Számítógépes Hálózatok. 5. gyakorlat

Átírás

1 Számítógépes Hálózatok 5. gyakorlat

2 Feladat 0 Tízezer repülőjegy-foglaló állomás egyetlen "slotted ALOHA"-csatorna használatáért verseng. Egy átlagos állomás 24 kérést ad ki óránként. Egy slot hossza 250 μs. Megközelítőleg mekkora a teljes feldolgozandó terhelés G? Hogyan határozható meg? Adja meg S(G) átvitelt is! Gombos Gergő Számítógépes hálózatok 2

3 Feladat 0 Tízezer repülőjegy-foglaló állomás egyetlen "slotted ALOHA"-csatorna használatáért verseng. Egy átlagos állomás 24 kérést ad ki óránként. Egy slot hossza 250 μs. Megközelítőleg mekkora a teljes feldolgozandó terhelés G? Hogyan határozható meg? * 24 kérés/óra = 200/3 kérés/sec /250 = 4000 slot/sec //1 μs = s G = (200/3) / 4000 = 1/60 kérés/slot Adja meg S(G) átvitelt is! S(G) = G * e -G =~ 0,01639 Gombos Gergő Számítógépes hálózatok 3

4 Bináris visszaszámlálás protokoll Forgalmazni kívánó állomás elkezdi a bináris címét bitenként elküldeni a legnagyobb helyi értékű bittel kezdve. Feladja a küldést ha van nála nagyobb sorszámú Mok és Ward módosítás Minden sikeres átvitel után ciklikusan permutáljuk az állomások címét. Gombos Gergő Szám.háló 2012 ősz 4

5 Gyakorló feladat 1. Szimuláljuk a bináris visszaszámlálás protokollt 8 állomás esetén, ahol az állomás azonosítók rendre a {C, H, D, A, G, B, E, F} halmaz elemei, ez a sorrend a prioritási sorrend is. Ez esetben a virtuális azonosítókat 3 biten ábrázolhatjuk. Tegyük fel, hogy A, C, D és E állomások akarnak egy-egy csomagot átvinni. (Nézze meg mi módosulna a Mok- és Ward-féle változat esetén.) Gombos Gergő Szám.háló 2012 ősz 5

6 Gyakorló feladat 1. C 111, H 110, D 101, A 100, G 011, B 010, E 001, F 000 idő A adat C 1 1 Adat D adat E adat Gombos Gergő Szám.háló 2012 ősz 6

7 Gyakorló feladat 1. (Mok és Ward) 0. idő: C 111, H 110, D 101, A 100, G 011, B 010, E 001, F idő: H 111, D 110, A 101, G 100, B 011, E 010, F 001, C kör: H 111, A 110, G 101, B 100, E 011, F 010, C 001, D kör: H 111, G 110, B 101, E 100, F 011, C 010, D 001, A 000 idő A adat C 1 1 Adat D adat E adat Gombos Gergő Szám.háló 2012 ősz 7

8 Adaptív fa bejárás 1943 Dorfmana katonák szifiliszes fertőzöttségét vizsgálta Működés 0-adik időrésben mindenki küldhet. Ha ütközés történik, akkor megkezdődik a fa mélységi bejárása. A rések a fa egyes csomópontjaihoz vannak rendelve. Ütközéskor rekurzívan az adott csomópont bal illetve jobb gyerekcsomópontjánál folytatódik a keresés. Ha egy bitrés kihasználatlan marad, vagy pontosan egy állomás küld, akkor a szóban forgó csomópont keresése befejeződik. Gombos Gergő Szám.háló 2012 ősz 8

9 Gyakorló feladat 2. Adaptív fabejáró protokoll alkalmazásával tizenhat állomás verseng egy csatorna használatáért. Ha az összes olyan állomás, amelynek prímszáma van, egyszerre kerül adásra kész állapotba, akkor mennyi bit-résre van szükség a versengés feloldására? Gombos Gergő Szám.háló 2012 ősz 9

10 Gyakorló feladat 2. 2,3, 5,7, 11,1 3 2,3, 5,7 2,3 2, , , Gombos Gergő Szám.háló 2012 ősz 10

11 Gyakorló feladat 3 Számítsa ki a kontrollösszeget a következő üzenethez! Üzenet: Generátor polinóm: x 4 +x+1 Gombos Gergő Számítógépes hálózatok 11

12 Gyakorló feladat 3 Számítsa ki a kontrollösszeget a következő üzenethez! Üzenet: Generátor polinóm: x 4 +x+1 Megoldás: 1111 Gombos Gergő Számítógépes hálózatok 12

13 Gyakorló feladat 4. Történt-e hiba az átvitel során, ha a vevő a következő üzenetet kapja: A generátor polinom x 6 +x 4 +x+1. Gombos Gergő Számítógépes hálózatok 13

14 Gyakorló feladat 4. Történt-e hiba az átvitel során, ha a vevő a következő üzenetet kapja: A generátor polinom x 6 +x 4 +x+1. R(x) Gombos Gergő Számítógépes hálózatok 14

15 Gyakorló feladat 5. Tekintsünk nyolc állomást, melyek adaptív fa protokollal visznek át csomagokat. Az állomások azonosítói {0,..., 7}. Szimulálja a protokoll működését, ha az állomások 2, 3, 4, 6 egy időben akarnak csomagot átvinni. (Adja meg a verseny slot-okat ettől az időpillanattól addig, amíg a protokoll feloldja az ütközést.) Gombos Gergő Számítógépes hálózatok 15

16 Gyakorló feladat 5. Tekintsünk nyolc állomást, melyek adaptív fa protokollal visznek át csomagokat. Az állomások azonosítói {0,..., 7}. Szimulálja a protokoll működését, ha az állomások 2, 3, 4, 6 egyidőben akarnak csomagot átvinni. (Adja meg a verseny slot-okat ettől az időpillanattól addig, amíg a protokoll feloldja a kollíziót.) 2,3, 4,6 2,3 2, ,6 4 6 Gombos Gergő Számítógépes hálózatok 16

17 Minimális keretméret A maximális késleltetés és a CSMA/CD algoritmus közötti összefüggés miatt a keret elküldése minimum 2τ időre van szükség, ahol τ a két legtávolabbi állomás közötti késleltetést jelöli. Jelölje a H sávszélességet, v a jel terjedési sebességet, l max a maximális távolságot két állomás között, a τ a maximális propagációs késést és a D min pedig a minimális keretméretet. Ekkor a következő összefüggés írható fel. D min =2τH τ=l max /v Gombos Gergő Számítógépes hálózatok 17

18 Példa A szabványban a maximális távolság két állomás között: 2500 méter. Ez esetben 4 ismétlő van és a vonal 10Mb/s-os sávszélességet feltételezünk. A legrosszabb esetre 50 μs-ot rögzítettek az RTT értékének. Azaz minimum 500 bit átvitele kell, ezt kerekítették fel 512bitre (64bájtra). Gombos Gergő Számítógépes hálózatok 18

19 Gyakorló feladat 6. Tekintsük egy 1 Gbps CSMA/CD protokoll tervezését maximum 300 méter hosszú rézkábelen való használatra (repeater nincs), melyben az elektromágneses hullámok terjedési sebessége 1.8*10 8 m/s (0,6*fénysebesség). Mekkora a minimális keret méret? Hogyan határozza ezt meg? D min =2τH τ=l max /v Gombos Gergő Számítógépes hálózatok 19

20 Gyakorló feladat 6. Tekintsük egy 1 Gbps CSMA/CD protokoll tervezését maximum 300 méter hosszú rézkábelen való használatra (repeater nincs), melyben az elektromágneses hullámok terjedési sebessége 1.8*10 8 m/s. Mekkora a minimális keret méret? Hogyan határozza ezt meg? d = l / v = 300 m / 1,8 * 10^8 m/s T gen >= 2d T gen = x/c = x/10^9 Mbps x / 10^9 >= 2 * 5/3 *10^-6 T mingen >= 1/3 * 10^4 s min keretméret = 1/3 * 10^4 bit Gombos Gergő Számítógépes hálózatok 20

21 Gyakorló feladat 7. 2 állomás 10 Mbps-es hálózat köt össze közvetlen. tudjuk hogy a minimális keretméret 500 byte - Mekkora lehet a maximális távolság két eszköz között? Koax kábelen sebesség = 0,6 * 3*10^8 D min =2τH τ=l max /v Gombos Gergő Számítógépes hálózatok 21

22 Gyakorló feladat 7. 2 állomás 10 Mbps-es hálózat köt össze közvetlen. tudjuk hogy a minimális keretméret 500 byte - Mekkora lehet a maximális távolság két eszköz között? x/c = Tgen >= 2d 500 byte / 10 Mbps >= 2d 4*10^3 bit / 10^7 bit/s >= 2d 2*10^-4 >= d //propagációs késés 2*10^-4 >= d = l/r 2*10^-4 s >= 3*10^8 * 0,6 m/s 6*10^4*60% >= l 36km>=l Gombos Gergő Számítógépes hálózatok 22

23 Gyakorló feladat 8. Mennyi a max prop delay fast ethernet (100Mbps) esetén kábelek max hossza 200m és 1 Class I repeater tartalmaz amely 0,7 μs késést okoz kábelek max hossza 205m és 2 Class II repeater tartalmaz amely 0,43μs késést okoz Adjuk meg a minimális keretméretet! D min =2τH τ=l max /v Gombos Gergő Számítógépes hálózatok 23

24 Gyakorló feladat 8. Mennyi a max prop delay fast ethernet (100Mbps) esetén kábelek max hossza 200m és 1 Class I repeater tartalmaz amely 0,7 μs késést okoz kábelek max hossza 205m és 2 Class II repeater tartalmaz amely 0,46μs késést okoz Adjuk meg a minimális keretméretet! v = 0,6*3*10^8 m/s = 1,8 * 10^8 m/s d = l/v 1- dp = 200m / v = (2/1,8) * 10^-6 s 2- dp = 205m / v = (2,05 / 1,8) * 10^-6 s késleltetés: 1- ds = (2/1,8 + 0,7) * 10^-6 s 2- ds = (2,05/1,8 + 0,92) * 10^-6 s x / 100Mbps >= 2ds 1 - x >= 2* (2/1,8+0,7)*10^2 bit 2 - x >= 2* (2,05/1,8+0,92)*10^2 bit Gombos Gergő Számítógépes hálózatok 24

25 Gyakorló feladat 9. Tekintsünk 16 allomást, melyek adaptív fabejárás protokollal visznek át csomagokat. Az állomások azonosítói 0,...,15. Szimulálja a protokoll működését, ha az állomások 0,3,9,11,14 egy időben akarnak csomagot átvinni! (Adja meg a verseny slotokat ettől az időpillanattól addig, amíg a protokoll feloldja a kollúziót.) Gombos Gergő Szám.háló 25

26 Gyakorló feladat 9. Tekintsünk 16 allomást, melyek adaptív fabejárás protokollal visznek át csomagokat. Az állomások azonosítói 0,...,15. Szimulálja a protokoll működését, ha az állomások 0,3,9,11,14 egy időben akarnak csomagot átvinni! (Adja meg a verseny slotokat ettől az időpillanattól addig, amíg a protokoll feloldja a kollúziót.) 0,3,9,11, 14 0,3 0, ,11,14 9, Gombos Gergő Szám.háló 26

27 Gyakorló feladat 10. Egy megosztott kábel használati jogáért 2 n állomás egy csoportja verseng adaptív fabejárás protokoll használata mellett. Egy adott pillanatban kettő közülük adásra kész lesz. Minimálisan illetve maximálisan hány időrés szükséges a fa bejárásához? Gombos Gergő Szám.háló 2012 ősz 27

28 Gyakorló feladat 10. Minimális: 3 lépés Maximális: (log 2 2 n )*2 + 1 Gombos Gergő Szám.háló 2012 ősz 28

29 Feladat 11 Tekintsünk az adatkapcsolati rétegben egy bájt alapú protokollt, amely bájt beszúrást használ. Legyen p annak a valószínűsége, hogy egy bájt hibásan kerül átvitelre. Összesen m keretet küldünk. Legyen n a keretek összhossza (azaz a médiumon áthaladó bájtok száma). a. Határozza meg a bájt hibák várható értékét. b. Határozza meg a hibásan fogadott keret-határoló FLAG-ek számának várható értékét. c. Tegyük fel, hogy egy FLAG bájt gyakorisága az (eredeti) adatokban 1/256. Határozza meg a hibás FLAG bájtok számának a várható értékét a hasznos adatok között. Emlékeztető: Ha egy esemény q valószínűséggel következik be egy kísérlet során és a független kísérletek száma k, akkor az esemény bekövetkezéseinek a számának a várható értéke kq. Gombos Gergő Szám.háló 29

30 Feladat 11 Tekintsünk az adatkapcsolati rétegben egy bájt alapú protokollt, amely bájt beszúrást használ. Legyen p annak a valószínűsége, hogy egy bájt hibásan kerül átvitelre. Összesen m keretet küldünk. Legyen n a keretek összhossza (azaz a médiumon áthaladó bájtok száma). Határozza meg a bájt hibák várható értékét. n byte halad át rajta, minden byte-ra p a hiba valószínűsége, ezért np a byte hibák várhatóértéke Határozza meg a hibásan fogadott keret-határoló FLAG-ek számának várható értékét. m frame, frame-enként 2 flag byte van, mindegyikre p a hiba valószínűsége, ezért 2mp a várható érték Gombos Gergő Szám.háló 30

31 Feladat 11 Tegyük fel, hogy egy FLAG bájt gyakorisága az (eredeti) adatokban 1/256. Határozza meg a hibás FLAG bájtok számának a várható értékét a hasznos adatok között. n 2m a hasznos byte-ok száma, de a flag-byte-ot két byte-on tudjuk kódolni az adatok között, ezek gyakorisága 1/256, tehát 256 byte-nyi átküldendő adatban átlagosan egy flag-byte,ezért átlagosan 256 átküldendő byte-ot 257 byte-on ábrázolunk. Hogy ezek közül pont a flag byte-ot értelmezzük rosszul, annak várható értéke: p(n 2m) p 257 (n 2m) Gombos Gergő Szám.háló 31

32 Vége