Back to home

INF142 notes - Eksamensforberedelse

March 02, 2019

Eksamen vår 2016

Oppgåve 1

img

Betrakt nettverket i figuren. R1, R2 og R3 er tre rutere plassert i hvert sitt subnett. S1 er en ethernettsvitsj og AP1 er et trådløst 802.11-aksesspunkt. De røde linjene representerer ledningsbaserte linker, og den stiplete linjenerundt AP1 er området der AP1 kan kommunisere med trådløse 802.11-noder. H1, H2 og H3 er vertsmaskiner. DNS1 og DNS2 er DNS-servere. Nettverket har også DHCP- og ARP servere der det er nødvendig, men disse er ikke tegnet inn.

  • R1, R2, R3: Rutere i hvert sitt subnett (S1, S2, S3).
  • AP1: Trådløst 802.11-aksesspunkt. Kan kommunisere innenfor den stiplete linjen med andre 802.11-noder.
  • H1,H2, H3: Vertsmaskiner.
  • DNS1 og DNS2: er DNS servere. Nettverket har også DHCP- og ARP-servere der det er nødvendig.

1 - Velg ett alternativ:

Når H1 kommer utenfra og inn i dekningsområdet for AP1, trenger den en IP-adresse, en IP-adresse til utgående ruter, og en IP-adresse til DNS-tjener. Hvilken protokoll bruker H1 til å få tak i IP-adresse til DNS-tjener?

  • DHCP -
  • DNS query -
  • ARP -
  • DNS Discovery Protocol (DDP) -

2 - Velg ett alternativ:

H1 får tildelt IP-adressen 192.168.2.2, og får informasjon om å bruke ruteren R1 med IP-adresse 192.168.2.1 og DNS-serveren DNS1.

H1 må også få tak i MAC-adressen til ruteren R1. Hvorfor trenger H1 denne MAC-adressen?

  • Fordi H1 er en Apple-maskin
  • Fordi datagrammer som sendes ut i Internett må leveres via R1, men de kan ikke adresseres med R1s IP-adresse.
  • For at webserveren H3 skal kunne rute svarene sine effektivt
  • På grunn av Medium aksess (MAC)-protokollen i 802.11.

3 - Velg ett alternativ:

Når en webklient i H1 skal hente en ressurs fra websereveren i H2, vil den vanligvis kjenne bare et symbolsk navn på ressursen, men den trenger H2’s IP-adress, 146.192.201.19, gjennom (Velg den beskrivelsen som er mest riktig):

  • .. å utføre en DNS-forespørsel mot DNS1 ved å bruke TCP
  • .. å utføre en DNS-forespørsel mot DNS1 ved å bruke UDP
  • .. å utføre en DNS-forespørsel mot DNS2 ved å bruke TCP
  • .. å utføre en DNS-forespørsel mot DNS2 ved å bruke UDP

4 - Velg ett alternativ

H1 har blitt tildelt en NAT-adresse. Hvilket av disse alternativene beskriver NAT-adresser best?

  • H1 har fått en IP-adresse som er ghenbrukbar og ikke globalt entydig. Ruteren R1 vil oversette adresser og portnumre på pakker som går inn og ut.
  • H1 har fått en MAC-adresse som er gjenbrukbar og ikke globalt entydig. Dette kan føre til problemer med ruting, men slike problemer forekommer svært sjelden.
  • H1 har fått en MAC-adresse som er gjenbrukbar og ikke globalt entydig. Ruteren R1 vil oversette adresser og portnumre på pakker som går inn og ut.
  • H1 har fått en IP-adresse som er gjenbrukbar og ikke globalt entydig. Dette kan føre til problemer med ruting, men slike problemer forekommer svært sjelden.

5 - Velg ett alternativ

En promiskuøs pakkesniffer (f.eks. wireshark) i H2 fanger opp en 802.11-ramme. Denne rammen viser seg å inneholde blant annet følgende felt:

Avsender MacMottakerMACMACadresse 3Data/Payload
08:86:3b:4c:0e:7000:24:d6:ac:48:0406:32:3f:7e:9e.00src:146.192.201.19, Dst: 192.168.2.2 …
  1. Hvilken enhet i nettverket har MAC-adresse 08:86:3b:4c:0e:70?

    Velg ett alternativ:

    • H3
    • AP1
    • R1
    • H1
    • S1
    • H2
    • R3
    • DNS2
    • R2
  2. Hvilken enhet i nettverket har MAC-adresse 06:32:3f:7e:9e.00?

    Velg ett alternativ:

    • S1
    • H3
    • DNS1
    • H2
    • R3
    • AP1
    • R1
    • R2
    • H1

Oppgåve 2 - Rutere og IP-adresser

Har rutere IP-adresser? I såfall, hvor mange?

  1. Velg ett alternativ

    • De har alltid minst tre IP-adresser
    • De har enten IP-adresser eller MAC-adresser
    • Nei, de har bare MAC-adresser
    • De har én IP-adresse pr grensesnitt

Oppgåve 3 - Virtuell line eller datagram.

I denne oppgaven skal vi drøfe fordeler og ulemper med virtuell-linje nettverkstjeneste, sammenlignet med en forbindelsesløs nettverkstjeneste basert på datagram.

  • 1.: Anta at to vertsmaskiner skal kommunisere over et nettverk der nodene og linkene er ustabile og kan feile på utforutsigbare tidspunkt. Hvilken type nettverkstjeneste bør en bruke i denne situasjonen?
    • Virtuell linje
    • Datagram
  • 2.: Anta at to vertsmaskiner som skal kommunisere trenger en fast tilgjengelig båndbredde på stien mellom dem. Hvilken type nettverkstjeneste bør en bruke i denne situasjonen?
    • Virtuell linje
    • Datagram
  • 3.: Anta at vi har et nettverk som er så fysisk robust at linker og rutere aldri feiler, og at alle ruter mellom par av vertsmaskiner er stabile (det vil si, de beste rutene forandrer seg aldri). Hvilken type nettverkstjeneste bør en bruke i denne situasjonen?
    • Datagram
    • Virtuell linje

Oppgåve 4 - TCP

En datamaskin X sender to TCP-segmenter etter hverandre til en annen datamaskin Y. Det første segmentet har sekvensnummer 172; det andre har sekvensnummer 240. Tidligere segmenter er allerede ACKet.

  • Hvor mye data er det i det første segmentet?
    • 168 bytes.
  • Anta at det første segmentet kommer trygt frem, og at Y sender et ACK til X. Men dette ACK-segmentet forsvinner. Etter at Y har sendt dette ACKet kommer også det andre segmentet som X sendte trygt frem til Y. Det andre segmentet inneholder 60 databytes. Hva er ACK-nummeret i det neste segmentet Y sender X?
    • 300.0

Oppgåve 5 - CIDR-aggregering i IP

En ruter har fått informasjon om følgende IP-adresser: 127.8.96.0/21, 127.8.104.0/21, 127.8.112.0/21 og 127.8.120.0/21. Rutingalgoritmen OSPF beregner at IP-datagrammer til alle disse fire IP-adressene skal sendes på samme utlinje. Ruteren vil forsøke å aggregere disse adressene slik at videresendingstabellen blir kompakt. Hva blir resultatet av denne aggregeringen?

  • Alle adressene blir samlet i to aggregerte adresser, 127.8.96.0/20 og 127.8.112.0/20
  • Alle adressene blir samlet i en aggregert adresse, 127.8.96.0/19
  • Alle adressene blir samlet i en aggregert adresse, 127.8.96.0/21
  • Det er ikke mulig å aggregere disse adressene

Oppgåve 6 - ALOHA

Betrakt et trådløst nettverk med nominell dataoverføringsrate på 4 Mbps. Anta nå at nettverket har N brukerstasjoner som har mye data å sende, der N er et stort tall, og at nettverket bruker båsdelt (“slotted”) ALOHA som multippel aksess-protokoll. Hva er den høyeste effektive gjennomsnittsdataraten vi kan håpe på å oppnå?

  • Omtrent 2 Mbps
  • Omtrent 4 Mbps
  • Omtrent 746 kbps
  • Omtrent 1.47 Mbps

Hva er betingelsen for at vi skal oppnå den optimale dataraten i situasjonen som er beskrevet ovenfor?

  • Hver stasjon sender data tilfeldig i hver tidsluke med sannsynlighet 1/N.
  • Stasjonene lytter på kanalen og sender hvis den er ledig.
  • Stasjonene lytter på kanalen og sender med sannsynlighet 1/N hvis den er ledig.
  • Stasjonene får tildelt hver sin faste tidsluke og sender bare da.

Oppgåve 7 - Om fildistribusjon

Vert A ønsker å sende en stor fil til Vert B. Stien fra Vert A til Vert B passerer gjennom tre korte linjer med kapasitet henholdsvis R1 = 500 kbps, R2 = 2 Mbps, og R3 = 1.1 Mbps. Hvor stor overføringsrate kan A sende med? Vi antar at det ikke er annen trafikk i nettverket.

  • 184 kbps
  • 3.6 Mbps
  • 500 kbps
  • 1.2 Mbps

Anta at filen er på 6 Megabyte. Hvor lang tid vil det ta å overføre filen til Vert B?

  • Omtrent 13.3 sekunder.
  • Omtrent 96 sekunder.
  • Omtrent 12 sekunder.
  • Omtrent 261 sekunder.

En fil på 1 Megabyte skal distribueres over et datanett til 1000 datamaskiner (klienter) ved hjelp av en klient-tjener-arkitektur. Anta at filen ligger på en tjener som kan sende samtidig til mange maskiner på en gang og kan sende med forskjellige rater til forskjellige mottakere, så lenge den samlede opplastingsraten ikke overstiger tjenerens opplastingsrate på 10 Mbps. Hver av klientene har en nedlastingskapasitet på 1 Mbps. Bortsett fra tjenerens opplastingsrate og klienten nedlastingsrate har linkene i nettet så stor kapasitet at de i denne sammenhengen kan oppfattes som ubegrenset.

Hvor lang tid tar det minst å distribuere filen til alle klientene i denne situasjonen?

  • Omtrent 800 sekunder
  • Omtrent 0,1 sekund
  • Omtrent to sekunder
  • Omtrent 8 sekunder

En fil på 1 Megabyte skal distribueres over et datanett til 1000 datamaskiner ved hjelp av en P2P-arkitektur. Anta som før at filen i utgangspunktet ligger på en tjener som kan sende samtidig til mange maskiner på en gang og kan sende med forskjellige rater til forskjellige datamaskiner, så lenge den samlete opplastingsraten ikke overstiger tjenerens opplastingsrate på 10 Mbps. Hver av klientene har en nedlastingsrate på 1 Mbps, og en opplastingsrate på 0,5 Mbps. Bortsett fra tjenerens opplastingsrate og klientenes opp- og nedlastingsrate har linkene i nettet så stor kapasitet at de i denne sammenhengen kan oppfattes som ubegrenset.

Hvor lang tid tar det minst å distribuere filen til alle klientene i denne situasjonen?

  • Omtrent 0,1 sekund.
  • Omtrent 8 sekunder.
  • Omtrent 800 sekunder.
  • Omtrent to sekunder.

Oppgåve 8 - Brannmur

Et pakkefilter for intern nettverket 129.177.102/8 er gitt ved følgende aksesskontroll-liste:

AksjonAvsenderMottakerProtokollAvsender portMottaker portflag bit
Tillat129.177.102/8alleUDP>102353-
Tillatalle129.177.102/8UDP53>1023-
Tillat129.177.102/8alleTCP>102380alt
Tillatalle129.177.102/8TCP80>1023ACK
Avslå146.172.102.21129.177.102/8TCP80>1023alt
Avslåallealleallealleallealle

Denne aksesskontroll-listen gjør at pakkefilteret oppfører seg slik:

  • Tillater all DNS trafikk in og ut, og alle http-pakker begge veier unntatt fra en webserver på 146.172.102.21. Tillater ikke noe annet.
  • Tillater all DNS trafikk in og ut, alle pakker fra klienter på innsiden til webservere på utsiden, og alle svar fra webservere utenfor til klienter innenfor (unntatt 146.172.102.21). Tillater ikke noe annet.
  • Tillater DNS-forespørsler innenfra DNS-servere, og svar tilbake fra disse serverne. Tillater også alle pakker fra klienter på innsiden til webservere, og alle svar fra webservere til klienter innenfor. Tillater ikke noe annet.
  • Tillater all DNS trafikk inn og ut, alle pakker fra klienter på innsiden til webservere på utsiden, og alle svar fra webservere utenfor til klienter innenfor (unntatt 146.172.102.21). Tillater ikke noe annet.
  • Tillater DNS-forespørsler innenfra til DNS-servere, og svar tilbake fra disse serverne. Tillater også alle http-pakker. Tillater ikke noe annet.
  • Tillater DNS-forespørsler innenfra til DNS-servere, og svar tilbake fra disse serverne. Tillater også alle svar fra webservere til klienter innenfor (unntatt 146.172.102.21). Tillater ikke noe annet.
  • Tillater all DNS trafikk inn og ut, alle pakker fra klienter på innsiden til webservere, og alle svar fra webservere til klienter innenfor. Tillater ikke noe annet.
  • Tillater DNS-forespørsler innenfra til DNS-servere, og svar tilbake fra disse serverne. Tillater også alle http-pakker begge veier unntatt fra en webserver på 146.172.102.21. Tillater ikke noe annet.

Oppgåve 9 - Forseinking

Nedenfor er det vist at resultatet av en kjøring av programmet tracert fra min datamaskin ved UiB til regjeringens webtjener:

O:\tracert regjeringen.no
Tracing route to regjeringen.no [146.192.201.19]
over a maximum of 30 hops:
 1 <1 ms <1 ms <1 ms ps-gw.ii.uib.no [129.177.122.1]
 2 <1 ms <1 ms <1 ms uib-bt-gw.uib.no [129.177.1.1]
 3 1ms   <1 ms <1 ms bergen-gw2.uninett.no [158.37.1.189]
 4 7ms   6ms   6 ms ifi2-gw.uninett.no [128.39.255.12]
 5 6ms   5ms   5 ms oslo-gw1.uninett.no [128.39.254.46]
 6 6ms   6ms   6 ms oslo-nix01.comace.net [193.156.90.27]
 7 9ms   9ms   9 ms 62.148.62.221
 8 8ms   8ms   8 ms 62.148.62.221
 9 8ms   8ms   8 ms 146.192.201.19

Trace complete.

Hva er (mest sannsynlig) hovedårsaken til ende-til-endeforsinkelsen mellom min maskin og regjeringen.no?

  • En tokenbøtte begrenser inputhastigheten.
  • Køforsinkelse i en eller flere noder.
  • Nodeprosesseringsforsinkelse i en eller flere noder.
  • Transmisjonsforsinkelse i en eller flere noder.
  • Begrensninger i transportprotokollen.
  • Propagasjonsforsinkelse på en eller flere linker.

En applikasjon sender data i full fart fra min maskin til regjeringen.no over ruten vist ovenfor. Anta at alle linker langs ruten er ledningsbaserte og har kapasitet på 1 Gbps hver, at ruterne har uendelig prosesseringshastighet, og at det er lite trafikk i nettet. Segmentstørrelsen er 1460 bytes + 60 bytes med TCP-, IP- og linklagsheader. TCP-mottakervinduet recw er fast begrenset til 65535 bytes. Hva er største datarate som da er teoretisk mulig på denne forbindelsen, gitt at de parameterne som er observert gjennom tracert er representative?

  • Omtrent 8 Mbps
  • Omtrent 65 Mbps
  • Omtrent 345 Mbps
  • 1 Gbps
  • Omtrent 43 Mbps

Oppgåve 10 - Sant/usant

Ett symbolsk maskinnavn kan være tilordnet to forskjellige IPv4-adresser.

  • Usant
  • Sant

Én IPv4-adresse kan være tilordnet to forskjellige symbolske navn (DNS-navn)

  • Usant
  • Sant

En prosess på vert A er tilordnet port nummer p, og en prosess på vert B er tilordnet portnummer q. Det er mulig å opprette to samtidige og forskjellige TCP-forbindelser mellom disse to portene.

  • Usant
  • Sant

En nettleser sender en forespørsel om en webside som inneholder noe tekst og tre bilder. Dette gjøres ved at klienten sender en forespørsel-melding (GET), og får fire responsmeldinger.

  • Usant
  • Sant

Date:-headeren i http-respons-meldingen forteller når objektet siste ble modifisert.

  • Usant
  • Sant

HTTPs responsmelding har aldri en tom “message body”.

  • Sant
  • Usant

Oppgåve 11 - Trådlaus kommunikasjon

img A, B og R er tre noder som kan kommunisere ved å kringkaste trådløse signaler. Anta at alle signaler sprer seg i alle retninger, at hver node kan sende én bit pr.tidsenhet til nærmeste nabo - det vil si, A kan kringkaste til R, B til R, og R kan kringkaste til både A og B, men A og B kan ikke sende til hverandre fordi avstanden er for stor. Derimot kan A og B sende til hverandre ved å sende til R og ved at R sender til A og B. En node er begrenset slik at den bare kan motta fra én sender av gangen.

Vi vil videre anta at A har ubegrenset med data å sende til B, og at B samtidig har ubegrenset med data å sende til A. Hvor raskt kan A og B sende data til hverandre ved hjelp av R? Hint: Tenk på nettverkskoding.

  • 1/3 bits pr sekund hver fra A og B
  • 1/4 bits pr sekund hver fra A og B
  • 1/2 bits pr sekund hver fra A og B
  • 1 bits pr sekund hver fra A og B

Oppgåve 12 - Stopp og vent i Java

La oss anta at vi ønsker å lage en enkel applikasjon bygget på UDP som lar en klient laste ned en tekstfil fra en filtjener, og skriver filens innhold ut på skjermen. ”Enkel” betyr i denne sammnhengen at den vil værer robust hvis bare én klient bruker tjeneren av gangen, og klienten ikke kræsjer i løpet av overføringen av en fil.

  1. Klienten vil først sende en forespørsel som inneholder et filnavn
  2. Tjeneren sender en sekvens av pakker til klienten. Hver pakke inneholder en linje av tekstfilen. Etter siste linje sendes en linje med bare et punktum ”.”, der vi for enkelthets skyld antar at slike linjer ikke forekommer i tekstfilen. For å garantere at linjer blir levert korrekt selv om pakker forsvinner i overføringen, brukes en stopp- og vent protokoll.

Her er en implementasjon i Java av en filtjener som kommuniserer over denne protokollen:

import java.io.*; import java.net.*;
public class SWTjener {
   static void main(String args[]) throws Exception {
      DatagramSocket serverSocket = new DatagramSocket(9876);
      String eofString = ".\r\n";
      byte[] receiveData = new byte[1024];
      byte[] sendData = new byte[1024];
   while(true) {
      // Her burde det være en (3-veis) oppkobling, men vi hopper over
      // det for enkelhets skyld.
      int sekvensnummer = 0;
      // Les filnavn:
      DatagramPacket receivePacket = new DatagramPacket(receiveData, receiveData.length);
      serverSocket.receive(receivePacket);
      String filnavn = new String(receivePacket.getData()); InetAddress IPAddress = receivePacket.getAddress();
      Fil fil = new Fil(); fil.aapne(filnavn);
      int port = receivePacket.getPort();
         while (!fil.eof()) {
      // Lag og send pakke til klient
      sendData = (""+sekvensnummer+fil.leslinje()).getBytes();
      DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket(sendData, sendData.length, IPAddress, port);
      serverSocket.send(sendPacket);

      // Vent på ACK
      do {
         receivePacket = new DatagramPacket(receiveData, receiveData.length);
         serverSocket.receive(receivePacket);
      } while (Integer.parseInt(new String(receivePacket.getData())) != sekvensnummer);

         // Forbered neste sekvensnummer
         sekvensnummer = 1 - sekvensnummer;
         }
         sendData = eofString.getBytes();
         // Her burde det kanskje være en nedkobling,
         // men vi hopper over det for enkelhets skyld.

   } // while(true)

   } // main()
}

Skriv en klient i Java som kommuniserer med denne tjeneren:

import java.io.*;
import java.net.*;
public class SWclient {
   static void main (String args[]) throws Exception {
      private int seq = 1;

      DatagramSocket clientSocket = new DatagramSocket(9876);
   byte[] receiveData = new byte[1024];
   byte[] sendData = new byte[1024];
   clientSocket.receive(receivePacket);
   DatagramPacket receivePacket = new DatagramPacket(receiveData, receiveData.length);

   sendData = inFromUser.readLine();
   DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket (sendData, sendData.length, IPAdress, port);

   while(true) {
      String mottatt = receiveData.readLine();

   // ACK-melding til server
      sendData = (seq + receiveData.getBytes()).toString();
      sendData.sendPacket();

   if (mottatt == ".")
      break;
   }

      clientSocket.close();

   }
}

Oppgåve 13 - Go-back-N

  • Forklar kort hvordan du kan utvide protokollen i forrige oppgave slik at den fungerer som en Go-back-N-protokoll.
  • Hva er fordelen med en slik protokoll fremfor stopp-og-vent-protokollen?
  • Forklar også kort, uten å gå i detalj på Java-koden, hvilken endringer du må gjøre på tjener- og klientsidene.

Svar:

For å gjøre tjener og klient til en Go-back-N protokoll, må man gjøre slik at hvis ACK-en for tidligere sendte pakke ikke korresponderer til forventet verdi, prøv å send den forrige pakken igjen. Fordelen her er at vi får en viss sikkerhet mot pakketap, ettersom at vi har implementert ettersending av u-ackete pakker.

Hvis man skal endre koden, ville jeg først implementert tellere (utover dem som allerede er implementert) for å holde telling på seq-nummeret, sendte pakker og mottatte pakker), også implementere en mekanisme (if-setning) for å ettersende forrige datagram.

Oppgåve 14 - men er protokollen robust?

I protokollene vi har sett på i de to foregående oppgavene, har vi hoppet over problemstillingen med oppkobling og nedkobling av forbindelse mellom klient og tjener.

  • Er denne forenklete protokollen, blant annet uten oppkobling, robust i den forstand at den vil garantere at riktig filinnhold vil bli levert til klienten, også dersom vi har en mer realistisk situasjon der klientprosesser kræsjer, eller dersom mer enn en klient prøver å bruke tjeneren samtidig? Begrunn svaret ditt.
  • Skissér også kort hvordan du eventuelt kan forbedre protokollen.

Svar:

Merk: Server og tjener brukes om hverandre i denne oppgaven.

I begge tilfeller er dette udp-protokoller uten en persistent connection. Eneste forsikringen mot ting som pakketap i Stop and wait, er at denne protokollen sender en Ack når den har mottatt en pakke, for å gi beskjed til den andre enden om at det er trygt å sende en til. Go-back-N-protokollen implementerer i tilleg en mekanisme for å sende pakker som ikke har blitt ack-et. Men hvis en prosess kræsjer hos tjeneren vil ikke klienten være istand til å se om serveren er opp eller nede. Det opprettes ingen tilkobling, både tjener og klient sender pakkene til adressert port og “håper på det beste”. Hvis klienten går ned underveis vil den ikke sende noen ack-er tilbake til serveren for de mottatte ackene, og serveren vil bare stå og gå.

Hvis mer enn en klient bruker tjeneren samtidig, vil de måtte bruke samme port, og forutsatt at det bare kjører et instans av tjenerer, vil det bli kluss i sekvensnummerene. En fiks kan være å lage separate seq-tellere for hver nye “registrerte klientport” slik at tjeneren holder telling på hvilken klient som har mottatt hva.

Notat til kapitla

Relevante forkortelsar

  • HFC: Hybrid fiber coax
  • UTP: Unshielded twisted pair
  • FDM: Frequency-division multiplexing
  • TDM: Time-division multiplexing
  • POP: Point of presence
  • RTT: Round-trip time
  • ARQ: Automatic repeat reQuest protocol
  • GBN: Go-back -N protocol
  • SR: Selective repeat
  • ATM: Asynchronous transfer mode
  • CAM: Content addressable memories
  • MTU: Maximum transmission unit
  • DHCP: Dynamic host configuration protocol
  • NAT: Network address translation
  • VPN: Virtual private network
  • AS: Autonomous system
  • RIP: Routing information protocol
  • OSPF: Open shortest path first
  • BGP: Border gateway protocol
  • ASN: Autonomous system number
  • RPF: Reverse path forwarding
  • IGMP: Internet group management protocol
  • CDMA: Code division multiple access
  • ARP: Address resolution protocol
  • RFC: Request for comments
  • IETF: Internet Engineering Task Force

Kva er internett - “Skruer og muttere”-perspektiv

Internett er eit nettverk samansett av hundrevis av millionar databehandlingseinheiter. For ikkje lenge sia var dette berre tradisjonelle PCar, Linux maskiner og såkalla servera som lagrar og deler informasjon som for eksempel websider og mailar. No i nyare tid så består nettet meir og meir av TVar, bærbare datamaskiner, spel konsollar, mobiltelefonar, webkamera, bilar, bilderammer, eletriske og sikkerheitssystem.

  • Vert: er eit endesystem, som køyrer nettverksapplikasjonar.
  • Kommunikasjonslinkar: består av trådlause- og kobla -linkar. (fiber, kobber, radio, satelitt). Overføringsraten blir kalla ”båndbredde”.
  • Pakkeswitch: Sender vidare pakkar, som er blokker av data, ved hjelp av rutera og switchar.
  • Internett: ”Nettverk av nettverk”] Består av mange samankopla ISPar.
  • Protokollar: Protokollane sin jobb er å behandle/regulere sending og mottaking av meldingar. For eksempel TCP, IP, HTTP(S), Skype, 802.11.
  • Internett-standardar: Består av fleire standardar.
    • RFC - Request for comments
    • IETF - Internet Engineering Task Force

Kva er internett - tjenesteperspektiv

  • Infrastuktur som gir tenester til applikasjonar
    • Web
    • VoIP
    • e-post
    • spel
    • e-handel
    • sosiale nettverk
    • Med meir..
  • Gir grensesnitt for applikasjonsprogrammerarar
    • Lar program sende og motta data gjennom internett.
    • Tilbyr valgfrie kommunikasjonstenester.

Kva er ein protokoll?

  • Protokollar mellom personar: Består av meldingar som
    • “Kva er klokka”
    • “Eg har et spørsmål”
    • Eller generelle ting; som introduksjonar.
  • Nettverksprotokollar: Består av maskiner og ikkje mennesker.
    • All kommunikasjon i internett er regulert av protokollar.

Alle protokollar sender ei spesifikk melding og utløyser ei spesifikk handling eller respons.

Protokollar definerar format og rekkefølge av meldingar som sendast og mottakast mellom nettverksidentitetar, og handlingar som utførast ved sending og mottaking.

Notat frå boka

Kapittel 1

  • Computer network seems dated since there are alot of different devices connected to the internet. Phones, watches, dishwashers and toasters.
  • Communication links and packet switches.
  • overføringshastighet målt i bits/sekund.
  • takes a packet and forwards it to one of its outgoing communication links.
    • two types
      • routers and link-layer switches
  • Commonly used in access networks
  • Commonly used in network core.
  • End systems access the Internet through Internet Service Providers (ISPs)
    • Contains its own network of packet switches and communication links.
  • End systems, packet switches, and other pieces of the Internet run protocols that control the sending and receiving of information within the Internet.
    • The Transmission Control Protocol (TCP) and the Internet Protocol (IP) are two of the most important protocols in the internet.
      • IP Specifies the format of the packets that are sent and received among routers and end systems. The Internet’s principal protocols are collectively known as TCP/IP.
  • En systems attached to the internet provide a socket interface that specifies how a program running on one end system asks the Internet infrastructure to deliver data to a specific destination program running on another system.

A protocol defines the format and the order of messages exchanged between two or more communicating entities, as well as the actions taken on the transmission an/or receipt of a message or other event.

Notat frå word fila til Christian

Whats the internet?

  • Internet: Millions of connected computing devices.
    • Hosts = end systems
    • Running network apps
  • Communication links
    • Fiber, copper, radio, satelite.
    • Transmission rate: Bandwidth which is the bit-rate of available or consumed information capacity expressed in metric multiples of bits per second.
  • Packet switches: forward packets
    • Routers and switches

Internet is a network of networks. That is interconnected ISPs. ISP, Interconnected service provider, is an organization that provides services for services for accessing, using or participating in the Internet. Protocols are created to control sending and receiving of messages such as TCP, IP, HTTP, Skype, 802.11 (WiFi). Internet standards are specification of a technology or methodology applicable to the Internet. They are created and published by the IETF. The Internet is an infrastructure that provides services to applications such as Web, VoIP, email, games etc. It provides programming interface to apps, hooks that allow sending and receiving app programs to connect to Internet and provides service options, analogous to postal service.

Protocols define format, order of msgs sent and received among network entities, and actions taken on msg transmission receipt. A normal human protocol is a conversation, while a computer network protocol is first TCP connection from pc to server, TCP response from server, retrieve msg and transmit msg to pc.

  • Network edge:
    • Hosts: Client and servers
    • Servers often in data centers
  • Access networks, physical media: Is a part of a telecommunications network which connects subscribers to their immediate service provider. Physical media are physical materials that are used to transmit information in data communications.
    • Wired, wireless communication links.
  • Network core: Is the central part of a telecommunications network, that route’s the network.
    • Interconnected routers
    • Network of networks

We connect systems to edge routers through residential access nets, institutional access networks such as company or schools, and through mobile access networks. Keep in mind the bandwidth of the access network and if it’s shared or dedicated. If it’s shared you share the throughput available, but if it’s dedicated you get what the server provides.

  • Access net: Digital subscriber line (DSL) use existing telephone line to central office DSLAM which is data over DSL phone line that goes to Internet. It has under 2.5Mbps upstream transmission rate. DSL is a technology for bringing high- bandwidth information to homes and businesses over ordinary copper telephone lines. Frequency division multiplexing is different channels transmitted in different frequency bands.

Hybrid Fiber Coax (HFC) is asymmetric with up to 30Mbps downstream transmission rate and a 2Mbps upstream transmission rate.

Ethernet is a family of computer networking technologies for local area networks (LANs) and metropolitian area network (MANs). Typically used in companies and universities. See picture below. img Shared wireless access network connects end system to router via base station called access point. We have wireless LANs within buildings and wide-area wireless access provided by telco (cellular) operator that gives between 1 and 10Mbps in an area, either 3G, 4G or LTE.

Hosts sending packets of data: host sending function

  • Takes application message
  • Breaks into smaller chunks, known as packets, of length L bits
  • Transmits packets into access network at transmission rate R
    • Link transmission rate, aka link capacity, aka link bandwidth.
packet transmission delay=time needed to transmit *L*-bit packet into link=\((L (bits))/(R (bits/sec))\)

Physical media:

  • Bit: propagates between transmitter/receiver pairs
  • Physical link: what lies between transmitter and receiver
  • Signal carried in electromagnetic spectrum
  • Guided media: signals propagate in solid media: Copper, fiber and coax
  • Unguided media: signals propagate freely, eg. Radio

Twisted pair (TP) is two insulated copper wires, either category 5 with 100Mbps, 1Gbps Ethernet or category 6 with 10Gbps. Coaxial cable is two concentric copper conductors that are bidirectional and broadband with multiple channels on cable and HFC. Fiver optic cable is glass fiber carrying light pulses, each pulse a bit. Its high-seppd operation, that’s high-speed point-to-point transmission with example 10’s-100’s Gbps transmission rate. It has a low error rate where repeaters spaced far apart and immune to electromagnetic noise.

  • Unguided physical media: Has no physical wire, its bidirectional, propagation environment effects are reflection, obstructed by objects and interference. Radio link types.
    • Terrestrial microwave
      • Up to 45Mbps channels
    • Lan (e.g. WiFi)
      • 11Mbps, 54Mbps
    • Wide-area (e.g. cellular)
      • 3G cellular: ~few Mbps
    • Satelite
      • Kbps to 45Mbps channel(r multiple smaller channels)
      • 270 msec end-end delay
      • Geosynchronous cersus low altitude

Network core - packet switching, circuit switchin and network structure

It’s a mesh of interconnected routers.

  • Packet-switching: hosts break application-layer messages into packets. That

forwards packets from one router to the nextm across links on path from source to destination. Each packet transmitted at full link capacity.

  • Store-and-forward: Takes L/R seconds to transmit (push out) L-bit packet into link at R bps.
    • Store and forward: entire packet must arrive at router before it can be transmitted on next link.
    • (End-end delay = 2L/R)
    • Example;
      • L = 7,5Mbps
      • R = 1.5Mbps
      • then the delay is (2L/R = 2*7,5/1,5 = 5)
  • Queuing delay and loss: If arrival rate (in bits) to link exceeds transmission rate of link for a period of time:
    • Packets will queue, wait to be transmitted on link
    • Packets can be lost if memory (buffer) fills up
  • Alternative core: Circuit switching: end-end resources allocated to, reserved for “call” between source and destination. In diagram, each link has four circuits. Call gets 3rd circuit in top link and 1st circuit in right link.
    • Dedicated resources: no sharing where circuit-like (guaranteed) performance. Circuit segment idle if not used by call (no sharing). Commonly used in traditional networks.

Packet switching allows more users to use the network. Example: 1Mbps with 100kb/s for each user that is active 10% of the time. Packet switching with 35 users has the probability that 10 active at the same time is less than 0.0004. Packet switching is great for bursty data, resource sharing, it’s simpler than circuit and requires no call setup. It has excessive congestion possible: packet delay and loss, that protocols needed for reliable data transfer, congestion control.

  • Internet structure: end systems connect to Internet via access ISPs. Access ISPs in turn must be interconnected so that any two hosts can send packets to each other. Resulting network of networks is very complex. Given millions of access ISPs, how do we connect them? Connect each access ISP to a global transit ISP. Costumer and provider ISPs have economic agreement. Still there can be several ISPs. Then the ISPs are connected through Internet exchange points (IXP). Regional network may arise to connect access nets to ISPs. Content provider networks (Google, Microsoft) may run their own network, to bring services, content close to end users. The picture showed the end point with the content provider network over everything.

img

Delay, loss, throughput in networks

How does loss and delay occur? Packets queue in router buffers. Packet arrival rate to link (temporarily) exceeds output link capacity. Packets queue and wait for turn. img Queueing delay:

  • R: Link bandwidth (bps)
  • L: Packet length (bits)
  • A: Average packet arrival time rate

See picture(s) below: img img

  • La/R = 0, avg. queueing delay small
  • La/R 1: avg. queueing delay large
  • La/R > 1: avg. queueing delay infinite!

See picture below: img To find “real” Internet delay and loss we can use Traceroute (tracert) program that provides delay measurement from source to router along end-end Internet path towards destination. For all i:

  • Sends three packets that will reach router i on path towards destination.
  • Router i will return packets to sender
  • Sender times interval between transmission and reply.

See pictures below: img img

  • Packet Loss: queue (aka buffer) preceding link in buffer has finite capacity. Packet arriving to full queue dropped (aka lost). Lost packet may be retransmitted by previous node, by source end system, or not at all.