capítulo 1: questões de revisão

1: Questões de Revisão 1c-1

Capítulo 1: Questões de Revisão


Seções 1.1-1.4

1. Quais são os dois tipos de serviços que a Internet provê para as suas aplicações? Apresente algumas características de cada um destes serviços.

2. Foi dito que controle de fluxo e controle de congestionamento são equivalentes. Isto é verdade para o serviço orientado a conexões da Internet? Os objetivos do controle de fluxo e do controle de congestionamento são os mesmos?

3. Descreva brevemente como o serviço orientado a conexões da Internet provê um transporte confiável.


Seções 1.1-1.4

4. Quais são as vantagens de uma rede comutada por circuitos em relação a uma rede comutada por pacotes? Quais as vantagens do TDM sobre o FDM numa rede comutada por circuitos?


Seções 1.1-1.4

5. Suponha que entre um host transmissor e um host receptor haja exatamente um comutador de pacotes. As taxas de transmissão entre o host transmissor e o comutador e entre o comutador e o host receptor são, respectivamente, R1 e R2. Assumindo que o roteador utiliza comutação de pacotes do tipo armazena e retransmite (store-and-forward), qual é o atraso fim a fim para enviar um pacote de comprimento L? (Ignore os atrasos de enfileiramento, propagação e de processamento).


Seções 1.1-1.4

6. Quais são algumas das tecnologias de rede que utilizam circuitos virtuais? (Encontre boas URLs que discutam e expliquem estas tecnologias).

7. O que entendemos por informação de estado da conexão numa rede de circuitos virtuais?

8. Suponha que você está desenvolvendo um padrão para um novo tipo de rede. Você deve decidir se a sua rede vai usar roteamento de CVs (circuitos virtuais) ou de datagramas. Quais são os prós e contras de utilizar CVs?


Seções 1.5-1.7

9. A largura de banda de um sistema HFC é dedicada ou compartilhada entre os seus usuários? É possível haver colisões num canal HFC downstream (da raiz da árvore de distribuição até as residências)? Por que ou por que não?

10. Qual é a taxa de transmissão de LANs Ethernet? Para uma dada taxa de transmissão, cada usuário da LAN pode transmitir continuamente a esta taxa?

11. Quais são alguns dos meios físicos sobre os quais o Ethernet pode funcionar?


Seções 1.5-1.7

12. Modems discados, RDSI, HFC e ADSL são todos utilizados para acesso residencial. Para cada uma destas tecnologias de acesso, forneça uma faixa de taxas de transmissão e comente se a largura de banda é compartilhada ou dedicada.

13. Considere a transmissão de uma série de pacotes de um host transmissor a um host receptor através de uma rota fixa. Liste as componentes do atraso no atraso fim-a-fim para um dado pacote. Quais destes atrasos são constantes e quais são variáveis?


Seções 1.5-1.7

14. Revise a analogia da caravana de carros da Seção 1.6. Assuma de novo que a velocidade de propagação seja de 100 km/hora. a. Suponha que a caravana percorre 200 km,

começando diante do primeiro pedágio, passando através de um segundo pedágio e terminando imediatamente antes de chegar no terceiro pedágio. Qual é o atraso fim-a-fim?

b. Repita o item (a) assumindo agora que ao invés de dez carros, temos apenas sete.

15. Liste cinco tarefas que uma camada pode efetuar. É possível que uma (ou mais) destas tarefas seja(m) efetuadas por duas (ou mais) camadas?


Seções 1.5-1.7

16. Quais são as cinco camadas da pilha de protocolos da Internet? Quais são as principais responsabilidades de cada uma destas camadas?

17. Que camadas da pilha de protocolos da Internet são processadas pelo roteador?


Problemas


Problema 1

Projete e descreva um protocolo de camada de aplicação a ser usado entre uma máquina de caixa automático e o computador central de um banco. O seu protocolo deve permitir que o cartão e a senha de um usuário seja verificado, que o saldo da conta (mantido no computador central) seja consultado e que sejam efetuados saques. As suas entidades de protocolos devem ser capazes de lidar com o caso bastante comum de que a conta não tenha saldo suficiente para cobrir o saque.

Especifique o seu protocolo listando as mensagens que são trocadas e as ações tomadas pelos caixas eletrônicos ou pelo computador central ao transmitir e receber mensagens.


Problema 1 (cont.)

Rascunhe a operação do seu protocolo para o caso de um saque simples sem erros usando um diagrama de tempo semelhante ao da Figura 1.2.

Explicite quais são as hipóteses feitas pelo seu protocolo sobre o serviço de transporte fim-a-fim utilizado.


Problema 2

Considere uma aplicação que transmita dados a uma taxa constante (por exemplo, o transmissor gera uma unidade de dados de N bits a cada k unidades de tempo, onde k é pequeno e fixo). Também quando esta aplicação inicia ela permanece ativa por um tempo relativamente longo.


Problema 2 (cont.)

Responda às seguintes perguntas, justificando brevemente as suas respostas: a) Que tipo de rede seria mais apropriada

para esta aplicação: comutada por pacotes ou por circuitos?

b) Suponha que seja utilizada uma rede comutada por pacotes e que todo o tráfego nesta rede provenha de aplicações do tipo descrito acima. Além do mais asssuma que a soma da taxa de dados de todas as aplicações seja inferior às capacidades de cada um dos links. É necessário algum tipo de controle de congestionamento? Por que?


Problema 3

Considere a transmissão de um arquivo de F = M . L bits num caminho com Q links. Cada link transmite a R bps. A rede está levemente carregada de modo que não há atrasos de enfileiramento. Quando é utilizada uma forma de comutação de pacotes, os M . L bits são quebrados em M pacotes cada um com L bits. O atraso de propagação é desprezível. a) Suponha que a rede seja uma rede de circuitos

virtuais comutada por pacotes. Seja ts o tempo de estabelecimento do circuito virtual. Suponha que as camadas de transmissão adicionem um total de h bits ao cabeçalho de cada pacote. Quanto tempo leva para transmitir o arquivo da fonte até o destino?


Problema 3 (cont.)

b) Suponha que a rede seja uma rede comutada por pacotes tipo datagrama e seja usado um serviço não orientado a conexões. Agora suponha que cada pacote possua 2h bits no cabeçalho. Qual o retardo para transmitir todo o arquivo?

c) Repita o item (b) mas assuma que seja usada a comutação de mensagens (ou seja, são adicionados 2h bits à mensagem e esta não é fragmentada).

d) Finalmente suponha que a rede seja comutada por circuitos. Além do mais, assuma que a taxa de transmissão do circuito entre origem e destino seja de R bps. Assumindo que ts seja o tempo de estabelecimento da conexão e que h bits sejam adicionados a todo o arquivo, qual é o tempo necessário para transmitir o arquivo?


Problema 4

Experimente o applet Java de comutação de mensagens neste capítulo. Os atrasos do applet correspondem aos atrasos da questão anterior?

Como os atrasos de propagação dos enlaces afetam o atraso total fim-a-fim para a comutação de pacotes e para a comutação de mensagens?


Problema 5

Considere a transmissão de um arquivo longo de F bits do Host A para o Host B. Há dois enlaces (e um comutador) entre A e B, e os enlaces não estão congestionados (ou seja, não há atrasos de enfileiramento). O Host A segmenta o arquivo em segmentos de S bits cada e adiciona 40 bits de cabeçalho a cada segmento, formando pacotes de L = 40 + S bits. Cada enlace possui uma taxa de transmissão de R bps. Encontre o valor de S que minimiza o atraso de transferir o pacote do Host A para o Host B. Despreze o atraso de propagação.


Problema 6

Este problema elementar começa a explorar os atrasos de propagação e o de transmissão, dois conceitos centrais em redes de dados. Considere dois hosts, Host A e B, conectados por um único enlace de taxa R bps. Suponha que os dois hosts estejam separados por m metros e suponha que a velocidade de propagação ao longo do enlace seja de s metros/seg. O Host A deve transmitir um pacote de comprimento L bits até o Host B. a) Expresse o atraso de propagação dprop em termos

de m e s. b) Determine o tempo de transmissão do pacote,

dtrans em termos de L e R.


Problema 6 (cont.)

c) Ignorando os retardos de propagação e de enfileiramento, obtenha uma expressão para o retardo fim-a-fim.

d) Suponha que o host A comece a transmitir o pacote no instante t=0. No instante t= dtrans, onde se encontra o último bit de um pacote?

e) Suponha que dprop seja maior do que dtrans. No instante t= dtrans, onde se encontra o primeiro bit do pacote?

f) Suponha que dprop seja menor do que dtrans. No instante t= dtrans, onde se encontra o primeiro bit do pacote?

g) Suponha que s = 2,5.108, L = 100 bits e R = 28 kbps. Encontre a distância m de modo que dprop seja igual a dtrans.


Problema 7 Neste problema consideramos a transmissão de voz

do Host A para o Host B através de uma rede comutada por pacotes (por exemplo, telefone Internet). O Host A converte ao vivo, voz analógica Para um fluxo de bits digitais de 64-Kbps. O Host A então agrupa os bits em pacotes de 48 bytes. Há um enlace entre o host A e o host B; a sua taxa de transmissão é de 1 Mbps e o atraso de propagação de 2 mseg. Assim que o host A recebe o pacote, ele o retransmite para B. Assim que o host B receber um pacote completo ele converte os bits do pacote para um sinal analógico. Qual o tempo decorrido desde o instante em que o bit é criado (a partir do sinal analógico em A) até que o bit seja decodificado (como sendo parte do sinal analógico em B)?


Problema 8

Suponha que os usuários compartilham um enlace de 1 Mbps. Também assuma que cada usuário requer 100 Kbps quando estiver transmitindo mas cada usuário só transmita durante 10 por cento do tempo. a) quando a comutação de circuitos for usada,

quantos usuários poderão estar conectados? b) Para o restante deste problema, suponha que seja

utilizada a comutação de pacotes. Obtenha a probabilidade de que um dado usuário esteja transmitindo.

c) Suponha que haja 40 usuários. Encontre a probabilidade de que em qualquer instante, n usuários estejam transmitindo simultaneamente.


Problema 8 (cont.)

d) Encontre a probabilidade de que haja 11 ou mais usuários transmitindo simultaneamente.


Problema 9

Considere o retardo de enfileiramento em um buffer de roteador (anterior ao enlace de saída). Suponha que todos os pacotes tenham L bits, a taxa de transmissão é de R bps e que N pacotes cheguem ao buffer a cada LN/R segundos. Encontre o atraso médio de enfileiramento de um pacote.


Problema 10

Considere o retardo de enfileiramento em um buffer de roteador. Seja I a intensidade de tráfego, ou seja, I = La/R. Suponha que o atraso de enfileiramento assuma a forma IL/R (I-1) para I < 1. a) forneça uma fórmula para o atraso total,

ou seja, o atraso de enfileiramento mais o atraso de transmissão.

b) plote o atraso total em função de L/R.


Problema 11

a) Generalize a fórmula do retardo fim-a-fim da Seção 1.6 para taxas de processamento, transmissão e propagação heterogêneas.

b) Repita (a), mas agora também assuma que haja um retardo médio de enfileiramento de dqueue em cada nó.


Problema 12

Execute o traceroute entre origem e destino no mesmo continente em três horas diferentes do dia. Encontre a média e o desvio padrão dos atrasos. Faça o mesmo para fontes e destinos em continentes diferentes.

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