1. Esercizi sul Livello di Trasporto

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1 Fondamenti di Internet e Reti sul Livello di Trasporto 3-.o Si consideri un canale via satellite della capacità di [Mb/s]. Considerando che il tempo di propagazione attraverso un satellite geostazionario richiede 50 [ms], si chiede di dimensionare la minima finestra di trasmissione di un protocollo Go-BACK-N (con time-out) in modo che sia consentita la massima efficienza temporale del canale quando vengano trasmesse trame di 000 [bit] in assenza di errori. Si suppongano gli ACK trascurabili. Si calcoli poi la massima efficienza trasmissiva che si avrebbe nel caso in cui il meccanismo ARQ fosse di tipo STOP and WAIT. L efficienza del meccanismo Go-BACK-N dipende dal rapporto tra RTT e lunghezza della finestra. 3 N N+ N+ τ Trasmissione Inefficiente RTT>NT 3 N N+ N+ T τ Per avere la massima efficienza il numero di pacchetti N nella finestra deve essere tale che il loro tempo di trasmissione copra il tempo di andata e ritorno del primo pacchetto. Detti: T = [ms] = 000 [bit] / [Mb/s], il tempo di trasmissione di un pacchetto t = 50 [ms], il tempo di propagazione allora deve essere: NT T + t è N + t = + 50/ = 5 T Per finestre N 5, la trasmissione risulta continua, dunque l efficienza del meccanismo è. Nel caso di meccanismo STOP&WAIT abbiamo: 3 Trasmissione Continua RTT<NT T τ L efficienza del meccanismo STOP&WAIT si calcola considerando che il meccanismo trasmette pacchetto (durata T = [ms]) ogni T + t, dunque l efficienza: h = T/(T + t) = /5.

2 Fondamenti di Internet e Reti 09746

3 Fondamenti di Internet e Reti o Un sistema GO-BACK-N presenta un ritardo di propagazione pari a 4 volte il tempo di trasmissione di un pacchetto e viene usato per inviare un file di 000 pacchetti. Si assuma la durata del timeout pari al tempo di trasmissione dell intera finestra di pacchetti. Ipotizzando che tutti i pacchetti ricevuti correttamente siano riscontrati (tempo di trasmissione del riscontro = tempo di trasmissione del pacchetto), si calcoli il numero di pacchetti trasmessi inutilmente (errati o corretti ma scartati dal ricevitore) nel caso in cui la finestra sia lunga W = 00 quando: si sbaglia il primo pacchetto del file si sbagliano il primo e il 00-esimo pacchetto del file si sbaglia l ACK del primo pacchetto del file si sbaglia l ACK del primo e del 00-esimo pacchetto del file Tempo di ritorno dell ACK, RTT = T + 4T + T + 4 T = 50T Caso Finestra: (-00) (,0) (3,0) pacchetti ignorati dal ricevitore ACK= ACK=3 Trasmetto inutilmente i pacchetti dal a 00 Caso (,0) (3,0) pacchetti ignorati dal ricevitore ACK= ACK=3 Come nel caso precedente trasmetto inutilmente i pacchetti dal a 00 Caso 3 (3,0)(4,03) Finestra: (-00) I pacchetti,,... sono tutti ricevuti correttamente e viene inviato l ACK. L ACK del riscontra implicitamente anche il pacchetto e pertanto non si ritrasmette NESSUN pacchetto. 3

4 Fondamenti di Internet e Reti Caso 4 Finestra: (-00) (4,03) (3,0) (5,5) (5,50) Anche in questo caso la perdita del 00-esimo ACK non ha effetto. 4

5 Fondamenti di Internet e Reti o Un canale sbaglia la trasmissione di pacchetti in ragione di ogni 0, mentre non sbaglia il ritorno degli ACK. Si calcoli l efficienza del meccanismo in termini di numero di pacchetti corretti / numero totale pacchetti trasmessi nel caso in cui si usi STOP and WAIT con time-out minimo. Si calcoli poi l efficienza trasmissiva temporale totale (tempo usato per trasmettere pacchetti corretti/tempo totale) nel caso in cui il tempo di propagazione sia pari a n volte il tempo di trasmissione di un pacchetto T e il tempo di trasmissione dell ACK sia pari a T. Con lo STOP and WAIT, ogni 0 pacchetti, ne sbaglio. Dunque l efficienza è h 789 = 9/0 = 0.9 Time out Time out 0 0 a a a0 a Per quanto visto prima si trasmettono 9 pacchetti corretti (durata 9T) ogni 0 round trip time. Un round trip time è pari a T + nt + T + nt. Dunque: h 9<9 = 9T / 0T( + n) = 9 / 0( + n) 5

6 Fondamenti di Internet e Reti o Due stazioni A e B colloquiano attraverso due collegamenti in cascata con velocità rispettivamente di 00 e 00 [Mb/s] e ritardo di propagazione di 500 [µs] su ciascun collegamento. Il forwarding fra i due collegamenti sia di tipo Store and Forward senza ritardo di processing. Un file di 50 [Mbyte] viene trasferito fra i due nodi suddividendolo in pacchetti di 0000 [bit] con header trascurabile. Si calcoli il ritardo con cui viene ricevuto l ultimo bit del file in B nei seguenti casi in cui: ) i pacchetti vengano trasmessi sulle linee alla velocità massima ) i pacchetti vengano trasferiti attraverso un meccanismo di ARQ Stop and Wait applicato end-to-end. 3) i pacchetti vengano trasferiti attraverso un meccanismo di ARQ Stop and Wait applicato su ciascuno dei due collegamenti separatamente Si ipotizzi che le trasmissioni siano senza errori e che la lunghezza degli ACK sia pari a quella dei pacchetti. Il numero di pacchetti da trasmettere è pari a N = (50 8 ) / 0000 = pacchetti. Il tempo di trasmissione sul primo link è T A = 0000 [bit] / 00 [Mbps] = 00 [µs], mentre sul secondo link è T D = T A / = 50 [µs], infatti la velocità di trasmissione è doppia. Caso A X T t T Il tempo totale di trasferimento è T 9<9 = NT A + t + T D = 00 [µs] + 500[µs] + 50 [µs] = [s] B Caso Δ Δ/ N- N Il tempo fra due trasmissioni consecutive sul primo link è pari a D = T A + t + T D + t + T D + t + T A + t = T A + T D + 4t =.3 [ms] L ultimo bit sul secondo link viene ricevuto dopo il tempo (N ) D + D/ = ND D/ = 300 [s] [s] = s 6

7 Fondamenti di Internet e Reti Caso 3 Il tempo fra due trasmissioni consecutive sul primo link è pari a D A = T A + t =. [ms], mentre il tempo fra due trasmissioni consecutive sul secondo link è pari a D D = T D + t =. [ms]. Dunque i pacchetti non fanno coda tra il primo ed il secondo link (quando arriva il secondo pacchetto sul primo link, il primo pacchetto è già partito sul secondo link). Δ Δ 3 4 N- N La trasmissione dell ACK sul primo link avviene contemporaneamente alla trasmissione del pacchetto sul secondo link, le interfacce coinvolte sono diverse. Il tempo totale di trasferimento è pari a (N ) D + D = (N ) D + D / + T D + t = ND D / + T D + t = = ND A D A / + T D + t = [ms] 0.6 [ms] [ms] [ms] = s 7

8 Fondamenti di Internet e Reti Domanda Si consideri il protocollo Go-BACK-N con N = 4. Si completi la figura in accordo alle regole del protocollo A B 0 A B

9 Fondamenti di Internet e Reti Domanda Si consideri il protocollo Go-BACK-N con N = 3. Si completi la figura in accordo alle regole del protocollo A B 0 A B

10 Fondamenti di Internet e Reti Domanda Si consideri il protocollo Go-BACK-N con N = 4. L esempio in figura è corretto? Se no perché? A B A B L esempio è errato l SN = 0 (AàB) non è stato riscontrato, infatti l unico ACK arrivato ha RN = 0 (il ricevitore si aspetta di ricevere SN = 0). Infatti, SN = 0 (AàB) è stato finito di ricevere dopo l inizio della trasmissione dell ACK RN = 0 (BàA). L esempio corretto è: 4 0

11 Fondamenti di Internet e Reti A B

12 Fondamenti di Internet e Reti o Si consideri la rete in figura in cui tra l host A e l host B sia attivata una connessione TCP. Si calcoli l istante di tempo dall attivazione della connessione oltre il quale la trasmissione sul link risulta continua, supponendo header trascurabili link bidirezionali e simmetrici RCWND = 4000 [byte] e SSTHRESH = 400 [byte] dimensione segmenti MSS = 00 [byte] dimensione ACK = dimensione segmenti per apertura della connessione = trascurabile Quanto tempo occorre per trasferire un file da [kbyte] sulla connessione TCP sopra specificata (dall istante di trasmissione del primo segmento all istante di ricezione dell ACK dell ultimo segmento)? A C =40 Mb/s τ = us R C =80 Mb/s τ = us B RTT RTT TX continua sul link La trasmissione è continua sul link WT A > RTT, quindi W > RTT/T A Quindi: RTT = T A + T D + 4τ = 0 μs + 0 μs + 4 μs = 34 [μs] T A = 00 8 [bit] / 40 [Mb/s] = 0 [μs] E dunque W > RTT/T A =.7 La trasmissione risulta continua sul link dopo un RTT, infatti dopo un RTT W =. Il file è composto da [kbyte] / 00 [byte] = 0 MSS Dunque il tempo totale di trasferimento è: RTT Primo RTT + 8 T A Segmenti in trasmissione continua + RTT Ultimo pacchetto e ritorno dell ACK = 8 [μs]

13 Fondamenti di Internet e Reti o Si consideri il collegamento in figura tra i due host A e B. A deve trasferire una sequenza di 00 segmenti di lunghezza massima usando TCP. Si calcoli il tempo necessario supponendo: MSS = 000 [bit] lunghezza degli header di tutti i livelli trascurabile la connessione venga aperta da A e la lunghezza dei segmenti di apertura della connessione sia trascurabile la lunghezza degli ACK sia trascurabile SSTHRESH sia pari a 5 MSS TX continua MSS MSS 4 MSS 5 MSS 6 MSS 7 MSS Il tempo di trasmissione T = 000 [bit] / [Mb/s] = [ms], mentre RTT = 6. ms + T = 7. [ms] La trasmissione è dunque discontinua fino a che WT < RTT, cioè fino a che W = 8. Il tempo totale di trasferimento è pari a: t setup connessione + 6 RTT Primi 5 MSS + 75 T 75 MSS in trasmissione continua + t ritorno ACK dell ultimo MSS = 30.6 [ms] 3

14 Fondamenti di Internet e Reti o All istante 0 viene attivata una connessione TCP tra l host A e l host B. Si calcoli l istante di tempo oltre il quale la trasmissione sul link risulta continua, supponendo header trascurabili link bidirezionali e simmetrici RCWND = 4000 [byte] e SSTHRESH = 400 [byte] dimensione segmenti MSS = 00 [byte] dimensione ACK = dimensione segmenti per apertura della connessione = 0 [byte] connessione aperta dal terminale A Quanto tempo occorre per trasferire un file da [kbyte] (dall istante di trasmissione del primo segmento all istante di ricezione dell ACK dell ultimo segmento)? A C =5 Kb/s τ =5ms R C =50 Kb/s τ =5ms R C 3 =00 Kb/s τ 3 =5ms B Cominciamo calcolando i tempi di trasmissione sui vari link, il RTT end-to-end ed il tempo di setup: T A = 00 8 [bit] / 5 [kb/s] = 64 ms T D = ½ T = 3 ms T e = ½ T = 6 ms RTT = T A + T D + T e + t D + t A + t e + Tack A + Tack D + Tack e = 3. [ms] T fg9h7 = Tack A + Tack D + Tack e + t D + t A + t e =.4 [ms] Il link più lento è il link, che sarà il collo di bottiglia, cioè il primo a saturarsi. Dunque la trasmissione è continua sul link quando: WT > RTT. Vale a dire W > RTT/T A = 3.3 L istante in cui la trasmissione diventa continua è quando la finestra vale 4 MSS, cioè Tc = T fg9h7 + 3 RTT =.4 ms ms = 75 [ms] Il file da trasferire è di [kbyte], equivalenti a 0 MSS. Il tempo per trasferire 0 MSS è: T 9<9 = T fg9h7 + 4 RTT + 3 T A =.5 [s] 4

15 Fondamenti di Internet e Reti o Si consideri il collegamento in figura A C =80 kbit/s τ =0 ms R C =? τ =? B A vuole conoscere la capacità e il ritardo di propagazione del link e allo scopo invia a B due messaggi di echo: M di lunghezza l = 000 [byte], ed M di lunghezza l =500 [byte]; per ognuno di essi misura un Round-Trip-Time (RTT) pari a 780 [ms] e 30 [m]s, rispettivamente. Nella risposta, B utilizza messaggi con le stesse lunghezze. Calcolare C e t nell ipotesi che le lunghezze degli header siano trascurabili. Secondo lo scambio in figura, impostiamo un sistema di due equazioni (una per pacchetto) in due incognite (C e t ) m RTT = C RTT m = C m + τ + C m + τ + C + τ + τ Inserendo i valori numerici abbiamo = τ 0 80 = + + τ C C = τ = τ 80 C C E risolvendo 5

16 Fondamenti di Internet e Reti ms kbit/s C 560; C 8000 C C C = = = = + = + = = τ τ

17 Fondamenti di Internet e Reti o Si consideri il collegamento in figura A C C C 3 τ τ τ 3 R R C C C3 Tra A e B è attiva una connessione TCP già a regime con MSS = 50 [byte]. Definiti: Lunghezza Header IP: HIP Lunghezza Header TCP: HTCP Lunghezza Header livelli inferiori: HLL In caso di: RCVWND sia minore della CWND e pari a 4 segmenti. Assenza di errori Lunghezza degli ACK trascurabile Si calcoli il tempo necessario a trasferire una sequenza di byte in arrivo dal livello applicativo lunga 04 [kbit] (dall istante di trasmissione del primo segmento alla ricezione dell ACK dell ultimo). Qual è il valore della finestra che consentirebbe di avere una trasmissione continua di pacchetti sul link? Una sequenza di 04 [kbit] equivale a 3000 [byte] che possono essere inviati in 5 segmenti da 50 [byte] (MSS). Ciascun pacchetto (sul link) ha una lunghezza complessiva di L = MSS+ HIP + HTCP + HLL. Abbiamo due casi, a seconda della durata del RTT rispetto al tempo di trasmissione sul primo link L L L RTT = + τ + + τ + + τ 3 C C C 3 B Se RTT > 4 L / C la trasmissione non è continua Ttot = (5 / 4) RTT + (4 ) L =3RTT + 3 L C C altrimenti la trasmissione è continua 5 5 7

18 Fondamenti di Internet e Reti L Ttot = 5 + RTT C Il valore minimo della finestra che consente una trasmissione continua si calcola imponendo che il tempo RTT sia minore o uguale del tempo di trasmissione dei segmenti della finestra: L RTT w w C C L L C L L + τ τ τ C C3 = 3 8

19 Fondamenti di Internet e Reti o Una connessione TCP è usata per trasmettere un file da 39.5 [kbyte] utilizzando i seguenti parametri: MSS = 500 [byte] RTT = 500 [ms] timeout pari a RTT. Si assuma che le condizioni iniziali delle finestre siano: RCWND = [kbyte] SSTHRESH = 8 [kbyte] CWND = 500 [byte] E che inoltre: si verifichi un errore sulla connessione all istante 3 s (tutti i segmenti in trasmissione vengano persi) al tempo 4.5 [s] il ricevitore segnali RCWND = [kbyte] Si tracci l andamento nel tempo di: CWND SSTHRESH RCWND Si calcoli il tempo di trasmissione del file utilizzando multipli di RTT come base temporale Conviene ragionare in numero di segmenti trasmessi Dimensione File (in MSS) = 39.5 [Kbyte] / 500 [byte] = 79 MSS Dobbiamo trovare il tempo necessario per trasferire 79 MSS, possiamo farlo utilizzando il seguente grafico RCWND = [Kbyte] / 500 [byte] = 4 MSS SSTHRESH = 8 [Kbyte] / 500 [byte] = 6 MSS Timeout = [s] 30 5 RCWND 0 SSTHRESH MSS CWND Secondi Il tempo di trasferimento del file è T = 8.5 [s], alle fine dell RTT che inizia a 8 [s]. 9

20 Fondamenti di Internet e Reti o Si consideri il collegamento in figura A C A deve trasferire un messaggio applicativo di M [byte] verso B utilizzando UDP. Supponendo che la lunghezza massima dei segmenti UDP sia di m [byte] (dati), e indicando con HLL, HIP, HUDP gli header dei livelli inferiori, IP e UDP rispettivamente, si calcoli:. il tempo necessario a trasferire il messaggio.. il tempo necessario a trasferire il messaggio, ipotizzando che sul link sia attivo un meccanismo ARQ di tipo Stop-and-Wait (lunghezza degli ACK trascurabile) Il sistema deve trasferire n = M m pacchetti di lunghezza massima, mentre l ultimo pacchetto è lungo l = M mn Punto Abbiamo due casi l + h m + h se C C C τ τ R B C C m + h l + h l + h n + + τ + +τ C C C Invece se l + h m + h C C m + h m + h l + h n + τ + + +τ C C C Punto Anche qui abbiamo due casi 0

21 Fondamenti di Internet e Reti se m + h m + h τ + C C m + h m + h + τ τ + l h + + n + + τ C C C Invece se lmn o p τ D + lmn o q e rmn o p τ D + lmn o q m + h l + h l + h n + + τ + +τ C C C mentre se lmn o p τ D + lmn o q e rmn o p < τ D + lmn o q

22 Fondamenti di Internet e Reti n m + h C A + τ A + m + h C D + τ D + l + h C D + τ D

23 Fondamenti di Internet e Reti o Attraverso il collegamento in figura si vuole aprire una connessione TCP e trasferire un file da [byte]. La connessione è caratterizzata dai seguenti parametri: MSS = 00 [byte] Lunghezza header TCP, H TCP = 40 [byte] Lunghezza totale header inferiori a TCP, H INF = 60 [byte] Lunghezza ACK, L A = 350 [byte] (inclusi tutti gli header) SSTHRESH = [byte], RCWND molto grande Si chiede di indicare:. Se la trasmissione diventerà mai continua. Se sì, a partire da quale istante?. Il tempo totale di trasferimento del file in assenza di errori (fino alla ricezione dell ultimo ACK alla sorgente). 3. Il tempo totale di trasferimento del file in assenza di errori, nel caso in cui il ricevitore comunichi RCWND = 6000 [byte] all istante 88 [ms] della sorgente. 4. Come al punto 3, ma con errore di trasmissione di entrambi gli ultimi due segmenti e timeout minimo. Punto Il file è composto da 50 MSS byte, dunque i segmenti di lunghezza massima sono lunghi L = = 400 byte = 00 [bit] mentre l ultimo segmento è lungo L = = 050 byte = 8400 [bit] I tempi di trasmissione sono T A = L C A = 0 ms T D = L C D = 4 ms TACK A = ACK C A = 5 ms TACK D = ACK C D = [ms] T A = Lu C A = 5 ms T D = L C D = 3 [ms] Abbiamo dunque RTT = T A + T D + TACK A + TACK D + 4 t = 50 [ms] La trasmissione è continua quando W w = xyy y p = 7.5 ==> 8 MSS (W=, W=, W=4, continua) Considerando il tempo di setup T <7gz = TACK A + TACK D + 4 t = 3 [ms] 3

24 Fondamenti di Internet e Reti L instante in cui la trasmissione è continua T w<z9{zh = T <7gz + 3RTT = 58 [ms] Punto Vengono inviati 7 MSS prima che la trasmissione diventi continua, dunque abbiamo 50-7 = 43 MSS in trasmissione continua + ultimo segmento più corto Il RTT del segmento più corto è diverso dagli altri RTT = T A + T D + TACK A + TACK D + 4 t = 44 [ms] Dunque il tempo totale è T 9<9 = T w<z9{zh + 43 T A + RTT = 586 [ms] 4

25 Fondamenti di Internet e Reti Punto 3 Vediamo la perdita dei segmenti sui diagrammi temporali SSHTHRESH = [byte] / 00 [byte] = 50 MSS Quindi il tempo totale è T 9<9 = T <7gz + 3RTT + 5T A +.5T A + 5RTT + 3T A + RTT = = 88 ms +.5T A + 5RTT + 3T A + RTT = 886 [ms] Punto 4 5

26 Fondamenti di Internet e Reti T 9<9 = 88 ms +.5T A + 5RTT + T A + RTT + RTT + RTT = 66 [ms] 6

27 Fondamenti di Internet e Reti o Una connessione TCP tra l host A e l host B è caratterizzata dai seguenti parametri: Lunghezza di header, ack e segmenti di apertura trascurabile; link bidirezionali; RCWND = 6 MSS SSTHRESH = 8 MSS MSS = [kbyte] Ritardo di propagazione, τ = 5 [ms] Valore iniziale del Time-Out= 3 [s] Supponendo che il 6 segmento inviato da A venga perso e che occorra trasferire un file di 80 [kbyte] da A a B: a) dire se la trasmissione sul link diventa mai continua; in caso affermativo, trovare il tempo oltre cui la trasmissione sul link diventa continua; b) trovare il tempo di trasferimento del file (dall apertura della connessione alla ricezione dell ultimo ACK); c) dire quanti segmenti vengono trasmessi inutilmente (errati o ricevuti corretti ma fuori sequenza). Il tempo di trasmissione di un MSS è pari a T = [bit] / 8 [Mbit/s] = [ms]. Il RTT è pari a RTT = T + τ = + 5 = [ms] Punto a) La dimensione di finestra continua è W w = RTT/T = / = MSS (6-) (5-9) R N = 5 R N = 6 R N = 6 R N = 6 R N = 6 R N = 6 7

28 Fondamenti di Internet e Reti Diventa continua dopo l istante T w<z9 = T fg9h7 + RTT + T + Timeout + 0 RTT = τ + Timeout + RTT = = 3.44 [s] Punto b) Il tempo di trasferimento T = T w<z9 + 4T + RTT = = 3.69 [s] Punto c) Viene ritrasmesso il solo sesto segmento perché TCP accetta segmenti fuori ordine (5-9) (6-) R N = 5 R N = 6 R N = 6 R N = 6 R N = 6 R N = 6 6 CWND = SSTHRESH = 3 MSS R N = TX continua

29 Fondamenti di Internet e Reti Domanda Si calcoli il checksum secondo la modalità del protocollo UDP della seguente sequenza di bit: Il primo passo consiste nello spezzare la sequenza in blocchi da 6 bit Sommiamo i primi due blocchi = Il riporto viene aggiunto al risultato come bit meno significativo = Sommiamo il terzo blocco = Il riporto viene aggiunto al risultato come bit meno significativo = Eseguiamo il complemento a e troviamo il valore del checksum 0 0 9

30 Fondamenti di Internet e Reti o (Esempio Prova in Itinere AA 05/6) Una connessione TCP tra l host A e l host B è caratterizzata dai seguenti parametri: Lunghezze di header e ack trascurabili; link bidirezionali; RCWND = 6 MSS SSTHRESH = 8 MSS MSS = [kbyte] Ritardo di propagazione, τ = 5 [ms] Valore iniziale del Time-Out= 3 [s] Si risponda ai seguenti quesiti: a) Dire se la trasmissione sul link diventa mai continua; in caso affermativo, trovare il tempo oltre cui la trasmissione sul link diventa continua; b) Trovare il tempo di trasferimento di un file di 80 [kbyte] da A a B; c) Ipotizzando che l ultimo segmento in trasmissione venga perso, ripetere il punto b) T = MSS C = 8 0e [bit] 8 [b/s] = [ms] RTT = T + τ = ms Finestra tx continua: W w = xyy a) y = MSS - Apertura connessione: τ - Slow start: () () (4) (8): 4RTT - Congestion avoidance: (9) (0): RTT Poi trasmissione continua T w<z9{zh = τ + 6RTT = 76 [ms] 30

31 Fondamenti di Internet e Reti b) File = 80 MSS - Apertura connessione: τ - Slow start: () () (4) (8): 4RTT - Congestion avoidance: (9) (0): RTT In totale 34 segmenti - Trasmissione continua dei restanti 46 segmenti: 46T + τ Tempo totale: T 9<9 = τ + 6RTT + 46T + τ = 3 [ms] c) L ultimo segmento viene ritrasmesso dopo lo scadere del timeout. 46 MSS timeout = 3s e quindi T 9<9 = τ + 6RTT + 45T + T <h9 + T + τ = 3.3 [s] 3

32 Fondamenti di Internet e Reti o (Prova in Itinere 4 Maggio 06) A C = 00 kb/s τ = 0 ms R C = 400 kb/s τ = 0 ms B C C 4 = Mb/s τ 4 = 50 ms C 3 = 50 kb/s τ 3 = 0 ms D R C 5 = Mb/s τ 5 = ms C 6 = 00 kb/s τ 6 = 5 ms R3 C 8 = 00 kb/s τ 8 = ms C 7 = 00 kb/s τ 7 = ms F a) Una connessione TCP tra l host A e l host B nella rete in figura è caratterizzata dai seguenti parametri: Link bidirezionali e simmetrici MSS = 00 [byte] Lunghezza header complessivo (tutti i livelli), H = 50 [byte] Lunghezza ACK e segmenti di apertura, L ACK = 50 [byte] RCWND = 000 byte, SSTHRESH = 600 [byte] a.) Si calcoli il tempo necessario a trasferire un file di dimensione F = 5 [kbyte] (dall apertura della connessione alla ricezione dell ultimo ACK) a.) Si indichi il rate medio di trasferimento del file da A a B RCWND = 000 [byte] / 00 [byte] = 5 MSS SSTHRESH = 600 [byte] / 00 [byte] = 8 MSS File = 5000 [byte] / 00 [byte] = 5 MSS L = MSS + H = 50 [byte] E T A = L C A = 50 8 / = 0 [ms] T D = L C D = 50 8 / = 5 [ms] T A o = T A ; T D o = T D RTT = (T A + τ A + T D + τ D ) = 0 [ms] W w = RTT/T A = MSS T fg9h7 = RTT = 0 [ms] 3

33 Fondamenti di Internet e Reti S Y N S Y N S / A S / A Dopo i segmenti di apertura della connessione, il TCP parte in modalità Slow Start. Tuttavia, prima di raggiungere la SSTHRESH, la finestra è limitata dalla RCWND a 5MSS. Quindi, una volta raggiunto tale valore, la finestra non aumenterà. Inoltre, dato che Wc > RCWND, la trasmissione non sarà mai continua. Il tempo totale di trasferimento è dato da: T 9<9 = T fg9h7 + 6RTT + T A + RTT = 8RTT + T A = 900 [ms] Il rate medio di trasferimento è dato da: R lg {< = F = = 44,44 [kb/s] T 9<

34 Fondamenti di Internet e Reti Domanda (Prova in Itinere 4 Maggio 06) Si completi la figura in cui è rappresentato un colloquio governato dai meccanismi Go-Back-N e controllo di flusso con il campo W. Il buffer in ricezione ha una capacità massima di pacchetti, l applicazione svuota il buffer ad ogni lettura ed invia un ACK. Si assuma una finestra iniziale al trasmettitore di 5 pacchetti. Nel completamento si indichino con chiarezza: i valori corretti di SN, RN e W, gli estremi della finestra al trasmettitore, precisando gli instanti in cui essi cambiano sulla linea tratteggiata, i pacchetti accettati ed eventuali pacchetti scartati Fin. (0,4) A B W= W= W= (0,4) (,) (3,4) (4,5) A B W= 3 W= 4 W=

35 Fondamenti di Internet e Reti o (Prova in Itinere 5 Maggio 06) Una connessione TCP tra l host A e l host B nelle rete in figura è caratterizzata dai seguenti parametri: lunghezze di header e ack trascurabili, link bidirezionali simmetrici, MSS = 50 [byte], RCWND >> CWND, SSTHRESH = 8 MSS. Si calcoli il tempo necessario a trasferire un file di 30 kbyte. Si ripeta il calcolo assumendo un file di 55 kbyte. (nota la soluzione è la stessa se si scambiano di posto il link con il link ) MSS = 50 8 bit = [bit] T A = ms, T D = 5 ms, T e = 0.5 [ms] RTT = T A + T D + T e + τ A + τ D + τ e = 46.5 [ms] W w<z9 = RTT = 46.5 T D 5 = 0 caso ) 30 [kbyte] F = = 4 MSS.5 [kbyte] slow start: () () (4) (8) cong. avoidance: (9) T 9<9 = T <7gz + 5 RTT + 8T D = 40 ms [ms] = 3.5 [ms] caso ) 55 [kbyte] F = = 44 MSS.5 [kbyte] slow start: () () (4) (8) cong. avoidance: (9) continua (link ): (0) T 9<9 = T <7gz + 5 RTT + T A + τ A + 0 T D + τ D + T e + τ e = 44 ms 35

36 Fondamenti di Internet e Reti Domanda (Prova in Itinere 5 Maggio 06) Si completi la figura in accordo alle regole del protocollo Go-back-N. Si inseriscano i valori di SN ed RN, si indichino gli istati di accettazione delle trame corrette e in sequenza. 36

37 Fondamenti di Internet e Reti o (Appello 8 Luglio 06) Nella rete sotto, il terminale A vuole stabilire una connessione TCP con il terminale B. Sapendo che: (i) gli header sono trascurabili ed i link sono bidirezionali (ii) I riscontri sono di dimensione trascurabile (iii) MSS = 00 [byte], (iv) RCWND = 00 [byte] (v) SSTHRESH = 400 [byte] (vi) Il terzo segmento in trasmissione viene perso. Si assuma un valore di time-out pari a 3 RTT. Rispondere ai seguenti quesiti:. La trasmissione diventa mai continua sul link? Se sì, trovare il tempo dopo cui la trasmissione diventa continua.. Trovare il tempo totale di trasferimento da A a B di un file di 0 [kbyte]. 3. Disegnare un grafico che rappresenti l andamento nel tempo del data rate della connessione TCP (usare l RTT come unità di misura temporale) 4. Trovare il data rate medio di trasferimento dell informazione da A a B ( [byte] = 8 [bit], [kbyte] = 000 [byte] = 8000 [bit], [kb]=000[bit]) Troviamo prima di tutto il RTT. RTT = MSS/C A + MSS/C D + 4τ = = 4.4[ms] Il collegamento collo di bottiglia è il primo. La trasmissione diventa continua sul primo collegamento quando: W MSS/C > RTT, da cui W > 6.5 [MSS]. La connessione TCP, in realtà, è limitata dalla RCWND = [MSS], quindi la trasmissione non sarà mai continua sul primo collegamento. L andamento temporale del trasferimento dati sulla connessione TCP è rappresentato in figura. 37

38 Fondamenti di Internet e Reti Set up W=(,) W=(,3) W=(3,5) RTT Time out = 3RTT TCP accetta pkt fuori ordine SSTHRESH=MSS MSS MSS MSS Il tempo complessivo per trasferire i 00 MSS del file è: T 9<9 = T fg9h7 + RTT + MSS/C A + TimeOut + RTT + RTT + 5 MSS/C A + RTT = 4[ms] + 4.4[ms] + 0.6[ms] +.7[ms] [ms] [ms] [ms] [ms] = 8.8 [ms] L andamento del data rate è rappresentato nella seguente figura Data Rate [kbit/s] RTT Il data rate medio durante il trasferimento del file è: R = 00[MSS]/T 9<9 = [kb/s] 38

39 Fondamenti di Internet e Reti o (Appello 7 Settembre 06) Considerate la rete in figura in cui è presente unicamente la connessione a livello applicativo tra A ed S. Si consideri il solo trasferimento di una pagina HTML (di dimensione L HTML =600 [byte]) dal server S al client A. a) Si assuma che il trasferimento del file avvenga utilizzando UDP e in ciascun segmento vengano trasportati L S = 00 [byte]. Trascurate qualunque overhead introdotto ai livelli di trasporto, rete e data-link. Rappresentare il trasferimento in un diagramma temporale. b) Scrivere l espressione del tempo totale di trasferimento del file di cui al punto a) in modo simbolico e calcolare quindi il valore numerico c) Quanto sarebbe il ritardo di trasferimento se il file HTML intero venisse trasferito in un unico segmento? d) Si assuma ora che il trasferimento del file avvenga come al punto a) ma in presenza di un controllo di flusso end-to-end tra S e A di tipo sliding window con dimensione della finestra fissa W=4 e in operante in modalità Go-Back-n con timeout minimo. Rappresentare il trasferimento in un diagramma temporale e calcolare il tempo totale di trasferimento (dall invio del primo byte alla ricezione dell ultimo ack). Si assuma che i riscontri viaggino in pacchetti di dimensione nulla. Punto a) L esercizio richiede di descrivere la propagazione di pacchetti attraverso i link S-R, R-R, R- A. Denotiamo,, 3 le interfacce di uscita rispettivamente dei nodi R (verso A), R (verso R), S (verso R). L f = 00 [byte] = 800 [bit] à Dato che L y ˆ = 600 [byte], il trasferimento avviene con 6 pacchetti. T { = L f /C { T A = 40 [us]; T D = 44.4 [us]; T e = 8 [us]; t A = 5 [us]; τ D = 5 [us]; t e = 0 [us] Diagramma temporale: 39

40 Fondamenti di Internet e Reti Punto b) T = t A + T A + t D + 6 T D + t e + T e = [us] Punto c) T = t A + t D + t e + 6 (T A + T D + T e ) = ( ) [us] = [us] Punto d) Diagramma temporale: S R R A 40

41 Fondamenti di Internet e Reti Ritardo di propagazione totale del riscontro: t = t A + t D + t e = 40 [us] T = T r 7hz9< + T = [us] 4

42 Fondamenti di Internet e Reti o (Appello 3 Febbraio 06) Una connessione TCP tra l host A e l host B è caratterizzata dai seguenti parametri: Lunghezze di header e ack trascurabili; link bidirezionali; RCWND = 9 MSS SSTHRESH = 8 MSS MSS = [kbyte] Ritardo di propagazione, τ = 5 [ms] Valore del Time-Out= RTT Si risponda ai seguenti quesiti: d) Dire se la trasmissione sul link diventa mai continua; in caso affermativo, trovare il tempo oltre cui la trasmissione sul link diventa continua; e) Trovare il tempo di trasferimento di un file di 60 [kbyte] da A a B; f) Ipotizzando che il penultimo segmento in trasmissione venga perso, ripetere il punto b) a) 8000 bit RTT = T + τ = + 0 ms = [ms] Mb 8 s W w<z9 = RTT T = = MSS Ma abbiamo una RCWND di 9 MSS, dunque la trasmissione non sarà mai continua. b) T fg9h7 = τ = 0 [8Œ] N ŠŠ = = 60 A [8Œ] T 9<9 = T fg9h7 + 8 RTT( ) + 8 T = 7 [ms] Tempo dall apertura della connessione alla ricezione dell ultimo ACK c) Il TCP accetta i segmenti fuori sequenza, dunque solo il penultimo viene ritrasmetto. T 9<9 = T fg9h7 + 8 RTT + 7 T + timeout + RTT = T fg9h7 + RTT + 7 T = 38 [ms] 4