κόστος, τα οποία να μην έχουν κοινούς κόμβους ή συνδέσεις. Ποια είναι αυτά τα μονοπάτια και ποιο το κόστος τους; β) Αν στον LSR Α εμφανιστούν πέντε αιτήσεις για σύνδεση με τον LSR I, από ποιο/ποια μονοπάτια θα τις δρομολογήσει; Υποθέστε ότι ο LSR A χρησιμοποιεί πρώτα το Explicit Route με το μικρότερο κόστος. γ) (Ανεξάρτητα με τις απαντήσεις που δώσατε πιο πάνω) Χρησιμοποιώντας δρομολόγηση με περιορισμούς (constraint-based routing) δώστε το δρομολόγιο για μια καινούργια ροή από τον Α προς τον I η οποία έχει τους ακόλουθους περιορισμούς: 1. έχει ανάγκες για BW 2.5Mbps 2. δεν μπορεί να δεχτεί καθυστέρηση πέραν των 40ms 3. δεν πρέπει να περάσει από γραμμές κόστους πάνω από 5. (*σημειώστε ότι οι τέσσερεις αρχικές προϋποθέσεις ακόμα ισχύουν) ΕΡΏΤΗΣΗ Κατά τη διάρκεια της συνέντευξης σας με την εταιρεία TMC Ltd (True Mobile Computers), ένας από τους διευθυντές σας παρουσιάζει το πρωτότυπο από το νέο ασύρματο Ethernet και σας εξηγεί πως το ερευνητικό τμήμα της εταιρεία έχει καταβάλει μεγάλες προσπάθειες για να σχεδιάσει το νέο τους πομπό ο οποίος λειτουργεί

6 με ιδιαίτερα χαμηλή κατανάλωση ενέργειας. Φαίνεται ιδιαίτερα ενθουσιασμένος με τις δυνατότητες του νέου προϊόντος όμως φαίνεται ότι ακόμα τον απασχολεί το γεγονός ότι σε ορισμένα πειράματα ο αλγόριθμος Ethernet CSMA/CD που έχουν εφαρμόσει δεν δούλεψε ικανοποιητικά στο ασύρματο περιβάλλον, ιδιαίτερα όταν υπάρχουν πάνω από δύο χρήστες. Τι νομίζετε ότι τους προκαλεί τα προβλήματα που αναφέρουν; ΕΡΏΤΗΣΗ Υποθέστε πως ένας δρομολογητής έχει τρεις εισερχόμενες ροές και μια έξοδο. Ο δρομολογητής την ίδια στιγμή έχει παραλάβει όλα τα πακέτα που περιγράφονται στον πιο κάτω πίνακα με την σειρά που φαίνεται στον πίνακα. Όταν τα παρέλαβε, η θύρα εξόδου ήταν απασχολημένη αλλά όλες οι ουρές ήταν άδειες. Δώστε τη σειρά με την οποία θα μεταδοθούν τα πακέτα εάν χρησιμοποιηθούν οι πιο κάτω αλγόριθμοι. i. Round robin ii. Fair queuing iii. Weghted fair queuing όπου η ροή 2 έχει βάρος 2 και οι υπόλοιπες δύο ροές έχουν βάρος 1.