1) (commutazione pacchetto, prodotto banda-ritardo) 2) (frammentazione, commutazione di pacchetto) 3) (Selective Repeat)

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1 1) (commutazione pacchetto, prodotto banda-ritardo) Considerare l invio di un pacchetto di L bit da un nodo C ad un nodo S, attraverso 3 router intermedi, che introducono un ritardo di elaborazione di 5 µsec ciascuno. Il tempo di trasmissione del pacchetto è di 1 ms, ed il ritardo di propagazione di ogni collegamento è di 2 ms. 1.a) Calcolare il tempo necessario perché S riceva il pacchetto. 1.b) Qual è il numero massimo di bit presenti sul singolo collegamento, per questa trasmissione? 1.c) E possibile modificare le caratteristiche del collegamento, in modo che il numero massimo di bit presenti sul singolo collegamento aumenti? Perché? Se sì, come? 2) (frammentazione, commutazione di pacchetto) Una sequenza di 5 datagrammi IP contenenti ciascuno 2000 byte di parte dati deve essere trasmessa attraverso due tratte di Ethernet, connesse tramite un router, e caratterizzate da un MTU pari a 500 byte. 2.a) Calcolare il numero di frammenti trasmessi. 2.b) Calcolare le caratteristiche dei frammenti trasmessi sui due tratti, in termini di contenuto dei campi MF, Offset e ID. 2.c) Calcolare come cambia la trasmissione dei pacchetti nel caso in cui il secondo link sia caratterizzato da MTU pari a 1500 byte. 2.d) Supporre che la banda del primo tratto sia 100 Mbps e quella del secondo 10 Mbps, i tempi di propagazione trascurabili e che il router abbia buffer di capacità sufficiente per evitare la perdita di pacchetti. 2.d.1) Calcolare il tempo necessario affinché i datagrammi siano completamente trasmessi. 2.d.2) Dare una stima del tempo medio di coda nel buffer di output del router. 3) (Selective Repeat) Sia dato un nodo A che trasmette verso un nodo B utilizzando un protocollo a finestra scorrevole di tipo Selective Repeat, in cui perdite o errori nei pacchetti vengono riconosciuti tramite eventi di timeout. Date le seguenti ipotesi: 8 pacchetti sono pronti per la trasmissione e la finestra di trasmissione di A è di 4 pacchetti, non c'è altro traffico, il nodo B passa i dati a livello applicativo non appena possibile, il tempo dall'inizio della trasmissione di un pacchetto al ricevimento del relativo ACK è di 10 ms ed il tempo di trasmissione di un pacchetto è di 2ms, schematizzare lo scambio di pacchetti tra A e B e specificare, per ogni evento (trasmissione di pacchetto, ricezione/invio di ACK) il contenuto delle finestre di A e B durante la trasmissione degli 8 pacchetti nel caso in cui: 3.a) non ci siano errori o perdite di pacchetti 3.b) vengano persi il secondo pacchetto e l'ack sul terzo pacchetto

2 4) (incapsulamento, sequenze TCP, e frammentazione) Un processo su un end-system A genera un messaggio di 500 Kbyte da trasmettere, tramite protocollo TCP/IP, ad un end-system B. I numeri di porta dei processi su A e B sono e 26, rispettivamente. Il livello TCP è caratterizzato da MSS di 1024 byte, il datagrammi di livello IP hanno 20 byte di intestazione ed il sottostante livello collegamento è caratterizzato da MTU pari a 500 byte e intestazione di 10 byte. Calcolare: 4.a) Il numero di segmenti TCP ed il contenuto dei campi di sequenza e di porta sorgente e destinazione. 4.b) Il numero di frame di livello collegamento trasmessi ed il contenuto dei campi Identification, More Fragment, Offset e Total Length. 5) (incapsulamento e frammentazione) Sia data la rete A L1 L2 L3 R R B costituita da due nodi A e B e due router R1 ed R2 con ritardo di elaborazione trascurabile. Il livello collegamento è caratterizzato da MTU pari a 576 byte ed overhead di intestazione di 10 byte. I link L1, L2 ed L3 hanno velocità pari a 56 Kbps e ritardo di propagazione pari a 30 ms. Un messaggio di 2 Mbyte viene inviato da A a B utilizzando il protocollo TCP/IP. 5.a) Qual è il valore massimo di MSS che evita la frammentazione del messaggio? 5.b) Supporre che sia MSS pari a 1024 byte. 5.b.1) In quanti segmenti ed in quanti frammenti viene suddiviso il messaggio? 5.b.2) Fornire un esempio numerico delle informazioni necessarie per ricostruire il messaggio. 5.b.3) Quanti byte vengono effettivamente trasmessi sulla rete? 5.b.4) Calcolare il tempo che impiega il messaggio per essere consegnato a B (introdurre le ipotesi eventualmente necessarie). 6) (incapsulamento, frammentazione) Si consideri la trasmissione di un oggetto di 2 Mbyte tra due nodi, connessi tramite un router da link a 100 Mbps, caratterizzati da ritardo di propagazione di 50 µs. Il livello collegamento è caratterizzato da MTU di 500 byte e da pacchetti con 10 byte di intestazione. Il protocollo di livello trasporto è caratterizzato da MSS di 1492 byte. I livelli trasporto e rete aggiungono 20 byte di intestazione ciascuno. 6.a) Calcolare il numero di segmenti (a livello trasporto) e di datagrammi (a livello rete) generati per la trasmissione dell oggetto. 6.b) Calcolare il numero totale di byte di controllo trasmessi. 6.c) Specificare il contenuto dei campi ID, MF, offset e total length dei datagrammi relativi al primo segmento trasmesso. 6.d) Calcolare il tempo necessario per la trasmissione dell oggetto.

3 7) (sliding window costante, indici performance) Si considerino due nodi, connessi tramite un router, che introduce un ritardo di elaborazione pari a 1 µs, che comunicano utilizzando un protocollo TCP. Si supponga la connessione attiva e una finestra di trasmissione costante pari a 2 segmenti. I segmenti contengono 500 byte di parte dati ed un overhead complessivo di intestazione pari a 70 byte. I ritardi di propagazione sul primo e sul secondo link sono pari a 100 ms e 50 ms, rispettivamente e le capacità 10 Mbps e 100 Mbps, rispettivamente. 7.a) Qual è il link bottleneck del sistema? 7.b) Si forma coda nel router? Se sì, fornire una stima. 7.c) Calcolare il throughput misurato a livello applicativo e l utilizzo. 7.d) Schematizzare come viene gestita la perdita di un pacchetto. 8) (sliding window costante, performance, GBN e SR) Considerare una connessione TCP attiva tra due nodi A e B. La connessione è già aperta, ed è caratterizzata da una finestra statica di congestione pari a 8 segmenti e MSS pari a 500 byte. A invia a B segmenti con 40 byte di parte dati, e B risponde con segmenti con 8 byte di parte dati. Il numero di sequenza iniziale di A è 42 e quello di B è 0. L overhead di intestazione del TCP/IP è di 40 byte non trascurabile. Il collegamento è caratterizzato da velocità pari a 100 Mbps e ritardo di propagazione pari a 2 ms. 8.a) Specificare i numeri di sequenza e di riscontro dei primi 4 pacchetti scambiati tra A e B 8.b) Calcolare il throughput misurato a livello applicativo e l utilizzo del canale 8.c) Qual è la dimensione della finestra di trasmissione tale che A non sia in stallo? Quanto vale il throughput misurato da A in questo caso? 8.d) Supporre che venga perso il quarto pacchetto inviato da A a B. Da quale evento A deduce la perdita del pacchetto e qual è la variazione nel numero di pacchetti inviati da A a B e nel tempo di trasmissione, nel caso in cui il protocollo sia di tipo: 8.d.1) Go-Back-N 8.d.2) Selective Repeat 9) (controllo del flusso) Si consideri il problema del controllo del flusso in una connessione TCP attiva tra due nodi. Il buffer di ricezione è di 16 MSS. Durante la connessione, la trasmissione va in stallo per buffer pieno. Da questo istante in poi, ogni millisecondo l applicazione preleva un MSS dal buffer. Si ignorino i tempi di propagazione e di invio degli ACK. È possibile che la trasmissione vada ancora in stallo? In che casi?

4 10) (controllo del flusso) Si consideri il trasferimento di 2 Gbyte da un nodo A ad un nodo B su una rete a 100 Mbps, con ritardo di propagazione di 50 μsec, tramite il protocollo TCP. Il nodo A richiede l apertura della connessione, trasferisce i dati e quindi chiude la connessione. La trasmissione è regolata dal solo algoritmo per il controllo del flusso, e il buffer di ricezione di B è di 16 Kbyte, inizialmente vuoto. La connessione è caratterizzata da MSS pari a 1 Kbyte, sequenze iniziali SEQA = 10 e SEQB = 100, rispettivamente, e intestazioni trascurabili. 10.a) Schematizzare la trasmissione dei pacchetti, supponendo che il processo applicativo su B non prelevi dati dal buffer di ricezione. In particolare: 10.a.1) Specificare il contenuto dei campi sequenza, Receive Window e ACK dei primi 4 pacchetti di conferma inviati da B a A. 10.a.2) Specificare il controllo eseguito da A prima della trasmissione di un pacchetto, in base all algoritmo di controllo del flusso. 10.a.3) Calcolare dopo quanto tempo dall apertura della connessione la trasmissione va in stallo. 10.b) Proporre azioni, modificando i dati del problema, in modo che la trasmissione non vada in stallo. 11) (TCP, controllo del flusso e della congestione) Due calcolatori A e B sono connessi da una linea a 100 Kbps. Un applicativo su A deve trasferire 360 Kbyte ad un applicativo su B. Il ritardo di propagazione è di 40 µsec. Si ipotizzi che A e B utilizzino TCP come protocollo di trasporto, con MSS pari a 512 byte, finestra di ricezione costante pari a 24Kbyte (per il controllo del flusso), e soglia iniziale di 16 Kbyte (controllo della congestione). Ai dati vengono complessivamente aggiunti 40 byte di intestazione. 11.a) Si calcoli il tempo che intercorre dall istante in cui A invia la richiesta di apertura della connessione all istante in cui i 360 Kbyte sono disponibili all applicativo su B. 11.b) Si supponga che venga perso un pacchetto dati (introdurre le ipotesi necessarie) e calcolare l aumento nel tempo calcolato al punto precedente. 11.c) Calcolare come varia il tempo calcolato al punto 11.a dimezzando il valore della finestra di ricezione.

5 12) (tabelle di inoltro e topologia della rete) Data la seguente tabella di routing, ricostruire la topologia della rete. Destinazione Next Hop Interfaccia / / / Default ) (subnetting IPv4) Un azienda ha a disposizione il blocco di indirizzi /21 ed ha la necessità di indirizzare le seguenti reti: rete A: 290 macchine rete B: 270 macchine rete C: 180 macchine rete D: 150 macchine rete E: 140 macchine rete F: 120 macchine rete G: 110 macchine Il blocco di indirizzi è sufficiente per indirizzare tutte le reti? Se sì, si progetti un possibile indirizzamento di tutte le reti, altrimenti si progetti un indirizzamento che più si avvicini ai requisiti.