1 Exercícios da Parte 3 Camada de Enlace de Dados. 2. Qual a importância da tarefa de enquadramento em uma transmissão de dados?

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1 BCC361 Redes de Computadores ( ) Departamento de Computação - Universidade Federal de Ouro Preto - MG Professor Reinaldo Silva Fortes ( Lista de Exercícios 02 - Camadas de Enlace e de Rede - Oito (8) exercícios de cada parte (1. Enlace e 2. Rede), e Todos os exercícios das provas de e , deverão ser entregues para serem avaliados como parte das atividades realizadas no critério de avaliação Exercícios Diversos (a escolha dos exercícios é de critério dos alunos).. - Entregue somente o número de exercícios a serem considerados para a avaliação. Recomenda-se a resolução de todos os exercícios para seus estudos de preparação para a prova. - A solução e a entrega dos exercícios é individual e deverá ser feita no Moodle até a data da segunda prova. Favor acrescentar o enunciado dos exercícios no arquivo de resoluções. - Todo o conteúdo abordado em sala de aula poderá ser cobrado na prova, mesmo que de alguma forma não esteja contemplado nesta lista de exercícios. - Bons Estudos! 1 Exercícios da Parte 3 Camada de Enlace de Dados 1. Elabore um quadro comparativo entre os tipos de serviços fornecidos pela camada de enlace destacando as suas principais caracterísiticas. 2. Qual a importância da tarefa de enquadramento em uma transmissão de dados? 3. Aponte um problema da técnica de enquadramento com byte stuffing e sua solução. Explique porque ela funciona na prática quando os bytes de FLAG e ESC ocorrem nos dados. 4. Justifique o fato de técnicas de detecção de erros serem mais usadas em meios confiáveis e das técnicas de correção de erros serem mais usadas em meios menos confiáveis. 5. Você concorda com a afirmação: É um desperdício encerrar cada quadro com um byte de flag e depois iniciar o próximo com um segundo byte de flag. Um único byte de flag também poderia servir, e um byte economizado é um byte ganho.. Justifique sua resposta. 6. A codificação de caracteres a seguir é utilizada em um protocolo de enlace de dados: A: ; B: ; FLAG: ; ESC: ; Mostre a sequência de bits transmitida (em binário) para dois quadros contendo as sequências A+B+ESC+FLAG e A+ESC+ESC+B, quando é utilizado cada um dos métodos de enquadramento a seguir: (a) Contagem de caracteres; (b) Bytes de flag com inserção de bytes; 1

2 (c) Bytes de flag no início e no fim com inserção de bits. 7. Considerando que mensagens de 16 bits devem ser transmitidas com o uso de código de Hamming, quantos bits de verificação serão necessários para assegurar que o receptor poderá detectar e corrigir erros de um único bit? Mostre o padrão de bits transmitido no caso da mensagem utilizando paridade par. 8. Utilizando paridade combinada codifique a sequência de bits a ser enviada para as palavras (cada linha da matriz será composta por uma palavra): (a) (b) (c) (d) Considere erros de transmissão para os seguintes bits: Palavra (b), bits 3 e 7; Palavra (c), bit 2; Palavra (d), bit 8; Os erros serão detectados? Justifique? 9. Um fluxo de bits é transmitido com a utilização de CRC com polinômio gerador x Mostre a sequência de bits transmitida após a codificação. Considerando um erro no terceiro bit a partir da esquerda, o que aconteceria no receptor? 10. Justifique o fato dos protocolos básicos de enlace de dados não serem usuais em situações práticas. Para solucionar os problemas destes protocolos, foram criados os protocolos de janela deslizante, defina os termos piggybacking e janela deslizante, destacando como eles conseguem sanar tais problemas. 11. Qual seria uma escolha adequada para o número de quadros antes de ocorrer o bloqueio do transmissor em um protocolo que utiliza a estratégia de pipeline em um meio que possua uma largura de banda de 1 Mbps, com quadros de bits e um tempo de latência de 270 ms? 12. Qual o motivo para afirmar que o protocolo de janela deslizante Go-Back-N funcionará bem quando ocorrem poucos erros de transmissão? Por que na Retransmissão Seletiva o tamanho da janela deverá ser (MAX_SEQ + 1)/2? 13. Descreva o protocolo PPP (Point-to-Point Protocol). 14. Disserte sobre o fato da alocação de canal estática poder ser eficiente quando o número de usuários é pequeno e a demanda por tráfego é alta e pode ser problemática quando o número de usuários é grande e variável e o tráfego é em rajadas. 15. Qual é a vantagem em utilizar um esquema de acesso ao meio baseado em slots? E da espera por um tempo aleatório para verificar se o meio está sendo utilizado (carrier sense). 16. Por que o problema de acesso ao meio em uma LAN sem fio está na realidade em identificar a atividade em torno do receptor? Descreva o funcionamento do protocolo MACA (Multiple Access with Collision Avoidance). 17. Aponte os principais aspectos envolvidos na evolução dos padrões Ethernet responsáveis pelo aumento gradual de sua capacidade (dos 10 Mbps até chegar aos 10 Gbps). 2

3 2 Exercícios da Parte 4 Camada de Rede 1. Comente as principais diferenças entre serviços orientados à conexão e serviços não orientados à conexão e apresente exemplos de uso mais apropriado para cada um destes dois tipos de serviços. 2. As redes de datagramas roteiam cada pacote como uma unidade separada, independente das demais. As redes de circuitos virtuais não precisam tomar esta providência, pois os pacotes de dados seguem uma rota predeterminada. Você diria que essa observação significa que as redes de circuitos virtuais não precisam da capacidade de rotear pacotes isolados de uma origem arbitrária até um destino arbitrário? Explique sua resposta. 3. (a) Qual é a diferença entre roteamento e encaminhamento? (b) Explique o princípio da otimização. 4. Qual a implicação de uma alteração na métrica utilizada como peso das arestas de um grafo de topologia de uma rede no roteamento pelo caminho mais curto? 5. Considere a subrede mostrada na figura abaixo. O roteamento por vetor de distância é usado e os seguintes vetores foram enviados ao roteador C: B: 5, 0, 8, 12, 6, 2 ; D: 16, 12, 6, 0, 9, 10 ; E: 7, 6, 3, 9, 0, 4 ; Os custos dos enlaces de C para B, D e E, são 6, 3 e 5, respectivamente. Qual será a tabela de roteamento de C? Forneça a interface de saída a ser usada e o custo esperado. 6. Que motivos o levaria a escolher um roteamento hierárquico. Como você escolheria o número de níveis de agrupamentos? 7. Observando a rede da figura abaixo (a), e sua árvore de escoamento (b), quantos pacotes são gerados por broabcast de B, usando-se: (a) Encaminhamento pelo caminho inverso? (b) A árvore de escoamento? 3

4 8. Considere a rede da figura abaixo, em que (a) representa a topologia da rede, (b) a sua árvore de escoamento, e (c) a árvore construída por encaminhamento pelo caminho inverso. Imagine que uma nova interface seja acrescentada entre F e G, mas de forma que a árvore de escoamento permaneça inalterada. Que mudanças ocorrerão na árvore da figura (c)? 9. Em um roteamento para dispositivos móveis, em que situações o agente local será acionado? 10. Considere a rede da figura abaixo. Esta rede é dividida em duas partes, Leste e Oeste, usando os enlaces CF e EI. Considere a transferência de um grande número de pacotes entre as duas partes utilizando roteamento com conhecimento de tráfego, utilizando o atraso no enfileiramento (carga) no peso das arestas, sendo iniciada em um momento em que a maior parte do tráfego esteja utilizando o enlace CF, qual seria o comportamento do algoritmo de roteamento? 11. Um dos problemas no controle de tráfego é determinar quando o congestionamento é iminente. Das três alternativas de monitoramento de recursos, observar o enfileiramento de pacotes em buffer é o mais promissor. Explique o motivo disso. 12. Monte um cenário imaginário para a aplicação de uma listagem de pacotes utilizando o algoritmo de enfileiramento ordenado com rodízio de filas ponderado, mostrando uma tabela com o tempo final dos pacotes. Considere ao menos 10 pacotes de tamanho variado e o uso de 4 filas de entrada sendo que pelo menos uma fila tem peso diferente das demais. 13. A rede da figura abaixo utiliza RSVP com árvores de multicast ((a) mostra a topologia da rede, (b) mostra a spanning tree de multicast para o host 1, e (c) mostra a spanning tree de multicast para o host 2). Suponha que o host 3 solicite um canal de largura de banda de 2 MB/s para o fluxo proveniente do host 1 e outro canal de 1 MB/s para o fluxo do host 2. Ao mesmo tempo, o host 4 solicita um canal de 2 MB/s para um fluxo do host 1, e o host 5 solicita um canal de 1 MB/s para um fluxo vindo do host 2. Qual será a largura de banda total reservada para essas solicitações nos roteadores A, B, C, E, H, J, K e L. 4

5 14. Considere um usuário de serviços diferenciados com encaminhamento expresso. Existe alguma garantia de que os pacotes expressos experimentarão um atraso mais curto que os pacotes regulares? Por quê? 15. Suponha que o host A esteja conectado a um roteador R1, que R1 esteja conectado a outro roteador R2, e que R2 esteja conectado ao host B. Suponha que uma mensagem contendo 900 bytes de dados e 20 bytes de cabeçalho seja repassada ao host A para ser entregue a B através do protocolo IP. Mostre os campos Tamanho total, Identificação, DF e MF do cabeçalho IP para o(s) pacote(s) transmitido(s) entre os três enlaces, considerando o uso da estratégia de descoberta da MTU do caminho. Considere que o enlace A-R1 possa admitir um tamanho máximo de quadro de bytes, incluindo um cabeçalho de quadro de 14 bytes, que o enlace R1-R2 possa admitir um tamanho máximo de quadro de 512 bytes, incluindo um cabeçalho de quadro de 8 bytes, e que o enlace R2- B possa admitir um tamanho máximo de quadro de 512 bytes, incluindo um cabeçalho de quadro de 12 bytes. 3 Prova de Dada a sequência de bits abaixo, considerando uma transmissão da esquerda para a direita e de cima para baixo, preencha os espaços necessários para aplicar código de detecção de erros através de bits de paridade por entrelaçamento, usando paridade ímpar Apresente a sequência de bits que seria transmitida após a codificação. 2. Dada a mensagem codificada: Sabendo que foi utilizado o polinômio gerador x 3 + x 2 + 1, verifique a ocorrência de erro e defina a mensagem decodificada. 5

6 3. Considere uma rede que determina um quadro de dados de bytes e um quadro de ACK de 64 bytes, uma taxa de transferência de 160 bytes/s, um tempo de latência de 0,5 s. Calcule o tempo total de transferência de dados usando o protocolo simplex stop-and-wait em um canal livre de erros entre o início do primeiro quadro e a confirmação do quinto pacote. 4. O núcleo da Ethernet Comutada está na utilização de um hardware denominado switch. Apresente algumas características deste equipamento. 5. Explique a diferença da utilização dos algoritmos de roteamento entre as redes de datagramas e as redes de circuitos virtuais. 6. Um problema no algoritmo de roteamento por inundação é a ocorrência de muitos pacotes duplicados. O que é feito para evitar que os pacotes fiquem circulando indefinidamente pela rede e para evitar que um pacote seja enviado várias vezes pelo mesmo roteador? 7. Um dos problemas no controle de tráfego é determinar quando o congestionamento é iminente. Qual das alternativas vistas em sala de aula é mais promissora? 8. Considere um usuário de serviços diferenciados com encaminhamento expresso. Existe alguma garantia de que os pacotes expressos experimentarão um atraso mais curto que os pacotes regulares? Por quê? 4 Prova de O enquadramento é uma tarefa importante da Camada de Enlace, pois tem como objetivo determinar o início e o fim de um quadro em uma transmissão. Com relação às diferentes técnicas de enquadramento estudadas, responda as questões abaixo. (a) Qual o principal problema da Contagem de Caracteres? (b) Qual a implicação da ocorrência de bytes FLAG e ESC no campo de carga útil no Byte Stuffing? (c) Qual é a estratégia usada na Violação de Codificação da Camada Física para realizar o enquadramento? 2. Utilizando o Código de Hamming, com numeração da esquerda para a direita e paridade ímpar, decodifique a mensagem Caso identifique erro, determine qual é o bit a ser corrigido. Os bits de verificação são definidos da seguinte forma: P1 = M3 + M5 + M7 + M9 + M11 P2 = M3 + M6 + M7 + M10 + M11 P4 = M5 + M6 + M7 P8 = M9 + M10 + M11 3. Com base na Figura 1 e considerando um tempo de latência em rede de 0,060 s, um quadro de dados de bytes, um quadro de ACK de 64 bytes, a uma taxa de transferência de 1800 bytes/s e um temporizador de time-out de 1,500 s, calcule o tempo gasto para a transmissão completa dos três quadros, incluindo seus respectivos ACKs. OBSs.: Nenhum outro fator influencia a transmissão; Não é contabilizado tempo entre o recebimento de um ACK e a transmissão de outro quadro; A figura não está em escala uniforme; Utilize arredondamento para três casas decimais em seus cálculos. 6

7 4. Com relação ao controle de acesso ao meio em redes sem fio, dois problemas devem ser solucionados: O problema de estação oculta e o problema da estação exposta. Descreva o funcionamento do protocolo MACA (Multiple Access with Collition Avoidance), esquematizado na Figura 2, que resolve estes problemas. 5. Defina os termos roteamento e encaminhamento. 6. Muitos algoritmos de roteamento são baseados no Princípio da Otimização. Faça uma breve descrição deste princípio. 7. Com relação ao congestionamento da rede, um problema comum em determinados algoritmos de roteamento é considerar pesos fixos para as arestas. Apresente dois fatores que podem ser utilizados como pesos de arestas que levem em consideração o tráfego da rede. Figura 1: Esquema de transmissão de três quadros usando protocolo Simplex Stop-and-Wait em canal com ruídos. 7

8 Figura 2: Protocolo MACA. (a) Envio de um RTS (Request to Send). (b) Envio de um CTS (Clear to Send). 8

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