Reti di Accesso e di Trasporto Quesiti verifica parte 6

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1 1 soluz-quesiti-verifica v1.doc Reti di Accesso e di Trasporto Quesiti verifica parte 6 <Quesito> 1 Con riferimento alla tecnologia , quale delle seguenti affermazioni è vera? 1) Il rate con cui la stazione accede al mezzo viene negoziato tra la stazione e l access point. 2) Due stazioni associate ad uno stesso access point possono parlare tra di loro direttamente 3) Pur avendo terminato il backoff, In alcuni casi le stazioni aspettano un tempo superiore a DIFS dopo aver rilevato il canale libero prima di trasmettere a) 3 b) 2 e 3 c) 1 e 3 d) 1 e 2 e) Nessuna <Quesito> 2 Con riferimento alla tecnologia , quale delle seguenti affermazioni è vera? 1) A parità di condizioni (distanza dall AP, rapporto segnale rumore, ecc.) è possibile che due stazioni trasmettano a rate differenti. 2) Il campo duration presente nelle trame dati è inviato ad un rate basso (1 o 2 Mb/s) in modo che tutte le stazioni possono sentirlo a) 2 b) 1 e 2 c) 1 d) Nessuna <Quesito> 3 Disegnare il diagramma temporale dei due meccanismi di invio di una trama dati in Indicare solo il nome dei messaggi e se sono messaggi di dati o di controllo.

2 2 TX RX TX RX Basic access RTS/CTS TX RX TX RX RTS ACK CTS ACK I frame sono frames di dati, mentre ACK, RTS e CTS sono frames di controllo <Quesito> 4 Si considerino due reti ethernet switched distinte A e B, interconnesse mediante due router collegati tra loro da un collegamento ethernet distinto. Ogni rete ethernet switched e a sua volta suddivisa in due VLAN, indicate come VLAN n. 1 e la VLAN n. 2. Il numero di apparati è come segue: Switched LAN A, VLAN 1 : 20 host Switched LAN A, VLAN 2 : 5 host Switched LAN B, VLAN 1 : 5 host Switched LAN B, VLAN 2 : 5 host Si assuma di avere lo spazio di indirizzi /26 e di doverlo suddividere in un certo numero di sottoreti per accomodare la struttura descritta. In condizioni normali

3 3 (ovvero, senza considerare configurazioni speciali, ottimizzazioni eventuali, e dispositivi atipici): - Non è necessario suddividere lo spazio di indirizzi a disposizione, ovvero basta una sola rete IP - Servono 2 sottoreti IP - Servono 3 sottoreti IP - Servono 4 sottoreti IP - Servono 5 sottoreti IP - Servono 6 sottoreti IP Router Router Switched LAN A Switched LAN B VLAN 1, VLAN 2 VLAN 1, VLAN 2 Una volta stabilito il numero delle sottoreti si progetti la relativa numerazione IP Sottorete 1 Apparati e VLAN partecipanti Numerazione IP proposta Sottorete 2 Sottorete 3 Sottorete 4 Sottorete 5 Sottorete 6

4 4 Servono 5 sottoreti distinte, 4 per le VLAN e 1 per il collegamento tra i routers. La VLAN1 nella LAN A e la VLAN1 nella LAN B hanno lo stesso nome ma sono due sottoreti distinte, perché non è possibile fare una VLAN attraverso dei router. Lo stesso dicasi per la VLAN2. Lo spazio di indirizzi /26 ha 64 indirizzi (di cui 62 utilizzabili), questo può essere diviso in uno spazio da 32 (cioè con netmask /27) e in 4 da 8 (cioè con netmask /29) come segue Apparati e VLAN partecipanti Numerazione IP proposta Sottorete 1 LAN A, VLAN 1(20 hosts) /27 Sottorete 2 LAN A, VLAN 2(5 hosts) /29 Sottorete 3 LAN B, VLAN 1(5 hosts) /29 Sottorete 4 LAN B, VLAN 2 (5 hosts) /29 Sottorete 5 Collegamento tra i due router /29 <Quesito> 5 Si consideri il campo QTag prefix in una trama VLAN, costituito da 4 bytes. A quale campo della trama ethernet corrispondono i primi due byte del QTAg prefix? Qual è il loro scopo? Qual è l informazione più importante trasportata nei secondi due byte? Qual è il numero di bit del sottocampo che trasporta questa informazione? Che cosa è determinato da questo numero di bit? Corrispondono al campo Length/Type. Il loro scopo è quello di individuare la trama come una trama VLAN tagged. Ricevendo questi due byte uno switch (o un host) VLAN aware è in grado di processare gli altri due byte del QTag prefix opportunamente. L informazione più importante trasportata nei secondi due byte del QTag prefix è l identificativo della VLAN. Tale identificativo è costituito da 12 bit. Di conseguenza ci possono essere fino a 2^12=4096 VLAN distinte.

5 5 <Quesito> 6 Si consideri l invio di una trama MAC broadcast su una rete di tipo non infrastrutturato. Quali sono i problemi rispetto al caso di una rete ethernet wired a mezzo condiviso? (dovete ragionare ) Se una stazione deve trasmettere una trama MAC broadcast in una rete infrastrutturata come la fareste trasmettere? Direttamente dalle stazione? Perché? Il problema è che il MAC , di tipo CSMA-CA, ha bisogno di ascoltare esplicitamente gli ACK per rilevare una collisione. In una trasmissione unicast è ovviamente il destinatario ad inviare l ACK In una trasmissione broadcast non ha ovviamente senso che tutti i ricevitori mandino un ACK (anche perché questo porterebbe a collisioni o a contesa per trasmettere l ACK). Quindi i pacchetti broadcast sono inviati senza ricevere ACK e sono potenzialmente soggetti a collisioni non rivelate dal trasmettitore. In una rete ethernet wired a mezzo condiviso invece le collisioni vengono direttamente rilevate dal trasmettitore e questo vale anche per i pacchetti trasmessi in broadcast. In una rete infrastrutturata se una stazione deve trasmettere una trama broadcast la invia in unicast all access point che la inoltra in broadcast. Questo accade anzitutto perché come regola generale le stazioni in una rete infrastrutturata inviano comunque le loro trame all access point perché le inoltri. Con riferimento al caso broadcast, se una stazione inviasse le trame broadcast direttamente senza passare per l access point, raggiungerebbe un insieme di stazioni in generale diverso da quelle associate all access point.

6 6 <Quesito> 7 Reti di Accesso e di Trasporto Quesiti verifica parte 7 Si voglia avere un diametro Dmax di almeno 2 km per una rete ethernet operante a C=10Mb/s. Si abbia un repeater che introduce un ritardo D1=10 µs e si debba aggiungere un secondo repeater. Qual è il massimo ritardo D2 che può essere introdotto dal secondo repeater? (Si consideri una velocità di propagazione V pari a 200 m / µs e si ricordi che la dimensione minima della trama è Lmin=64 bytes). Il ritardo del secondo repeater D2 si ricava dalla seguente relazione: 2 * Dmax / V + 2 D1 + 2 * D2 = Lmin / C <Quesito> 8 Si consideri una rete ethernet con CSMA-CD, su cui operano tre stazioni (A, B e C). Ad un certo istante la stazione A inizia a trasmettere un treno di 2 pacchetti, trovando il canale libero. Durante la trasmissione del primo pacchetto, anche le altre due stazioni (B e C) hanno la necessità di trasmettere un pacchetto. Qual è la probabilità che si verifichi una collisione alla fine della trasmissione del primo pacchetto da parte di A? Si assuma che si sia verificata una collisione alla fine della trasmissione del primo pacchetto da parte di A e si valuti: - la probabilità che si verifichi una seconda collisione nel primo slot disponibile - la probabilità che A riesca a trasmettere alla sua prima ritrasmissione nel primo slot disponibile - la probabilità che B riesca a trasmettere alla sua prima ritrasmissione nel primo slot disponibile - la probabilità che C riesca a trasmettere alla sua prima ritrasmissione nel primo slot disponibile Si assuma quindi che A riesca a trasmettere nel primo slot disponibile. Si valuti: - la probabilità di una nuova collisione alla ritrasmissione successiva (si ricorda che nel caso in cui il backoff timer di una stazione scade in un momento in cui il canale è occupato, la stazione proverà a trasmettere il pacchetto appena il canale ritorna libero) - se si è verificata la collisione di cui sopra, qual è la probabilità che si verifichi una ulteriore collisione? La collisione avviene con probabilità 1 perché tutte e tre le stazioni proveranno a trasmettere alla fine della trasmissione di A. Ciascuna stazione estrae un valore tra 0 e 1. Ci sono quindi 8 casi possibili. ABC 000 collisione al primo slot 001 collisione al primo slot 010 collisione al primo slot 011 no collisione al primo slot (A riesce a trasmettere)

7 7 100 collisione al primo slot 101 no collisione al primo slot (B riesce a trasmettere) 110 no collisione al primo slot (C riesce a trasmettere) 111 no collisione al primo slot (collisione al secondo slot sempre nella prima ritrasmissione) La probabilità che si verifichi una collisione al primo slot disponibile è quindi 4/8 = 1/2. Affinché una stazione riesca a trasmettere al primo slot, la stazione deve estrarre 0, mentre le altre due devono estrarre 1. Questi eventi avvengono con probabilità 1/8. Se A riesce a trasmettere, B e C proveranno a ritrasmettere il loro pacchetto al momento in cui A termina la trasmissione. Si avrà quindi una collisione con probabilità 1. A questo punto le stazioni B e C estrarranno ciascuna un valore tra 0 e 3. Si avrà quindi una ulteriore collisione con probabilità 1/4. <Quesito> 9 Si consideri una stazione su una rete La stazione trasmette un flusso continuo di pacchetti IP. Il 30% dei pacchetti è lungo 1200 byte e il 70% dei pacchetti è lungo 100 byte. Il rate dei pacchetti dati è 11Mb/s e quello dei pacchetti di controllo 2 Mb/s. Qual è il throughput (bit/s) a livello IP: - se si utilizza il meccanismo Basic access (o two-way ) a livello MAC - se si utilizza RTS/CTS per tutti i pacchetti - se si utilizza RTS/CTS con soglia 500 bytes Si assumano parametri standard b (preambolo=192 µs, =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. TX DIFS RX ACK TX DIFS RTS RX CTS ACK MAC header AA AA Type P CRC Senza perdita di generalità, si può considerare un intervallo T in cui vengano trasmessi 10 pacchetti dalla stazione. Di questi 10 pacchetti, in media 7 saranno lunghi 100 bytes e 3 saranno lunghi 1200 bytes. Possiamo quindi a valutare il throughput R a livello IP come segue:

8 8 R = (7* * 1200) / T Dobbiamo quindi valutare T nei diversi casi. Nel caso del meccanismo Basic Access: Tba = 7 * (DIFS + Tdata(100) + + Tack + Tbackoff) + 3 * (DIFS + Tdata(1200) + + Tack + Tbackoff) Nel caso del meccanismo RTS/CTS: Trts-cts = 7 * (DIFS + Tdata(100) + 3* + Tack + Trts + Tcts + Tbackoff) + 3 * (DIFS + Tdata(1200) + 3* + Tack + Trts + Tcts + Tbackoff) Nel caso del meccanismo RTS/CTS con soglia 500 bytes, i pacchetti da 1200 bytes verranno trasmessi con RTS/CTS, quelli da 100 bytes verranno trasmessi con Basic access: Trts-cts(s=500) = 7 * (DIFS + Tdata(100) + + Tack + Tbackoff) + 3 * (DIFS + Tdata(1200) + 3* + Tack + Trts + Tcts + Tbackoff) Non ci resta che valutare Tdata(X) e Tbackoff Tdata(X) = Tpreambolo+( X)/11Mb/s dove all header MAC abbiamo sommato il CRC e l intestazione LLC/SNAP e il campo type Tbackoff = CWmin /2 * ST <Quesito> 10 Si considerino due stazioni che trasmettono in una rete due flussi continui di pacchetti IP di lunghezza L. Il tempo necessario per trasmettere un singolo pacchetto è T (vedi figura). Entrambe le stazioni utilizzano lo stesso Cw_min. Si assuma che: - la probabilità di collisione sia 1/Cw - l 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/3 Lo slot time value sia s µs. Si valuti il throughput totale in pacchetti al secondo in funzione di Cwmin, considerando solo la prima collisione ed una eventuale seconda collisione, ritenendo cioè nulla la probabilità di avere una terza collisione. 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 ci sono delle collisioni (che comportano la trasmissione di pacchetti a vuoto, indicato con T(wasted) in figura.

9 9 T DIFS BACKOFF Tc T T T BACKOFF Tc Collision BACKOFF! Tc Collision BACKOFF! DIFS ACK BACKOFF No collisioni 1 collisione T (wasted) BACKOFF 2 collisioni T (wasted) Collision T (wasted) BACKOFF! BACKOFF Throughput = 1 / Tc Indichiamo con TBO(CW) la durata media dell intervallo di Backoff per una dimensione della finestra CW. La dimensione della finestra iniziale è CWmin se si verifica una collisione la dimensione della finestra è: 2*(CWmin+1) 1 = 2*CWmin +1 se si verifica una ulteriore collisione la dimensione della finestra è : 4*(CWmin+1) 1 = 4*CWmin + 3 Se non si verifica la collisione Tc(nocoll) = T + TBO(CWmin) = T + s CWmin / 3 Se si verifica una collisione Tc(1coll) = T + TBO(CWmin) + T(wasted) + TBO(2*CWmin+1) = 2T+ s CWmin / 3 + s (2*CWmin+1)/3 La probabilità che si verifichi almeno una collisione è P(>=1coll) = 1/CWmin La probabilità che non si verifichi alcuna collisione è P(nocoll)=1-1/CWmin Se si verificano due collisioni Tc(2coll) = T + TBO(CWmin) + T(wasted) + TBO(2*CWmin+1) + T(wasted) + TBO(4*CWmin+3) = 2T+ s CWmin / 3 + s (2*CWmin+1)/3 + s (4*CWmin+3)/3 La probabilità che si verifichino esattamente due collisioni è 1/CWmin * (1/(2*CWmin+1)) La probabilità che si verifichi esattamente una collisione è 1/CWmin * (1-1/(2*CWmin+1)) Ora dobbiamo pesare i tempi con le probabilità:

10 Tc = Tc(nocoll) * (1-1/Cwmin) + Tc(1coll) * 1/CWmin * (1-1/(2*CWmin+1)) + + Tc(2coll) * 1/CWmin * (1/(2*CWmin+1)) 10