Grundlagen der Telematik AMW Übungsaufgaben

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Ulrike Braun
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1 Grundlagen der Telematik AMW Übungsaufgaben Grundlagen der Telematik (AMW SS 00): Übungsaufgaben Aufgabe Es sei gegeben, dass eine Datei mit F Bit über einen Pfad, der über Q Links durch das Netzwerk führt, gesendet wird. Das Netzwerk ist nur leicht ausgelastet, so dass keine Warteschlangenverzögerungen in den Knoten entstehen. Wenn eine Form der Paketvermittlung angewandt wird, werden die F Bit in M Pakete aufgeteilt und jedes Paket umfasst L Bit. Die Ausbreitungsverzögerung ist verschwindend gering. Die Bitrate R sei auf allen Leitungen gleich groß. a. Das Netzwerk ist paketvermittelt und nutzt virtuelle Kanäle (VCs). Die VC- Einrichtzeit beträgt t s Sekunden. Die sendenden Schichten fügen einen Header mit insgesamt h Bit an jedes Paket an. Wie lange dauert die Übertragung der Datei von der Quelle zum Ziel? b. Es sei gegeben, dass das Netzwerk paketvermittelt ist, Datagramme verwendet und einen verbindungslosen Dienst nutzt. Jedes Paket hat einen Header von h Bit. Wie lange dauert jetzt die Übertragung der Datei? c. Wiederholen Sie b., gehen Sie jedoch von der Verwendung der Nachrichtenvermittlung aus (d. h., zur Nachricht werden h Bit hinzugefügt und die Nachricht wird nicht segmentiert). d. Es sei nun gegeben, dass es sich um ein leitungsvermitteltes Netzwerk handelt. Die Einrichtzeit ist t s. An die ganze Datei wird ein Header mit h Bit angehängt. Wie lange dauert in diesem Fall die Übertragung der Datei? Grundlagen der Telematik (AMW SS 00): Übungsaufgaben

2 Aufgabe Die Signalausbreitungsgeschwindigkeit v in Leitungen sei mit / der Lichtgeschwindigkeit c=00 000km/s gegeben. Welche Ausdehnung hat dann ein Bit auf a. einem ISDN-B-Kanal mit einer Datenrate von 64 kbit/s? b. einem Ethernetkabel mit einer Datenrate von 0 Mbit/s? c. Einem Lichtleitkabel der SDH mit einer Datenrate von 55Mbit/s? Grundlagen der Telematik (AMW SS 00): Übungsaufgaben Aufgabe Betrachten Sie zwei Hosts - Host A und B-, die über eine einzige Verbindungsleitung mit einer Rate von R bit/s verbunden sind. Die beiden Hosts sind m Meter voneinander entfernt; die Ausbreitungsgeschwindigkeit auf der Verbindungsleitung beträgt v Meter/Sekunde. Host A sendet ein Paket mit einer Größe von L Bit an Host B. a) Drücken Sie die Ausbreitungsverzögerung d prop in Bezug zu m und v aus. b) Ermitteln Sie die Übertragungszeit des Pakets, d trans in Bezug zu L und R. c) Ignorieren Sie die Verarbeitungs- und Warteschlangenverzögerungen und erarbeiten Sie einen Ausdruck für die Ende-zu-Ende-Verzögerung. d) Wo ist das letzte Bit des Pakets zum Zeitpunkt t = d trans, wenn Host A mit der Übertragung des Pakets zum Zeitpunkt t = 0 beginnt? e) Angenommen, d prop ist größer als d trans. Wo ist das erste Bit des Pakets zum Zeitpunkt t = d trans? f) Angenommen, d prop ist kleiner als d trans. Wo ist das erste Bit des Pakets zum Zeitpunkt t = d trans? g) Angenommen, v =,5 0 8, L = 00 Bit und R = 8 Kbps. Ermitteln Sie die Entfernung m, so dass d prop gleich d trans ist. Grundlagen der Telematik (AMW SS 00): Übungsaufgaben 4

3 Aufgabe 4 Es soll Sprache (z. B. Internet-Phone) von Host A zu Host B über ein paketvermitteltes Netzwerk übertragen werden. Host A konvertiert analoge Sprache»on the fly«(d.h. während der Übertragung) in einen digitalen 64-Kbps-Bitstrom. Dann gruppiert er die Bits in 48-Byte- Pakete. Zwischen Host A und B gibt es eine Verbindungsleitung mit einer Übertragungsrate von Mbps und einer Ausbreitungsverzögerung von ms. Sobald Host A ein Paket fertig hat, sendet er es an Host B. Sobald Host B ein ganzes Paket empfängt, konvertiert er die Paketbits in ein analoges Signal. Wie viel Zeit verstreicht von dem Zeitpunkt, an dem (aus dem Originalanalogsignal in A) ein Bit erzeugt wird, und dem Zeitpunkt, an dem es (als Teil des Analogsignals in B) dekodiert wird? Grundlagen der Telematik (AMW SS 00): Übungsaufgaben 5 Aufgabe 5 Angenommen, Sie klicken in Ihrem Web-Browser auf einen Link, um eine Web-Seite anzuzeigen. Wir nehmen weiter an, dass die IP- Adresse für die betreffende URL im Cache Ihres lokalen Hosts gespeichert ist, so dass keine DNS-Suche erforderlich ist, um die IP- Adresse zu erhalten, und die HTML Datei drei sehr kleine Objekte auf dem gleichen Server indiziert. Bekannt sei die RTT zwischen dem lokalen Host und dem Server. Ignorieren Sie die Übertragungszeiten für die HTML-Seite und die Objekte. Wie viel Zeit verstreicht von dem Moment an, in dem im Browser auf den Link geklickt wird, bis der Client alle Objekte empfangen hat, bei nicht persistentem HTTP ohne parallele TCP-Verbindungen, nicht persistentem HTTP mit parallelen Verbindungen, und persistentem HTTP mit Pipelining? Grundlagen der Telematik (AMW SS 00): Übungsaufgaben 6

4 Aufgabe 6 Client A baut eine TCP-Verbindung zu Server B auf, um eine Datei anzufordern, die in 5 Segmenten übertragen wird. Die Übertragungszeit eines Datensegments dauert Zeiteinheiten. Die Round Trip Rime RTT hat ebenfalls einen Wert von Zeiteinheiten. Wie viel Zeiteinheiten werden für die gesamte Übertragung unter Berücksichtigung des Slow Starts benötigt (Slow Start beginnend mit Congestion Window = MSS (Maximum Segment Size)), wenn kein Verlust durch Stau auftritt und Client A alle Pakete entgegennimmt. Bei der Berechnung sollen nur RTT und Übertragungszeiten für die Datensegmente berücksichtigt werden. Wie groß ist die Auslastung dieser Verbindung (Übertragungszeit für Datensegmente / Gesamtdauer der Kommunikation beim Client) für das Zeitintervall vom Aufbau der Verbindung bis zu dem Zeitpunkt, wo der Client alle Segmente erhalten hat? Grundlagen der Telematik (AMW SS 00): Übungsaufgaben 7 Aufgabe 7 Rechner A startet eine TCP-Verbindung zu Rechner B und überträgt eine sehr große Datei. Das Überlastfenster (Congestion Window) startet mit dem Wert MSS und einem Grenzwert (Treshold) von 8 MSS. Der Empfänger B hat einen hinreichend großen Empfangspuffer und ist immer in der Lage, die gesendeten Pakete entgegen zu nehmen. Zeichnen Sie den Verlauf des Congestion Windows in Abhängigkeit von der Anzahl der Window- Übertragungszyklen auf, wenn bei Congestion Window = 0 MSS ein Datenverlust entsteht. Die Aufzeichnung soll bis zum 0. Übertragungszyklus dargestellt werden. Grundlagen der Telematik (AMW SS 00): Übungsaufgaben 8

5 Aufgabe 8 Ein Router hat in der Forwarding-Tabelle folgende Einträge: Netzwerk Link Interface / / / Auf welchem Interface wird er die Pakete mit den Zieladressen , , , weiterleiten? Grundlagen der Telematik (AMW SS 00): Übungsaufgaben 9 Aufgabe 9 Die einem Unternehmen zugewiesene klassenlose Netzadresse lautet /8. Vom Netzadministrator sollen Subnetze (Zählung der Subnetze mit 0 beginnend, d.h. Subnetz Nr. 0,,...,) eingerichtet werden. Geben Sie die erste und die letzte Hostadresse für Subnetz Nr. an. Geben Sie die Anzahl der zu vergebenden IP-Hostadressen pro Subnetz an. Geben Sie die Subnetzmaske an. In welche Subnetze werden die Pakete mit folgenden Zieladressen bzw geroutet? Achtung,es liegt kein Schreibfehler bei den Zieladressen vor! Geben Sie alle Adressen und Masken in dezimaler Punktschreibweise an! Grundlagen der Telematik (AMW SS 00): Übungsaufgaben 0

6 Aufgabe 0 Der Router D erhält von seinen Nachbarn (B,C,E) die gezeigten Distanzvektoren. Ermitteln Sie die Forwarding Table für D mit Zielrouter, nexthop und minimaler Distanz (die Pfadkosten von D zu seinen Nachbarn entnehmen Sie bitte der Grafik). A B C B 0 C 0 E 5 4 F G D 4 B D E F E C A G 6 Grundlagen der Telematik (AMW SS 00): Übungsaufgaben Aufgabe Bestimmen Sie mit dem Dijkstra-Algorithmus die kürzesten Routen vom Knoten H zu allen anderen Netzknoten. Verwenden Sie hierzu die in der Vorlesung gezeigte Notation. Zeichnen Sie den Routingbaum. Grundlagen der Telematik (AMW SS 00): Übungsaufgaben

7 Aufgabe Ein Sender möchte folgende Sendedaten M = 000 übertragen. Zur Datensicherung verwendet er ein durch das Protokoll vorgegebenes Generator-Polynom G(x) = x 4 +x+. a) Berechnen Sie die zu übertragende Bitfolge T (Daten und CRC)! b) Welche Berechnung führt der Empfänger aus, wenn kein Übertragungsfehler auftrat? c) Kann der Empfänger sicher sein, dass die Übertragung fehlerfrei war, wenn die Polynomdivision den Rest 0 ergibt? Grundlagen der Telematik (AMW SS 00): Übungsaufgaben Aufgabe CSMA/CD-Zugriffsverfahren (Ethernet): a) Was bedeutet CSMA/CD? Welche Konzepte stecken dahinter? b) Gegeben ist ein Ethernetkabel mit N angeschlossenen Rechnern. Die größte Distanz zwischen den am Kabel angeschlossenen Rechnern beträgt d Meter. Wie groß ist in diesem Netz das Kollisionsintervall, wenn die Signalausbreitungsgeschwindigkeit v s beträgt? c) Zwischen den zwei entferntesten Stationen eines 0 Mbit/s Ethernets befinden sich 500m Kabel. Wie groß muss die Länge eines Datenframes (gemessen in Bytes) dann mindestens sein, wenn die Ausbreitungsgeschwindigkeit des elektrischen Signals x 0 8 m/s beträgt? d) Welche physische und logische Topologie verwendet man beim 0BaseT? e) Ist CSMA/CD ein deterministisches oder ein stochastisches Zugriffsverfahren? Grundlagen der Telematik (AMW SS 00): Übungsaufgaben 4

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Informations- und Kommunikationssysteme Übungsaufgaben 2. Teil 1 Aufgabe 1 Es sei gegeben, dass eine Datei mit F Bit über einen Pfad, der über Q Links durch das Netzwerk führt, gesendet wird. Das Netzwerk