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1 VU Technische Grundlagen der Informatik Übung 8: Peripherie, Netzwerke 8.79, 0W Übungsgruppen: Mo., 8.0. Mi., ufgabe : Virtuelle dressierung Sie arbeiten auf einem etriebssystem mit it virtuellem dressraum und Ki großen Pages. ie dressierung erfolgt byteweise. Nehmen Sie an, dass nur /8 (=.%) des adressierbaren Speichers im System tatsächlich physisch verbaut ist. a) Wie lang ist der Offset? b) us wie vielen its besteht die Page-Nummer? c) Wie lang sind die physikalischen dressen? d) Wie viel Speicher ist im System physisch verbaut? Geben Sie den Wert in Mi an! e) Wie groß ist die Page-Table maximal, wenn Page-Nummern explizit gespeichert werden und jeder intrag zusätzlich 8 Permission its enthält? Geben Sie die Größe der Page-Table in Ki an! Hinweis: Maximal bedeutet hier, dass zu jeder Page-Nummer ein intrag (ggf. mit lauter Nullen initialisiert) in der Page-Table angelegt wird. f) Wie viele rames muss sich das etriebssystem reservieren, um die Page-Table aus Teilaufgabe e) im physikalischen Speicher zu halten?

2 ufgabe : Peripherie Monitor ine Logitech 90 US H Pro Webcam US-Kamera ist in der Lage, ilder pro Sekunde mit einer uflösung von 90 x 70 im YUYV ormat aufzunehmen mit je 8 it pro Y,U,V Kanal. ie Kamera wird an einen US.0 nschluss mit 80 Mbit/s angeschlossen. Weiters besitzen Sie einen Ultra H Monitor (izo V7-K 8, cm / Zoll). Zwecks Vereinfachung nehmen Sie an, dass die Pixel quadratisch sind, der Monitor mit 0 Hz und mit voller UH- uflösung bei einer arbtiefe von it betrieben wird. Hinweis: ei dieser praxisnahen ufgabe ergeben sich keine schönen Zahlen. ie Verwendung eines Taschenrechners ist hier somit empfehlenswert. a) Wie groß ist ein uncodiertes Monitorbild und wie groß ist ein Kamerabild im Myte? b) erechnen Sie die atenraten, die benötigt werden, um Kamera- bzw. Monitorbilder zu übertragen! c) Wie viele ilder könnten in einer Sekunde rein rechnerisch über einen isplayport. bei einer atenrate von bis zu Gbit/s übertragen werden? d) Wie hoch ist die Pixeldichte in ppi (pixel per inch) Ihrer nzeige und wie breit bzw. hoch würde das unskalierte Kamerabild in Zentimeter sein? e) Welchen Vorteil hätte eine atenkompression am isplayport, wenn sich nur das Kamerabild am Montior ändert?

3 ufgabe : Peripherie 8b0b-ode in US.0 Gegeben ist der nachfolgende usschnitt aus Wikipedia ( er 8b0b-ode (auch 8b/0b-ode) ist ein Leitungscode in der Telekommunikationstechnik. abei werden 8 it aten mit 0 it codiert, sodass zum einen ein Gleichspannungsausgleich gewährleistet ist und zum anderen Taktrückgewinnung aus dem atensignal möglich ist. [...] er erzeugte atenstrom enthält daher einen Overhead von 0%. [...] a) ngenommen, Sie wollen Myte Nutzdaten unter Verwendung des 8b0b-odes übertragen. Wie viele ytes werden tatsächlich übertragen? (ohne erücksichtigung von K-Wörtern, Prüfsummen, o.ä.) b) ie 8b0b-odierung wird u.a. bei US.0 verwendet, das eine theoretische ruttodatenrate von Git/s angibt. Wie hoch ist die effektive atenrate von US.0 nach 8b0b-odierung in Myte/s? c) ngenommen, Sie kopieren von Ihrem P ein Gyte großes Video auf Ihre externe US.0 estplatte. er Kopiervorgang dauert Sekunden. Wie hoch ist die tatsächlich erzielte Nutzdatenrate? d) rläutern Sie zwei mögliche Ursachen, warum die erzielte Nutzdatenrate aus Teilaufgabe c) unter der effektiven atenrate von US.0 aus Teilaufgabe b) liegt!

4 ufgabe : Peripherie SS & Kompression Viele gängige SSs verwenden Kompression bei der atenspeicherung. inerseits kann komprimierte Speicherung das Lesen und Schreiben beschleunigen, andererseits die Lebensdauer der SS erhöhen, da generell weniger zu speichernde aten anfallen. eispielsweise wird bei der SS OZ Revorive X ein Sandorce lash-ontroller verwendet, der ein Komprimierungsverfahren einsetzt. ie Kompressionsrate dieser SS wurde folgendermaßen getestet: Type of ile M/s Ratio Random ata 809 : Sample Video 8.0: Text-based.csv file 0.:.csv with just numbers 0.80: ll Zeroes 8.8: [uszug von: erechnen Sie auf asis dieser Tabelle: a) Wie lange dauert die Übertragung eines Videos in der Größe von M auf diese SS? b) ine textbasierte.csv-atei wird auf 0 K komprimiert. Wie groß ist die atei unkomprimiert? c) ine.csv-atei, die ausschließlich Zahlen enthält, ist unkomprimiert K groß. Wie groß ist die zugehörige komprimierte atei? d) Welche der folgenden Schnittstellen würde(n) die Übertragungsgeschwindigkeit dieser SS nicht begrenzen? Interface US.0 US.0 irewire 00 irewire 800 est.0 est.0 PIe x.0 Geschwindigkeit 80 Mbit/s Gbit/s 00 Mbit/s 800 Mbit/s Gbit/s Gbit/s Gbit/s

5 ufgabe : Netzwerke Shortest Path Routing Gegeben ist der folgende Graph eines Netzwerks: estimmen Sie mit dem Shortest Path Routing-lgorithmus nach ijkstra (vgl. oliensatz Netzwerke) den kürzesten Pfad zwischen den Teilnehmern und. Zeichnen Sie den Graphen nach jedem Verarbeitungsschritt und geben Sie den resultierenden Pfad in der orm X Y Z an! Schritt : Schritt : Schritt : Schritt : Schritt : Schritt :

6 ufgabe : Netzwerke nalyse Sie bekommen das Netzwerk...0/0 vom Network Information enter (NI) zugewiesen. NI Netz:...0/0 lient I efault Gateway Router I Switch I Router..8./ Hub lient H..8./ Switch lient lient I..8./ lient.../ Hub lient..8./ lient..8./ lient...0/ lient G...8/ eantworten Sie folgende ufgabenstellungen unter Zuhilfenahme obiger Grafik: a) Geben Sie die Netzadresse und die roadcast-dresse Ihres Netzwerks an! b) Geben Sie die Netzadresse und die roadcast-dresse des von Router verwalteten Subnetzes an! c) Wie viele IP-dressen stehen noch für weitere Hosts im Teilnetz von Router zur Verfügung? d) Von lient wird ein Paket zu lient H geschickt. Welche Netzwerk-lemente sehen dieses Paket? e) lient schickt ein Paket an die IP-dresse... Welche Netzwerk-lemente sehen dieses Paket? f) Welcher dressbereich steht an I noch zur Verfügung? Geben Sie die zugehörige Netzadresse, roadcast-dresse und Subnetzmaske an!

7 ufgabe 7: Netzwerke atenkapselung In einem Netzwerk sollen mittels Telnet 0 yte Nutzdaten übertragen werden. Sie verwenden folgende Protokolle: Telnet TP IPv thernet s gelten folgende Header-Größen: IPv yte, TP 0 yte, thernet 8 yte, Telnet yte. ie Transportschicht beschränkt die Größe eines übertragenen Paketes (Nutzdaten + Header) auf maximal yte. lle darunterliegenden Schichten unterliegen keiner weiteren eschränkung. a) Ordnen Sie die angegebenen Protokolle den Layern im TP/IP-Referenzmodell zu. In Klammer sind die jeweils entsprechenden Schichten des OSI-Modells angegeben. Layer Protokoll pplication (-7) Transport () Internet () Network (-) b) In wie viele inzelpakete muss die Transportschicht das ursprüngliche Telnet-Paket aufteilen? c) Wie viel Prozent Overhead (= Σ Header / übermittelte aten) fallen bei der Übertragung an? Runden Sie auf ganze Prozent! d) Nehmen Sie an, Sie können die Pakete im Netzwerk mit kb/s übertragen. Wie lange dauert die Übertragung? Wie hoch ist die Nutzdatenrate? Hinweis: ie Nutzdatenrate gibt den Teil der gesamten atenrate an, der nach bzug von Overhead noch an tatsächlich nutzbarer Kapazität des Mediums für die eigentlichen Nutzdaten übrig bleibt. e) Sie verbinden sich von unterwegs aus über eine mittels VPN (Virtual Private Network) gesicherte WLN Verbindung zum Netzwerk und können die Pakete ebenso mit kb/s übertragen. Welche Konsequenzen ergeben sich durch Ihre Verbindung in ezug auf die Übertragungszeit?

8 ufgabe 8: Netzwerke IPv Subnetting Sie bekommen vom Provider für Ihr irmennetz das IPv-Netzwerk :0:0000:08:0000:0000:..0.0/0 zugewiesen. Sie wissen außerdem, dass Ihr irmennetz Teil eines /00 Netzwerkes Ihres Providers ist. a) Geben Sie die dresse in minimaler Notation an (vgl. Netzwerke)! b) Wie lautet die Netzadresse des übergeordneten Gesamtnetzes Ihres Providers in IR-Notation? c) Wie viele Teilnetze in der Größe Ihres irmennetzes kann der Provider mit dem übergeordneten Gesamtnetz vergeben? d) Geben Sie den gesamten dressbereich Ihres irmennetzes an! e) Sie wollen Ihr irmennetz in vier gleich große Teilnetze aufteilen. Geben Sie für jedes Teilnetz die folgenden Informationen an: () Netzadresse () für Hosts verwendbarer IP-dressbereich () Subnetzmaske () roadcast-dresse (in IPv auch als Multicast bezeichnet)

9 ufgabe 9: Netzwerke Routing Gegeben ist folgende Routing-Tabelle: Zieladresse Netzmaske Gateway Interface IP-dressbereich on-link ei jedem Paket, das zugestellt werden muss, wird die Routing-Tabelle von oben nach unten nach einem passenden intrag durchsucht. On-link bedeutet, dass sich der dressraum im lokalen Netz befindet und die Pakete direkt zugestellt werden können. a) rgänzen Sie den IP-dressbereich in der Tabelle! b) Wie lautet die roadcast-dresse des lokalen Netzwerkes? c) Wie viele dressen stehen im lokalen Netz für Hosts zur Verfügung? d) Wie lautet die Netzadresse des lokalen Netzwerkes? e) Über welches Interface werden Pakete an die IP-dresse... gesendet? f) Welches Gateway ist für die IP-dresse zuständig? g) Geben Sie eine IP-dresse an, die auf Interface geroutet wird oder begründen Sie, warum es eine solche dresse bei der vorliegenden Routing-Tabelle nicht geben kann!

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