Lista de Exercícios. Camada de Enlace de Dados

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1 Lista de Exercícios Camada de Enlace de Dados 1. Um pacote de uma camada superior de redes é dividido em 10 quadros, e cada quadro tem 80% de chances de chegar sem danos. Se o protocolo de enlace de dados não fizer qualquer controle de erros, quantas vezes em média a mensagem deverá ser enviada para que o processo inteiro seja concluído? 2. A codificação de caracteres a seguir é usada em um protocolo de enlace de dados: A: ; B: ; FLAG: ; ESC: Mostre a seqüência 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: (a) Contagem de caracteres. (b) Bytes de flag com inserção de bytes. (c) Bytes de flag no início e no fim, com inserção de bits. 3. O fragmento de dados a seguir ocorre no meio de um fluxo de dados para o qual é usado o algoritmo de inserção de bytes descrito no texto: A B ESC C ESC FLAG FLAG D. Qual será a saída após a inserção? 4. Um de seus colegas, Scrooge, assinalou que é um desperdício encerrar cada quadro com um byte de flag e depois iniciar o próximo quadro com um segundo byte de flag. Um único byte de flag também poderia servir, e um byte economizado é um byte ganho. Você concorda? 5. Uma string de bits, , precisa ser transmitida na camada de enlace de dados. Qual é a string efetivamente transmitida após a inserção de bits? 6. 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 seqüência de verificação de quadro (FCS)? Se não for possível, qual é o motivo? Se for possível, como isso é feito? O FCS desempenha alguma função nesse caso? 7. Explique para que servem e como funcionam os esquemas de delimitação de quadros orientados e bit e orientados a byte. Desenhe esquematicamente cada um desses esquemas e explique como funcionam. 8. Você consegue imaginar alguma circunstância em que seria preferível um protocolo de loop aberto (por exemplo, um código de Hamming) aos protocolos de feedback (Send / Ack) discutidos neste capítulo? 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 é a distância de Hamming desse código? 10. As mensagens de dezesseis bits são transmitidas com o uso de um código de Hamming. Quantos bits de verificação são necessários para assegurar que o receptor

2 possa detectar e corrigir erros de um único bit? Mostre o padrão de bits transmitido no caso da mensagem Suponha que seja usada a paridade par no código de Hamming. 11. Um byte de 8 bits com valor binário deve ser codificado com a utilização de um código de Hamming de paridade par. Qual é o valor binário depois da codificação? 12. Um código de Hamming de 12 bits cujo valor hexadecimal é E4F chega a um receptor. Qual era o valor original em hexadecimal? Suponha que não exista mais de 1 bit com erro. 13. Uma forma de detectar erros é transmitir dados como um bloco de n linhas com k bits por linha e acrescentar bits de paridade a cada linha e a cada coluna. O canto inferior direito é um bit de paridade que verifica sua linha e sua coluna. Esse esquema detectará todos os erros simples (isolados)? E os erros duplos? E os erros triplos? 14. Um bloco de bits com n linhas e k colunas utiliza bits de paridade horizontais e verticais para a detecção de erros. Imagine que exatamente 4 bits sejam invertidos devido a erros de transmissão. Derive uma expressão para a probabilidade de que o erro não seja detectado. 15. Qual é o resto obtido pela divisão de x7 + x5 + 1 pelo polinômio gerador x3 + 1? 16. Um fluxo de bits é transmitido com a utilização do método de CRC padrão descrito no texto. O polinômio gerador é x Mostre o string de bit a ser transmitido. Suponha que o terceiro bit a partir da esquerda seja invertido durante a transmissão. Mostre que esse erro é detectado na extremidade receptora. 17. Os protocolos de enlace de dados quase sempre colocam o CRC no final, em vez de inseri-lo no cabeçalho. Por quê? 18. Um canal tem uma taxa de bits de 4 kbps e um retardo de propagação de 20 ms. Para que faixa de variação de tamanhos de quadros a técnica stop-and-wait proporciona uma eficiência de pelo menos 50%? 19. Imagine que um protocolo de janela deslizante utilize tantos bits para números de seqüência, que nunca ocorra sobreposição. Que relações devem ser mantidas entre as quatro bordas da janela e o tamanho da janela, que é constante e idêntica para o transmissor e o receptor? 20. Imagine que você esteja desenvolvendo o software da camada de enlace de dados para uma linha utilizada no envio, mas não na recepção de dados. A outra extremidade da conexão utiliza o HDLC, com um número de seqüência de 3 bits e um tamanho de janela de sete quadros. Você gostaria de armazenar em buffer tantos quadros fora de seqüência quanto fosse possível, a fim de melhorar a eficiência, mas não tem permissão para modificar o software no lado do transmissor. E possível ter uma janela receptora maior que um, e ainda assim garantir que o protocolo nunca

3 falhará? Nesse caso, qual será a maior janela que poderá ser utilizada com segurança? 21. Considere um canal de satélite de 64 kbps livre de erros utilizado para enviar quadros de dados de 512 bytes em um sentido, com confirmações muito curtas voltando no outro sentido. Qual é o throughput máximo para os tamanhos de janelas iguais a 1, 7, 15 e 127? O tempo de propagação entre a Terra e o satélite é 270 ms. 22. Um cabo com 100 Km de comprimento funciona na taxa de dados T1. A velocidade de propagação no cabo é igual a 2/3 da velocidade da luz no vácuo. Quantos bits o cabo pode conter? 23. O PPP se baseia intimamente no HDLC, que utiliza a técnica de inserção de bits para evitar que bytes de flag acidentais na carga útil causem confusão. Cite pelo menos um motivo pelo qual o PPP utiliza a inserção de bytes e não a inserção de bits. 24. Qual é o overhead mínimo para o envio de um pacote IP usando o PPP? Leve em consideração apenas o overhead introduzido pelo próprio PPP, e não o overhead do cabeçalho IP. Padrão IEEE (Ethernet) 25. Explique detalhadamente como funciona o protocolo CSMA/CD. 26. Qual a diferença de uma rede Ethernet operando em Half duplex e Full duplex referente à possibilidade de colisão? Explique detalhadamente, de que maneira e com quais equipamentos pode-se evitar ou eliminar colisões numa rede Ethernet. Explique detalhadamente como isto pode melhorar o desempenho global de todos os nós tentando acessar uma rede Ethernet. 27. Descreva as etapas envolvidas na codificação de um sinal 100BaseT numa rede Ethernet, explicando como é feita e a função de cada etapa. 28. Descreva um quadro Ethernet, explicando os campos e as funções de cada um. 29. Explique o que é colisão e como estas impactam o tráfego de uma rede Ethernet. Explique em detalhes como a mesma é evitada em redes comutadas, explicando como o uso de switches limita as colisões. Explique em detalhes como ficam os domínios de colisão nos dois casos: redes com e sem switches (com hub ou cabo coaxial). 30. Numa rede 10Base5 em sua configuração mais longa possível (2500m), há 5 segmentos em série separados por repetidores. Determine um modelo para calcular o tamanho mínimo do quadro, necessário para a detecção de colisão. Em função da velocidade de propagação no cabo (V), o comprimento da rede (L) e da taxa de transmissão (R). Considere o retardo em cada repetidor nulo.

4 31. Refaça a questão anterior, considerando que cada repetidor possui um retardo de (A) segundos. 32. O que é e como funcionam as VLANs? Explique: a) O que é e como são definidas; b) Para que servem; c) Quais as vantagens e desvantagens; d) Como é feito o endereçamento dos nós de uma VLAN, mostre esquematicamente um quadro típico; e) Explique como e de que maneira as VLANs permitem organizar e otimizar o tráfego numa rede; f) Explique como podem ser implementadas (endereçamento de...). O Padrão TCP/IP 33. Uma rede Ethernet com protocolo TCP/IP possui o arranjo mostrado abaixo: Determine: a) Determine a quantidade de hosts em cada sub-rede (1 e 2); b) Desenhe como serão os quadros de envio do Host 1 para o Servidor 1, localizado numa outra rede. Desenhe os quadros de sub-rede local e pacotes de rede, contendo os endereços MAC e IP de origem e destino, em cada etapa do tráfego, antes e após os roteadores, inclusive dentro de cada rede e entre as redes.

5 34. Descreva como funciona o protocolo de janela deslizante do tipo retransmissão seletiva (usado no protocolo TCP), indicando graficamente como se dá o envio e recebimento dos pacotes, bem como o reconhecimento no caso de erros. 35. Explique detalhadamente as diferenças da comunicação orientada a conexão e não orientada a conexão, explicando as etapas do funcionamento de cada tipo, quais as vantagens e desvantagens de cada uma e em que tipo de aplicação cada uma é mais indicada. Dê exemplos de protocolos com essas características. 36. Descreva as funções dos campos de um datagrama IP-v.4, mostrado abaixo: Indique as características de cada campo (conteúdo, função, tamanho, valores usuais - quando for o caso).