Reti di Accesso e di Trasporto Quesiti Recupero parti 5 6 7

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1 1 soluz-recuperi-0809-parti567-v4.doc Reti di Accesso e di Trasporto Quesiti Recupero parti La risposta esatta nei quesiti a scelta multipla è sempre la prima Parte 5 1 Quale delle seguenti affermazioni è vera? 1) Il tipo di indirizzo MAC utilizzato dalle schede di rete è lo stesso di quello utilizzato dalle schede ) Uno switch ethernet che inoltra una trama provenente da un AP e destinata ad una stazione collegata ad un altro AP non può in realtà capire esaminando la trama che la trama proviene da una stazione ed è destinata ad una stazione ) La lunghezza dell intestazione MAC è sempre uguale per tutte le trame che trasportano dati. 4) Se una stazione trasmette ad un'altra stazione su un I-BSS (cioè in ad hoc mode) può raggiungere un throughput superiore rispetto a trasmettere alla stessa stazione su un BSS (modalità infrastruttura ). 5) Una trama MAC può trasportare dati anche senza una intestazione LLC a) 1, 2 e 4 b) 1, 2, 4 e 5 c) 1, 2 e 5 d) 1 e 4 e) 2 e 4 f) 3 e 4 Quale delle seguenti affermazioni è vera? 1) Un indirizzo IP appartenente ad un router può essere configurato manualmente 2) Un router ha un unico indirizzo MAC, che viene staticamente memorizzato dal costruttore del router 3) L indirizzo MAC sorgente inviato da una scheda di rete può essere utilizzato per essere certi che il pacchetto è stato inviato da un certo apparato, dal momento che il MAC viene staticamente memorizzato nella scheda di rete dal costruttore. 4) Anche gli host hanno la loro tabella di instradamento IP

2 2 a) 1, e 4 b) 1, 2 e 4 c) 1 e 3 d) 3 e 4 e) 1, 3 e 4 f) 1 e 2 Quale delle seguenti affermazioni è vera? 1) L indirizzo MAC sorgente inviato da una scheda di rete può essere utilizzato per essere certi che il pacchetto è stato inviato da un certo apparato, dal momento che il MAC viene staticamente memorizzato nella scheda di rete dal costruttore. 2) Un router ha un unico indirizzo MAC, che viene staticamente memorizzato dal costruttore del router 3) Un indirizzo IP appartenente ad un router può essere configurato manualmente 4) Anche gli host hanno la loro tabella di instradamento IP a) 3, e 4 b) 2, 3 e 4 c) 1 e 3 d) 1 e 4 e) 1, 3 e 4 f) 2 e 3 In che modo un host che riceve un pacchetto DCHP, ad esempio un DHCP offer, capisce il pacchetto deve essere processato dal protocollo DHCP? (ragionate sugli indirizzi contenuti nelle intestazioni dei vari livelli di protocollo ) Dalla porta UDP. Infatti i pacchetti DHCP diretti verso gli host (ossia verso i DHCP client) sono dei pacchetti UDP diretti alla porta UDP 68. Descrivete come viene riempito e quale significato assume il campo ciaddr nei messaggi DHCPDISCOVER, DHCPOFFER, DHCPREQUEST, DHCPACK. Distinguete se necessario i casi di richiesta iniziale, renewing, rebinding.

3 3 Il campo ciaddr è il Client IP address e viene riempito quando il client ha un valido indirizzo IP. Nel DHCPDISCOVER il campo ciaddr non viene riempito (è messo a ) perche il client non ha un indirizzo IP valido. Nel DHCPOFFER il campo ciaddr è messo a Nel DHCPREQUEST il campo ciaddr vale nel caso di richiesta iniziale, mentre viene settato con l indirizzo IP del client nel caso di renewing e di rebinding dell indirizzo Nel DHCPACK il campo ciaddr viene settato dal server a in accordo a come l aveva settato il client nel DHCP request. Con l aiuto delle informazioni riportate nell allegato, si interpretino le seguenti sequenze di byte come la parte iniziale di trame ethernet/ a. 00 0d 2b 11 f fc 23 4b 9c aa aa 03 ef aa bb 3e 3f b. ff ff ff ff ff fd d 5e d b8 16 c0 a8 a0 eb c c. 00 0c 6e 0e f ba fd a c d. ff ff ff ff ff ff fd d 5e d b8 16 c c0 a8 a0 eb e. 00 0d 2b 11 f fc 23 4b 9c aa aa 03 ef aa bb 3e 3f f. 00 0c 6e 0e f ba fd a c Si individui quali di queste appartengono ad una VLAN con VLAN id = C e D appartengono alla VLAN con VLAN id = Infatti il VLAN id corrisponde a in esadecimale I byte 15 e 16 della trama C e D sono 0111 e 1111 in esadecimale, tolti i primi quattro bit resta appunto 111 in esadecimale. Quali sono gli l indirizzo IP di sorgente e destinazione della trama d? Sorgente C ossia Destinazione C0 A8 A0 EB ossia Si chiarisca sinteticamente la differenza tra gli switch Cut-Through e Fragment Free evidenziandone vantaggi e svantaggi.

4 4 Gli switch Cut-through trasferiscono il pacchetto appena sono in grado di leggere l indirizzo di destinazione, gli switch fragment-free attendono in modo tale da essere sicuri che i dati ricevuti non appartengono ad un frammento che è inutile trasmettere (per questo aspettano di ricevere 64 byte). Il vantaggio dei cut-through è quello di velocizzare al massimo la procedura di switching minimizzando quindi il ritardo di attraversamento dello switch. Lo svantaggio del cut-through è che vengono trasferiti anche frammenti di trama non utili (principalmente quelli soggetti a collisione). Si consideri la rete illustrata in figura. Si noti la presenza di un relay agent separato dai due router illustrati in figura, e di due DHCP Server su due subnet distinte esterne. Tutte le subnet illustrate sono /24. Assumendo che il PC illustrato in figura mandi una richiesta DHCP_DISCOVERY, assumendo che lo switch L2 nella subnet abbia imparato gli indirizzi di tutte le interfacce in questione, ed assumendo che il PC non sia in grado di ricevere messaggi di tipo UNICAST, si chiede di rispondere alle seguenti domande. 1) Quanti messaggi DHCP_DISCOVERY transitano, eventualmente in tempi diversi, sul collegamento A? a. Se più di uno, si dica il perche e quali sono le differenze salienti tra i due messaggi 2) Per il messaggio DHCP_REQUEST (o uno dei messaggi a scelta, ove fossero più di uno) in transito prima sul collegamento C e poi sul collegamento B, si riempia la seguente tabella (scegliendo dati ove fossero necessari): MAC src (nell header Eth) MAC dst (nell header Eth) IP src (nell header IP) IP dst (nell header IP) Giaddr (in DHCP) Collegamento C Collegamento B L2 Switch IP Router (no relay agent fct) Server DHCP B A IP Router (no relay agent fct) C PC DHCP Relay Agent Server DHCP

5 5 a) 2 messaggi: uno in broadcast dall host che fa la richiesta, uno dal relay agent verso il Server DHCP b) siano zz:zz:zz:zz:zz:zz il MAC address del PC xx:xx:xx:xx:xx:xx il MAC address del IP router sull interfaccia A yy:yy:yy:yy:yy:yy il MAC address del server DHCP Collegamento C Collegamento B MAC src (nell header Eth) zz:zz:zz:zz:zz:zz xx:xx:xx:xx:xx:xx MAC dst (nell header Eth) FF:FF:FF:FF:FF:FF yy:yy:yy:yy:yy:yy IP src (nell header IP) IP dst (nell header IP) Giaddr (in DHCP) Un bridge con forwarding DB inizialmente vuoto riceve: - al tempo 0, una trama (DST=44 SRC=11) sulla porta 1 - al tempo 1, una trama (DST=44 SRC=22) sulla porta 2 - al tempo 2, una trama (DST=22 SRC=44) sulla porta 3 - al tempo 3, una trama (DST=11 SRC=22) sulla porta 1 Si mostri il contenuto del forwarding DB al tempo 4 (si assuma che l ageing time sia misurato nelle unità di tempo sopra usate) Indirizzo MAC Porta Age Indirizzo MAC Porta Age : : :44 3 2

6 6 Parte 6 Con riferimento alla tecnologia , quale delle seguenti affermazioni è vera? 1) Il Service Set Identifier (SSID) è una stringa testuale che identifica un BSS o un ESS e viene inviata dagli access point all interno di frame periodici. 2) Il Service Set Identifier (SSID) identifica un BSS e corrisponde al MAC dell access point. 3) Il BSSID viene trasportato nei campi indirizzi delle trame , in diverse posizioni e corrisponde all indizzo MAC della scheda dell Access Point. a) 1 e 3 b) 1 e 2 c) 1 e 3 d) Tutte e) 2 f) 3 Si consideri un bridge VLAN. Si consideri solamente il caso di per-port VLAN (e non il caso per-protocol). Con riferimento ad una porta di tipo hybrid, ed assumendo che un certo numero di dispositivi siano connessi a tale porta (ovvero appartengono alla medesima LAN fisica servita da tale porta), quale delle seguenti affermazioni è vera? 1) Tutti i dispositivi connessi devono appartenere alla stessa VLAN 2) Tutti i dispositivi VLAN-unaware devono appartenere alla stessa VLAN 3) Tutti i dispositivi VLAN-aware devono appartenere alla stessa VLAN 4) È possibile connettere dispositivi VLAN-unaware 5) Non è possibile connettere dispositivi VLAN-aware a) 2 e 4 b) 1, 2 e 4 c) 1, 2, 4 e 5 d) 2 e 5 e) 4 e 5 f) 2 g) 3, 4 e 5 Le trame MAC possono trasportare fino a 4 indirizzi MAC: Address 1, Address 2, Address 3 e Address 4. In quali posizioni si può trovare il MAC di un access point? Per ciascuna posizione possibile chiarire tutti i casi in cui si può verificare

7 7 Address 1 Possibile/non possibile In quali casi si verifica Address 2 Address 3 Address 4 Address 1 Address 2 Address 3 Possibile/non possibile In quali casi si verifica Possibile nel caso in cui: - una stazione deve trasmettere verso un altra stazione in una rete infrastrutturata, quindi invia la trama all AP - un AP trasmette verso un altro AP in un Wireless Distribution System (address 1 è l indirizzo dell AP ricevente ) Possibile nel caso in cui: - in una rete infrastrutturata un AP inoltri verso una stazione una trama ricevuta da un altra stazione - in un Wireless Distribution System un AP trasmette verso un altro AP (address 2 è l indirizzo dell AP mittente ) Non possibile Address 4 Non possibile Completare il seguente diagramma temporale mostrando un caso in cui si verifica il problema dell hidden terminal. Si ipotizzi che STA 1 e STA 3 siano reciprocamente nascosti ossia STA 1 non può rivelare che STA 3 sta trasmettendo e viceversa. Invece STA 2 è in buona visibilità radio sia di STA 1 che di STA 3.

8 8 STA 1 STA 2 STA3 STA 1 STA 2 STA3 Collisione Time out: rilevata collisione Time out: rilevata collisione Spiegare brevemente perché nelle reti non è possibile operare con un MAC di tipo CSMA-CD (collision detection).

9 9 Non è possibile operare con un MAC di tipo CSMA-CA perché il trasmettitore non è in grado di rilevare la collisione, ma solo il ricevitore può farlo. Questo accade perché il livello di segnale in ricezione può essere molto più basso del livello di segnale trasmesso, quindi il segnale da ricevere verrebbe sovrastato da quello trasmesso. Per questo motivo un chip che implementa puo dormire Si consideri una rete ethernet switched costituita da 600 postazioni. Si voglia suddividerla in 3 VLAN da 400, 100 e 100 postazioni rispettivamente. Si parta dall indirizzo IP e si vada a crescere, progettando una numerazione IP che minimizzi lo spazio di indirizzamento utilizzato. VLAN A VLAN B VLAN C VLAN A /23 (fino a 510 indirizzi) VLAN B /25 (fino a 126 indirizzi) VLAN C /25 (fino a 126 indirizzi)

10 10 In cosa consiste il meccanismo di freezing del backoff definito per il MAC CSMA-CA nell ? In cosa differisce dal meccanismo implementato nel MAC CSMA-CD di Fate due casi di esempio, uno in cui il meccanismo dell è più vantaggioso in termini di prestazioni e uno in cui è meno vantaggioso. Il meccanismo di freezing stabilito per il CSMA-CD stabilisce che se una stazione rileva il canale occupato mentre sta effettuando il conto alla rovescia del back off, sospende in conteggio memorizzando il valore del contatore nell istante della sospensione. Appena il canale ritorna libero la stazione può riprendere il conto alla rovescia e ri-inizia a decrementare il contatore di back off ad intervalli regolari Il meccanismo del MAC (CSMA/CD) prevede che il conteggio di back off non venga sospeso. La stazione prova ad accedere al canale nel momento in cui il conteggio di back off arrivi a 0 (zero). Se il canale è occupato, la stazione accederà al canale appena questo si libera. Il meccanismo di freezing risulta più vantaggioso nelle prestazioni nel caso in cui vi sia una certa probabilità di collisione. Nel caso in cui la probablità di collisione sia molto bassa e ad esempio nel caso in cui ci sia una stazione sola a trasmettere il meccanismo dell è più vantaggioso.

11 11 Parte 7 Se lo standard avesse previsto una dimensione minima della trama pari a Lmin=40 bytes, si calcoli quale sarebbe stato il diametro massimo teorico (trascurando il preambolo, e qualunque tempo di jamming, di processing, etc) ASSUMENDO che nella rete vi sia un singolo ripetitore che aggiunge un ritardo in byte pari a RB=2, nel caso in cui il rate sia C1=10 Mb/s e nel caso in cui sia C2=100Mb/s [si assuma una velocità di propagazione del segnale nel mezzo pari a 200 km/ms] Lmin/C > RTT = 2 (Dmax/V + Tr / C) Da cui Dmax = V (L / (2C) 2 Tr / C) Dove: Lmin lunghezza minima della trama in bit = 40*8 C rate (bit/s) Tr ritardo espresso in bit (= RB*8=2*8) V velocità in m/s = 200 * 1e6 Quindi per rate C1 = 10 Mb/s = 10e6 b/s Dmax = 200 * 1e6 ( 40*8 / (2*10e6) 2*8 / 10e6) = 200 (320/20 16/10) = 200 (16-1.6) = 2880 m Quindi per rate C1 = 100 Mb/s = 100e6 b/s Dmax = 288 m Si considerino due stazioni su una rete , indicate rispettivamente con A e B che trasmettono pacchetti verso un AP. La stazione A trasmette pacchetti IP di dimensione La = 1000 bytes ad un rate di Ca=11 mbps, mentre la stazione B trasmette pacchetti IP di dimensione Lb=100 bytes ad un rate Cb=1 mbps. Trascurando le collisioni, considerando tutti gli overhead e assumendo che le stazioni abbiano sempre pacchetti da trasmettere si calcoli il throughput (a livello IP) per ogni stazione nei due casi seguenti: 1) sia A che B utilizzano il meccanismo basic access 2) A utilizza RTS/CTS e B utilizza il meccanismo basic access Si assumano parametri standard b (preambolo=192 µs, SIFS=10 µs, DIFS=50 µs, RTS=20 bytes, CTS=ACK=14 bytes, CWmin=31, CWmax=1023, slot time value ST=20 µs). Si ricorda che l header MAC è di 24 o 30 bytes. Nel calcolare il valor medio del tempo di backoff, si consideri come se le stazioni operassero in isolamento sul canale radio.

12 12 TX DIFS DATA RX SIFS ACK TX DIFS RTS DATA RX SIFS CTS SIFS SIFS ACK MAC header AA AA Type P CRC In media le stazioni A e B trasmetteranno un pacchetto per una, data la fairness del MAC Andiamo quindi a calcolare un tempo di ciclo TC [us] costituito dalla somma del tempo necessario a trasmettere un pacchetto di A e un pacchetto di B. Il throughput a livello IP delle stazioni A e B [b/s] sarà quindi rispettivamente: Ra = 1e6 La * 8 / TC Rb = 1e6 Lb * 8 / TC TC = Ta + Tb Nel caso in cui tutte e due le stazioni utilizzano il basic access Ta = DIFS + TdataA + SIFS + Tack + E[BO] Tb = DIFS + TdataB + SIFS + Tack + E[BO] TdataA = 192 us + ( )*8 / 11e6 TdataB = 192 us + ( )*8 / 1e6 Tack = 192 us + 14*8 / 2 E[BO] = 31/2 * 20 us Nel caso in cui A utilizzi RTS/CTS, Ta si modifica come segue: Ta = DIFS + Trts + SIFS + Tcts + SIFS + TdataA + SIFS + Tack + E[BO] Trts = 192 us + 20 * 8 /2 Tcts = Tack NB Si è assunto che Ack, Rts e Cts si trasmettono a 2 Mb/s 7 Si considerino N stazioni denotate con indice i=1..n che trasmettono in una rete flussi continui di pacchetti IP ciascuno di lunghezza a livello IP pari ad L bytes. Sia T(L) il tempo necessario per trasmettere un pacchetto di dimensione L (vedi figura).

13 13 Tutte le stazioni utilizzano lo stesso Cw_min. L incremento della Cw segue le regole del MAC Si indichi con s la durata dello slot time [s]. Si assuma che - la probabilità di collisione sia (N-1)/Cw - il numero medio di slot tra l istante in cui il canale diventa libero e il momento in cui avviene una trasmissione oppure si verifica una collisione è pari a Cw/(N+1) - la probabilità di una seconda collisione sia nulla Si valuti il throughput a livello IP per stazione [bit/s], in funzione di Cw_min, N ed L. Suggerimento: Il tempo di ciclo Tc per trasmettere un pacchetto deve tenere conto in modo pesato del tempo che passa tra un pacchetto e l altro se non c è collisione e se c è una collisione (che comporta la trasmissione di pacchetti a vuoto, indicato con T(wasted) in figura). T(L) DIFS DATA DIFS DATA BACKOFF Tc T(L) BACKOFF SIFS No collisioni ACK BACKOFF Tc T(L) Collision BACKOFF! T(L) (wasted) BACKOFF 1 collisione Sia Tc il tempo di ciclo per trasmettere un pacchetto. Il thoughput a livello IP per ciascuna delle N stazioni sarà R IP = (1/N) * L* 8 / Tc Sia p0 la probabilità di non avere collisioni, p1 la probabilità di avere 1 collisione, sia T0 il tempo di ciclo se non ci sono collisioni, T1 il tempo di ciclo se c è una collisione. Tc = p0 * T0 + p1 * T1 T0 = T(L) + E[BO](0) = T(L) + Cw_min / (N+1) * s La probabilità che non ci sia stata collisione p0 è: p0 = 1 - (N-1)/ Cw_min T1 = T(L) + E[BO](0) + T(L) + E[BO](1) = = 2T(L) + Cw_min / (N+1) * s + (2*Cw_min +1) / (N+1) * s p1 = (N-1)/Cw_min

14 14 Quindi Tc = (1 - (N-1)/ Cw_min) * (T(L) + Cw_min / (N+1) * s) + + ((N-1)/Cw_min) * (2T(L) + Cw_min / (N+1) * s + (2*Cw_min +1) / (N+1) * s ) In un sistema CSMA-CA, si assuma che la stazione A adotti la seguente regola di backoff. Se A trova il mezzo libero, trasmette una trama immediatamente. Se la stazione rivela il mezzo occupato, fa partire un contatore di backoff nel momento in cui il mezzo ritorna libero. Il contatore di backoff va in freezing se il canale ritorna occupato mentre la stazione è in fase di backoff. Il contatore di backoff viene fatto ripartire anche dopo una trasmissione con successo. Il contatore di backoff viene scelto uniformemente nell intervallo 0-K, sia nella prima trasmissione, sia in quelle successive, indipendentemente dal numero di tentativi. In caso di una prima collisione, la stazione A effettua solo un tentativo di ritrasmissione: in caso di una seconda collisione scarta il pacchetto. La stazione A compete per l accesso al mezzo con una seconda stazione B, le cui regole per il backoff sono analoghe, ma viene scelto costantemente ad ogni trasmissione o ritrasmissione, un backoff nell intervallo 0-1. La stazione B è greedy, ovvero ha sempre trame da trasmettere in successione (ovviamente seguendo le regole di backoff sopra specificate per la stazione B stessa). Si assuma che la stazione A debba trasmettere una singola trama, all interno di un periodo in cui la stazione B stia operando in modo greedy, e che trovi il canale occupato da B al momento di trasmettere la trama. Si descriva quali sono i 3 casi possibili quando A estrae il backoff la prima volta, valutandone le relative probabilità. Si descriva poi come evolve il sistema se quando A estrae il backoff la prima volta si verifica immediatamente una collisione. Si descriva quindi cosa accade se al primo tentativo di A, B riesce a trasmettere. Si provi a valutare globalmente la probabilità di perdita della trama che deve essere trasmessa da A, in funzione di K, o almeno ad impostare la risoluzione del problema. La stazione A estrae tra 0 e K, la stazione B tra 0 e 1. Al primo tentativo la stazione A trasmette con probabilità 1/(K+1) * 1/2 le due stazioni vanno in collisione con probabilità 1/2 * 1/(K+1) + 1/2 * 1/(K+1) = 1/(K+1) la stazione B trasmette con probabilità 1/2 * K/(K+1) + 1/2 * (K-1) /(K+1)= = [k/2 + K/2 1/2 ]/(k+1) = (2k 1)/(2*(K+1))

15 15 Se quando A estra il backoff la prima volta si verifca una collisione, A riestrae il backoff tra 0 e K, B lo riestrae tra 0 e 1. Le probabilità che A trasmetta, che ci sia una nuova collisione o che B trasmetta sono le stesse appena calcolate. Se quando A estrae il backoff la prima volta B riesce a trasmettere, A congelerà il backoff e dopo la trasmissione di B ci sarà una contesa tra A e B. B estrarrà di nuovo un backoff tra 0 e 1, mentre A avrà il contatore originario decrementato di 1 o non decrementato a seconda che B nella precedente estrazione del contatore avesse scelto 1 o 0. Si devono quindi ricalcolare le probabilità che A riesca a trasmettere, che ci sia una collisione o che B riesca a trasmettere. La probabilità di perdita della trama che deve essere trasmessa da A si deve calcolare considerando che si ha una perdita quando si hanno due collisioni da parte di A. Quindi si deve impostare l albero delle probabilità e andare a calcolare la probabilità che ci siano due collisioni da parte di A.

16 16 ALLEGATO DEST SRC type P DEST SRC Len LLC/SNAP P LLC/SNAP header (for SNAP, DSAP=SSAP=0xAA) DSAP SSAP ctrl Protocol OUI Protocol Alcuni protocol type Ethernet di interesse Protocol type Protocol 0x0800 Internet IP (IPv4) 0x0806 ARP 0x8100 IEEE 802.1Q VLAN-tagged frames 0x8847 MPLS Header IP VERS HLEN TOS TOTAL LENGTH IDENTIFICATION Flags FRAGMENT OFFSET TTL PROTOCOL HEADER CHECKSUM SOURCE IP ADDRESS DESTINATION IP ADDRESS