ΕΑΠ ΘΕ ΠΛΗ-22 Τμήμα ΑΘΗ.4. 1 η ΟΣΣ 17/10/2015

Transcript

1 ΕΑΠ ΘΕ ΠΛΗ-22 Τμήμα ΑΘΗ.4 1 η ΟΣΣ 17/10/2015 Συμπληρωματικές Διαφάνειες Νίκος Δημητρίου ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 1

2 Γνωστικό Αντικείμενο ΠΛΗ-22 Δίκτυα Η/Υ Τόμος Γ Αρχιτεκτονική Δικτύου Μοντέλο Αναφοράς OSI Πρωτόκολλα Επανεκπομπής Τοπικά Δίκτυα Ασύρματα Δίκτυα Ψηφιακές Επικοινωνίες Τόμοι Β-Ι,Β-ΙΙ Σήματα & Συστήματα Περιγραφή στα πεδία χρόνου & συχνοτήτων Μετασχηματισμός Fourier Αναλογικές Ψηφιακές Διαμορφώσεις Δειγματοληψία Σήματος Θεωρία Πληροφορίας & Κωδικοποίησης Τόμος Α Ποσότητα Πληροφορίας Πηγές Συμβόλων Κωδικοποίηση πηγής Κανάλια Επικοινωνίας Κωδικοποίηση ελέγχου σφάλματος ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 2

3 Portal ΕΑΠ study.eap.gr Διαχείριση υλικού Θ.Ε. Forum Φοιτητών Forum Καθηγητών Διαχείριση Εργασιών open.eap.gr Διαχείριση ΟΣΣ Διαχείριση βαθμολογίας Γ.Ε. edy.eap.gr Αποθετήριο ΕΔΥ centra.eap.gr Τηλεδιασκέψεις ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 3

4 Οργάνωση ΘΕ 5 γραπτές εργασίες Δικαίωμα Εξετάσεων: 4/5 εργασίες να παραδοθούν τουλάχιστον Σύνολο Βαθμών Εργασιών >=25 Επιτυχής εξέταση Βαθμός Εξετάσεων>=5 Τελικός Βαθμός 70% x Βαθμ.Εξετασης +30% x M.O.Βαθμ.Εργασιών ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 4

5 Οργάνωση Ύλης Ψηφιακές Επικοινωνίες (ΟΣΣ 2,3 ΓΕ 2,3) Δίκτυα Υπολογιστών (ΟΣΣ 1,5 ΓΕ 1,5) Θεωρία Πληροφορίας (ΟΣΣ 3,4 ΓΕ 3,4) Εξετάσεις: Διάρκεια 3 ½ ώρες Ανοικτά βιβλία Βαρύτητα Τόμων ανάλογη της βαρύτητάς τους στις εργασίες ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 5

6 Γραπτές Εργασίες Υποβολή εργασιών μέσω study.eap.gr MS.Word format για σχόλια [Μέγεθος < 2ΜΒ] Mathtype link: Καταληκτική Ημέρα: Τετάρτη Μεγαλύτερο περιθώριο: Συνεννόηση ΣΕΠ-Συντονιστή Καταληκτική Ημερομηνία Διόρθωσης: 3 εβδομάδες μετά τη δημοσίευση των λύσεων Σκοπός Εργασιών: Μάθηση / Εξάσκηση / Προετοιμασία για τις εξετάσεις Ναι στη Συνεργασία - Όχι στην Αντιγραφή ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 6

7 Επικοινωνία Δευτέρα-Παρασκευή Κινητό : nikodim@iit.demokritos.gr ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 7

8 Πρόσθετα Τηλεδιασκέψεις Εξάσκηση 6 η / έκτακτη ΟΣΣ Site με υλικό των ΟΣΣ/ΑΘΗ.4 Παλαιό site της ΠΛΗ-22 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 8

9 Εισαγωγικές Διαφάνειες ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 9

10 Εικόνα Μελλοντικού Διαδικτύου Σύνθετα Δίκτυα Συνένωση διαφόρων δικτύων κορμού και πρόσβασης Δίκτυα διαφορετικών σκοπών και χαρακτηριστικών (Τηλεπικοινωνίες, Πολυμέσα, Αισθητήρες κτλ.) Τοπολογίες διαφόρων ειδών (star, mesh), μεγεθών (macrofemto) και δικτύωσης (cellular, MANET) Δυνατότητα εκτέλεσης εφαρμογών σε ένα «σύννεφο» απόμακρων δικτύων Περιαγωγή σε διάφορα δίκτυα πρόσβασης ακόμα και κατά τη διάρκεια μιας κλήσης Clouds Δίκτυα κορμού ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / Wireless Sensor Networks Δίκτυα πρόσβασης Mobile Ad-Hoc Networks (MANETs) 10

11 Διαδικτύωση ανθρώπων-αντικειμένων Κάθε χρήστης ή συσκευή θα συμμετέχει σε κάποιο υποδίκτυο Δυνατότητα επικοινωνίας και ανταλλαγής πληροφοριών μεταξύ ετερογενών δικτύων και συσκευών/τερματικών ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 11

12 Wireless Network Challenges Evolution: Towrds Dynamic Cyber- Physical Systems Network Challenges Global network convergence (5G) Heterogeneous network elements Various topologies (star-mesh) Security and privacy protection Self organization - self healing Network reconfiguration and optimization according to application demands. ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / sensing processing actuation ambient intelligence 12

13 Σκοπός της Θ.Ε Ο βασικός στόχος είναι η εξοικείωση με τις τεχνολογίες δικτύωσης των υπολογιστών, καθώς και με τα μέσα και τους τρόπους επικοινωνίας και μετάδοσης της πληροφορίας που θα επιτευχθεί με την απόκτηση γνώσεων στους εξής τομείς: Φυσικά μέσα μετάδοσης και τρόπους μετάδοσης πληροφορίας Θεωρία της πληροφορίας και της κωδικοποίησης της. Βασικές έννοιες δικτύων υπολογιστών, πρωτόκολλα και αρχιτεκτονικές αυτών. Εξοικείωση με τις λειτουργίες των βασικών δικτυακών συσκευών Εξοικείωση με τις βασικές λειτουργίες των Δικτύων TCP/IP ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 13

14 Αναπαράσταση/Μ ετάδοση Σημάτων Δειγματοληψία / Κβάντιση /Ψηφιοποίηση Κωδικοποίηση Πηγής/Καναλιού Οργάνωση bits σε πακέτα Μετάδοση Πακέτων Τόμοι Β(Ι,ΙΙ) Τόμοι Β(Ι,ΙΙ) Τόμος Α Τόμος Γ Τόμος Γ Δίκτυο ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 14

15 Μετάδοση περιεχομένου- Πακετοποίηση Σκοπός: Διαίρεση αρχείων σε κατάλληλου μεγέθους πακέτα. HEADER HEADER HEADER HEADER HEADER DATA Πλεονεκτήματα Εντοπισμός και αντιμετώπιση σφαλμάτων μετάδοσης με αποδοτικό τρόπο Πιο εύκολη πολυπλεξία πολλαπλών χρηστών και μεταδόσεων Προσθήκη επικεφαλίδας σε κάθε πακέτο για προσθήκη πληροφοριών Δρομολόγησης Σειράς Ελέγχου σφαλμάτων DATA DATA DATA DATA DATA ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 15

16 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 16

17 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 17

18 OSI TCP/IP layers ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 18

19 Ενθυλάκωση ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / PLH22_1st_OSS_Networks_2015_2016_final 19

20 Ανίχνευση Σφαλμάτων CRC ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 20

21 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 21

22 Αντιστοίχηση σε ακολουθία μήκους n+1 bits ενός πολυωνύμου βαθμού n Εδώ ο κώδικας μήκους n+1=9 bits αντιστοιχεί σε πολυώνυμο βαθμού n=8 (m+1+k bits) m+1 bits ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 22

23 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 23

24 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 24

25 τουλάχιστον ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 25

26 G(x) Προσοχή! Πάντα στα επιμέρους αθροίσματα με το G(x) αγνοούμε τα 0 αριστερά (ο όρος που αθροίζεται με το G(x) έχει το αριστερότερο ψηφίο του ίσο με 1 ). ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / ΕΑΠ/ΠΛΗ22/ΑΘΗ-3/ 3η ΟΣΣ / / Ν.Δημητρίου 26

27 Μετάδοση πακέτων store & forward ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 27

28 Αποστολή πακέτου δεδομένων Α-Β Κόμβος Ζεύξη, link Α Κόμβος Β Κόμβος Γ TRANSP1 Α TRANSP1: Καθυστέρηση μετάδοσης PROP1: Καθυστέρηση διάδοσης TRANSP(sec) Packet _ Size( bits) Link _ Bit _ Rate( bits / sec) αποστολή λήψη χρόνος Β PROP(sec) Link_Distance( m) Propagation_Speed( m / sec) αποστολή λήψη χρόνος PROP1 TRANSP1 Γ ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / αποστολή λήψη χρόνος 28

29 Αποστολή πακέτου δεδομένων Β-Γ Κόμβος Ζεύξη, link Α Κόμβος Β Κόμβος Γ Α TRANSP1 TRANSΑ: Καθυστέρηση μετάδοσης PROP: Καθυστέρηση διάδοσης PROC: Καθυστέρηση επεξεργασίας αποστολή λήψη χρόνος Β Γ PROP1 PROP1 TRANSP1 TRANSP1 PROC TRANSP2 PROP2 TRANSP2 λήψη Υποθέτουμε ότι ο 2 ος σύνδεσμος έχει μικρότερη απόσταση και μικρότερο ρυθμό μετάδοσης, άρα για το ίδιο πακέτο TRANSP2>TRANSP1, PROP2<PROP1 PROC ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / αποστολή αποστολή λήψη χρόνος χρόνος 29

30 Αποστολή πακέτου επιβεβαίωσης Γ-Β Κόμβος Ζεύξη, link Α Κόμβος Β Κόμβος Γ Α TRANSP1 TRANSΑ: Καθυστέρηση μετάδοσης PROP: Καθυστέρηση διάδοσης PROC: Καθυστέρηση επεξεργασίας αποστολή λήψη χρόνος Β PROC TRANSP2 αποστολή λήψη χρόνος PROP1 TRANSP1 Γ PROP1 TRANSP1 PROP2 TRANSP2 PROC TRANSΑ1 PROP2 αποστολή λήψη ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / χρόνος 30

31 Αποστολή πακέτου επιβεβαίωσης Β-Α Κόμβος Ζεύξη, link Α Κόμβος Β Κόμβος Γ Α TRANSP1 TRANSΑ: Καθυστέρηση μετάδοσης PROP: Καθυστέρηση διάδοσης PROC: Καθυστέρηση επεξεργασίας ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / αποστολή λήψη χρόνος Χρόνος μετάδοσης πακέτου και λήψης επιβεβαίωσης (Round-Trip-Time) Β PROC TRANSP2 PROC TRANSΑ1 PROP1 αποστολή λήψη χρόνος PROP1 TRANSP1 Γ PROP1 TRANSP1 PROP2 TRANSP2 PROC TRANSΑ1 αποστολή λήψη χρόνος PROP2 31 PLH22_1st_OSS_Networks_2015_2016_final σελ.35

32 Μικρή ανασκόπηση θεωρίας πιθανοτήτων ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 32

33 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 33

34 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 34

35 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 35

36 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 36

37 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 37

38 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 38

39 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 39

40 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 40

41 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 41

42 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 42

43 Πρωτόκολλα επανεκπομπής -τυπολόγιο ABP ΌτανPER=0 n ABP TRANSP RTT GBN Όταν PER=0 TRANSP ngbn min 1, W RTT ΌτανPER>0 n ABP TRANSP Όταν PER>0 1 p RTT T p n GBN TRANSP 1 p TRANSP T p Όταν PER>0 και T=WxTRANSP n GBN 1 1 p 1 W p p Prob(succ.data packet Tx AND succ. ACK Rx) SRP Όταν PER=0 TRANSP nsrp min 1, W RTT Όταν PER>0 και T=WxTRANSP και 1 pw 10% n SRP p W p W ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 43

44 Λυμένες Ασκήσεις ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 44

45 ΓΕ3/0809/Θ3 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / PLH22_1st_OSS_Networks_2015_2016_final_Α8Η4 45

46 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 46

47 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 47

48 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 48

49 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 49

50 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 50

51 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 51

52 Άσκηση Δίνεται το δίκτυο του σχήματος που ακολουθεί. Να θεωρήσετε ότι 1000 πακέτα μήκους 100 bits μεταδίδονται από το κόμβο 1 στο κόμβο 2. Να υπολογισθεί ο συνολικός χρόνος μετάδοσης. ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / ΠΛΗ22 : Βασικά Ζητήματα Δικτύων Η/Υ 52 52

53 Λύση Τα πακέτα μεταδίδονται με τη λογική store & forward To 1o πακέτο θα μεταδοθεί από τον κόμβο 1 στον κόμβο 2 σε χρόνο t1=transp1+transp2=100/100ms+100/60ms Το 2 ο πακέτο θα ληφθεί από τον κόμβο 2 μετά από 100/60ms t2=t1+100/60ms κ.ο.κ. Το 1000 ό πακέτο θα ληφθεί σε χρόνο t1+(1000-1)100/600ms Άρα ο συνολικός χρόνος μετάδοσης του αρχείου θα ισούται με t1+(1000-1)100/60ms=100/100ms+100/60ms+(1000-1)100/60ms=1ms+1000 (100/60)ms=1ms+1660ms=1661ms ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 53

54 Node 1 TRANSP1 μετάδοση 1 st hop (100kbps) Router 1 Node 2 TRANSP2 2 nd hop (60kbps) TRANSP1+TRANSP2 Total File transfer time λήψη μετάδοση λήψη ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 54

55 Άσκηση Δύο κόμβοι Α και Β συνδέονται μεταξύ τους σύμφωνα με το Σχήμα. Πλαίσια δεδομένων και επιβεβαίωσης μεταφέρονται από τον κόμβο Α στον κόμβο Β μόνο μέσω δορυφόρου ο οποίος κινείται σε γεωστατική τροχιά σε ύψος 3Χ10 4 km. Το μέγεθος κάθε πλαισίου είναι 10 bits, η ταχύτητα μετάδοσης είναι 100Mbps ενώ η ταχύτητα διάδοσης είναι 3Χ10 5 km/sec. Ανάλογα, πλαίσια δεδομένων και επιβεβαίωσης μεταφέρονται από τον κόμβο Β στον κόμβο Α μόνο μέσω της επίγειας ζεύξης Β-Γ2-Γ1-Α. Για τις ασύρματες ζεύξεις Β-Γ2 και Γ1-Α η ταχύτητα μετάδοσης είναι 64kbps, η απόσταση είναι 10km ενώ η ταχύτητα διάδοσης είναι 3Χ10 5 km/sec. Για την ζεύξη με οπτική ίνα Γ2-Γ1 η ταχύτητα μετάδοσης είναι 10Mbps, η απόσταση 100km ενώ η ταχύτητα διάδοσης είναι 3Χ10 5 km/sec. 100 Mbps 3X10 4 km 3X10 5 km/sec Σ1 100 Mbps 3X10 4 km 3X10 5 km/sec ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / Α Γ1 Γ2 Β 64 kbps 10 km Ασύρματη ζεύξη 10 Μbps 100 km Οπτική Ίνα 64 kbps 10 km Ασύρματη ζεύξη 55

56 Συνέχεια (Α) Αρχικά υποθέστε ότι ο ρυθμός σφαλμάτων είναι πάρα πολύ μικρός. Για την περίπτωση μετάδοσης δεδομένων από τον κόμβο Α στον Β (τα δεδομένα μέσω του δορυφόρου και οι επιβεβαιώσεις μέσω των επίγειων ζεύξεων) να βρεθεί η απόδοση του πρωτοκόλλου επανεκπομπής ΑΒΡ και η απόδοση του πρωτοκόλλου Go-Back-N με μέγεθος παραθύρου W=128 πλαίσια. Ποια από τα δύο πρωτόκολλα έχει καλύτερη απόδοση; (B) Υποθέστε πάλι ότι ο ρυθμός σφαλμάτων είναι πάρα πολύ μικρός. Για την περίπτωση μετάδοσης δεδομένων από τον Β στον Α (τα δεδομένα μέσω των επίγειων ζεύξεων και οι επιβεβαιώσεις μέσω του δορυφόρου) να βρεθεί η απόδοση του ΑΒΡ και η απόδοση του Go-Back-N με μέγεθος παραθύρου W=128 πλαίσια. Ποιο από τα δύο πρωτόκολλα έχει καλύτερη απόδοση; (Γ) Υπολογίστε την απόδοση του πρωτοκόλλου επανεκπομπής ΑΒΡ και για τις δύο περιπτώσεις μετάδοσης δεδομένων ι) από τον κόμβο Α στον Β και ιι) από τον κόμβο Β στον κόμβο Α, θεωρώντας ότι κάθε ζεύξη έχει ρυθμό σφαλμάτων 10% όταν ο χρόνος επανεκπομπής παίρνει την ελάχιστη τιμή της. Σημείωση: Στις διαφάνειες παρατίθενται πιο αναλυτικά οι υπολογισμοί της λύσης ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / ΠΛΗ22 : Βασικά Ζητήματα Δικτύων Η/Υ 56 56

57 Λύση Υπολογισμός χρόνων μετάδοσης Data packets TRANSP TRANSP A 1 TRANSP 1 TRANSP A 1 10bits 100Mbps TRANSP sec sec ACKs TRANSA bits 10bits 10bits bps 10Mbps 64 bps sec ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 57

58 Υπολογισμός χρόνων διάδοσης Καθυστέρηση διάδοσης μέσω δορυφόρου PROP km km/ sec km km/ sec 0.2 sec Καθυστέρηση διάδοσης μέσω επίγειων ζεύξεων PROP 2 1 PROP 2 PROP km 100km 10km km / sec 3 10 km / sec 3 10 km / sec PROP sec Συνολικός χρόνος μετάδοσης πακέτου και λήψης επιβεβαίωσης S TRANSP TRANSA 2 1 PROP PROP sec ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 58

59 Σενάριο A 100 Mbps 3X10 4 km 3X10 5 km/sec Σ1 100 Mbps 3X10 4 km 3X10 5 km/sec Data packet(s) Α Wireless 64 64kbps 10 km Ασύρματη 10km ζεύξη Γ1 Optical fiber 10 Μbps Mbps km 100km Οπτική Ίνα Γ2 Wireless 64 kbps 10 64kbps km Ασύρματη ζεύξη 10km Β ACK(s) ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 59

60 Απόδοση ABP n ABP 7 TRANSP S Απόδοση GBN n GBN W TRANSP min 1, S 1 n GBN 128 TRANSP min 1, S min 1, min 1, ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 60

61 Σενάριο B 100 Mbps 3X10 4 km 3X10 5 km/sec Σ1 100 Mbps 3X10 4 km 3X10 5 km/sec ACK(s) Α Wireless 64 64kbps 10 km Ασύρματη 10km ζεύξη Γ1 Optical fiber 10 Μbps Mbps km 100km Οπτική Ίνα Γ2 Wireless 64 kbps 10 64kbps km Ασύρματη ζεύξη 10km Β Data packet(s) ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 61

62 (b) ABP n ABP TRANSP S GBN n GBN 4 W TRANSP B , min 1, S n GBN ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 62

63 (c) Σε όλες τις ζεύξεις έχουμε τον ίδιο ρυθμό εσφαλμένων πακέτων (Packet Error Rate- PER), άρα η πιθανότητα επιτυχούς μετάδοσης πακέτου και λήψης επιβεβαίωσης ισούται με: Ελάχιστος χρόνος προθεσμίας: Τmin=S p PER Απόδοση ABP n ABP p TRANSP ps (1 p) T p TRANSP S (i). Για το σενάριο Α έχουμε, p TRANSP S 1 n ABP n ABP p TRANSP S 1 TRANSP bits 100Mbps A (ii)για το σενάριο Β έχουμε: p TRANSP B 2 nabp n S 10 bits TRANSP sec 64 bps ABP p TRANSP S B 2 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ /

64 Άσκηση Υποθέστε ότι σας ζητήθηκε να σχεδιάσετε ένα πρωτόκολλο GBN μεταξύ σταθμών πάνω στην επιφάνεια της Γης και ενός δορυφόρου ο οποίος κινείται σε γεωστατική τροχιά σε ύψος km. Εάν υποθέσουμε ότι το μέγεθος του κάθε πακέτου και της επιβεβαίωσης είναι 1ΚΒ και η ταχύτητα μετάδοσης είναι 1Mbps να υπολογίσετε τα ακόλουθα α) Ποιος είναι ο ελάχιστος αριθμός bits που χρειάζεστε για να περιγράψετε το μέγεθος του παραθύρου Ν; β) Ποια είναι η ελάχιστη τιμή, Τmin, που μπορείτε να θέσετε ως χρόνο προθεσμίας επανεκπομπής εάν δεν υπάρχουν σφάλματα κατά τη μεταφορά; γ) Θέτοντας ως χρόνο επανεκπομπής T=1.75 Tmin, και από μετρήσεις που κάνετε κατά τη διάρκεια λειτουργίας του πρωτοκόλλου που σχεδιάσατε υπολογίσατε ότι επιτυγχάνει ένα ρυθμό ροής λ=20 πακέτα/sec. Ποιά είναι η πιθανότητα επιτυχούς μετάδοσης πλαισίων στον αέρα; δ) Εάν σας ζητηθεί να βελτιώσετε το ρυθμό ροής κατά 50% ποιός θα πρέπει να είναι ο χρόνος επανεκπομπής που θα πρέπει να θέσετε ως τιμή στο GBN πρωτόκολλο; Είναι εφικτή βελτίωση του ρυθμού ροής κατά 60%; Εξηγείστε την απάντησή σας. ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / ΠΛΗ22 : Βασικά Ζητήματα Δικτύων Η/Υ 64 64

65 ACK data ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 65

66 GBN RTT Earth station TRANSP W Packets n GBN W Idle time TRANSP RTT Next W Packets satellite ACK ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 66

67 Λύση (i) a) O χρόνος μετάδοσης πακέτου και λήψης επιβεβαίωσης (Round-Trip_Time) είναι S = TRANSP + TRANSA + 2 * PROP (1) όπου TRANSP = 1KB/1Mbps = 8*10 3 /1*10 6 sec = sec(2) TRANSA = 1KB/1Mbps = 8*10 3 /1*10 6 sec = sec (3) PROP = 3*10 4 /3*10 5 sec = 0.1 sec (4) Αντικαθιστώντας τις (2)-(4) στην (1) έχουμε, S = = sec (5) Ελάχιστο πλήθος bits - GBN window size για να έχουμε συνεχή ροή πακέτων : Θα πρέπει Ν x TRANSP=S, Άρα, N = S/TRANSP = 0.216/0.008=27 packets (6) Οπότε θέλουμε τουλάχιστον 5 δυαδικά bits για να αναπαραστήσουμε το μέγεθος του παραθύρου (=round(log 2 (27)) ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / ΠΛΗ22 : Βασικά Ζητήματα Δικτύων Η/Υ 67 67

68 Λύση (ii) (1) β) Ο ελάχιστος χρόνος προθεσμίας Τ min, ισούται με S =0.216 sec γ) Ο νέος χρόνος προθεσμίας ισούται με Τ=1.75*Τmin=0.378 sec (7) Υποθέτουμε ωφέλιμο ρυθμό μετάδοσης πακέτων 20 packets/sec που σημαίνει ότι ο μέσος χρόνος για την αποστολή του κάθε πακέτου θα ισούται με Ε[Χ]=1/λ=1/20 = 0.05 sec (8) 1-p,T Συνεπώς έχουμε με αντικατάσταση: FAIL (1) Ε[Χ]=TRANSP+T*(1-p)/p 0.05= * (1-p)/p p=0.9 (9) p,transp SUCCESS Packet i Packet i+1 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / ΠΛΗ22 : Βασικά Ζητήματα Δικτύων Η/Υ 68 68

69 Λύση (iii) δ) (i) Αυξάνοντας τον ωφέλιμο ρυθμό μετάδοσης πακέτων κατά 50% (=20*1.5=30 packets/sec) και εφόσον η πιθανότητα ορθής αποστολής πακέτου και λήψης επιβεβαίωσης διατηρείται σταθερή έχουμε: Τ= (Ε[Χ] TRANSP)*p/(1-p) T =(1/ )*0.9/(1-0.9) T=0.228 sec > S (=0.216 sec) (10) (ii)αυξάνοντας κατά 60% τον ωφέλιμο ρυθμό μετάδοσης πακέτων (20*1.6=32 packets/sec) ο χρόνος προθεσμίας γίνεται Τ = sec(11) Που είναι μικρότερος από το χρόνο αποστολής πακέτου και λήψης επιβεβαίωσης S Αυτό σημαίνει ότι οι επιβεβαιώσεις (ACKs) για κάθε πακέτο δεν θα λαμβάνονται από τον αποστολέα έγκαιρα οπότε αυτός θα εξακολουθεί να στέλνει τα ίδια πακέτα (το 1 ο παράθυρο) συνεχώς Οπότε ο ανωτέρω ωφέλιμος ρυθμό μετάδοσης πακέτων δεν είναι εφικτός και πάντα θα πρέπει να ισχύει Τ S. ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 69

70 Περισσότερα παραδείγματα ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 70

71 ΕΞ2007Α/Θ6 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 71

72 Για τον προσδιορισμό της επίδοσης του κάθε σεναρίου θα υπολογίσουμε την Αντίστοιχη ρυθμαπόδοση που πετυχαίνει. Γενικά η ρυθμαπόδοση ισούται με Throughput Efficiency x Link _ Bit _ Rate Αν έχουμε πολλαπλούς συνδέσμους με ξεχωριστά πρωτόκολλα επανεκπομπής Η συνολική ρυθμαπόδοση ισούται με: Throughput i 1,.., N min i 1,.., N min Efficiency x Link _ Bit _ Rate i Throughput Αν έχουμε πολλαπλούς συνδέσμους με ένα ενιαίο πρωτόκολλο επανεκπομπής end-end Η ρυθμαπόδοση θα ισούται με: ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / Throughput i 1,.., N min i 1,.., N i 1,.., N min Efficiency x Link _ Bit _ Rate Efficiency x min Link _ Bit _ Rate i i Throughput i i i 72

73 Απόδοση ABP (με Packet Error Rate>0) ABP S TRANSP (1 psuccess) T p success ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 73

74 12 Α T 1 =1,0 ms p err1 S 1 =1,0 ms 1 ο σενάριο ABP μεταξύ A and Γ (end-end). Ο Β θεωρείται ως απλός αναμεταδότης (ο χρόνος προθεσμίας δίνεται ότι ισούται με T 1 +T 2. Data packet ACK link1 Β T 2 =1,5 ms p err2 S 2 =1,5 ms Χρειάζεται υπολογισμός της πιθανότητας επιτυχούς αποστολής πακέτου και λήψης επιβεβαίωσης end-end p P( success, data _ packet _ in _ link _1) P( success, data _ packet _ in _ link _ 2) P( success, ACK _ in _ link _ 2) P( success, ACK _ in _ link _1) (1 p ) (1 p ) (1 p ) (1 p ) 0, err1 err2 err2 err1 link2 Γ ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 74

75 1 o σενάριο 4 TRANSP p TRANSP 0, ABP1 3 (1 p12) S S1 S2 2, T 12 p12 3,76% ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 75

76 Ξεχωριστές ABP μεταξύ A-B and B-Γ 2 ο σενάριο Data packet ACK Α T 1 =1,0 ms p err1 S 1 =1,0 ms Β T 2 =1,5 ms p err2 S 2 =1,5 ms Γ 1 2 Χρειάζεται υπολογισμός της πιθανότητας επιτυχούς αποστολής πακέτου και λήψης επιβεβαίωσης σε καθένα από τους 2 βρόχους ABP p P( success, data _ packet _ in _ link _1) P( success, ACK _ in _ link _1) (1 p ) (1 p ) err1 err1 p P( success, data _ packet _ in _ link _ 2) P( success, ACK _ in _ link _ 2) (1 p ) (1 p ) 0,9604 err2 err2 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 76

77 2 ο σενάριο TRANSP p TRANSP 1 ABP2.1 (1 p1) S S1 1 T1 p1 9.8% TRANSP p TRANSP 2 ABP2.2 (1 p2) S S2 2 T2 p2 9.6% Εφόσον ο ρυθμός μετάδοσης και στα δύο links είναι ο ίδιος, η απόδοση του συστήματος θα εξαρτάται από το link με τη μικρότερη επιμέρους απόδοση (bottleneck), που είναι το link 2. Με βάση τα αποτελέσματα, το 2 ο σενάριο θα είναι πιο αποδοτικό, διότι έχει απόδοση 9.6%, σε σχέση με το 1 ο σενάριο που έχει απόδοση 3.76% Προσοχή! Κανονικά πρέπει να συγκρίνουμε ρυθμαποδόσεις, αλλά -για τη συγκεκριμένη περίπτωση- αφού έχουμε τον ίδιο ρυθμό μετάδοσης σε όλα τα links και τα σενάρια, αρκούν οι αντίστοιχες αποδόσεις ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 77

78 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 78

79 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 79

80 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 80

81 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 81

82 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 82

83 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 83

84 ΕΞ2011Α ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 84

85 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 85

86 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 86

87 ΓΕ3 /1011 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 87

88 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 88

89 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 89

90 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 90

91 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 91

92 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 92

93 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 93

94 ΕΞ 2011Β ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 94

95 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 95

96 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 96

97 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 97

98 n 2 >n 3 >n 1 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / Σημείωση: Κανονικά οι σύνδεσμοι συγκρίνονται βάσει των ρυθμαποδόσεών τους (γινόμενο απόδοσης & ρυθμού μετάδοσης), όμως στην περίπτωση της άσκησης όλοι οι σύνδεσμοι έχουν το ίδιο TRANSP άρα και τον ίδιο ρυθμό μετάδοσης συνεπώς αρκεί η σύγκριση των αποδόσεών τους 98

99 ΓΕ3 /0506 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 99

100 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 100

101 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 101

102 File M bytes M=NX+X N=int(M/X) Headers H M X X ΓΕ3/ ΘΕΜΑ 5 packet 1 packet 2 packet 3 packet N packet N+1 S AB S AB T 1 ABP A Β S AB GBN-5 Γ S AB GBN-15 Δ S AB S AB packet 1 packet 2 packet 3 packet N packet N+1 T 1 T 1 =TRANSP(AB)+PROP(AB)+TRANSP(ΒΓ)+PROP(ΒΓ)+TRANSP(ΓΔ)+PROP(ΓΔ) S ΑΒ =TRANSP(AB)+PROP(AB)+TRANSA(AB)+PROP(AB) (N-1) S AB T 1 '=TRANSP (AB)+PROP(AB)+TRANSP (ΒΓ)+PROP(ΒΓ)+TRANSP (ΓΔ)+PROP(ΓΔ) T 2 =S AB -(T 1 -T 1 ) ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / T 2 T=T 1 + (N-1)S AB +T 2 102

103 ΓΕ3 /1011 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 103

104 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 104

105 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 105

106 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 106

107 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 107

108 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 108

109 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 109

110 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 110

111 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 111

112 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 112

113 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 113

114 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 114

115 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 115

116 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 116

117 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 117

118 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 118

119 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 119

120 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 120

121 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 121

122 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 122

123 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 123

124 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 124

125 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 125

126 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 126

127 ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 127

128 succ succ succ succ ΕΑΠ / ΠΛΗ22 / ΑΘΗ.4 / 1η ΟΣΣ / 128