PEL/FEN Redes de Computadores 2018/1 Terceira Lista de Exercícios Prof. Marcelo Gonçalves Rubinstein

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1 PEL/FEN Redes de Computadores 2018/1 Terceira Lista de Exercícios Prof. Marcelo Gonçalves Rubinstein 1) Descreva os principais serviços providos pela camada enlace. 2) Descreva os vários métodos utilizados para marcar o início e o fim dos quadros. 3) A codificação de caracteres a seguir é usada em um protocolo de enlace de dados: A: ; B: ; FLAG: ; ESC: Mostre a sequência de bits transmitida (em binário) para o quadro de quatro caracteres: A B ESC FLAG quando é utilizado cada um dos métodos de enquadramento a seguir: (Tanenbaum) a) Contagem de caracteres. b) Octetos de flag com inserção de octetos. c) Octetos de flag no início e no fim, com inserção de bits. 4) Um de seus colegas assinalou que é um desperdício encerrar cada quadro com um octeto de flag e depois iniciar o próximo quadro com um segundo octeto de flag. Um único octeto de flag também poderia servir, e um octeto economizado é um octeto ganho. Você concorda? (Tanenbaum) 5) Descreva os vários tipos de métodos de detecção e correção de erros. 6) Você consegue imaginar alguma circunstância em que seria preferível um protocolo de loop aberto (FEC) aos protocolos de feedback? (Tanenbaum) 7) Quais as distâncias necessárias dos códigos para detectar d erros e corrigir d erros? 8) Dê exemplos que mostrem que verificações de paridade bidimensional podem detectar e corrigir um erro único e que um erro de bit duplo pode ser detectado, mas não corrigido. (Baseada no Kurose) 9) Para proporcionar maior confiabilidade que a obtida com um único bit de paridade, um esquema de codificação para detecção de erros utiliza um bit de paridade para verificar todos os bits de numeração ímpar e um segundo bit de paridade para todos os bits de numeração par. Qual a distância de Hamming desse código? (Tanenbaum) 10) Quando o recurso de inserção de bits é usado, é possível que a perda, a inserção ou a modificação de um único bit provoque um erro não-detectado pela soma de verificação? Se não for possível, qual é o motivo? Se for possível, como isso é feito?

2 O comprimento da soma de verificação desempenha alguma função nesse caso? (Tanenbaum) 11) Por que geralmente o CRC é usado no enlace e não uma soma de verificação? Por que a soma de verificação é usada no transporte e não o CRC? 12) Um fluxo de bits é transmitido com a utilização do CRC. O polinômio gerador é x Mostre a cadeia de bits real transmitida. Suponha que o terceiro bit a partir da esquerda seja invertido durante a transmissão. Mostre que esse erro é detectado na extremidade receptora. (Baseada no Tanenbaum) 13) Os protocolos de enlace de dados quase sempre colocam o CRC em um final, em vez de inseri-lo no cabeçalho. Por que? (Tanenbaum) 14) Descreva as principais características dos protocolos HDLC e PPP. 15) O PPP se baseia intimamente no HDLC, que utiliza a técnica de inserção de bits para evitar que octetos de flags acidentais na carga útil causem confusão. Cite pelo menos um motivo pelo qual o PPP utiliza a inserção de octetos e não a inserção de bits. (Tanenbaum) 16) Descreva as principais funções de cada camada do modelo 802 do IEEE. 17) Descreva os métodos de acesso múltiplo Aloha, Slotted Aloha, CSMA persistente, CSMA não persistente, CSMA p-persistente e CSMA/CD. Mostre como a colisão é inferida/detectada em cada caso. 18) Descreva as principais características e os diferentes tipos de protocolos de revezamento. 19) Considere um canal de difusão com N nós e uma taxa de transmissão de R bps. Suponha que o canal use varredura (com um nó centralizador adicional) para acesso múltiplo ao meio. Suponha que o intervalo de tempo entre o momento que um nó conclui a transmissão e o momento em que o nó subsequente é autorizado a transmitir (isto é, o atraso de varredura) seja d poll. Suponha ainda que, dentro de uma rodada de varredura, um dado nó seja autorizado a transmitir, no máximo Q bits. Qual é a vazão máxima do canal? (Baseada no Kurose) 20) Descreva as principais características e os diferentes tipos de protocolos de divisão de canal. 21) Descreva os vários tipos de codificações utilizados em redes de computadores. 22) Descreva o método de acesso múltiplo utilizado pelo Ethernet.

3 23) Lembre-se de que, com o protocolo CSMA/CD do Ethernet de 10 e de 100 Mbps, o adaptador espera K. 512 tempos de bits após uma colisão, onde K é escolhido aleatoriamente. Para K = 100, quanto tempo o adaptador espera até voltar a escutar o meio para uma Ethernet de 10 e de 100 Mbps? (Baseada no Kurose) 24) Em CSMA/CD, após a quinta colisão, qual é a probabilidade de que um nó escolha K = 4? O resultado K = 4 corresponde a um atraso de quantos segundos em uma rede Ethernet de 10 Mbps? (Kurose) 25) Considere uma rede CSMA/CD que funcione a 1 Gbps em um cabo de 1 km, sem repetidores. A velocidade do sinal no cabo é de km/s. Qual é o tamanho mínimo do quadro? (Baseada no Tanenbaum) 26) Suponha que os nós A e B estejam no mesmo segmento de Ethernet de 10 Mbps e que o atraso de propagação entre os dois nós seja de 225 tempos de bit. Suponha também que o nó A comece a transmitir um quadro e que, antes de terminar, o nó B comece também a transmitir um quadro. O nó A pode terminar de transmitir antes de detectar que B transmitiu? O que aconteceria se o atraso de propagação fosse igual a 325 tempos de bit? Justifique matematicamente a sua resposta. Dica: use o pior caso de transmissão de 512 tempos de bit. (Baseada no Kurose) 27) Um resultado aproximado para a eficiência do Ethernet é dado por 1/(1+5t prop /t trans ). Intuitivamente, essa aproximação é razoável? Dica: considere t prop próximo de 0 e depois t trans muito grande. 28) Considere uma Ethernet 100BaseT. Considerando que a velocidade de transmissão no meio é 1, m/s, que o comprimento dos quadros é de 1000 octetos e que não há repetidores, para se ter uma eficiência de 0,50, qual deve ser a distância máxima entre um nó e o hub? Essa distância calculada pode ser usada em função da norma 100BaseT? Essa distância calculada garante que um nó transmissor A poderá detectar se outro nó transmitiu enquanto A estava transmitindo? Justifique a sua resposta. Dica: Use o resultado da questão 27. (Baseada no Kurose) 29) Suponha que os nós A e B estejam no mesmo segmento de uma rede Ethernet de 10 Mbps e que o atraso de propagação entre os dois nós seja de 245 tempos de bit. Suponha também que A e B enviem quadros ao mesmo tempo, que os quadros colidam e que A e B escolham valores diferentes de n (número aleatório) no algoritmo CSMA/CD. Supondo-se que nenhum outro nó esteja ativo, as retransmissões de A e B

4 podem colidir? Justifique matematicamente a sua resposta. Dica: Considere o reforço de colisão de 32 bits. (Baseada no Kurose). 30) Explique detalhadamente a razão da necessidade de um tamanho de quadro mínimo para o Ethernet. 31) Por que existe um tamanho máximo para o quadro Ethernet? 32) Qual a taxa de símbolos por segundo da rede Ethernet padrão de 10 Mbps? (Baseada no Tanenbaum) 33) Por que a codificação Manchester não é utilizada no Ethernet a 100 Mbps e a 1 Gbps? 34) Caso a taxa de transmissão do Ethernet em cabo coaxial fosse de 100 Mbps ao invés de 10 Mbps, o que deveria ser feito para garantir que todas as estações detectassem colisões? 35) Descreva as características de um hub e de um comutador, destacando as suas principais vantagens e desvantagens. 36) Suponha que dois nós, A e B, estejam ligados às extremidades opostas de um cabo de 800 metros e que cada um tenha um quadro de 1500 bits (incluindo todos os cabeçalhos e preâmbulos) para transmitir um ao outro. Ambos os nós tentam transmitir no tempo t = 0. Suponha que haja quatro repetidores entre A e B, cada um inserindo um atraso de 20 bits. Admita que a taxa de transmissão é 100 Mbps e que é usado um CSMA/CD com intervalos de backoff múltiplos de 512 bits. Após a primeira colisão, A sorteia K = 0 e B sorteia K = 1 no protocolo de backoff exponencial. Ignore o sinal de reforço e o tempo de atraso de 96 bits. (Kurose) a) Qual é o atraso de propagação em um sentido (incluindo os atrasos de repetidores) entre A e B em segundos? Suponha que a velocidade de propagação do sinal seja m/s. b) Em que tempo (em segundos) o pacote de A é completamente entregue em B? c) Agora suponha que somente A tenha um pacote para enviar e que os repetidores sejam substituídos por comutadores. Suponha que cada comutador tenha um atraso de processamento de 20 bits além do atraso de armazenagem e repasse. Em quanto tempo, em segundos, o pacote de A é entregue em B? 37) Quais são os fatores que podem limitar a taxa de transmissão da Ethernet comutada? 38) Descreva o funcionamento do protocolo ARP.

5 39) Por que uma pesquisa ARP é enviada dentro de um quadro em difusão? Por que uma resposta ARP é enviada dentro de um quadro com um endereço MAC de destino específico? (Kurose) 40) Descreva o funcionamento do protocolo DHCP.