Arquitectura de Redes, Sistemas y Servicios

ARSS – ITT/Telemática - 2005/06
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 FEBRERO 05/06
Parte III: Problemas/Cuestiones
2 de febrero de 2006
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 (0.5 puntos)
Tres máquinas A, B y C están conectadas a un router (encaminador) mediante respectivos
enlaces full-duplex como se observa en Figura 1. Todas ellas utilizan una arquitectura de
comunicaciones TCP/IP y el estándar IEEE 802.3 en su capa de Interfaz. En el mismo instante,
las máquinas A y B desean enviar una trama a la máquina C y a su vez, la máquina C realiza un
envío continuo de tramas a la máquina A que dura cerca de un minuto. Explique como resolvería
la técnica MAC de IEEE 802.3 el problema del acceso al medio en el enlace entre el router y la
máquina C.
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A
C
R
B
Figura 1 Red planteada por la cuestión 1
CUESTIÓN 2 (0.5 puntos)
Indique en qué capa o capas de la arquitectura de comunicaciones TCP/IP situaría los siguientes
protocolos o estándares. Si alguno de los protocolos o estándares no pertenece a TCP/IP
identifíquelo con alguna o algunas de las capas de TCP/IP.
• UDP
• IP
• IEEE 802.3
• TCP
• FTP
• X.25
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CUESTIÓN 3 (1.5 puntos)
Dos máquinas A y B poseen una arquitectura de comunicaciones en la que se utiliza el estándar
X.25. La capa usuaria de este estándar es una capa de transporte en la que se utiliza el protocolo
UDP. Por último, esta capa de transporte proporciona servicio a una capa de aplicación.
Supongamos que la capa de aplicación de la máquina A quiere enviar un mensaje a su entidad
homóloga en la máquina B. Enumere y justifique las primitivas de servicio que aparecerán:
(a) entre las capas de aplicación y transporte de la máquina A para hacer llegar este
mensaje.
(b) entre las capas de transporte y su proveedora de servicio de la máquina A para hacer
llegar este mensaje.
PROBLEMA 1 (2.5 puntos)
En la red de la Figura 2 las máquinas A1, A2 y A3 están en un bus Ethernet (LAN A), las
máquinas B1, B2 y B3 están en otro (LAN B), las máquinas C1 a C8 en un tercer bus Ethernet
(LAN C) y las máquinas D1 a D5 en un cuarto bus Ethernet (LAN D). La LAN A está unida a la
LAN B por un puente estático bien configurado denominado PAB (del tipo “cut-through”, es
decir, no esperan a recibir completamente una trama antes de retransmitirla sino que su hardware
les permite iniciar dicha retransmisión tras recibir únicamente la cabecera). La LAN A, LAN C y
LAN D están unidas por un encaminador IP denominado RAC. La LAN C también está unida a la
LAN D por un puente transparente denominado PCD (del tipo store-and-forward “tradicional”
que esperan a recibir completamente una trama antes de retransmitirla).
3
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Internet
A1
A2
A3
C1
eth0
C2
C3
C4
eth0
eth0
eth3
PAB
eth1
RAC
eth2
C5
C6
C7
C8
PCD
eth1
B1
B2
eth1
B3
D1
D2
D3
D4
D5
Figura 2 Red de datos para el problema 1.
Las direcciones MAC de cada una de las máquinas se muestran en la Tabla 1.
Máquinas
A1
A2
A3
B1
B2
B3
PAB (eth0)
PAB (eth1)
RAC (eth1)
RAC (eth2)
RAC (eth3)
PCD (eth0)
PCD (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
aa:aa:aa:aa:aa:04
bb:bb:bb:bb:bb:04
dd:dd:dd:dd:dd:07
cc:cc:cc:cc:cc:10
aa:aa:aa:aa:aa:05
cc:cc:cc:cc:cc:09
dd:dd:dd:dd:dd:06
Máquina
C1
C2
C3
C4
C5
C6
C7
C8
D1
D2
D3
D4
D5
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
cc:cc:cc:cc:cc:05
cc:cc:cc:cc:cc:06
cc:cc:cc:cc:cc:07
cc:cc:cc:cc:cc:08
dd:dd:dd:dd:dd:01
dd:dd:dd:dd:dd:02
dd:dd:dd:dd:dd:03
dd:dd:dd:dd:dd:04
dd:dd:dd:dd:dd:05
Tabla 1 Direcciones MAC de las máquinas que forman parte de la red del problema.
A la empresa propietaria de la red de la Figura 2 se le ha asignado el bloque de direcciones IP
determinado por la dirección 157.88.28.0 y la máscara de subred 255.255.255.192. La dirección
IP para la interfaz eth0 de RAC es 157.88.130.1.
Supóngase que todas las máquinas acaban de arrancar y que en el tiempo t=0 la máquina B3 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 la Tabla 2 (tanto en la columna “Dirección IP” como “Máscara” es
suficiente con consignar los dos últimos bytes del resultado). (15%)
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Máquinas
A1
A2
A3
B1
B2
B3
RAC (eth1)
RAC (eth2)
RAC (eth3)
Dirección IP
Máscara
Máquina
C1
C2
C3
C4
C5
C6
C7
C8
D1
D2
D3
D4
D5
Dirección IP
Máscara
Tabla 2 Solución al apartado (a)
(b)
(c)
(d)
Según el esquema de direccionamiento del apartado anterior, ¿cuáles serían las tablas
de encaminamiento de RAC, B3, C6 y 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”. (Nota: En caso que alguna de las
tablas de encaminamiento pudiese tener dos entradas idénticas, es decir, dos
entradas con la misma dirección IP y máscara de subred, óptese por dejar la
entrada cuya dirección IP del siguiente salto sea la que corresponda al eth con
menor numeración. Por ejemplo, entre dos entradas cuya dirección IP del
siguiente salto son las correspondientes a eth0 y eth1, se eliminaría la entrada
correspondiente al eth1). (15%)
Dibuje un cronograma de todos los intercambios Ethernet que tienen lugar desde que
B3 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)). (10%)
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%).
En otro instante de tiempo suficientemente alejado del anterior la máquina D1 tiene datos
para la máquina C6. Supóngase que durante el resto de este problema no se genera tráfico
adicional que el debido a esta comunicación una 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:
(e)
(f)
Dibuje un esquema con la arquitectura de comunicaciones que permite la
comunicación entre D1 y C6. (5%)
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. Dedúzcase simbólicamente el tiempo total de la
comunicación, desde que D1 genera la petición de establecimiento de conexión hasta
que se establece por completo la conexión. Supóngase que la entidad de transporte de
C6 responde de manera inmediata a la petición de conexión. (25%)
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(g)
(h)
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 segmento TCP de petición de conexión no transporta datos, y que un mensaje ARP
tiene un tamaño de 28 bytes. (5%)
Se desea eliminar el puente PCD que unía los buses Ethernet LAN C y LAN D. ¿Cómo
afectaría eso al esquema de direccionamiento IP planteado en el apartado (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 la Tabla 3 (tanto en la columna “Dirección IP” como “Máscara” es
suficiente con consignar los dos últimos bytes del resultado). (Nota: no es necesrio
rellenar toda la tabla nuevamente, es suficiente con rellenar aquellos campos que
presenta modificaciones respecto a la Tabla 2). (15%)
Máquinas
A1
A2
A3
B1
B2
B3
RAC (eth1)
RAC (eth2)
RAC (eth3)
Dirección IP
Máscara
Máquina
Dirección IP
C1
C2
C3
C4
C5
C6
C7
C8
D1
D2
D3
D4
D5
Tabla 3 Solución al apartado (h)
Máscara
PROBLEMA 2 (2.5 puntos)
Dos máquinas, A y B, están unidas por un medio de transmisión full-duplex, utilizando para
comunicarse una arquitectura de cuatro capas: aplicación, transporte, enlace y física. La capa de
aplicación de A desea enviar 6 mensajes a su entidad par en B de 13 bytes cada uno y la capa de
aplicación de B desea enviar 3 mensajes a su entidad par en A de 2 bytes cada uno. La capa de
transporte es un protocolo propietario que proporciona un servicio orientado a conexión. El
comportamiento de este protocolo es idéntico a TCP en la fase de establecimiento y liberación de
conexión, e idéntico a UDP en la fase de envío de datos. La cabecera de este protocolo
propietario posee siempre un tamaño de 20 bytes. La capa de enlace utiliza la clase de
procedimiento HDLC denominada BA 3,8 (ver Figura 3 y Figura 4).
Teniendo en cuenta los siguientes aspectos:
• No hay fragmentación a nivel de enlace.
• El nivel de enlace entrega los datos recibidos al nivel de transporte una unidad de tiempo
después de haberlos recibido completamente. Sin embargo, las notificaciones de otro tipo
de eventos (peticiones de conexión, respuestas de conexión, etc.) se hacen
inmediatamente.
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•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
El nivel de transporte entrega los datos recibidos al nivel de aplicación una unidad de
tiempo después de haberlos recibido completamente. Sin embargo, las notificaciones de
otro tipo de eventos (peticiones de conexión, respuestas de conexión, etc.) se hacen
inmediatamente.
Las notificaciones de otro tipo de eventos (conexiones, ...) se hacen inmediatea
El retardo de propagación es de tres unidades de tiempo: tprop = 3τ.
La velocidad binaria en el enlace entre A y B es de R=10 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).
Se puede considerar que todas las tramas HDLC de control y no numeradas tienen vacío
el campo de información.
Si una estación no recibe asentimiento de los datos enviados tras 18 unidades de tiempo
después de finalizar el envío de dichos datos (ttemp = 18τ) la estación procede a realizar un
sondeo.
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.
Figura 3 Formato de trama HDLC (en este problema se ha de suponer que el campo FCS es de 16 bits).
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Dibuje el cronograma de intercambio de tramas entre las estaciones, que responden a la siguiente
descripción verbal (contéstese en la Figura 5 y, en caso necesario, en folios aparte).
(a)
(b)
(c)
La capa de aplicación de la estación A solicita establecer la conexión a nivel de
transporte en t=0τ, la estación B acepta y a continuación inicia también la conexión.
En este instante no hay ninguna conexión abierta en ninguna de las capas de
comunicación entre A y B. (25%)
El usuario de transporte en la estación A pasa 6 mensajes en t=50τ que son
transmitidos. El usuario de transporte en la estación B pasa 3 mensajes en t=55τ que
son transmitidos. En t=65τ hay una perturbación en el medio que corrompe las
señales que se encontraban en él en ese momento, aunque el protocolo consigue
arreglarlo. (50%)
En t=110τ la capa de aplicación de la estación A inicia la finalización de la conexión
de nivel de transporte, y la entidad par de la estación B acepta inmediatamente y a
continuación inicia también la desconexión que finaliza correctamente. Después de la
desconexión se cierran también las conexiones en el resto de capas de comunicación.
(25%)
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
9