Arquitectura de Redes, Sistemas y Servicios

ARSS – ITT/Telemática - 2006/07
Dpto. de Teoría de la Señal, Comunicaciones e Ingeniería Telemática
E.T.S.I. Telecomunicación
Universidad de Valladolid
Arquitectura de Redes, Sistemas y Servicios
Ing. Técnica de Telecomunicación / Telemática
CONVOCATORIA DE SEPTIEMBRE 06/07
Parte III: Problemas/Cuestiones
7 de septiembre de 2007
APELLIDOS:
NOMBRE:
D.N.I.:
Total
P1
P2
C1
C2
C3
•
•
•
•
Duración del examen: 2 horas y 15 minutos
Razonar todas las respuestas y las suposiciones que se hagan para llegar a ellas.
No se permiten libros, apuntes ni calculadoras programables.
Resolver los problemas en un máximo de tres hojas de examen (2 para el
problema 1 y 1 para el problema 2 si fuese necesario) y en los espacios
reservados al efecto en el enunciado.
• Resolver las cuestiones en el espacio reservado al efecto en el enunciado.
• Material a entregar: este enunciado junto a un máximo de 3 hojas de examen con
la solución a los problemas.
• Escribir el nombre en TODAS las hojas de respuestas.
CUESTIÓN 1 (1 punto)
Cuatro redes LAN A, LAN B, LAN C y LAN D están conectadas mediante cuatro routers como
se observa en la Figura 1. Todas las máquinas utilizan una arquitectura de comunicaciones
TCP/IP y el estándar Ethernet. Las tablas de encaminamiento de cualquier máquina en la red A
se puede observar en la Tabla 1, donde el subíndice i indica la máquina a la que correspondería
esa tabla de encaminamiento. Por ejemplo, en la tabla de encaminamiento de la máquina A1
aparecería A1 en lugar de Ai. Respecto a las tablas de encaminamiento de las máquinas de las
redes B, C y D se pueden observar en las Tabla 2, Tabla 3 y Tabla 4 respectivamente. Las tablas
de encaminamiento de cada router también pueden observarse en las tablas Tabla 5, Tabla 6,
Tabla 7 y Tabla 8 respectivamente.
También sabemos que la longitud entre cualquier par de estaciones es L en LAN A y LAN D y
L/2 en LAN B y LAN C, y la señal se propaga a una velocidad V. Por otra parte, la
comunicación de la que trata este problema es el establecimiento de una conexión TCP (el
problema trata el proceso completo de establecimiento de conexión TCP), y todas las estaciones
transmiten a una velocidad binaria R.
1
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Figura 1 Red planteada por la cuestión 1
Red
Siguiente
Salto
Red
Ai
A
Siguiente
Salto
Bi
B
RAC
RAB
Red
Siguiente
Salto
Ci
C
RCD
Red
Siguiente
Salto
Di
D
RBD
Default
Default
Default
Default
Tabla 1. Tabla
encaminamiento
máquina de la red A.
Tabla 2. Tabla
encaminamiento
máquina de la red B.
Tabla 3. Tabla
encaminamiento
máquina de la red C.
Tabla 4. Tabla
encaminamiento
máquina de la red D.
Red
Siguiente
Salto
Red
RAC (eth1)
Default
Tabla 5. Tabla
encaminamiento
máquina del router RAC.
Siguiente
Salto
RAB (eth0)
Default
Tabla 6. Tabla
encaminamiento
máquina del router RAB.
Red
Siguiente
Salto
Red
Default
RCD
(eth1)
Default
Tabla 7. Tabla
encaminamiento
máquina del router RCD.
Siguiente
Salto
RBD (eth0)
Tabla 8. Tabla
encaminamiento
máquina del router RBD.
A tenor de la configuración de las tablas de encaminamiento de las máquinas de la red y la
información de las longitudes de las redes y sabiendo que la capa de aplicación de la máquina A1
tiene una PDU para hacer llegar a la capa de aplicación de la máquina B1 y que antes de esto
todas las máquinas estaban apagadas,
a) Dedúzcase simbólicamente el tiempo total de la comunicación, desde que A1 genera la
petición de establecimiento de conexión hasta que se establece por completo la conexión.
Supóngase que la entidad de transporte de B1 responde de manera inmediata a la petición
de conexión. (75%)
b) Si L=10m, V=200m/µs y R = 10Mbps, calcule numéricamente el tiempo que se ha
deducido en el apartado anterior. Recuerde que las cabeceras Ethernet ocupan 18 bytes,
las cabeceras IP 20 bytes, y las cabeceras TCP 20 bytes. Recuerde también que un
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segmento TCP de petición de conexión no transporta datos, y que un mensaje ARP tiene
un tamaño de 28 bytes. (25%)
CUESTIÓN 2 (1 punto)
Una red está formada por cinco estaciones A, B, C, D y E. Estas estaciones siguen una
arquitectura de comunicaciones TCP/IP con un estándar IEEE 802.11. De sus capas superiores
llegan datos que sus capas MAC se encargan de encapsular en tramas y transmitir. Realice un
diagrama de flujo sobre cómo funcionaría su técnica MAC para acceder al medio y resolver
posibles problemas de colisión. Explique este diagrama con una breve descripción en aquellos
puntos que considere oportunos. Ayúdese para verificar este diagrama de los siguientes datos:
imagine que la estación A tiene datos para transmitir en tA= τ/2, la estación B en tB=0 y la
estación C en tC= τ y el tiempo de transmisión de trama en todas las estaciones es idéntico y vale
4τ.
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CUESTIÓN 3 (1 punto)
Dos máquinas A y B poseen una arquitectura de comunicaciones TCP/IP en la que se utiliza el
estándar Ethernet. En la capa de transporte se utiliza el protocolo TCP. Supongamos que la capa
de aplicación de la máquina A quiere enviar tres mensajes a su entidad homóloga en la máquina
B. Realice un diagrama con las PDUs que se intercambian (numéralas tan sólo) en la capa de
transporte y las primitivas de servicio que aparecerán entre las capas de aplicación y su
proveedora de servicio en ambas máquinas para hacer llegar estos mensajes.
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PROBLEMA 1 (2 puntos)
En la red de la Figura 2 las máquinas A1, A2 y A3 están conectadas mediante un bus y siguen una
arquitectura TCP/IP (LAN_A). Las máquinas B1, B2 y B3 también están conectadas mediante un
bus y siguen la arquitectura TCP/IP (LAN_B). Respectivamente sucede con las máquinas C1, C2,
C3 y C4 (LAN_C) y con las máquinas D1, D2, D3 y D4 (LAN_D). Cada uno de los cuatro buses
está conectado a un router R1. A su vez la LAN_A y LAN_B están interconectadas mediante un
puente PAB, la LAN_A y la LAN_C mediante un puente PAC, la LAN_B y la LAN_C mediante
otro puente PBC y la LAN_C y la LAN_D mediante otro puente PCD. Todos los puentes son del
tipo store-and-forward “tradicional” que esperan a recibir completamente una trama antes de
retransmitirla.
Figura 2 Red de datos para el problema 1.
Las direcciones MAC de cada una de las máquinas se muestran en la Tabla 9.
Máquinas
A1
A2
A3
B1
B2
B3
R1 (eth1)
R1 (eth2)
R1 (eth3)
R1 (eth4)
PAB (eth0)
PAB (eth1)
PBD (eth0)
PBD (eth1)
Dirección MAC
aa:aa:aa:aa:aa:01
aa:aa:aa:aa:aa:02
aa:aa:aa:aa:aa:03
bb:bb:bb:bb:bb:01
bb:bb:bb:bb:bb:02
bb:bb:bb:bb:bb:03
ee:ee:ee:ee:ee:01
ee:ee:ee:ee:ee:02
ee:ee:ee:ee:ee:03
ee:ee:ee:ee:ee:04
aa:aa:aa:aa:aa:04
bb:bb:bb:bb:bb:04
bb:bb:bb:bb:bb:05
dd:dd:dd:dd:dd:06
Máquina
C1
C2
C3
C4
D1 (eth1)
D2
D3
D4
PAC (eth0)
PAC (eth1)
PCD (eth0)
PCD (eth1)
Dirección MAC
cc:cc:cc:cc:cc:01
cc:cc:cc:cc:cc:02
cc:cc:cc:cc:cc:03
cc:cc:cc:cc:cc:04
dd:dd:dd:dd:dd:01
dd:dd:dd:dd:dd:02
dd:dd:dd:dd:dd:03
dd:dd:dd:dd:dd:04
aa:aa:aa:aa:aa:05
cc:cc:cc:cc:cc:05
cc:cc:cc:cc:cc:06
dd:dd:dd:dd:dd:05
Tabla 9 Direcciones MAC de las máquinas que forman parte de la red del problema.
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A la empresa propietaria de la red de la Figura 2 se le ha asignado el bloque de direcciones IP
determinado por la dirección 157.88.128.192 y la máscara de subred 255.255.255.224. La
dirección IP para la interfaz eth0 de R1 es 157.88.130.1.
Los cuatro puentes que se pueden observar en la figura están apagados y el administrador de la
red puede ponerlos en marcha sólo cuando alguna de las interfaces del router deja de funcionar.
Supóngase que todas las máquinas acaban de arrancar y que en el tiempo t=0 la máquina A1 tiene
datos para la máquina D1. Supóngase que durante el resto del problema no se genera tráfico
adicional que el debido a esta comunicación salvo que se diga explícitamente lo contrario. Todos
los tiempos de procesamiento se consideran despreciables.
(a)
Decídase una asignación de direcciones IP y máscaras de subred para cada una de las
máquinas de la red. Por simplicidad, decida una asignación en la que todas las
máquinas tengan asignadas una misma máscara de subred (aunque este esquema no
sea el más eficiente en términos de aprovechamiento de direcciones). Para ello,
explíquense las decisiones tomadas en las hojas de respuesta y, en función de ellas,
rellénese en la Tabla 10 todos los datos que considere necesarios (tanto en la columna
“Dirección IP” como “Máscara” es suficiente con consignar los dos últimos bytes del
resultado). (15%)
Máquinas
A1
A2
A3
B1
B2
B3
R1 (eth1)
R1 (eth2)
R1 (eth3)
R1 (eth4)
PAB (eth0)
PAB (eth1)
PBD (eth0)
PBD (eth1)
Dirección IP
Máscara
Máquina
C1
C2
C3
C4
D1
D2
D3
D4
PAC (eth0)
PAC (eth1)
PCD (eth0)
PCD (eth1)
Dirección IP
Máscara
Tabla 10 Solución al apartado (a)
(b)
(c)
(d)
(e)
6
Según el esquema de direccionamiento del apartado anterior, ¿cuáles serían las tablas
de encaminamiento de R1, A1, B1, C1, D1? En dichas tablas de encaminamiento es
suficiente con indicar la dirección de la red de destino (dirección IP y máscara de
subred) y la dirección IP del “siguiente salto”. (15%)
Dibuje un esquema con la arquitectura de comunicaciones que permite la
comunicación entre A1 y D1. (5%)
Dibuje un cronograma del nivel de enlace de los intercambios que tienen lugar desde
que A1 genera los datos hasta que los recibe D1, numerando las tramas en el dibujo
(las tramas Ethernet no tienen número en su cabecera, se trata tan sólo de etiquetarlas
para hacer el apartado (d)). Debes dejar muy claro cada uno de los tiempos que
aparecen en el cronograma. (15%)
Para el cronograma del apartado anterior, para cada una de las tramas que se han
dibujado y numerado, especifíquense las direcciones MAC de origen y destino, el tipo
de PDUs transportadas, así como el valor de los campos más significativos de dichas
PDUs. (10%).
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En otro instante de tiempo suficientemente alejado del anterior la interfaz eth1 del router R1
deja de funcionar. En este mismo instante el administrador apaga también las máquinas D3 y
D4. A continuación la máquina D1 tiene datos para la máquina A1. Supóngase que durante el
resto de este problema no se genera tráfico adicional que el debido a esta comunicación.
Supóngase también que previamente a este instante ha habido suficiente intercambio de
información entre todas las máquinas de la red para que en este momento tengan suficiente
información en sus cachés ARP:
(f)
Decídase el encendido de sólo uno de los puentes y la nueva una asignación de
direcciones IP y máscaras de subred para cada una de las máquinas de la red en caso
de que proceda. Por simplicidad, decida una asignación en la que todas las máquinas
tengan asignadas una misma máscara de subred (aunque este esquema no sea el más
eficiente en términos de aprovechamiento de direcciones). Para ello, explíquense las
decisiones tomadas en las hojas de respuesta y, en función de ellas, rellénese en la
Tabla 11 todos los datos que considere necesarios (tanto en la columna “Dirección
IP” como “Máscara” es suficiente con consignar los dos últimos bytes del resultado).
(15%)
Máquinas
A1
A2
A3
B1
B2
B3
R1 (eth1)
R1 (eth2)
R1 (eth3)
R1 (eth4)
PAB (eth0)
PAB (eth1)
PBD (eth0)
PBD (eth1)
Dirección IP
Máscara
Máquina
C1
C2
C3
C4
D1
D2
D3
D4
PAC (eth0)
PAC (eth1)
PCD (eth0)
PCD (eth1)
Dirección IP
Máscara
Tabla 11. Solución al apartado (f)
(g)
Según el esquema de direccionamiento del apartado anterior, ¿cuáles serían las tablas
de encaminamiento de R1, A1, B1, C1, D1? En dichas tablas de encaminamiento es
suficiente con indicar la dirección de la red de destino (dirección IP y máscara de
subred) y la dirección IP del “siguiente salto”. (10%)
(h)
Dibuje un cronograma del nivel de enlace de los intercambios que tienen lugar desde
que D1 genera los datos hasta que los recibe A1, numerando las tramas en el dibujo
(las tramas Ethernet no tienen número en su cabecera, se trata tan sólo de etiquetarlas
para hacer el apartado (d)). Debes dejar muy claro cada uno de los tiempos que
aparecen en el cronograma. (15%)
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PROBLEMA 2 (2 puntos)
Dos máquinas, A y B, están unidas por un medio de transmisión full-duplex, utilizando la clase
de procedimiento HDLC denominada HDLC BA 3,8,14 (ver Figura 3 y Figura 4). Teniendo en
cuenta los siguientes aspectos:
• El retardo de propagación es de tres unidades de tiempo: tprop = 2τ
• El campo de información para las tramas información de la estación A es fijo de 30 bytes
• El campo de información para las tramas información de la estación B es fijo de 20 bytes
• Se puede considerar que todas las tramas HDLC de control y no numeradas tienen vacío
el campo de información
• La velocidad binaria en el enlace entre A y B es de R=20 bytes/τ
• Por simplicidad se ha de considerar que el tiempo de transmisión de una trama ha de ser
un número entero de unidades de tiempo (si el resultado del cálculo del tiempo de
transmisión de una trama es un número no entero de unidades de tiempo, se ha de
“redondear” al número entero inmediatamente superior).
• Si una estación no recibe asentimiento de los datos enviados tras 14 unidades de tiempo
después de finalizar el envío de dichos datos (ttemp = 14τ) la estación procede a la
retransmisión de dichos datos inmediatamente.
• La estación inicia el temporizador al finalizar de transmitir la trama.
• Si una trama se recibe con error, se considera que dicha trama no ha llegado a todos los
efectos.
• Las peticiones de retransmisión se generan inmediatamente después de detectar un salto
en el número de secuencia.
• El tamaño de la ventana es el máximo posible para el escenario planteado.
• Las estaciones confirman las tramas mediante piggybacking siempre que en el momento
de la recepción de una trama tengan alguna trama en la ventana de transmisión, y en otro
caso lo hacen mediante tramas de control (es decir, si cuando llega una trama a la
estación X, esta estación X tiene alguna trama para transmitir, pero que todavía no haya
empezado a transmitir, incluye un asentimiento en su cabecera)
• Los asentimientos no numerados se envían inmediatamente.
• Las respuestas a peticiones de “sincronismo” (checkpointing) se envía inmediatamente.
Conteste a las siguientes preguntas en la Figura 5:
(a)
(b)
(c)
(d)
8
La estación A solicita establecer la conexión a nivel de enlace en t=0τ, y la estación B
acepta. (10%)
El usuario de enlace en la estación A pasa datos que permiten formar 5 tramas en t=6τ
que son transmitidas y llegan bien. El usuario de enlace en la estación B pasa datos
que permiten formar 2 tramas en t=13τ. (20%)
El usuario de enlace en la estación A pasa datos que permiten formar 5 tramas en
t=30τ que son transmitidas. El usuario de enlace en la estación B pasa datos que
permiten formar 3 tramas en t=31τ. En t=35τ hay una perturbación en el medio que
corrompe las señales que se encontraban en él en ese momento, aunque el protocolo
consigue arreglarlo. (30%)
El usuario de enlace en la estación B pasa datos que permiten formar 4 tramas en
t=65τ que son transmitidas. En t=66τ hay una perturbación en el medio que corrompe
las señales que se encontraban en él en ese momento. En t=68τ, la estación A pasa
datos que permite formar 2 tramas. En t=71τ se vuelve a producir otra perturbación en
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(e)
el medio que corrompe las señales que se encontraban en él, aunque el protocolo
consigue arreglarlo. (30%)
La estación A inicia la finalización de la conexión a nivel de enlace en t=140τ, y la
estación B acepta. (10%)
Figura 3 Formato de trama HDLC.
Figura 4 Repertorio de tramas para las diferentes clases de procedimientos DIC
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NOTA: criterios de calificación:
•
Cálculo erróneo del tiempo de transmisión de tramas en más de 3 ocasiones: penalización del 100%. En menos de tres
ocasiones: 10% por número de errores.
•
Utilización errónea de la ventana deslizante: penalización del 100%
•
Establecimiento y/o finalización de conexión erróneas: penalización del 10%
•
Recuperación ante errores errónea: penalización del 50%
•
Direccionamiento erróneo de tramas: penalización del 5% por número de errores
Las anteriores penalizaciones hacen referencia a porcentajes sobre la calificación total del problema.
Figura 5 Contestación al problema 2
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