Teleprocessamento e Redes (MAB-510) Gabarito da Segunda Lista de Exercícios 01/2010

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1 Teleprocessamento e Redes (MAB-510) Gabarito da Segunda Lista de Exercícios 01/2010 Prof. Silvana Rossetto (DCC/IM/UFRJ) 1 13 de julho de 2010 Questões 1. Qual é a diferença fundamental entre um roteador e um comutador de enlace? (Kurose/Ross) Um roteador redireciona um pacote baseado no endereço da camada 3 (camada de rede), enquanto um comutador de enlace redireciona um pacote baseado no endereço MAC (endereço da camada 2). 2. Qual é a diferença entre roteamento e redirecionamento? (Kurose/Ross) Redirecionamento trata do movimento de pacotes de um enlace de entrada do roteador para o enlace de saída apropriado. Roteamento trata da determinação de entre hosts fontes e destinatários. 3. Por que podem ocorrer perdas de pacotes nos enlaces de entrada e de saída de um roteador? (Kurose/Ross) A perda de pacotes pode ocorrer quando o tamanho da fila da porta de entrada cresce muito, devido ao atraso/lentidão de processamento do roteador (o seu espaço de buffer é exaurido). A perda de pacotes pode ocorrer quando o tamanho da fila da porta de saída cresce muito, devido à lentidão do enlace de saída. 4. Os roteadores posuem endereços IP? Se sim, com qual finalidade? (Kurose/Ross) Sim. Ele devem possuir um endereço IP para uma das suas interfaces de entrada e saída. 5. Qual é o valor binário correspondente ao IP ? (Kurose/Ross) Suponha um roteador sem fio conectado a um modem de cabo e que o provedor de Internet associe dinamicamente um endereço IP ao equipamento conectado ao modem (nesse caso o roteador sem fio). Suponha também que 5 PCs (usando comunicação sem fio) estejam conectados ao roteador. Como endereços IPs distintos podem ser designados para cada PC? O roteador sem fio usa NAT? (Kurose/Ross) Tipicamente o roteador sem fio inclui um servidor DHCP que é usado para designar um endereço IP para o 5 PCs e para a interface de subrede do roteador. Sim, o roteador sem fio também usa NAT, uma vez que ele obtém apenas um endereço IP do ISP. 7. Compare e contraste algoritmos de roteamento de estado de enlace e de vetor de distância. (Kurose/Ross) Algoritmos de estado de enlace: computam o caminho de menor custo entre fonte e destino usando conhecimento global e completo sobre a rede (algoritmo de caminhos mínimos de Dijkstra). Algoritmos de vetor de distância: o cálculo do caminho de menor custo é feito de modo iterativo e distribuído. Cada nó sabe apenas quem são os vizinhos para os quais ele deveria enviar um pacote para alcançar um dado destino, e o custo do caminho dele mesmo ao destino.

2 8. Qual é a diferença entre implementar broadcast via vários unicasts ou usando um roteador que suporta broadcast? (Kurose/Ross) Um unicast de n-caminhos tem os seguintes problemas: (a) eficiência, várias cópias do mesmo pacote são enviadas para os mesmos enlaces (a fonte gera várias cópias do mesmo pacote); (b) endereçamento: a fonte deve conhecer (ou descobrir) os endereços de todos os destinatários. 9. Quais são os papéis desempenhados pelo protocolo IGMP e por um protocolo de roteamento multicast? (Kurose/Ross) IGMP é um protocolo que executa apenas entre o host e seu roteador multicast de primeiro salto. O IGMP permite que um host especifique (para o seu roteador multicast de primeiro salto) o grupo multicast para o qual ele deseja se juntar. Cabe ao roteador multicast interagir com outros roteadores multicast (executando o protocolo de roteamento multicast) para garantir que os dados recebidos e/ou destinados ao grupo sejam roteados apropriadamente. 10. Qual é a diferença entre árvore de grupo compartilhada e árvore baseada na fonte no contexto de roteamento multicast? (Kurose/Ross) Em uma árvore de grupo compartilhada, todos os emissores enviam seu tráfego multicast usando a mesma árvore de roteamento. Em uma árvore baseada na fonte, os datagramas multicast de um host fonte são roteados sobre uma árvore de roteamento específica construída para esse host (cada host fonte pode ter uma árvore de roteamento distinta e um roteador pode ter que manter várias árvores de roteamento para um dado grupo multicast. 11. Suponha que a camada de rede em um host fonte aceite segmentos de tamanho máximo 1200 bytes e um endereço de host destino da camada de transporte. A camada de rede garante a entrega do segmento de transporte no host destino. Suponha que vários processos da camada de aplicação estejam executando no host destino. (a) Projete o protocolo da camada de transporte mais simples possível (assuma que cada processo é associado a um número de porta de 4 bytes). (b) Modifique o protocolo para que ele entregue o endereço de retorno para o processo destino. (Kurose/Ross) (a) Vamos nomear o protocolo de Protocolo de Transporte Simples (PTS). No lado do emissor, o PTS aceita uma porção de dados do processo emissor até o limite máximo de 1996 bytes, um endereço de host destino e um número de porta destino. O PTS adiciona o cabeçalho de 4 bytes com o número de porta destino, e entrega o segmento resultante, junto com o endereço de host destino à camada de rede. A camada de rede entrega o segmento para o PTS no host destino. O PTS examina o número da porta no cabeçalho do segmento, extrai a porção de dados do segmento e a entrega para o processo identificado pelo número de porta. (b) O segmento precisará ter agora dois campos de cabeçalho: um campo de porta destino e um campo de porta fonte. No lado do servidor, o PTS aceita uma porção de dados do processo emissor até o limite de 1992 bytes, um endereço de host destino, um número de porta destino e um número de porta fonte. O PTS cria um segmento que contém os dados da aplicação e as portas fonte e destino. O PTS entrega o segmento gerado para a camada de rede, juntamente com o endereço do host destino. Depois de receber o segmento, o PTS no host destino entrega para a aplicação os dados recebidos e o número da porta fonte. 12. Descreva as razões para um desenvolvedor de aplicações de rede escolher o pro-

3 tocolo de transporte UDP ao invés do TCP. (Kurose/Ross) Um desenvolvedor de aplicação pode não querer que a sua aplicação use o controle de congestionamento do TCP, o qual pode interferir na taxa de envio da aplicação durante os intervalos de ocorrência de congestionamento (ex., projetistas de aplicações de telefonia IP e videoconferência IP normalmente escolhem executar as suas aplicações usando o UDP para evitar o controle de congestionamento do TCP). Também pode ser o caso de uma aplicação não precisar da entrega confiável de dados provida pelo TCP. 13. É possível que uma aplicação de rede garanta transferência confiável de dados quando a aplicação executa sobre o UDP? Se sim, como isso é possível? (Kurose/Ross) O desenvolvedor da aplicação pode embutir a transferência confiável de dados dentro do protocolo da camada de aplicação. Entretanto isso requer um esforço adicional de implementação e manutenção nessa camada. 14. Visite o applet Java Go-Back-N no site do livro Kurose/Ross ( kurose network 4/applets/). (a) Deixe o host fonte enviar 5 pacotes e então pare a animação antes desses pacotes chegarem ao destino. Mate o primeiro pacote e retome a execução. Descreva o que aconteceu. (b) Repita o experimento, mas dessa vez deixe o primeiro pacote alcançar o destino e mate o primeiro ACK. Descreva o que aconteceu.(kurose/ross) (Observar a execução da applet Java) 15. Repita os experimentos da questão anterior mas dessa vez usando o applet do Selective-Repeat. Descreva em linhas gerais como os dois algoritmos se diferenciam. (Kurose/Ross) (Observar a execução da applet Java) Problemas 1. Hosts A e B se comunicam via conexão TCP. O host B já recebeu de A todos os bytes até o de número 126. Suponha que o host A envia dois segmentos com 70 e 50 bytes respectivamente. No primeiro segmento o número de sequência é 127, a porta fonte é 302 e a porta destino é 80. O host B envia um ACK de volta sempre que ele recebe um segmento de A. (a) No segundo segmento de A para B, qual é o número de sequência e quais são os números de porta fonte e destino? (b) Se o primeiro segmento chegou antes do segundo segmento, qual é o número de ACK enviado por B? (c) Se o segundo segmento chegou antes do primeiro segmento, qual é o número de ACK enviado por B? (Kurose/Ross) (a) No segundo segmento de A para B, o número de sequência é 197, o número da porta fonte é 302 e da porta destino é 80. (b) Se o primeiro segmento chega antes do segundo, o número de ACK enviado por B é 197, a porta fonte é 80 e a porta destino é 302. (c) Se o segundo segmento chega antes do primeiro, o número de ACK é 127, indicando que o destino ainda está esperando pelos bytes a partir do Qual é a relação (menor, maior, igual) entre a variável SendBase (número de sequência do byte mais antigo enviado pelo emissor e ainda não confirmado pelo receptor) e LastByteRcvd (número do último byte que foi recebido pelo receptor e colocado no buffer da aplicação)? (Kurose/Ross) Em qualquer instante t, SendBase 1 é o número de sequência do último byte que o emissor sabe que foi recebido corretamente e em ordem pelo receptor. O último byte recebido de fato (corretamente e em ordem) pelo receptor no instante

4 t pode ser maior que SendBase 1, se existe um ACK a caminho do emissor. Então, SendBase 1 LastByteRcvd. 3. O TCP espera receber três ACKs duplicados antes de executar a retransmissão rápida. Aponte uma possível razão para os projetistas do TCP não terem optado pela retransmissão rápida após o primeiro ACK duplicado. (Kurose/Ross) Considere que os pacotes n, n+1 e n+2 são enviados e que o pacote n é recebido e confirmado com ACK. Se os pacotes n + 1 e n + 2 são reordenados ao longo do caminho (i.e., são recebidos na ordem n + 2, n + 1), então o receptor do pacote n + 2 irá gerar um ACK duplicado para n e irá disparar uma retransmissão (caso a política seja esperar apenas o segundo ACK duplicado para a retrasnmissão). Esperando por três ACKs duplicados, pode ser o caso que dois pacotes seguintes são recebidos corretamente, enquanto n + 1 não foi recebido ainda. Os projetistas provavelmente assumiram que esperar por dois pacotes (ao invés de um) oferece um tradeoff ( meio termo ) razoável entre disparar uma retrasnmissão rápida quando necessário, mas não retransmitir prematuramente no caso de ter ocorrido apenas uma inversão da ordem de chegada dos pacotes. 4. Considere uma rede datagrama com endereços de 8 bits. Suponha que o roteador use a regra de combinar o prefixo mais longo e que ele possua as seguintes entradas na tabela de redirecionamento: (a) prefixo 1, interface 0; (b) prefixo 10, interface 1; (c) prefixo 111, interface 2; (d) prefixo outros, interface 3. Para cada uma das interfaces, mostre o conjunto de endereços de hosts de destino e o número de endereços dentro do conjunto. (Kurose/Ross). (a) a (32 endereços) (b) a (64 endereços) (c) a (32 endereços) (d) a (128 endereços) 5. Considere um roteador que interconecta três subredes: subrede 1, subrede 2 e subrede3. Suponha que todas as interfaces em cada uma das três subredes devem ter o prefixo /24. A subrede 1 deve permitir 63 interfaces, a subrede 2 deve permitir 95 interfaces e a subrede 3 deve permitir 16 interfaces. Sugira três endereços de rede (da forma a.b.c.d/x) que satisfaçam essas restrições. (Kurose/Ross) / / /28 6. Considere uma subrede com o prefixo /26. (a) Dê um exemplo de um endereço IP que pode ser designado para esse rede. (b) Suponha que um ISP possua um bloco de endereços da forma /25 e que ele deseje criar quatro subredes a partir desse bloco, todas com o mesmo número de endereços IP. Quais são os prefixos (na forma a.b.c.d/x) para as quatro subredes? (Kurose/Ross) (a) Qualquer endereço IP na faixa: a (b) /28, /28, /28, /28 7. Suponha que os datagramas IP são limitados pela camada de enlace em 1500 bytes (incluindo cabeçalho) entre o par de hosts A e B. Quantos datagramas serão necessários para enviar um arquivo MP3 de 5 milhões de bytes? Mostre como você calculou a sua resposta. (Kurose/Ross) Tamanho do arquivo = 5 milhões de bytes. Assumindo que os dados são carregados em segmentos TCP, com cada segmento TCP contendo 20 bytes de cabeçalho. Então cada datagrama pode carregar = 1460 bytes do arquivo (considerando os 20 bytes do cabeçalho IP). O número de segmentos necessários será de 5M/1460 = Todos os datagramas, com exceção do último, carregarão 1500 bytes, o último datagrama carregará = 1000 bytes.

5 1. Referências bibliográficas 1. J. Kurose and K. Ross, Redes de Computadores e a Internet uma abordagem top-down, Prentice-Hall, 3 a ed., 2005