RAČUNALNE MREŽE — VJEŽBE — - preddiplomski studij ... · PDF...

RAČUNALNE MREŽE— VJEŽBE —

preddiplomski studij računarstva, II semestarpreddiplomski studij računarstva, IV semestar

Vedran Miletić

Zavod za komunikacijske sustaveOdjel za informatiku Sveučilišta u Rijeci

ljetni semestar, akademska godina 2014/2015.

http://www.inf.uniri.hr/

logo/inf-logo-pecat

RAČUNALNE MREŽE — VJEŽBE —Osnovne informacije o vježbama kolegija Računalne mreže

Odjeljak 0

Osnovne informacije o vježbama kolegijaRačunalne mreže

logo/inf-logo-pecat


Tko sam ja?

Vedran Miletić, prof.Asistent na Odjelu za informatiku Sveučilišta u RijeciStudent na Fakultetu elektrotehnike i računarstvaSveučilišta u ZagrebuVanjski suradnik na Tehničkom fakultetu

Područja interesa: raspoloživost i pouzdanost optičketransportne mreže, modeliranje i simulacija računalnih mreža,paralelno i distribuirano izvođenje algoritama.

logo/inf-logo-pecat


Osnovne informacije o kolegiju

Koristimo MudRi Instructure CanvasModerniji i funkcionalniji LMS od MoodleaCloud-based, free for teachers, free for studentsNema AAI autentifikacije, potrebna je registracija

Prijava na e-kolegij: http://is.gd/rm_riteh_2014Moguća prijava s @riteh.hr mail adresom ili nekomdrugom (preferirano @riteh.hr)Obavezno postavite točno ime i prezime (velikimpočetnim slovima sa hrvatskim dijakriticima) ivremensku zonu na Zagreb; uređivanje profila je po želji

http://is.gd/rm_riteh_2014

logo/inf-logo-pecat


Organizacija vježbi

Izvedbeni plan vježbi1 uvodne7 auditornih7 laboratorijskih

Auditorne vježbeZadaci koji proširuju i produbljuju gradivo predavanjaPoneki primjer na računaluSamostalna priprema studenata: potrebno je ponovitigradivo prethodnih predavanja i vježbi

logo/inf-logo-pecat


Organizacija vježbi (nast.)

Laboratorijske vježbeRješavanje zadataka na računaluRaspored po grupama bit napravljen putem Canvasa;obavezno poštovati dani rasporedSamostalna priprema studenata: potrebno jepripremiti se unaprijed prema danim materijalima izadacima za svaku vježbu

logo/inf-logo-pecat


Bodovanje

Semestralni dio (vježbe): 70 bodovaKontrolna zadaća: 25 bodova

Uključuje cjelokupno gradivo auditornih vježbiZadaci na kontrolnoj zadaći slični su zadacima koji serade na auditornim vježbamaObavezno imati identifikacijski dokument (X-ica iliosobna iskaznica)

logo/inf-logo-pecat


Bodovanje (nast.)

Laboratorijske vježbe: 45 bodova7 vježbi, svaka donosi po 2 boda za kviz i 4 ili 5 bodovaza zadatkePitanja na kvizevima iz materijala danih za samostalnupripremu studenataZadaci slični zadacima koji su dani u materijalima zasamostalnu pripremu studenataPrisustvovanje laboratorijskoj vježbi je obaveza zadobivanje bodovaObavezno imati identifikacijski dokument (X-ica iliosobna iskaznica)

Završni ispit (predavanja): 30 bodova

logo/inf-logo-pecat


Demonstratori

Za 5 grupa laboratorijskih vježbi 5 demonstratora biratevi u među studentima koji slušaju kolegijDemonstratori rade pro bono; obaveze:

Auditorne vježbe: u tjednu kada nema labosa u srijedu upopodnevnim satima održavati demonstratureLaboratorijske vježbe: pomagati studentima upridruženoj grupiRad demonstratora se kontinuirano prati i vrednuje; uslučaju pozitivnog vrednovanja nagrada je 100% bodovalaboratorijskih vježbi

logo/inf-logo-pecat


Nešto što nisam spomenuo?

Pitanja?

logo/inf-logo-pecat

RAČUNALNE MREŽE — VJEŽBE —Mrežni sustavi: struktura i načela rada

„I can find the joy only if I do my work in the bestway possible to me. But the best is a matter ofstandards—and I set my own standards. I inheritnothing. I stand at the end of no tradition. I may,perhaps, stand at the beginning of one.”

Odjeljak 1

Mrežni sustavi: struktura i načela rada

logo/inf-logo-pecat


Uvod: razvoj telekomunikacije i veza s računalnim mrežama.

Pododjeljak 1

Uvod: razvoj telekomunikacije i veza sračunalnim mrežama.

logo/inf-logo-pecat



Čime se bavi ovaj kolegij?

Tri stvari . . .

logo/inf-logo-pecat



Pod jedan, telekomunikacijaPojam: telekomunikacija.

Telekomunikacija (engl. telecommunication) podrazumijevaprijenos poruka preko velikih udaljenosti s ciljem ostvarivanjakomunikacije.

Povijesno gledano, možemo istaknuti nekoliko razdoblja:bubnjevi (Afrika, Nova Gvineja, Južna Amerika) i dimnisignali (Sjeverna Amerika, Kina);baklje na vrhovima planina i svjetionici (antička Grčka);optički telegraf (Claude Chappe, 1792. Lille–Paris, 15stanica, 230 km, 36 simbola u 32 min, zadržavanje 9 min);električni telegraf (Samuel Morse, 1837.);bežična telegrafija (radio i televizija).

logo/inf-logo-pecat



Pod dva, računalni komunikacijski sustavi

Pojam: umrežavanje računala.

Umrežavanje računala (engl. computer networking) jeznanstvena i tehnička disciplina koja proučava komunikacijuizmeđu računala.

Od samih početaka postoji uska veza telekomunikacija iračunalnih komunikacija; naime, Internet je počeo kao mrežakoja je koristila javnu telefonsku mrežu, a danas se zatelefoniju koriste Internet protokoli (npr. VoIP).Jako veliku ulogu u razvoju računalnih mreža imali su Unix-likeoperacijski sustavi, naročito BSD i nešto kasnije Linux.

logo/inf-logo-pecat



Pod tri, komunikacijska tehnologija i društvoO utjecaju razvoja tehnologije općenito na društvo već je jakopuno rečeno i napisano (primjerice, o tome govori Castells učitvom nizu svojih knjiga, [CastellsTIC; CastellsTIA1;CastellsTIA2; CastellsTIA3; CastellsIG; CastellsCP]).Nekoliko primjera gdje se očituje utjecaj:

„Tanya Rider went off the road . . . ” (2007.),„Christmann had been going 38 MPH . . . ” (2003.),„Two MIT researchers bought 158 used disk drives . . . ”.

Ovi primjeri su preuzeti iz [AbelsonLedeenLewisB2B],knjige koja se bavi utjecajem razvoja komunikacijsketehnologije na privatnost, slobodu i općenito način životapojedinca u društvu.Knjiga je dostupna na http://www.bitsbook.com/ podCreative Commons BY-NC-SA licencom.

http://www.bitsbook.com/

logo/inf-logo-pecat



Toliko za sad . . .

Bacimo se na posao!

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 1.

Iduća tri zadatka su primjeri zadataka iz stvarnog života.

Tekst zadatka (Prema istinitom događaju . . . ).

Tihana igra Quake Wars Demo na njemačkom serverugamingpalace.de čija je adresa 78.143.44.10:27733.Međutim, kako ona to sama kaže, „igrivost je prilično loša”.Naime, nedavni potres koji je pogodio srednju Europuuzrokovao je prekid nekih optičkih kabela, pa se većinomkoriste rezervni kojih nema dovoljno i zato ne nude istukvalitetu usluge.O čemu se zapravo ovdje radi? Što to točno Tihanaprimjećuje kao „lošu igrivost”?

http://gamingpalace.de/

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 1. (nast.)RTT nam označava povratno vrijeme, tj. vrijeme potrebno dana odredište stigne poslani zahtjev i natrag odgovor na njega.

Tekst zadatka (ping i mjerenje RTT-a).

Unix i Windows alat ping može se koristiti za određivanjeRTT-a do različitih domaćina na Internetu. U pripadnoj manstranici možete pogledati kako se koristi i koje mogućnostinudi, a mi ćemo se za sada ograničiti na osnovni oblik i saznatiRTT do iduća tri domaćina:

www.pragma-ade.nl,www.ri.linux.hr,www.debian.org.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Demonstracija:

Linux komandna linija.$ ping www.pragma-ade.nl...$ ping www.ri.linux.hr...$ ping www.debian.org...

Uočite kako postoje razlike u polju time. Jesu li oneočekivane? Zašto?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)

Naime, radi se, prije svega, o tome da su ti domaćini fizičkirazličito udaljeni i da paketi duže putuju kada je u pitanju većafizička udaljenost.Osim toga, razmotrimo polje ttl. Ono označava broj skokovakoji paket može napraviti prije nego što će biti odbačen odstrane usmjerivača.Paketi rade više skokova kada trebaju doći do daljih domaćina,što u konačnici rezultira većim povratnim vremenom.

logo/inf-logo-pecat




Dodatak: promjenama RTT-a.

Mjerite vrijednost RTT-a do određenog skupa domaćina urazličitim vremenima tijekom nekoliko dana i usporeditedobivene rezultate. Razmislite što uzrokuje razliku uvrijednostima.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 2.

U prošlom zadatku spomenuli smo skokove koje paketi rade dabi došli na cilj. Sada ćemo vidjeti kako izgleda put kojimpaketi „skaču” do cilja.


Mladen i Manuel, voditelji supertajne nevladine organizacijeZametska Unija, žele prisluškivati pakete koji govore oplanovima organizacije KASTAV HOOLIGANS. Tajni agentZU, Gabrijel (kodno ime), upao je u jedno od računala kojeKH koriste za sigurnu komunikaciju i želi otkriti kojim putemprolaze paketi koji ih interesiraju.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 2. (nast.)Usmjerivač je računalo povezano s barem dvije mreže kojepakete usmjerava na putu do odredišta.

Tekst zadatka (zadatak 2).

Unix alat traceroute i Windows alat tracert koristi se zaotkrivanje niza usmjerivača kroz koje prolazi poslana poruka.Iskoristite ovaj alat da otkrijete putanju s trenutne mreže doostalih. Za primjer, mi ćemo saznati putanju do:

www.gnome.org,docs.nvidia.com,www.riteh.uniri.hr,www.biotech.uniri.hr.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 2. (nast.)


Napomena: u nekim Linux distribucijama (primjerice Ubuntu)uobičajena instalacija ne uključuje traceroute, ali uključujetracepath, koji mu je vrlo sličan i sasvim dovoljan za našepotrebe. Postoje razlike, i one se mogu otkriti uspoređivanjemman stranica traceroute(1) i tracepath(8).

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Demonstracija:

Linux komandna linija.$ traceroute www.gnome.org...$ traceroute docs.nvidia.com...$ traceroute www.biotech.uniri.hr...$ traceroute www.riteh.uniri.hr...

logo/inf-logo-pecat




Što uočavate kod početka putanje? Možete li pomoću ovogalata prepoznati koji se usmjerivači nalaze u mreži vašeorganizacije?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)Naime, radi se o tome da je izlaz iz mreže u kojoj smotrenutno jednak bez obzira do koje udaljene mreže odlazimo.

Dodatak: o značaju broja skokova.

Razmislite na koji bi način sakupili podatke da testirate idućedvije hipoteze.

Postoji pozitivna korelacija broja skokova s vrijednostiRTT-a (tj. veća vrijednost RTT-a povezana je s većimbrojem skokova).Postoji negativna korelacija broja skokova s geografskomudaljenosti (tj. manja geografska udaljenost povezana je svećim brojem skokova).

logo/inf-logo-pecat




♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 3.

U narednom zadatku upoznati ćemo još jednu od Unix naredbikoja se veže uz računalne mreže i Internet.


Web developer Rade izrađuje web portal za renomiranu tvrtkuMD Stolarija d.o.o. No, da ne bi baš sve bilo savršeno i da bimi imali zadatak, u procesu razvoja portala poslužitelj nakojem se on nalazi biva napadnut. Ubrzo Rade otkriva da jenjegov kod promijenjen na način da kod otvaranja određenihstranica portala taj kod šalje podatke na određenu IP adresu.Kako će on otkriti tko stoji iza te IP adrese te (vjerojatno) imanekakve veze s napadom (iako možda nije napadač)?

logo/inf-logo-pecat





Unix alat whois koristi se prilikom traženja kojoj organizacijipripada određena domena ili IP adresa. U pripadnoj manstranici možete pogledati kako se koristi i koje mogućnostinudi, a mi ćemo se za sada ograničiti na osnovni oblik i zaprimjer saznati kome pripadaju iduće četiri domene:

mit.edu,kde.org,uniri.hr,google.com.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.Demonstracija:

Linux komandna linija.$ whois uniri.hr...$ whois mit.edu...$ whois kde.org...$ whois google.com...

Što uočavate kod načina formatiranja sadržaja koji dobivamokao odgovor? Pokušajte objasniti tu pojavu.

logo/inf-logo-pecat




Naime, radi se samo o tome da svaka od domena pripadarazličitoj organizaciji koja rezultate upita u svoju bazu različitoformatira. Ovisno o konfiguraciji, whois alat može pretraživatii .hr domenu, i rezultat vratiti u nekom od tekstualnih webpreglednika (npr. lynx).

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat


Fizičke osnove mreža: mediji, veze, čvorovi, domaćini.

Pododjeljak 2

Fizičke osnove mreža: mediji, veze, čvorovi,domaćini.

logo/inf-logo-pecat



Priprema za zadatak.

Prostorne jedinice su vam dobro poznate iz svakodnevice i izOsnova fizike. Ovdje ćemo, kao podsjetnik, spomenuti samotri koje će nam redovito trebati u zadacima:

1 km = 1000 m = 103 m,1 Mm = 1 000 000 m = 106 m,1 Gm = 1 000 000 000 m = 109 m.

Vremenske jedinice su još „svakidašnjije”:1 min = 60 s, 1 h = 60 min = 3600 s,1 ms = 0.001 s = 10´3 s,1 µs = 0.000 001 s = 10´6 s,1 ns = 0.000 000 001 s = 10´9 s.

logo/inf-logo-pecat



Priprema za zadatak. (nast.)Pojam: prefiksi jedinica.

Fizikalne jedinice mogu imati prefiks—koji znači:mili (m) = 10´3,mikro (µ) = 10´6,nano (n) = 10´9,piko (p) = 10´12;kilo (k) = 103,mega (M) = 106,giga (G) = 109,tera (T) = 1012.

logo/inf-logo-pecat



Priprema za zadatak. (nast.)U digitalnoj tehnici koriste bitovi i bajtovi:

1 bit := 0 _ 1 (bit—binary digit),1 B := 8 bit (byte—binary term),

pri čemu znamo da je bajt od 8 bitova samo de facto standard.

Pojam: binarni prefiksi.

Za jedinicu bajt (B) koriste se idući prefiksi, koji znače:kibi (Ki) = 210,mebi (Mi) = 220,gibi (Gi) = 230,tebi (Ti) = 240.

logo/inf-logo-pecat



Priprema za zadatak. (nast.)

Pojam: IEC 60027-2: Telecommunications and electronics.Jedinice i prefiksi koje smo naveli definirani su standardom podnazivom IEC 60027-2: Telecommunications and electronics.(IEC je kratica za International Electrotechnical Commission.)Mi ćemo slijediti pravila označavanja koja propisuje tajstandard, iz nekoliko razloga:

propisan je zakonom Europske Unije od 2007. godine,kompatibilan je sa SI sustavom jedinica (nema kolizija),takav način označavanja koristi zajednica otvorenog koda.

Međutim, taj stanard nije jedini koji postoji.

logo/inf-logo-pecat




Pojam: JEDEC Standard 100B.01.Često se u praksi može sresti standard označavanja podimenom JEDEC Standard 100B.01, koji definira:

jedinice veličine prostora za pohranu informacija:bit (b): 0 ili 1,byte (B): niz (od najčešće osam) bitova,

prefikse jedinica za kapacitet poluvodiča za pohranuinformacija:

kilo (K): 210,mega (M): 220,giga (G): 230.

logo/inf-logo-pecat



Priprema za zadatak. (nast.)Dok u fizikalnim jedinicama prefiks kilo znači 103 = 1000, poJEDEC standardu 100B.01 u kilobajtima taj isti prefiks znači210 “ 1024. To može biti problem.Isto ne vrijedi za bitove: kod bitova prefiks kilo znači isto što ikod fizikalnih jedinica, tj. 103. Za bitove se zbog toga nikadne koriste binarni prefiksi.Zato treba prilikom računanja paziti na razliku između kilo(mega, giga, tera) u fizikalnim jedinicama i bitovima i kilo(mega, giga, tera) u bajtovima.

Primjer: pretvorba jedinica.

Koliko je 10 Mbit u bitovima? Koliko je 100 MiB u bajtovima?Koliko je to u bitovima?

logo/inf-logo-pecat




Pojam širine frekventnog pojasa često se koristi u raznimgranama tehnike, i pritom označava raspon frekvencija signalakoje neka veza može prenijeti. Formalno, to se definira naidući način.Pojam: širina frekventnog pojasa.

Neka je fl najniža, fh najviša frekvencija komunikacijskogkanala. Širina frekventnog pojasa (engl. bandwidth) bw jeapsolutna vrijednost razlike ta dva broja,

bw “ |fh ´ fl |.

logo/inf-logo-pecat




Primjer: računanje raspona frekvencija.

Raspon frekvencija za radiovalove je od 88 MHz do 108 MHz.Širina frekventnog pojasa je apsolutna vrijednost razlike ta dvabroja, i iznosi 20 MHz.

logo/inf-logo-pecat




Claude Shannon je 1949. u svom radu Communication in thepresence of noise generalizirao raniji Hartleyev zakon okvantificiranju količine informacije koja se može prenesti(električnim) signalima nekog kanala.U teoremu koji navodimo se omjer signala i šuma, SNR, S

Nizražava u linearnoj skali umjesto uobičajenoj logaritamskoj.

logo/inf-logo-pecat




Pravilo: Shannon-Hartleyev teorem.

Kapacitet C komunikacijskog kanala, odnosno najvećateoretski moguća količina informacije koju taj kanal možeprenijeti, izražen u bitovima po sekundi, određuje se kao

C “ B log2

ˆ

1` SN

˙

,

pri čemu je B širina frekventnog pojasa izražena u hercima, Sukupna jačina nosioca signala i N ukupna jačina šuma.

logo/inf-logo-pecat




Ovaj teorem samo navodimo (bez dokaza) iz dva razloga.On tvrdi da se količina grešaka koju će neki kanal stvaratimože predvidjeti, i da će biti vrlo mala dok količinainformacije koju kanal prenosi ne prelazi kapacitet kanala.Pomaže nam definirati pojam širine frekventnog pojasa iza računalne mreže bez da se pritom opterećujemofizičkim svojstvima veze (da možemo, primjerice,uspoređivati žične i bežične veze), a opet tako da imaanalogno značenje pojmu širine frekventnog pojasa ukomunikacijama.

logo/inf-logo-pecat




Intuitivno nam je jasno da veza koja može prenijeti 1 bit u 1 sima širinu frekventnog pojasa 1 bit{s. Krenimo od toga.

Pojam: širina frekventnog pojasa.

Širina frekventnog pojasa (engl. bandwidth) veze uračunalnoj mreži je broj bitova koje ta veza može prenijeti ujedinici vremena, što možemo zapisati kao

bw :“ nt .

Širina frekventnog pojasa se izražava u bit{s.

logo/inf-logo-pecat




Pored pojma širine frekventnog pojasa, koji je prvenstvenoteoretski, javlja se i pojam propusnosti, koji je prvenstvenopraktični koncept.

Pojam: propusnost.

Propusnost (engl. throughput) veze je broj bitova koje taveza prenosi u jedinici vremena u nekoj konkretnoj situaciji.Ako je ns izmjereni broj bitova, a ts vrijeme mjerenja, onda tomožemo zapisati kao

thp :“ ns

ts.

Kao i širina frekventog pojasa, izražava se u bit{s.

logo/inf-logo-pecat




Možemo reći da je širina frekventnog pojasa veze ona veličinaza koju je neka veza bila projektirana, a da je propusnost teveze ona veličina koju neka veza odista postiže.Razlika između te dvije vrijednosti je često netrivijalna, štotelekom operateri vrlo dobro znaju.

Primjer: Iskon.ADSL.Iskon.ADSL usluga nudi „flat aDSL brzine do 3 Mbit{s” ili„aDSL brzine do 10 Mbit{s”.

logo/inf-logo-pecat




Kada govorimo o „brzini prijenosa” neke računalne mreže,najčešće to izražavamo u broju bitova koje u sekundi ta mrežamože prenijeti. Zato nam treba iduća definicija.

Pojam: bitova po sekundi.

1 bit u 1 s pišemo 1 bit{s, i vrijedi:1 kbit{s = 1 kbit / 1 s = 1000 bit / 1 s = 103 bit{s1 Mbit{s = 1 000 000 bit{s = 106 bit{s1 Gbit{s = 1 000 000 000 bit{s = 109 bit{s

Uočimo da ova definicija kaže da se prefiks kilo (mega, giga)nasljeđuje od bitova, i zato ti prefiksi znače 103 (106, 109).

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 4.

Riješimo jedan jednostavan zadatak koji daje ideju kakofunkcionira prijenos signala različitim medijima.


Koliko dugo „traje” jedan bit u 100 Mbit{s vezi? (Napomena:pod trajanjem bita podrazumijevamo vrijeme zapisivanja bita,odnosno njegovog očitavanja (ta dva vremena su jednaka).)

Koliko je fizički dugačak taj bit u bakrenoj žici, gdje jebrzina širenja signala 2.3ˆ 108 m{s?Koliko je fizički dugačak taj bit u optičkom kabelu, gdjeje brzina elektromagnetskog vala 2ˆ 108 m{s?

logo/inf-logo-pecat




Slika: Mreža (zadatak 4).

H1 H22.3ˆ 108 m{s

H3 H42ˆ 108 m{s

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Kako je bw “ 100 Mbit{s “ 108 bit{s, svaki bit „traje”

t “ 10´8 s “ 10 ns.

U prvom slučaju imamo da je dužina dijela žice kojuzauzima taj bit

d “ 10´8 sˆ 2.3ˆ 108 m{s “ 2.3 m.

Dakle, jedan bit se svakih 10´8 s pomakne za 2.3 m.

logo/inf-logo-pecat




U drugom slučaju na sličan način dobivamo

d “ 10´8 sˆ 2ˆ 108 m{s “ 2 m.

logo/inf-logo-pecat




Dodatak: podaci u žici.

Uz iste postavke kao u zadatku, razmislite koliko bimetara optičkog kabela trebalo da možemo prenijeti700 MiB (1 CD) podataka.Kako ne postoji optička radna memorija, u sveoptičkimmrežama često se koriste tzv. svjetlovodne niti zazadržavanje (engl. fiber delay lines). O tome ima više naWikipedijinoj stranici Optical buffer.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 5.


Ema, Mario i Andrijana su cimeri. Ema želi gledati trećusezonu Gossip Girl, pa je pitala kolege ako „mogu to potražitina torrentima”. Mario ju je ubrzo pronašao na Pirate Bayu ividio da je ukupna veličina 6.3 GiB. On u stanu ima T-CommaxADSL vezu brzine 2 Mbit{s. Koliko će vremena trebati dase završi skidanje

ako je brzina prijenosa uvijek maksimalna,ako je brzina prijenosa u 70 % vremena maksimalna, aostalo vrijeme točno 1 Mbit{s?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Imamo da je 6.3 GiB “ 6.3ˆ 230 B « 6 764 573 491 B, štopretvoreno u bitove iznosi 54 116 587 928 bit.S druge strane je 2 Mbit{s “ 2ˆ 106 bit{s, pa dijeljenjemveličine sa brzinom prijenosa dobivamo:

za prvi slučaj, kada je brzina uvijek maksimalna

t “ 54 116 587 928 bit2ˆ 106 bit{s « 27 058.29 s « 7.52 h,

logo/inf-logo-pecat




u drugom slučaju moramo prvo izračunati koliko iznosiprosječna brzinu prijenosa, što možemo dobiti kao

thp “ 0.7ˆ 2 Mbit{s` 0.3ˆ 1 Mbit{s “ 1.7 Mbit{s.

Sada slično kao u prvom dijelu dobivamo

t “ 54 116 587 928 bit1.7ˆ 106 bit{s « 31 833.29 s « 8.84 h.

logo/inf-logo-pecat




Dodatak: drugi način rješavanja.

Razmišljajući drugačije, može se doći do ideje da je zbroj oblika

0.7ˆ 54 116 587 928 bit2ˆ 106 bit{s ` 0.3ˆ 54 116 587 928 bit

106 bit{s

rješenje drugog dijela zadatka, međutim to nije slučaj. Što onzapravo predstavlja?

logo/inf-logo-pecat




Dodatak: poopćenje ovog računa.

Izračunajte koliko općenito traje prijenos x KiB, MiB ili GiBpreko y Mbit{s veze. Rezultat izrazite kao omjer x i y .

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat


Zadržavanje. Vrijeme širenja signala i vrijeme prijenosa podataka.

Pododjeljak 3

Zadržavanje. Vrijeme širenja signala i vrijemeprijenosa podataka.

logo/inf-logo-pecat




Pojam: zadržavanje.

Zadržavanje (engl. delay, latency) veze je količina vremenakoja je potrebna da paket podataka dospije s jednog kraja vezedo drugog kraja. Izražava se u s, i sastoji od tri komponente:

vrijeme širenja signala (engl. propagation),vrijeme prijenosa podataka (engl. transmit),vrijeme čekanja na red (engl. queue).

Zadržavanje je jednako zbroju ta tri vremena, tj.

tD :“ tP ` tT ` tQ.

logo/inf-logo-pecat




Pojam: vrijeme širenja signala.

Vrijeme širenja signala (engl. propagation) veze je količinavremena koja je potrebna signalu da dospije s jednog krajaveze do drugog kraja. Ako sa d označimo fizičku udaljenost, asa vs brzinu širenja signala, vrijeme širenja signala tP iznosi

tP :“ dvs

.

logo/inf-logo-pecat



Priprema za zadatak. (nast.)Tri brzine širenja signala koje ćemo često koristiti su:

brzina električnog signala u bakrenom vodiču (koaksijalnikabel ili opletena parica)—2.3ˆ 108 m{s.H1 rep1 H2

H1 S1

brzina svjetlosti (i drugih elektromagnetskih valova) uvakuumu—3ˆ 108 m{s, oznaka c0,H1 AP1

brzina svjetlosti u optičkom vlaknu—2ˆ 108 m{s,R1 R2

logo/inf-logo-pecat




Pojam: vrijeme prijenosa, vrijeme čekanja na red.

Vrijeme prijenosa podataka (engl. transmit) veze širinefrekventnog pojasa bw je količina vremena koja je potrebnaskupu podataka ukupne veličine s da dospiju s jednog krajaveze do drugog kraja nakon dospijeća signala, i iznosi

tT :“ sbw .

Vrijeme čekanja na red (engl. queue) veze je količinavremena koju paketi čekaju u međuspremnicima preklopnika ilidomaćina na putu kojim prolaze. Označavamo ga sa tQ.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 6.

Sljedeći zadatak je primjer najjednostavnijeg mogućeg zadatkakoji koristi pojmove koje smo do sada uveli.


Razmatrajmo vezu bivše gornje zgrade FFRi-ja u Omladinskoj14 sa CARNetovim čvorom na RiTehu. Radi se o vezi tipatočka-do-točke čija je duljina fizičke veze 2 km, a fizički medijje optički kabel. Širina frekventnong pojasa te veze iznosi10 Mbit{s. Odredite:

vrijeme prijenosa paketa veličine 1 KiB,vrijeme širenja signala.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 6. (nast.)Tekst zadatka (zadatak 6).

Pri kojoj širini frekventnog pojasa bi vrijeme širenja signalabilo jednako vremenu prijenosa jednog paketa podataka:

ako pretpostavimo da paket podataka ima veličinu 100 B,ako pretpostavimo da paket podataka ima veličinu 512 B?

Slika: Topologija (zadatak 6).

netRiTeh netFFRi2 km

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Vrijeme prijenosa paketa veličine 1 KiB računamo kao

tT “1024 B

10 Mbit{s “1024ˆ 8 bit

10 000 000 bit{s “8192 bit107 bit{s

“ 8.192ˆ 10´4 s.

Vrijeme širenja signala iznosi

tP “2ˆ 103 m

2ˆ 108 m{s “ 10´5 s.

logo/inf-logo-pecat




Kada je vrijeme prijenosa 100 B jednako 10´5 s, imamoširinu frekventnong pojasa:

bw “100 B10´5 s “ 107 B{s “ 8ˆ 107 bit{s “ 80 Mbit{s.

U drugom slučaju vrijeme prijenosa 512 B iznosi 10´5 s,pa sasvim analogno dobivamo širinu frekventnog pojasa:

bw “512 B10´5 s “ 8ˆ 512ˆ 105 bit{s “ 409.6 Mbit{s.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 7.


Neka domaćin ima datoteku veličine 1 MiB koju želi poslatidrugom domaćinu. Datoteka zahtijeva 1 sekundu procesorskogvremena da bi se kompresirala 50 %, a dvije sekundeprocesorskog vremena da bi se kompresirala 60 %.

Odredite širinu frekventnog pojasa na kojoj obje opcijezahtijevaju jednako ukupno vrijeme za kompresiju iprijenos podataka.Objasnite zašto vrijeme širenja signala ne igra ulogu.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Označimo sa bw širinu frekventnog pojasa, sa tc vrijemekompresije, sa sc veličinu datoteke nakon kompresije.Bez kompresije vrijeme prijenosa bilo bi

tD “ tP ` tT “1 MiB

bw ,

a kada kompresiramo datoteku ono iznosi

tD “ tc ` tP ` tT “ tc ` tP `sc

bw .

logo/inf-logo-pecat




Izjednačavanjem tD oba slučaja imamo

tP ` 1 s` 0.5 MiBbw “ tP ` 2 s` 0.4 MiB

bw ,

a sređivanjem dobivamo

0.1 MiBbw “ 1 s,

pa jebw “ 0.1 MiB{s “ 838.86 kbit{s.

logo/inf-logo-pecat




Zadržavanje ne igra ulogu jer bi u oba slučaja bilo jednako, pase ono (računski gledano) poništilo na obje strane jednadžbe.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat




Pojam: produkt širine frekventnog pojasa i zadržavanja.

Produkt širine frekventnog pojasa i zadržavanja (engl.bandwidth-delay product, BDP) je produkt podatkovnogkapaciteta veze (izraženog u bit{s) i njenog zadržavanja(izraženog u second). Ta vrijednost je maksimalna količinapodataka koja se može u nekom trenutku nalaziti u vezi(odnosno, maksimalna količina podataka koja je poslana i jošnije primljena).

logo/inf-logo-pecat




Pojam: povratno vrijeme.

Povratno vrijeme (engl. round trip time, RTT) veze jekoličina vremena potrebna da signal poslan s jednog kraja vezestigne do drugog kraja, i zatim istom vezom natrag. Zato jeočito da vrijedi relacija

tRTT :“ 2ˆ tD.

Kao i zadržavanje, izražava se u s.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 8.


Uzmite je uspostavljena 100 Mbit{s veza između Zemlje inovoizgrađene kolonije na Mjesecu. Udaljenost od Zemlje doMjeseca je 385 000 km, a signal (elektromagnetski val) tomvezom putuje brzinom 3ˆ 108 m{s.

Izračunajte minimalni RTT za tu vezu.Izračunajte produkt širine frekventnog pojasa i RTT-a zatu vezu.Koje je značenje produkta izračunatog u prethodnomdijelu zadatka?

logo/inf-logo-pecat





Kamera koja se nalazi u glavnoj bazi te kolonije uslikavaZemlju i sprema te slike u digitalnom formatu na disk.Ekipa koja upravlja kolonijom sa Zemlje želi skinutizadnju snimku, čija je veličina 25 MiB. Koje je najmanjevrijeme koje će biti potrebno od slanja zahtjeva dozavršetka prijenosa podataka?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Kako signal ne može putovati brže od brzine svjetlosti,minimalni RTT iznosi

tRTT “ 2ˆ 385ˆ 106 m3ˆ 108 m{s « 2.57 s.

Produkt širine frekventnog pojasa i RTT-a iznosi

bwˆtRTT “ 2.57 sˆ100 Mbit{s “ 257 Mbit « 30.64 MiB.

Produkt i širine frekventnog pojasa i RTT-a je količinapodataka koju pošiljatelj može poslati prije nego dobijeodgovor od primatelja (primjerice, o primitku prvog bita),i ona je jednaka dvostrukom kapacitetu veze.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)Da bi odredili vrijeme potrebno za prijenos datoteke od25 MiB moramo zbrojiti

vrijeme širenja signala, koje dobijemo zbrajanjem 12

RTT-a koliko treba da stigne zahtjev sa Zemlje naMjesec sa 1

2 RTT-a koliko treba da stigne prvi bitpodataka sa Mjeseca na Zemlju, ivrijeme prijenosa podataka, koje iznosi

tT “25 MiB

100 Mbit{s “8ˆ 25ˆ 220 bit

108 bit{s« 2.1 s.

Ukupno vrijeme iznosi

tD “ tP ` tT “ 2.57 s` 2.1 s “ 4.67 s.

Uočite da nema čekanja na potvrdu primitka.

logo/inf-logo-pecat




♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat




Pojam: rukovanje.

Rukovanje (engl. handshaking) je automatizirani procesdogovaranja koji dinamički („u letu”) postavlja parametrekomunikacijskog kanala između dva entiteta prije početkakomunikacije po tom kanalu. Rukovanje slijedi nakon fizičkeuspostave veze, a prethodi prijenosu informacija.

Sve pojmove koje smo sad definirali primijenit ćemo u idućemzadatku, koji je tipičan zadatak za ovo poglavlje.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 9.


Izračunajte ukupno vrijeme potrebno da bi se izvršio prijenosdatoteke veličine 1000 KiB, pretpostavljajući RTT od 100 ms,veličinu paketa od 1 KiB, početno rukovanje u trajanju dvaRTT-a prije početka prijenosa podataka i potvrdu primitka(zanemarive veličine) nakon izvršenog prijenosa svih paketa.

Širina frekventnog pojasa iznosi 1.5 Mbit{s, a paketi semogu slati kontinuirano jedan za drugim.Širina frekventnog pojasa iznosi 1.5 Mbit{s, ali nakonzavršetka prijenosa svakog paketa podataka, moramosačekati jedan RTT prije slanja idućeg paketa.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Pretvoriti ćemo sve jedinice u sekunde, bitove i bitove posekundi, da s njima lakše baratamo. Treba nam ukupnovrijeme, a ono je u ovom zadatku zbroj:

vremena koje je potrebno za početno rukovanje,vremena koje je potrebno za prijenos podataka, tevremena koje je potrebno da pošiljatelj sazna da jeprijenos podataka završio, tj. da od primatelja dopošiljatelja stigne potvrda o primitku.

logo/inf-logo-pecat




U prvom slučaju imamo:početno rukovanje (2ˆ tRTT ): 2ˆ 100ˆ 10´3 s “ 0.2 sprijenos podataka: 1000ˆ210ˆ8 bit

1.5ˆ 106 bit{s “ 5.46 s

potvrda primitka (12 ˆ tRTT ): 0.5ˆ 100ˆ 10´3 s “ 0.05 s

Da bi dobili ukupno vrijeme, zbrajamo ta tri broja:

0.2 s` 5.46 s` 0.05 s “ 5.71 s.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)Drugi slučaj je sličan kao prvi, ali pored ukupnog vremena izprvog slučaja nakon svakog paketa moramo pričekati 1 RTTprije slanja idućeg, što znači da ukupno imamo 999 takvihčekanja (nakon zadnjeg ne moramo čekati).Dakle, na vrijeme prijenosa od 5.71 s moramo dodati i vrijemeod 999 RTT-a, koje iznosi:

999ˆ 100ˆ 10´3 s “ 99.9 s.

Sada ukupno vrijeme iznosi:

5.71 s` 99.9 s “ 105.61 s.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 10.


Inicijalne pretpostavke su iste kao u prethodnom zadatku(1000 KiB podataka, 100 ms RTT, 1 KiB paketi). Trebaodrediti ukupno vrijeme potrebno za prijenos podataka.

Širina frekventnog pojasa je „beskonačna”, što znači dauzimamo da je vrijeme prijenosa nula, ali do 20 paketa semože poslati po jednom RTT-u.Širina frekventnog pojasa je beskonačna, i za vrijemeprvog RTT-a možemo poslati 1 paket (21´1), tijekomdrugog RTT-a možemo poslati 2 paketa (22´1), tijekomtrećeg RTT-a možemo poslati 4 paketa (23´1), itd.

logo/inf-logo-pecat




Napomena: Objašnjenje za ovaj neobični eksponencijalniporast bit će dano u poglavlju o upravljanju prometom umreži.Objašnjenje za ovaj naizgled neobični i priličnoneočekivani eksponencijalni porast broja paketa koje možemoslati bit će dano u poglavlju o upravljanju prometom u mreži.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Moramo razlikovati tri slučaja:slanje n paketa po RTT-u ili za vrijeme RTT-a,slanje n paketa nakon svakog RTT-a,slanje n paketa prije svakog RTT-a.

Posljednja dva slučaja rezultirati će jednim vremenomprijenosa koje će trajati jedan RTT duže.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)U prvom slučaju, dijeljenem veličine skupa podataka i veličinepaketa dobivamo da imamo ukupno 1000 KiB

1 KiB “ 1000 paketa.Obzirom da možemo slati 20 paketa po RTT-u, za poslati1000 paketa nam treba

100020 “ 50ˆ tRTT “ 50ˆ 100ˆ 10´3 s “ 5 s.

Na ovo vrijeme prijenosa podataka moramo dodati vrijemepočetnog rukovanja i vrijeme čekanja na potvrdu primitka, paukupno vrijeme tada iznosi:

0.2 s` 5 s` 0.05 s “ 5.25 s.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)Posljednji slučaj je nasloženiji. Prijenos ide:

početno rukovanje (2ˆ tRTT ),za vrijeme prvog RTT-a pošaljemo jedan (20) paket,za vrijeme drugog RTT-a pošaljemo dva (21) paketa,za vrijeme trećeg RTT-a pošaljemo četiri (22) paketa,. . .potvrda primitka (1

2 ˆ tRTT ).Zanima nas nakon koliko RTT-a će ukupno biti poslano višeod 1000 paketa. Uočimo da članovi sume koju razmatramočine geometrijski niz. Po formuli za sumu imamo:

1` 2` 4` 8` ¨ ¨ ¨ ` 2n“

nÿ

i“02i“ 2n`1

´ 1.

logo/inf-logo-pecat




Kako je 29`1 ´ 1 “ 1023 ą 1000, nakon 9` 1 “ 10 RTT-aposlali smo svih 1000 paketa koje smo trebali.Tu sumu deset članova možemo i raspisati za provjeru:

1` 2` 4` 8` 16` 32` 64` 128` 256` 512 “ 1023.

Ukupno vrijeme iznosi:

0.2 s` 1.0 s` 0.05 s “ 1.25 s.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 11.


Za svaku od ovih operacija odredite je li više osjetljiva naširinu frekvetnog pojasa ili na vrijeme zadržavanja:

otvaranje datoteke (razmišljajte o otvaranju u C++-u iliPythonu, ne u Wordu),čitanje sadržaja datoteke,izlistavanje sadržaja direktorija,prikaz atributa datoteke.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Otvaranje datoteke je više osjetljivo na zadržavanje jerporuke koje se izmjenjuju (ime datoteke, tip datoteke) suvećinom kratke.Čitanje sadržaja datoteke je više osjetljivo na širinufrekventnog pojasa, pogotovo za velike datoteke.Izlistavanje sadržaja direktorija je više osjetljivo nazadržavanje, jer se šalju samo imena datoteka (tekstrelativno male dužine) koje se nalaze u direktorijudirektoriji koji izlistavamo.

logo/inf-logo-pecat




Prikaz atributa datoteke također je više osjetljiv nazadržavanje, obzirom da su svojstva datoteke gotovouvijek puno manje veličine nego sama datoteka.

Linux komandna linija.-rw-r–r–. 1 vedran vedran 4283 2009-06-20 10:12inf-prijemni-2009.tex

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat


Multipleksiranje: FDM (WDM) i (S/A)TDM.

Pododjeljak 4


logo/inf-logo-pecat




Pojam: FDM i TDM.Kad nekim medijem želimo opslužiti više domaćina, možemodijeliti prostor ili vrijeme. Zbog toga postoje dvije osnovnevrste multipleksiranja:

multipleksiranje s podjelom frekvencija (engl.frequency-division multiplexing)—FDM,multipleksiranje s podjelom vremena (engl.time-division multiplexing)—TDM.

logo/inf-logo-pecat




Pojam: multipleksiranje s podjelom frekvencija.

Multipleksiranje s podjelom frekvencija čini da se različititokovi podataka istodobno prenose vezom na različitimfrekvencijama.

logo/inf-logo-pecat




Primjer: primjeri FDM.

Neki primjeri za FDM su:kabelska televizija—svi programi se prenose istimkabelom, ali na različitim frekvencijama; korisnik usvakom trenutku prima sve programe i odabire koji želigledati (na sličan način radi i obična analogna televizija),radio—u zrak se odašilju sve frekvencije, a korisnikpodešavanjem svojeg uređaja bira koju želi primati.

logo/inf-logo-pecat




Pojam: multipleksiranje s podjelom vremena.

Kod sinkronog multipleksiranja s podjelom vremena(engl. synchronous time-division multiplexing, STDM) vrijemese dijeli na jednake intervale; u svakom od tih intervala, fizičkaveza prenosi pakete jednog od tokova podataka koji sudjelujuu procesu multipleksiranja; u slijedećem vremenskom intervaluprenose se podaci drugog toka.Kod asinkronog multipleksiranja s podjelom vremena(engl. asynchronous time-division multiplexing, ATDM)vremenski intervali dodjeljuju se samo aktivnim tokovimapodataka. To se ponekad naziva i statističko multipleksiranje.

logo/inf-logo-pecat




Primjer: pokretna traka.

Iako nije direktno vezana uz računalne mreže, proizvodnja uzpomoć pokretne trake može biti primjer za STDM. To jesituacija kad dva stroja proizvode neki proizvod i stavljaju gana zajedinčku traku na kojoj se izvodi pakiranje, a zatim seproizvodi na kraju trake razdvajaju u dva skupa (oni koje jeproizveo prvi stroj i one koje je proizveo drugi).

logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 12.

Posebna vrsta zadataka su tzv. „teorijski zadaci”. Onizahtjevaju da razmislite o pojmovima kojima se bavimo idonesete zaključak.


Koje razlike u vrsti prometa su razlog da je FDM isplativa vrstamultipleksiranja za TV i radio mrežu, a STDM isplativa vrstamultipleksiranja za glasovnu telefonsku mrežu, i bez obzira nato obje općenito nisu prikladne za realizaciju računalne mreže?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Zahtjevi računalnih mreža za zadržavanjem, širinomfrekventnog pojasa i drugim karakteristikama su jakopromijenjivi, pa nije moguće unaprijed dodijeliti resursekomunikacijskim kanalima.FDM i STDM, kao što znamo, koriste se kod usluga kojeimaju konstantnu uniformnu potrebu za širinom frekventnogpojasa, i zahtjevaju da resursi komunikacijskih kanala (bilofrekvencije ili vremenski intervali), a time i njihove širine, buduunaprijed dodijeljeni.

logo/inf-logo-pecat




Korištenje FDM-a ili STDM-a učinilo bi da je većinu vremenavećina kanala neiskorištena.Dodatak: ATDM.Bi li korištenje ATDM-a bilo prikladnije?

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 13.


Neka imamo određeni medij koji nudi n domaćinaH1, H2, . . . , Hn algoritmom kružnog dodjeljivanja priliku daizvrše prijenos jednog paketa; domaćini koji nemaju ništa zaposlati u trenutku kada dođu na red ustupaju medij nakorištenje idućem domaćinu.

Na koji je način ovo različito od STDM?Kakvo je iskorištenje mreže u ovoj shemi u usporedbi saSTDM?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Pri korištenju STDM svaki domaćin u svakom krugu dobivajednaku količinu vremena, i ukoliko je ne iskoristi ona senepovratno gubi.Ovdje opisana metoda, koja je zapravo ATDM, daje svakomdomaćinu onoliko vremena koliko treba da izvrši prijenos (iliprepusti medij drugom domaćinu ako nema ništa što moraslati), te bi iskorištenje mrežnih resursa bilo znatno veće.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat


Zadržavanje zbog čekanja na preklopnicima i obnavljačima signala.

Pododjeljak 5

Zadržavanje zbog čekanja na preklopnicima iobnavljačima signala.

logo/inf-logo-pecat




Preklopnik je uređaj koji omogućuje povezivanje više od dvadomaćina u istu mrežu. Kako nas zasad topološka svojstva(odnos čvorova i veza) mreže ne zanimaju, preklopnik ćemodoživljavati kao uređaj koji prima paket i šalje ga dalje sodređenim čekanjem.

logo/inf-logo-pecat



Priprema za zadatak. (nast.)Pojam: pohrani i proslijedi, reži kroz, bez fragmenata.

Razlikujemo dvije metode rada preklopnika:pohrani i proslijedi (engl. store and forward), kod kojepreklopnik prvo primi cijeli paket i onda ga šalje dalje,reži kroz (engl. cut through), kod koje preklopnik možepočeti slati paket prije nego ga primi u cijelosti (često većnakon što primi i obradi izlaznu adresu).bez fragmenata (engl. fragment free)prilagodljivo preklapanje (engl. adaptive switching)

Metoda reži kroz smanjuje čekanje, ali nije pouzdana kaopohrani i proslijedi.

logo/inf-logo-pecat




Primjer: reži-kroz.Primjeri mreža koje koriste reži-kroz su IP-preko-ATM-a mrežei InfiniBand mreže.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 14.


Razmatramo 10 Mbit{s Ethernet s veličinom paketa 5000 bit.Pretpostavimo da svaka veza uvodi zadržavanje 10 µs zbogširenja signala kroz fizički medij. Odredite vrijeme koje prođeod slanja prvog bita do primitka zadnjeg bita.

Neka je na putu jedan pohrani-i-proslijedi preklopnik, kojipočinje slati paket odmah nakon što je završio sprimitkom.Isto kao u prethodnom slučaju, ali s tri preklopnikaumjesto jednim.

logo/inf-logo-pecat





Isto kao u prvom slučaju, ali s pretpostavkom dapreklopnik implementira cut-through preklapanje, tj.sposoban je početi prijenos paketa nakon što je primioprvih 200 bit.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

1. način razmišljanja:Kako jedan paket sadrži 5000 bit, na svakoj od vezapostoji zadržavanje zbog vremena prijenosa podataka od

tT “5000 bit

10 Mbit{s “5ˆ 103 bit107 bit{s “ 500 µs.

Na to vrijeme treba dodati zadržavanje od 10 µs na svakojod veza zbog vremena širenja signala, pa imamo

tD “ 2ˆ 10 µs` 2ˆ 500 µs “ 1020 µs “ 1.02 ms.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)2. način razmišljanja:Prvo uočimo da bi vrijeme prijenosa paketa na vezi bezpreklopnika iznosilo 500 µs. Pohrani-i-proslijedi preklopnikodgađa prijenos datoteke za 500 µs. Ukupno prijemeprijenosa odrediti ćemo tako da ćemo zbrojiti vrijemezadržavanja, vrijeme prijenosa podataka i vrijeme čekanjana preklopniku, što iznosi

tD “ 2ˆ 10 µs` 500 µs` 500 µs “ 1020 µs “ 1.02 ms.

Slučaj sa tri preklopnika i četiri veze računamo analognoprethodnom, pa imamo

tD “ 4ˆ 500 µs` 4ˆ 10 µs “ 2040 µs “ 2.04 ms.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)Sa cut-through tehnologijom, umjesto za 500 µspreklopnik odgađa prijenos paketa za

tcuttrough “200 bit

10 Mbit{s “ 20 µs,

pa je ukupno vrijeme prijenosa jednako

tD “ 2ˆ 10 µs` 500 µs` 20 µs “ 540 µs “ 0.54 ms.

Dodatak: tri cut-through preklopnika.

Razmislite koliko bi bilo ukupno zadržavanje da na vezi imamotri cut-through preklopnika.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 15.


Odredite propusnost u idućim situacijama.10 Mbit{s Ethernet kroz tri pohrani-i-proslijedipreklopnika kao u prethodnom zadatku. Preklopnici moguslati na jednoj vezi dok istovremeno primaju na drugoj.Paketi su veličine 5000 bit. Pretpostavite da postojidovoljno podataka za poslati (što ovdje znači da postojipodataka koliko god je potrebno, uvjetno rečeno„beskonačno mnogo”).

logo/inf-logo-pecat





Isto kao u prethodnom slučaju, osim što pošiljatelj moračekati potvrdu primitka veličine 50 B nakon slanja svakogpaketa podataka.Slanje spindla od 100 Verbatim Pastel 700 MiB CD-Rmedija Hpekspresom. Uzmite da vrijeme dostave iznositočno 12 sati.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Propusnost je 10 Mbit{s jer pošiljatelj može slati podatkei preklopnici ih prosljeđuju prema odredištu.Pritom pretpostavljamo da preklopnici imaju dovoljnovelik međuspremnik da mogu primiti bar jedan paket i danema izgubljenih paketa.U prethodnom zadatku smo izračunali da paketu veličine5000 bit treba 2.04 ms od pošiljatelja do primatelja.Vrijeme prijenosa potvrde primitka je za svaku vezu

tTack50 B

10 Mbit{s “4ˆ 102 bit107 bit{s “ 40 µs.

logo/inf-logo-pecat




Analogno prethodnom zadatku, za prijenos jedne potvrdepreko tri preklopnika dobivamo

4ˆtP`4ˆtTack “ 4ˆ10 µs`4ˆ40 µs “ 200 µs “ 0.2 ms.

Ukupno vrijeme za paket od 5000 bit je2.04 ms` 0.2 ms “ 2.24 ms, pa je propusnost

thp “ 5000 bit2.24ˆ 10´3 s “ 2.23 Mbit{s.

logo/inf-logo-pecat




Ukoliko pošaljemo 700 MiB u 12 h, „prosječna brzina” je

100ˆ 700 MiB12 h “ 100ˆ 8ˆ 700ˆ 220 bit

12ˆ 3600 s “

“ 100ˆ 5 872 025 600 bit43 200 s “ 13.59 Mbit{s,

što je „brže” od 10 Mbit{s Etherneta. Naravno, za manjekoličine podataka to ne bi bio slučaj jer je „vrijeme širenjasignala” (koje je ovdje vrijeme dostave) relativno veliko uodnosu na vrijeme širenja signala kod Etherneta.

logo/inf-logo-pecat




Dodatak: slanje podataka poštom.

Razmislite u kojim bi slučajevima slanje podataka namagnetnim ili optičkim medijima poštom (vlakom, kamionom,brodom, avionom . . . ) moglo biti korisno u praksi.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 16.


Odredite produkt širine frekventnog pojasa i zadržavanja zaiduće veze. Pritom koristite jednosmjerno zadržavanje,izmjereno od trenutka slanja prvog bita do trenutka primitkaprvog bita.

10 Mbit{s Ethernet sa zadržavanjem od 10 µs.10 Mbit{s Ethernet s jednim pohrani-i-proslijedipreklopnikom, koji može slati podatke čim ih primi, saveličinom paketa od 5000 bitova, i zadržavanjem(vremenom širenja signala) od 10 µs po vezi.

logo/inf-logo-pecat





1.5 Mbit{s T1 veza, s jednosmjernim transkontinentalnimzadržavanjem od 50 ms.1.5 Mbit{s T1 veza kroz satelit u geosinkronoj orbiti, na35 900 km visine. Jedino zadržavanje je vrijeme širenjasignala brzinom svjetlosti.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.Jednostavnim računom dobivamo

BDP “ 10ˆ 106 bit{sˆ 10ˆ 10´6 s “ 100 bit.

Zadržavanje preklopnika i veze ukupno iznosi 520 µs, kaou jednom od prethodnih zadataka; dakle, imamo

BDP “ 10ˆ 106 bit{sˆ 520ˆ 10´6 s “ 5200 bit.

Preciznije, svaka veza može sadržavati 100 bit, apreklopnik 5000 bit podataka.Slično kao u prvom dijelu, jednostavnim računom imamo

BDP “ 1.5ˆ 106 bit{sˆ 50ˆ 10´3 s “ 75 000 bit.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)Uočimo da ovdje govorimo o prijenosu kroz satelit, izmeđudvije stanice na zemlji, ne prema satelitu; ukupan put kojisignal prijeđe je 2ˆ 3.59ˆ 107 m. Signal se širi brzinomc0 “ 3ˆ 108 m{s, pa je ukupno vrijeme zadržavanja

tP “ 2ˆ 3.59ˆ 107 m3ˆ 108 m{s “ 0.24 s.

Produkt vremena zadržavanja i širine frekventnog pojasatada iznosi:

BDP “ 1.5ˆ 106 bit{sˆ 0.24 s “ 360 000 bit.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 17.


Domaćini H1 i H2 povezani su 10 Mbit{s vezom s preklopnikomsw1 kao na slici. Vrijeme zadržavanja na svakoj od veza je20 µs. Pohrani-i-proslijedi preklopnik sw1 počinje slati primljenipaket 35 µs nakon što ga je primio u cijelosti. Izračunajtevrijeme potrebno za prijenos 10 000 bitova od H1 do H2

kao jedan paket veličine 10 000 bit,kao dva paketa veličine 5000 bit poslanih jedan za drugim.

logo/inf-logo-pecat





H1 sw1

35 µs

H220 µs 20 µs

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Vrijeme prijenosa podataka po vezi iznosi

tT “104 bit

107 bit{s “ 1 ms “ 1000 µs.

Ukupno vrijeme prijenosa je tada

tD “ 2ˆ 1000 µs` 2ˆ 20 µs` 35 µs “ 2075 µs.

logo/inf-logo-pecat




Kada šaljemo to kao dva paketa, situacija je neštosloženija pa ćemo je razmotriti korak po korak. Vremenaćemo izraziti u µs.

t “ 0 µs početak,t “ 500 µs H1 završava slanje paketa p1, počinje slatipaket p2,t “ 520 µs zadnji bit paketa p1 je stigao na sw1,t “ 555 µs paket p1 odlazi od sw1 prema H2,t “ 1000 µs H1 završava slanje paketa p2,t “ 1055 µs paket p2 odlazi od sw1 prema H2,t “ 1075 µs prvi bit paketa p2 dolazi do H2,t “ 1575 µs zadnji bit paketa p2 dolazi do H2.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)Dakle, ukupno vrijeme prijenosa je 1575 µs, što možemodobiti i kao:

tD “ 3ˆ 500 µs` 2ˆ 20 µs` 1ˆ 35 µs.

U ovom slučaju to je brže nego kada se šalje sve kaojedan paket, ali općenito to ne mora biti tako.

Dodatak: preklopnici i zadržavanje zbog broja paketa.

Dajte primjer za situaciju u kojoj bi slanje iste količinepodataka u manje paketa bilo brže od slanja više paketa.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat




Prilikom prijenosa potrebno je unijeti neke dodatne podatke(npr. adrese pošiljatelja i primatelja) u zaglavlje paketa, kojisluže mreži da izvrši prijenos podataka, ali sami po sebi nisukorisni primatelju.Pored toga, može se dogoditi da se u prijenosu neki bitovipromijene; tada kažemo da je došlo do izopačenja bitova. Osamoj problematici izopačenja više ćemo govoriti kasnije; zasada nam je dovoljno znati da kada se detektira da je prilikomprijenosa došlo do izopačenja bitova, najčešće se to rješavaponavljanjem prijenosa cijelog paketa.Navedena dva svojstva primjeri su preteka.

logo/inf-logo-pecat




Pojam: pretek.

Pretek (engl. overhead) je višak memorijskog prostora, širinefrekventnog pojasa, procesorskog vremena ili bilo kojeg drugogresursa potrebnog za dosezanje određenog cilja.

logo/inf-logo-pecat




Međutim, pretek ne uključuje samo pakete koji su ponovnoposlani. Znamo da svaki paket ima zaglavlje određene veličineu kojem su navedeni podaci potrebni da bi taj paket mogaoproći put od pošiljatelja do primatelja. Zato definiramoprotokolni pretek.

Pojam: protokolni pretek.

Protokolni pretek je pretek koji uzrokuje korištenjeodređenog komunikacijskog protokola.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 18.


Pretpostavimo da određeni komunikacijski protokol imaprotokolni pretek veličine 100 bajtova po paketu za zaglavlja iuokviravanje. Šaljemo milijun bajtova podataka koristeći tajprotokol, međutim, prilikom slanja jedan bit je izopačen, i cijelipaket koji ga sadrži je zbog toga izgubljen.

Odredite ukupni pretek za veličine korisnog dijela paketaod 1000, 5000, 10 000, i 20 000 bajtova.Koja veličina je optimalna?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Označimo broj paketa sa n, veličinu skupa podataka sa s,veličinu paketa (koji se sastoji od zaglavlja i podatkovnogdijela) sa s1 “ sh ` sd , ukupni protokolni pretek sa o, veličinuizgubljenih podataka sa sl . Jasno je da protokolni pretek iznosi

o “ n ˆ 100 B,

a broj paketa možemo dobiti kao

n “ ssd“

106 Bsd

.

logo/inf-logo-pecat




Obzirom da je izgubljen samo jedan paket, imamo da jesl “ s1, pa ukupna prenesena količina podataka iznosi

stotal “ s ` o ` sl “ 106 B` 106 Bs1

ˆ 100 B` s1.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)Tražimo minimalnu vrijednost stotal u ovisnosti o sd .Za sd “ 1000 B imamo 1000 paketa, pa je

stotal “ 1 000 000 B` 1000ˆ 100 B` 1100 B “ 1 101 100 B.

Za sd “ 5000 B imamo 200 paketa, pa je

stotal “ 1 000 000 B` 2000ˆ 100 B` 5100 B “ 1 025 100 B.

Za sd “ 10 000 B imamo 100 paketa, pa je

stotal “ 1 000 000 B` 100ˆ 100 B` 10 100 B “ 1 020 100 B.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)Za sd “ 20 000 B imamo 50 paketa, pa je

stotal “ 1 000 000 B` 50ˆ 100 B` 20 100 B “ 1 025 100 B.

Iz ovoga vidimo da od navedenih slučajeva najmanji gubitakima onaj kad je veličina korisnog dijela paketa 10 000 B.

Dodatak: optimizacija.

Ovo je tipičan problem iz područja optimizacije, koji se rješavametodama tzv. linearnog programiranja. Obzirom da nismoproveli taj postupak, ne možemo tvrditi da je ovo rješenjeglobalno optimalno.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 19.

Pored mreža koje imaju topologiju stabla često se u praksikoriste i mreže s prstenastom topologijom. Detaljnije ćemo setopologijama baviti u kasnijim poglavljima; za sada ćemorazmotriti što je specifično kod prstenastih mreža.

logo/inf-logo-pecat





Razmotrimo mrežu koja je zatvorena u petlju (npr. prsten saznačkom) koja ima širinu frekventnog pojasa od 100 Mbit{s ikao medij koristi optički kabel (vrijeme širenja signala je2ˆ 108 m{s).

Koji mora biti opseg petlje da bi sadržavala jedan 250bajtni paket, ako pretpostavimo da čvorovi ne uzrokujudodatno zadržavanje?Koji bi opseg bio potreban kada bi u mreži bio čvor svakih100 m, i svaki čvor dodaje 10 bitova zadržavanja?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Vrijeme koje je potrebno da se pošalje paket veličine250 B je:

tT “250 B

100 Mbit{s “2000 bit

1000 Mbit{s “ 20 µs

Duljina kabela koji bi sadržavao takav paket je:

d “ 20 µsˆ 2ˆ 10ˆ 108 m{s “ 4000 m.

logo/inf-logo-pecat




Ako se 250 B = 2000 bit nalazi u 4000 m, to znači da se u100 m nalazi 50 bit. Uključimo li dodatnih 10 bit koje čvorzadržava za svakih 100 m, to je 60 bit u 100 m, pa paketveličine 2000 bit sada ispunjava:

d 2000 bit60 bit100 m

“ 3333 m

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat




Pojam: podrhtavanje signala.

Podrhtavanje signala (engl. jitter) je kratkotrajno značajnoodstupanje uzoraka digitalnog signala od njihovih idealnihvremenskih položaja, odnosno razlika između vremenskihprijelaza impulsa realnog takta i vremenskih prijelaza koji bi sedogodili da je takt idealan, odnosno savršeno pravilan. Ono jeneželjen, ali i neizbježan faktor u skoro svakoj komunikaciji.

Ova definiciju spominjemo kao objašnjenje za naziv sličnogpojma u računalnim mrežama.

logo/inf-logo-pecat




Pojam: podrhtavanje zadržavanja.

Podrhtavanje zadržavanja (engl. delay jitter) ili varijacija uu zadržavanju paketa (engl. packet delay variation) jerazlika u zadržavanju s kraja na kraj među paketima jednogtoka, pri čemu se izgubljeni paketi ne uzimaju u obzir. Višedetalja ima u RFC-u 3393.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 20.


Usporedite zahtjeve komunikacijskog kanala za prijenos glasasa zahtjevima za prijenos glazbe u realnom vremenu, uterminima širine frekventnog pojasa, zadržavanja ipodrhtavanja zadržavanja.

Što bi trebalo doživjeti poboljšanje? Procijenite otprilikekoliko.Mogu li ikoji od zahtjeva po pitanju komunikacijskogkanala biti oslabljeni?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Za glazbu, u odnosu na glas:trebali bi imati veću širinu frekventnog pojasa,mogli bi tolerirati zadržavanje, ukoliko je u razumnimgranicama jer je komunikacija uglavnom jednosmjerna,ne bi mogli tolerirati veliko podrhtavanje zadržavanja, jerse tada gubi na kvaliteti glazbe,ne možemo tolerirati česte pogreške u prijenosu (zboggubitka paketa ili nedolaska paketa na vrijeme), jer se onečuju,

logo/inf-logo-pecat




zadržavanje je jedna od stvari koja ne igra značajnu ulogukod prijenosa glazbe; naime, zadržavanje od nekolikosekundi neće učiniti prijenos glazbe neslušljivim, međutim,kod prijenosa glasa zadržavanje od nekoliko sekundiveoma će otežati komunikaciju.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 21.


U sljedećim slučajevima pretpostavite da nije korištenakompresija podataka; u praksi gotovo nikad nije tako, alikorištenje kompresije značajno komplicira izračun.Za iduća tri slučaja odredite širinu frekventnog pojasa koja jepotrebna za prijenos u realnom vremenu:

video u rezoluciji 640ˆ 480, koji ima 24 bitnu dubinuboja i 30 okvira u sekundi,video rezolucije 160ˆ 120, 8 bitne dubine boja, 5 okvira usekundi,

logo/inf-logo-pecat





CD-ROM glazba, uz pretpostavku da CD sadrži 75minuta glazbe i ima veličinu 650 MB.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.Kako 24 bitna dubina boje znači da je za spremanjesvakog piksela potrebno 3 bajta, imamo

bw “ 640ˆ 480ˆ 3ˆ 30 B{s “ 221.184 Mbit{s

Slično kao u prethodnom primjeru, imamo

bw “ 160ˆ 120ˆ 1ˆ 5 B{s “ 768 kbit{s

Kako prenosimo glazbu u realnom vremenu, to znači damoramo sadržaj CD-a prenijeti u onoliko vremena kolikoon traje, odnosno

bw “ 50650 MiB75 min « 1.21 Mbit{s.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat




Pojam: potreba za širinom frekventnog pojasa.

Kod svake usluge moguće je govoriti o potrebi za širinomfrekventnog pojasa (engl. bandwidth requirement) koju onaima, u smislu

prosječne,vršne, odnosno najveće moguće.

logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 22.


Sanjin, član CIP-a Sveučilišta u Rijeci, prikuplja podatke oopterećenju mreže za vrijeme korištenja različitih mrežnihusluga. Uočio je da svaka od usluga zahtijeva određenekarakteristike od mreže (u terminima širine frekventnog pojasaili zadržavanja), ali ne sve.

logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 22. (nast.)


Usporedite zahtjeve za performansama mreže kod idućihusluga, u terminima prosječne širine frekventnog pojasa, vršneširine frekventnog pojasa, zadržavanja, podrhtavanjazadržavanja i tolerancije prema gubitku podataka:

poslužitelj datoteka,poslužitelj s pisačem za ispis dokumenata,digitalna knjižnica,

logo/inf-logo-pecat





rutinsko nadgledanje udaljenih instrumenata za praćenjevremena,glas (npr. Internet telefonija),video nadzor čekaonice,emitiranje televizijskih programa.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Poslužitelj datoteka zahtijeva veliku vršnu širinufrekventnog pojasa; zadržavanje je značajno jedino akoometa širinu frekventnog pojasa, dok podrhtavanjezadržavanja i prosječna širina frekventnog pojasa neutječu gotovo ništa. Naravno da gubici podataka nisuprihvatljivi, no u slučaju da se dogode uvijek možemoponovno poslati izgubljene podatke (to nije problem akone zahtijevamo da se sa podacima može raditi u realnomvremenu).

logo/inf-logo-pecat




Poslužitelj za ispis dokumenata zahtijeva manju širinufrekventnog pojasa nego poslužitelj datoteka, osim uslučaju da ispisujemo puno slika (koje su uz to velike).Osim toga, zadržavanje može biti nešto veće beznekakvih značajnih posljedica (pogotovo ako pisač nijenaročito brz u ispisu). Treba napomenuti da potreba zaširinom frekventnog pojasa u smjeru od tog poslužiteljaprema klijentu vrlo malena (gotovo nepostojeća), dok jepotreba za širinom frekventnog pojasa u suprotnomsmjeru neusporedivo veća.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)Digitalna knjižnica je na određeni način poslužiteljdatoteka, no, te datoteke su u prosjeku mnogo manje(uglavnom tekstualne), osim u slučaju kada se radi oskeniranim knjigama nad kojima nije napravljen OCR. Zaprimjer možemo uzeti web: u prosjeku ima mnogo manjuširinu frekventnog pojasa nego većina poslužiteljadatoteka u tvrtkama.Kod nadgledanja instrumenata nije nas naročito briga zazadržavanje ili podrhtavanje zadržavanja. Ako se podacišalju kontinurano umjesto praskavo (engl. burty),zanimala bi nas prosječna širina frekventnog pojasaumjesto vršne, a ako su mjerenja stvarno rutinska onda bimogli tolerirati i određeni postotak gubitaka podataka.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)Kod video nadzora najznačajnija je prosječna širinafrekventnog pojasa. Možemo tolerirati zadržavanje utrajanju od sekundu ili čak i više; osnovno ograničenje jeda ako se otkrije potreba za intervencijom možemoreagirati na vrijeme. Gubici, čak i cijelih slika, suprihvatljivi.Emitiranje TV programa zahtijeva veliku širinufrekventnog pojasa. Zadržavanje, s druge strane, možebiti i višesatno (u tom slučaju bi se programi morali slatiunaprijed). Podrhatvanje zadržavanja ograničeno je samokapacitetom međuspremnika na strani korisnika koji gakompenzira. Mali gubici podataka su prihvatljivi, ali velikigubici se vide i zbog toga smetaju.

logo/inf-logo-pecat




♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 23.


Pretpostavite da dva domaćina H1 i H2. Domaćin H1kontinuirano šalje trenutno vrijeme sa sata visoke preciznosti,redovito i dovoljno često da time popuni cijelu dostupnu širinufrekventnog pojasa. Domaćin H2 čita te vrijednosti vremena izapisuje ih uparene sa svojim vremenom s lokalnog sata koji jesinkroniziran sa satom domaćina H1.

logo/inf-logo-pecat





Opišite kakav će biti zapis domaćina H2 uz pretpostavku daveza ima:

veliku širinu frekventnog pojasa, veliko zadržavanje,maleno podrhtavanje zadržavanja,malenu širinu frekventnog pojasa, veliko zadržavanje,veliko podrhtavanje zadržavanja,veliku širinu frekventnog pojasa, maleno zadržavanje,maleno podrhtavanje signala, povremeno izgubljenipodaci.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.Pretpostavimo da sat počinje u t “ 0 s. Da bi ilustriralirazliku, razmatrat ćemo vremena u ms.

Neka je širina frekventnog pojasa dovoljno velika da semože očitavati promjena sata svakih 1 ms, a zadržavanje100 ms. Zapis koji radi H2 je oblika

Tablica: Rješenje (prvi dio). (zadatak 23).

Vrijeme primljeno od H1 Vrijeme sata H20 ms 100 ms1 ms 101 ms2 ms 102 ms3 ms 104 ms4 ms 104 ms

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)Uočimo da se u četvrtom retku tablice dogodilopodrhtavanje zadržavanja pa je ono iznosilo 101 ms.Sad je širina frekventnog pojasa dovoljno velika da semože očitavati promjena sata svakih 10 ms, a zadržavanjeje i dalje 100 ms. Vremena primanja paketa variraju zbogpodrhtavanja zadržavanja. Sada je zapis oblika

Tablica: Rješenje (drugi dio). (zadatak 23).


logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)Ponovno je širina frekventnog pojasa dovoljno velika da semože očitavati promjena sata svakih 1 ms, a zadržavanjeje sad 5 ms. Sada je zapis oblika

Tablica: Rješenje (treći dio). (zadatak 23).


Uočite da je paket koji je trebao stići u trenutku t “ 7 msi sadržavati podatak t “ 2 ms izgubljen.

logo/inf-logo-pecat




♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat

RAČUNALNE MREŽE — VJEŽBE —Prijenosni sloj mreže

„Why yes, I can,” said Midas Mulligan, when hewas asked whether he could name a person moreevil than the man with a heart closed to pity. „Theman who uses another’s pity for him as a weapon.”

Odjeljak 2

Prijenosni sloj mreže

logo/inf-logo-pecat


Osnovna svojstva prijenosnog sloja mreže

Pododjeljak 1


logo/inf-logo-pecat




Pojam: IETF.The Internet Engineering Task Force (IETF) jeorganizacija koja razvija i promovira upotrebu standarda naInternetu. Uglavnom se bavi TCP/IP-om standardima drugihinternet protokola. Surađuje sa W3C-om and ISO/IEC-om.IETF je otvorena prema svim zainteresiranima, i ne postavljanikakve uvjete članovima.

logo/inf-logo-pecat




Pojam: RFC.Request for Comments (RFC) je memorandum kojiobjavljuje IETF i koji opisuje metode, istraživanja i inovacijekoje se mogu primijeniti Internete ili sustave koji su njimepovezani.Računarci i drugi inženjeri koji se bave tehnologijama Internetamogu objaviti međusobni razgovor u obliku RFC-a, većinom dabi dobili sugestije od kolega ili da bi s njima podijelili ideje,koncepte, informacije, pa čak i inženjerske šale. IETF prihvaćaneke od tih prijedloga koji su objavljeni kao RFC-i kao Internetstandarde.

logo/inf-logo-pecat




Pojam: komunikacija s-kraja-na-kraj.

Pod pojmom komunikacije s kraja na kraj (engl. end-to-endcommunication) podrazumijevamo komunikaciju dvaju procesana udaljenim domaćinima.

Pojam: model klijent-poslužitelj.

U modelu klijent-poslužitelj (engl. client-server model)uzima se da jedna strana koristi poslužiteljsku aplikaciju nakoju se povezuje klijentska aplikacija druge strane.Pod pojmom klijent, odnosno poslužitelj podrazumijevamoproces klijentske, odnosno poslužiteljske aplikacije.

logo/inf-logo-pecat




U nastavku uzimamo da su sve ostale usluge operacijskogsustava koje koristimo za nas crna kutija; drugim riječima,način na koji su te usluge implementirane nećemo izučavati, unajboljem slučaju zanima nas sučelje koje nudi.Za neke od usluga operacijskog sustava opisati ćemoprogramsko sučelje u programskim jezicima C/C++ i/iliPython. Olakotna je okolnost da je na svim modernimoperacijskim sustavima programsko sučelje mrežnih aplikacijau C/C++-u vrlo slično, a u Pythonu sasvim isto.

logo/inf-logo-pecat




U kontekstu protokola s-kraja-na-kraj, vrata su softverskeprirode, za razliku od vrata kod prijenosnika, koja suhardverske prirode.

Pojam: vrata, broj vrata.

Pod pojmom vrata (engl. port) podrazumijevamo softverskosučelje koje služi kao krajnja točka komunikacije.Vrata su jednoznačno identificirana uređenom trojkom koja sesastoji od IP adrese, broja vrata i protokola transportnog sloja.IP adresa može biti verzije 4 ili verzije 6, a protokoltransportnog sloja može biti TCP ili UDP.

logo/inf-logo-pecat




Pojam: IANA.The Internet Assigned Numbers Authority (IANA) jeorganzacija odgovorna za baratanje globalnim resursimaInternet protokola. Specifično, to uključuje registraciju čestokorištenih brojeva vrata za dobro poznate Internet usluge.

logo/inf-logo-pecat




Pojam: broj vrata.

Broj vrata (engl. port number) je broj u rasponu od 0 do65535 koji se koristi za identifikaciju vrata.IANA dijeli brojeve vrata u tri raspona:

dobro poznata vrata (engl. well-known ports) (0–1023),registrirana vrata (engl. registered ports) (1024–49151),dinamička (često nazvana prolazna, kratkoživuća) iprivatna vrata (engl. dynamic (ephemeral, short-lived)and private ports) (49152–65535).

logo/inf-logo-pecat




Pojam: dobro poznata vrata.

Dobro poznata vrata koriste se za procese operacijskogsustava koji pružaju najčešće korištene mrežne usluge. Naoperacijskim sustavima sličnim Unixu, pokretanje aplikacija naovim vratima dozvoljeno je samo root korisniku.

logo/inf-logo-pecat




Primjer: dobro poznata vrata.

Neki primjeri dobro poznatih vrata su:21 TCP – File Transfer Protocol (FTP),22 TCP – Secure Shell (SSH),25 TCP – Simple Mail Transfer Protocol (SMTP),69 UDP – Trivial File Transfer Protocol (TFTP),80 TCP i UDP – Hypertext Transfer Protocol (HTTP),443 TCP – HTTPS koji koristi Transport Layer Security(TLS) ili Secure Sockets Layer (SSL).

logo/inf-logo-pecat




Pojam: registrirana vrata.

Registrirana vrata IANA dodjeljuje na zahtjev za specifičnumrežnu uslugu koja nema predviđen broj u rasponu dobropoznatih vrata. To su uglavnom mrežne usluge koje koristivelik broj korisnika, ali ne većina. Na većini operacijskihsustava registrirana vrata mogu koristiti obični korisnici.

logo/inf-logo-pecat




Primjer: registrirana vrata.

Neki primjeri registriranih vrata su:1234 UDP – VLC,3724 TCP – World of Warcraft,4000 TCP i UDP – Diablo II,5432 TCP i UDP – PostgreSQL,6665–6669 TCP i UDP – Internet Relay Chat (IRC),27960–27969 UDP – Quake III Arena.

Cijeli popis nalazi se na http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_TCP_and_UDP_port_numbers.

http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_TCP_and_UDP_port_numbers

http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_TCP_and_UDP_port_numbers

logo/inf-logo-pecat




Pojam: privatna vrata.

Privatna vrata (engl. private port) IANA ne dodjeljuje. Onase mogu se koristiti za bilo koju aplikaciju. Dinamička vrata suspecifičan primjer primjene.

Pojam: dinamička, prolazna ili kratkoživuća vrata.

Dinamička vrata (engl. dynamic port), ponekad nazvanaprolazna (engl. ephemeral) ili kratkoživuća (engl. short-lived),su vrata koja operacijski sustav dodjeljuje na korištenjeaplikaciji koja zatraži vrata, ali bez da pritom traži vrata sodređenim brojem.

logo/inf-logo-pecat




Kratkoživuća vrata koriste se u klijent-poslužitelj komunikacijina klijentskoj strani. Razlog tome je što je dovoljno da brojbude poznat samo poslužitelju s kojim komunicira, i pritomnije značajno o kojem se broju radi obzirom da ga klijent javljaposlužitelju kod povezivanja.

logo/inf-logo-pecat




Dodatak: brojevi kratkoživućih vrata.

U danas korištenim operacijskim sustavima raspon brojevakratkoživućih vrata prilično varira:

FreeBSD slijedi IANA-inu preporuku od verzije 4.6; ranijeverzije koriste raspon 1024–4999,Linux distribucije većinom koriste 32768–61000; datoteka/proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range sadržipodatake o korištenom rasponu,Windowsi slijede IANA-inu preporuku od Viste; ranijeverzije koriste raspon 1025-5000.

logo/inf-logo-pecat


User Datagram Protocol (UDP)

Pododjeljak 2


logo/inf-logo-pecat




Pojam: UDP zaglavlje.

Zaglavlje UDP datagrama (engl. UDP datagram header)sastoji se od 4 polja, i to su redom:

Source Port Number (16 bit),Destination Port Number (16 bit),Length (16 bit),Checksum (16 bit),

UDP je opisan u RFC-u 768.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 1.


Andrea, Sanjin, Petra i Tea su cimeri. Dom na kampusu ukojem su smješteni omogućuje gledanje sveučilišnogtelevizijskog kanala putem lokalne bežične mreže. Kanal seemitira strujanjem korištenjem protokola UDP i aplikacije VLCmedia player na njenim zadanim vratima.

logo/inf-logo-pecat





Opišite sadržaj UDP zaglavlja u porukama koje seizmjenjuju. Tko šalje gotovo sve poruke?Što će se dogoditi s porukama u kojima se zbog grešakana vezi promijeni broj izvorišnih vrata?Događa li se isto kada se promijeni broj odredišnih vrata?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.Protokol koji ćemo ovdje opisati pojednostavljena je varijantastvarnog protokola i služi nam kao osnova za razumijevanjenačina rada UDP-a.

VLC koji emitira video strujanjem je ovdje poslužiteljskaaplikacija. Bez obzira na korištenu klijentsku aplikaciju,komunikacija započinje slanjem zahtjeva poslužitelju odstrane klijenta. Zahtjev se šalje sa kratkoživućih vrata naklijentu (npr. 51374) na registrirana vrata 1234 naposlužitelju. Sam proces rukovanja može sada trajatijednu ili više poruka. Duljina i kontrolni zbroj ovise otome kako je protokol definiran.Nakon rukovanja sve se poruke šalju od poslužitelja premaklijentu.

logo/inf-logo-pecat




Datagrami koje poslužitelj šalje klijentu u UDP zaglavljuza izvorišna vrata mogu imati, ovisno o tome kako jeprotokol za emitiranje video sadržaja definiran:

vrijednost 0, jer je to vrijednost koju UDP koristi kadaposlužitelj šalje datagrame i ne očekuje da klijentodgovara na njih, ilivrijednost 1234, jer je to broj registriranih vrata nakojima poslužiteljska aplikacija radi.

Vrijednost u polju odredišnih vrata je u svim datagramimajednaka izvornim vratima s kojih je klijent poslao zahtjev(npr. 51374), dok duljina i kontrolni zbroj variraju ovisnoo sadržaju.

logo/inf-logo-pecat




Poruke u kojima se promijeni broj izvorišnih vrata bit ćedostavljene na odredišni domaćin, koji će uočiti da jekontrolni zbroj u UDP zaglavlju netočan i odbaciti je.Zanemarimo li kontrolni zbroj, neće biti problema osim uslučaju kada aplikacija koja prima poruku mora na njuodgovoriti. U tom slučaju odgovor neće biti dostavljendrugoj aplikaciji koja ga očekuje, već eventualno nekojtrećoj koja uopće ne sudjeluje u ovoj komunikaciji.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)Kada se promijeni broj odredišnih vrata, to će takođeručiniti da kontrolni zbroj više neće biti dobar i poruka ćebiti odbačena na odredišnom domaćinu nakon provjere.Zanemarimo li kontrolni zbroj, sama poruka (primjerice,neki dio audio-video sadržaja) neće biti dostavljenaaplikaciji koja je očekuje. Ukoliko se radi baš o dijeluvideo sadržaja, korisnik će to vidjeti kao preskakanjezvuka i videa ili greške u zvuku i raznobojne pravokutnike.U oba slučaja promjene broja vrata u zaglavlju hoće liodgovor primiti neka treća aplikacija ili pak nijedna ovisi otome postoji li na domaćinu aplikacija koja sluša navratima s brojem koji je jednak broju dobivenompromjenom zbog grešaka.

logo/inf-logo-pecat




♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat




Pojam: ICMP.Internet Control Message Protocol (ICMP) je jedan odosnovnih protokola TCP/IP modela. Najčešće se koristi zaslanje poruka o pogreškama koje, primjerice, javljaju datražena usluga, domaćin ili mreža nisu dostupni.Zaglavlje ICMP poruke dolazi nakon IPv4 zaglavlja, ukupne jeduljine 8 bajtova, i sastoji se od sljedećih polja:

Type (8 bit), tip ICMP poruke,Code (8 bit), podtip danom tipu poruke,Checksum (16 bit),Rest of Header (32 bit), ovisi o tipu i kodu.

logo/inf-logo-pecat




U praksi se najčešće sreću ICMP poruke tipa 3, DestinationUnreachable, čiji su kodovi redom:

0—Destination network unreachable,1—Destination host unreachable,2—Destination protocol unreachable,3—Destination port unreachable,4—Fragmentation required, and DF flag set,5—Source route failed,

logo/inf-logo-pecat




6—Destination network unknown,7—Destination host unknown,8—Source host isolated,9—Network administratively prohibited,10—Host administratively prohibited,11—Network unreachable for TOS,12—Host unreachable for TOS,13—Communication administratively prohibited.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 2.


Ako se dogodi da je UDP datagram poslan od domaćina H1,vrata port1, na domaćin H2, vrata port2, i da pritom nadomaćinu H2 ne postoji proces koji sluša na vratima port2,onda H2 mora poslati kao odgovor domaćinu H1 ICMP porukutipa 3, kod 3, Destination port unreachable („ciljnavrata nije moguće doseći”). Kao i sve ICMP poruke, ona sešalje na domaćin H1, ne samo na vrata port1 na domaćinu H1.

logo/inf-logo-pecat





Dajte konkretan primjer situacije u kojoj bi aplikacijaželjela primiti takvu ICMP poruku.Zašto nije dobra ideja poslati takve poruke direktno navrata port1 domaćina H1?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Aplikacija kao što je TFTP, kada šalje početne zahtjeveza uspostavljanjem veze, želi znati zašto poslužitelj neprihvaća veze.Aplikacija koja prima nema načina da prepozna ICMPporuke kao takve, ili da razlikuje te poruke od podatakaspecifičnih za protokol.

logo/inf-logo-pecat




Dodatak: primanje ICMP poruke.

Saznajte što aplikacija mora činiti da bi primila takvu ICMPporuku na nekom od danas aktualnih operacijskih sustava.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 3.


Razmotrite idući protokol za zahtijevanje datoteka zasnovanna UDP-u, donekle sličan TFTP-u. Klijent šalje zahtjev zadatotekom, i poslužitelj odgovara (ako je datoteku mogućeposlati) s prvim paketom podataka. Klijent i poslužitelj tadanastavljaju sa stani-i-čekaj mehanizmom prijenosa.

logo/inf-logo-pecat





Opišite situaciju u kojoj klijent zatraži jednu datoteku, adobije drugu; pritom možete dozvoliti da klijentskaaplikacija prestane raditi bez upozorenja i bude ponovnopokrenuta na istim vratima.Predložite promjenu u protokolu koja će učiniti da tusituaciju mnogo rjeđom.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Jedan od načina na koji se to može dogoditi je sljedeći:1 Klijentska aplikacija šalje zahtjev za datotekom dat1, i

zatim prekida izvođenje. Zahtjev stiže na poslužitelj.2 Klijentska aplikacija se ponovno pokreće na istim

vratima i šalje zahtjev za datotekom dat2. Zahtjev seizgubi u prijenosu.

3 Poslužitelj odgovara prvim paketom podataka datotekedat1, odgovarajući na jedini zahtjev koji je primio.

Ovaj scenario u praksi nije mnogo vjerojatan, ali je ipaksasvim moguć.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)Postoje dva moguća rješenja:

1 Zahtjev od strane poslužitelja koji bi tražio od klijentada koristi novi broj vrata za svaki zahtjev bi rješilo tajproblem. Da bi se to moglo u praksi izvesti, operacijskisustav klijenta bi trebao osigurati aplikaciji novi brojvrata svaki put kada se otvori nova utičnica.

2 Klijent može pridodati vremenski pečat ili slučajni brojzahtjevu za datotekom, koji će poslužitelj vratiti u paketupodataka koji mu pošalje. Ovaj pristup ima prednost utome što je pod kontrolom klijentske aplikacije i ne ovisio značajkama operacijskog sustava na kojem radi.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 4.


Dizajnirajte jednostavan protokol za primanje datoteka sposlužitelja koji ne koristi autentifikaciju zasnovan na UDP-u.Možete koristiti stani-i-čekaj prijenos podataka, i vaš protokoltreba funkcionirati tako da:

duplikacija prvog paketa ne napravi „dvije veze”,gubitak krajnjeg ACK ne ostavlja poslužitelj u sumnji je liprijenos podataka uspio,paket iz prethodne veze koji stiže sa zakašnjenjem nemože se interpretirati kao dio trenutne veze.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Protokol koji ćemo u zadatku opisati u osnovi je TFTP (zadetalje razmotrite RFC 1350). Prvi paket poslan poslužiteljuod strane klijenta navodi ime datoteke. Po primitku,poslužitelj stvara kratkoživuća vrata s kojih će odgovoriti, ipočinje slati podatke s tih vrata. Klijent pretpostavlja da prviispravan paket primljen s poslužitelja je iz tog skupa podataka,i broj vrata na poslužitelju s kojih je paket primljen koristi dokraja prijenosa. Pakete primljene sa svih ostalih vrata sposlužitelja odbacuje, a poslužitelju šalje poruku o grešci.Pri prijenosu se koristi standardni stani-i-čekaj način rada, štopovlači pitanje sekventnog broja. Radi jednostavnosti, uzmimoda da je polje za sekventni broj neograničene veličine i da

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)sekventni broj uvijek kreće od 0 (vidjet ćemo u kasnijimzadacima da to ne mora biti tako).

Najjednostavnije rješenje bi bilo da se traži od poslužiteljada prati stanje veza sve dok su aktivne, međutim, kako jeklijent aplikacija koja može u bilo kojem trenutkuprekinuti s izvođenjem i ponovno se pokrenuti (na istim ilidrugim vratima), a zatim poslati zahtjev za istom ilirazličitom datotekom, što poslužitelj nema načina uočiti.Uočimo prvo da duplikacija prvog paketa može napravitidvije veze, jer poslužitelj može otvoriti dvoja kratkoživućavrata i poslati odgovor klijentu s oba (što pokreće dvapotprocesa za komunikaciju s istim klijentom). Međutim,obzirom da klijent zanemaruje sve pakete s brojem vrata

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)različitim od broja vrata s kojih je primio prvi paket, kojigod od dva potprocesa prvi kontaktira klijenta ćenastaviti komunikaciju s njim, a preostali će dobiti odklijenta poruku o grešci.Dakle, iako kratkoročno duplikacija prvog paketa stvara„dvije veze”, samo jedna od njih preživi za vrijemeprijenosa podataka.Uočimo prvo da gubitak posljednjeg ACK zaista ostavljaposlužitelj u sumnji je li prijenos podataka uspio, jerpokušaj kontaktiranja klijenta nakon završetka prijenosarezultira ICMP porukom tipa 3, kod 3.To možemo riješiti tako da klijent ostane pokrenut nekovrijeme nakon slanja zadnjeg ACK. U slučaju gubitka, po

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)ponovnom primitku zadnjeg paketa zadnji će ACK bitiponovno poslan. To je otprilike ekvivalentno TCP-ovomTIME_WAIT koji ćemo kasnije opisati.Uočimo prvo da se to može dogoditi u slučaju daklijentska aplikacija završi s izvođenjem i druga instancase pokrene na istim vratima za vrijeme dok datagrami jošmogu stići. To se može dogoditi, jer period čekanjanakon primitka zadnjeg dijela podataka može bitiznačajno kraći od vremena života datagrama.U slučaju da druga instanca dobije prvi paket podatakanovog prijenosa prije nego zakašnjeli paket iz prethodneveze, zakašnjeli paket će jednostavno biti odbačen (jerstiže sa različitih vrata na poslužitelju od onih koje klijent

logo/inf-logo-pecat




očekuje). U suprotnom, biti će odbačeni svi paketi novogprijenosa.Da bi taj problem riješili, možemo (kao i u prethodnomzadatku) zahtjevu za datotekom pridodati vremenskipečat ili slučajan broj koji će poslužitelj vratiti u paketupodataka. Uočite da „slučajnost” kratkoživućih vrata nastrani klijenta i na strani poslužitelja u osnovi ima tuulogu, ali ona nije nešto s čime aplikacija može upravljatiobzirom da joj ih dodjeljuje operacijski sustav.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat


Transmission Control Protocol (TCP): osnovni pojmovi

Pododjeljak 3

Transmission Control Protocol (TCP): osnovnipojmovi

logo/inf-logo-pecat



p♢q Zadatak 5.


Istražite parametre koje možete postaviti kod stvaranjaTCP veze. (Uputa: pokrenite man tcp na računalu soperacijskim sustavom sličnim Unixu.)Eksperimentirajte s promjenama različitih parametara iistražite kako to utječe na performanse TCP-a.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Za samostalno istraživanje; u navedenoj man stranici opisanoje sučelje za C i C++, a Python sučelje opisano je udokumentaciji modula socket, koja je dostupna i uinteraktivnom načinu rada naredbom help(socket).

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat




Pojam: TCP zaglavlje.

Zaglavlje TCP segmenta sastoji se od idućih polja:Source port (16 bit),Destination port (16 bit),Sequence number (32 bit):

ako je SYN zastavica postavljena, radi se o inicijalnomsekventnom broju (engl. inital sequence number, ISN);sekventni broj prvog bajta podataka je tada ISN+1;ako SYN zastavica nije postavljena, radi se onakupljenom sekventnom broju prvog bajta podataka zatrenutnu sesiju.

logo/inf-logo-pecat




Acknowledgment number (32 bit): ako je ACK zastavicapostavljena radi se idućem sekventnom broju koji primateljočekuje; time se potvrđuje primitak svih prethodnih.Data offset (4 bit): veličina TCP zaglavlja u 32-bitnimriječima, raspon 5–15.Reserved (4 bit),

logo/inf-logo-pecat




Flags (8 bit):CWR (1 bit),ECE (1 bit),URG (1 bit),ACK (1 bit),PSH (1 bit),RST (1 bit),SYN (1 bit),FIN (1 bit),

logo/inf-logo-pecat




Window size (16 bit): oglašeni prozor (engl. advertisedwindow), odnosno broj bajtova koje je primatelj trenutnovoljan primiti,Checksum (16 bit) za zaglavlje i podatke,Urgent pointer (16 bit): ako je zastavica URGpostavljena, ovo polje sadrži pomak u odnosu nasekventni broj koji kaže do kojeg bajta su podaci kojehitno treba poslati,Options (0 bit–320 bit).

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 6.


Pošiljatelj na TCP vezi koji primi 0 kao veličinu oglašenogprozora periodički ispituje primatelja da sazna kada je veličinaprozora postala različita od nule. Zašto bi primatelj trebao jošjedan mjerač vremena kad bi on bio zadužen za javljanje da jeveličina njegovog prozora postala različita od 0 (tj. kadapošiljatelj ne bi ispitivao)?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Primatelj uključuje oglašenu veličinu prozora u ACK-ima koješalje pošiljatelju. Pošiljatelj ispituje primatelja da sazna kadaveličina oglašenog prozora postaje veća od 0; ako seprimateljev ACK koji objavljuje veći prozor izgubi, onda će nakasnije ispitivanje primatelja pošiljatelj dobiti kao odgovorduplikat toga ACK.

logo/inf-logo-pecat




Ako se „odgovornost” za eventualno izgubljeni ACK kojimijenja veličinu prozora preseli sa pošiljatelja na primatelja,onda će primatelj trebati mjerač vremena koji će upravljatiponovnim slanjem tog ACK sve dok primatelj ne budesposoban provjeriti da je ACK primljen.Ozbiljniji problem od ovoga je da primatelj dobiva potvrdu daje pošiljatelj primio ACK time što mu stignu novi podaci, paako veza pređe u stane mirovanja (primjerice, zato štopošiljatelj više nema podataka za poslati), primatelj gubivrijeme čekajući.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 7.


Polje za sekventni broj u TCP zaglavlju ima 32 bita, što jedovoljno za preko 4 milijarde bajtova podataka. Čak i akopretpostavimo da se toliko bajtova nikad neće prenijeti ujednoj TCP vezi, zašto je ipak moguće da se sekventni brojpočne brojati ispočetka, tj. da nakon 232 ´ 1 slijedi 0?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Ukoliko uzmemo u obzir da sekventni broj ne počinje uvijek od0, jer se generira slučajno ili ovisno o vrijednosti sata, jasno jeda se kod vrlo velikih početnih vrijednosti to može dogoditi.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 8.


Neka su x i y dva TCP sekventna broja. Napišite funkciju kojaodređuje da li x prethodi y (notacijom RFC-a 793, x “ă y) iliga slijedi; vaše rješenje treba raditi i u situaciji kada sesekventni broj počne brojati ispočetka.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Koristiti ćemo notaciju RFC-a 793 x “ă y za „x prethodi y”.Stavimo li x “ă y ðñ x ď y ðñ y ´ x ě 0, imamoproblem u slučaju da se sekventni broj počeo brojati ispočetka.Uočimo da za svaki par sekventnih brojeva x i y možemo osimapsolutne vrijednosti razlike y ´ x razmatrati i vrijednost232 ´ |y ´ x |. Bez smanjenja općenitosti možemo pretpostavitida je y ´ x ě 0, i tada imamo dva slučaja:

|y ´ x | ě 232 ´ |y ´ x |: sekventni broj se nije počeobrojati ispočetka, i vrijedi x “ă y ;|y ´ x | ă 232 ´ |y ´ x |: sekventni broj se počeo brojatiispočetka, i vrijedi y “ă x .

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)Slučaj jednakosti smo proizvoljnim odabirom svrstali u prvislučaj; točno bi bilo i da smo ga, uz adekvatnu argumentaciju,svrstali u drugi slučaj.

Dodatak: alternativna formulacija.

Razmislite je li alternativna formulacija ove tvrdnje oblika

x “ă y ðñ 0 ă y ´ x ă 231

ispravna i ekvivalentna našoj. Trebaju li neke od ovih relacija„strogo manje” postati „manje ili jednako”?

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat




Pojam: MSL.Najveće vrijeme života segmenta (engl. MaximumSegment Lifetime, MSL) je vrijeme (u sekundama) kolikozadržani segmenti najviše mogu kasniti. RFC 793 definirazadanu vrijednost MSL-a od 120.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 9.


Zaposleni ste da dizajnirate pouzdani protokol za protokpodataka koji koristi klizni prozor (kao TCP). Taj protokol ćeraditi na mreži širine frekventnog pojasa 100 Mbit{s. RTTmreže je 100 ms, a MSL je 60.

Koliko ćete bitova iskoristiti za polja Window size iSequence number u zaglavlju vašeg protokola?Kako ćete procijeniti te vrijednosti koje se traže, i koja odnjih je pritom manje pouzdano određena?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Oglašeni prozor bi morao biti dovoljno velik da drži vezupunom; produkt dvosmjernog zadržavanja (RTT-a) iširine frekventnog pojasa ovdje iznosi

100 msˆ 100 Mbit{s “ 10 Mbit « 1.19 MiB.

Kako je 221 “ 2 097 152, to zahtijeva barem 21 bit zapolje Window size, obzirom da 220 “ 1 048 576 nijedovoljno.Sekventni broj se ne smije početi brojati ispočetka umaksimalnom vremenu života segmenta, koje iznosi 60sekundi. Za to vrijeme ova veza može prenijeti

100 Mbit{sˆ 60 s “ 6000 Mbit « 715.26 MiB.

logo/inf-logo-pecat




30 bita za polje Sequence number bi učinilo da jesekventni prostor veličine 1024 MiB, što bi osiguralo da seneće početi brojati ispočetka u 60 sekundi. Prvavrijednost manja od te, 512 MiB, nije dovoljno velika.

Dodatak: klizni prozor i sekventni broj.

U slučaju da maksimalno vrijeme života segmenta nijeproblem, polje sekventnog broja bi i dalje trebalo biti dovoljnoveliko da podržava dvostruku maksimalnu veličinu prozora.

logo/inf-logo-pecat




Širina frekventnog pojasa zapisana je u specifikacijamahardvera; RTT se također može precizno izmjeriti, ali semijenja s promjenama u veličini mreže i rasporedudomaćina i veza. Maksimalno vrijeme života segmenta jevjerojatno najmanje pouzdana vrijednost, obzirom da kodpostavljanja treba voditi računa o mnogim svojstvimamreže, od veličine i složenosti do efikasnosti usmjeravanja(primjerice, trajanju razrješavanja petlji usmjeravanja).

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 10.


Pretpostavimo da domaćin želi odrediti pouzdanost veze takoda šalje pakete i mjeri postotak paketa koji su primljeni;usmjerivači, primjerice, rade upravo to. Objasnite koje suotežavajuće okolnosti kada se to radi preko TCP veze.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Problem je taj što na razini aplikacije nije moguće odrediti je lipaket stigao kod prvog pokušaja slanja ili je bio izgubljen iponovno poslan.Jedno rješenje bilo bi da pošiljatelj prvo izmjeri RTT, a zatimpostotak paketa koji su primljeni mjeri tako da traži odprimatelja da mu po primitku paketa pošalje echo togsadržaja. Zbog vremena isteka od 2 RTT-a, paketima koji suizgubljeni ukupno vrijeme prijenosa biti će 2.5 RTT-a, što jepet puta više nego što bi inače trebalo za prijenos paketa.

logo/inf-logo-pecat




Pošiljatelj će to vidjeti, obzirom da dobiva echo od primatelja,kao vrijeme od slanja paketa do primitka echoa u trajanju od 3RTT-a umjesto 1 RTT, što je još uvijek dovoljno velika razlikada se u većini slučajeva može izmjeriti.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



Novi pojmovi.

Pojam: TCP vremenski pečat.

TCP vremenski pečat (engl. TCP timestamp), dio poljaOptions definiran u RFC-u 1323, koristi se za mjerenje RTT-ai za odbacivanje zakašnjelih dupliciranih paketa koji mogu bitipogrešno primljeni. Vrijednost polja je cijeli broj koji sepovećava u skladu sa stvarnim vremenom domaćina na kojemTCP radi, ali pritom nije zapisan na način da se iz njega možepročitati stvarni datum ili vrijeme.

logo/inf-logo-pecat



Novi pojmovi. (nast.)

Pravilo: raspoznavanje zakašnjelih duplikata paketa.

TCP vremenski pečat vrši zaštitu u situaciji kad se sekventnibroj počne brojati ispočetka (engl. Protect Against WrappedSequence numbers, PAWS) na način da provjerava je livrijednost polja vremenskog pečata određenog segmenta većaod vrijednosti vremenskog pečata koju ima segment koji mupo sekventnom broju prethodi, i eventualno manja od one kojuima sljedeći segment.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 11.


Pretpostavimo da se TCP koristi na vezi širine frekventnogpojasa 1 Gbit{s.

Uz pretpostavku da TCP može koristiti kontinuiranocjelokupnu širinu frekventnog pojasa, koliko bi trebalovremena da se sekventni broj počne brojati ispočetka?Prepostavimo da se polje vremenskog pečata duljine32-bita inkrementira 1000 puta za vrijeme za koje sesekventni broj počne brojati ispočetka. Koliko će trebatipolju vremenskog pečata da se počne brojati ispočetka?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Širina pojasa je približno 119.21 MiB{s. Sekventni broj sepočinje brojati ispočetka kada pošaljemo 232 B “ 4 GiB.Za to nam treba

tseqnum “4 GiB

119.21 MiB{s « 34.36 s.

Kako se vremenski pečat za 34.36 s inkrementira 1000puta, može se uzeti da se povećava za 1 svakih 34 ms. Dabi se on počeo brojati ispočetka, trebalo bi nam približno

ttst “ 4ˆ 230ˆ 34 ms « 1.46ˆ 108 s.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 12.


Ako domaćin H1 primi dva SYN paketa s istih vrata udaljenogdomaćina H2, drugi može biti ili ponovno slanje istoga ili novizahtjev za ostvarivanjem veze (primjerice, ako se dogodilo dase aplikacija na H2 srušila i ponovno pokrenula).

Opišite razliku između ta dva slučaja iz perspektivedomaćina H1.Opišite algoritmom što TCP sloj treba napraviti poprimitku SYN paketa. Uzmite u obzir dva već navedenaslučaja, te još i slučaj u kojem ne postoji proces koji slušana ciljnim vratima.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Ako je riječ o duplikatu SYN paketa, tada će imati isti ISNkao i prvi SYN paket. Ako nije riječ o duplikatu, obziromda se ISN generira slučajno ili u ovisnosti o vrijednostisata, vrijednost ISN-a u drugom SYN paketu će bitidrugačija.Pretpostavit ćemo da je primatelj single-homed; drugimriječima, da ima jedinstvenu IP adresu.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 13.


Postoje dijagnostički programi koji očitavaju prvih 100 bajtovaod, primjerice, svake TCP veze na određena vrata određenogdomaćina. Opišite što se treba učiniti sa svakim primljenimTCP paketom p da bi se odredilo sadrži li podatke kojipripadaju prvih 100 bajtova veze prema domaćinu HOST,vratima PORT. Pritom pretpostavite da je IP zaglavljeP.IPHEAD, TCP zaglavlje P.TCPHEAD, i polja u zaglavlju sukao na slikama (***4.3***) i (***5.4***). Uputa: Da bidobili inicijalne sekventne brojeve (ISN-ove), trebati ćeteispitati svaki paket sa SYN bitom 1. Možete ignorirati to što ćesekventni brojevi kad–tad biti ponovno iskorišteni.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat




Pojam: ISN.Inicijalni sekventni broj (engl. Initial Sequence Number,ISN) je broj koji klijent i poslužitelj izmjenjuju u TCPsegmentima kod rukovanja u tri koraka.ISN se određuje slučajno ili na temelju trenutne vrijednostisata računala.

logo/inf-logo-pecat



Priprema za zadatak.U daljnjem tekstu ćemo SYN, FIN i ACK paketima nazivati oneTCP segmente koji imaju u zaglavlju postavljene zastaviceSYN, FIN i ACK (respektivno), odnosno navedeni bit imavrijednost 1.

Pravilo: uspostavljanje TCP veze.

Kod uspostavljanja TCP veze vrši se rukovanje u tri koraka, ito su redom:

SYN, koji šalje ona strana koja aktivno otvara vezu,SYN+ACK, koji po primitku SYN paketa šalje strana kojapasivno čeka na otvaranje veze,ACK, koji je odgovor na SYN dio SYN+ACK paketa.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 14.


Ako paket stigne na domaćin H1 sa izvornom adresomdomaćina H2, sasvim je moguće da je krivotvoren od stranebilo koje treće strane H3. Ako pak H1 prihvati TCP vezu odH2, onda je tijekom rukovanja u tri koraka H1 poslao ISN1 naadresu domaćina H2 i primio potvrdu toga. Ako H3 nije namjestu s kojeg može prisluškivati ISN1, onda se može činiti daH3 nije mogao krivotvoriti odgovor domaćina H2.

logo/inf-logo-pecat





Međutim, algoritam za odabir ISN1 daje ostalim nevezanimdomaćinima prilično veliku šansu da ga pogode. Specifično, H1bira ISN1 prema vrijednosti sata u vrijeme povezivanja. RFC793 specificira da se ta vrijednost povećava svakih 4 µs;poznata implementacija TCP-a sa Sveučilišta u Berkeleyu je topojednostavila tako da povećava taj broj za 250 000 (ili256 000) svake sekunde.

logo/inf-logo-pecat





Uz ovu pojednostavljenu povećaj-jednom-u-sekundiimplementaciju, objasnite kako se proizvoljni domaćin H3može maskirati kao H2 barem dok otvara TCP vezu.Možete pritom pretpostaviti da H2 ne odgovara na SYN +ACK pakete koje mu ovako prevareni H1 šalje.Pretpostavimo da se stvarni RTT može procijeniti na40 ms, koliko otprilike pokušaja možete očekivati da trebada implementirate strategiju prethodnog dijela unepojednostavljenoj varijanti „povećaj za 1 svake 4 µs”TCP implemetacije?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

To se može učiniti na ovaj način:1 H3 se spaja na H1, i dobiva ISN1,1 koji je trenutni ISN

domaćina H1 određen prema vrijednosti sata.2 H3 šalje SYN paket domaćinu H1, koji izgleda kao da ga

je H2 poslao. H1 na to šalje SYN + ACK paket koji sadržiISN1,2 i za koji pretpostavljamo da ga H2 ignorira.

3 H3 pokušava pogoditi ISN1,2, primjerice uzima ISN1,1uvećan za neku razumnu vrijednost, i šalje prikladni ACKdomaćinu H1, koji također izgleda kao da ga je poslaodomaćin H2. Taj paket može i sadržavati podatke kojimogu na neki način naštetiti domaćinu H1 (primjerice,zlonamjerni program bilo kakve vrste).

logo/inf-logo-pecat




4 H3 ne mora učiniti ništa više, i veza ili ostajepolu-otvorena beskonačno dugo ili se nakon ovogaponovno uspostavlja, ali šteta je već načinjena.

U vremenskom periodu od 40 ms postoji

n “ 40 ms4 µs “ 10 000

mogućih ISN1. Da bi sa sigurnošću mogli reći da smopogodili točan broj, treba nam 10 000 pokušaja.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat


Transmission Control Protocol (TCP): automat stanja

Pododjeljak 4

Transmission Control Protocol (TCP): automatstanja

logo/inf-logo-pecat




Pojmovi stanja, prijelaza i akcije formalizirani su u teorijiautomata. Ovdje ćemo ih koristiti, ali za naše potrebedovoljno će biti osloniti se na intuitivnu predodžbu, i reći dastanje određuje akcije i prijelaze koje će TCP izvesti poprimitku određenih ulaznih podataka.

Pravilo: način rada TCP-a.Promjene stanja kod TCP-a su:

LISTEN: na strani poslužitelja, čekanje na povezivanje odstrane klijenta.SYN_SENT: čekanje na drugu stranu da pošalje TCPsegment s postavljenim zastavicama SYN i ACK.

logo/inf-logo-pecat




SYN_RECEIVED: čekanje na drugu stranu da pošaljenatrag potvrdu nakon što slanja potvrde veze drugojstrani.ESTABLISHED: vrata su spremna za primanje i slanjepodataka od druge strane.FIN_WAIT_1,FIN_WAIT_2,

logo/inf-logo-pecat




CLOSE_WAIT,CLOSING,LAST_ACK,TIME_WAIT: čekanje dovoljno dugo da osigura da je drugastrana primila potvrdu zahtjeva za prekidom veze.CLOSED.

logo/inf-logo-pecat




Pravilo: prijelazi stanja kod uspostavljanja TCP veze.

Obje strane nalaze se u stanju CLOSED.Strana koja pasivno otvara vezu prelazi u stanje LISTEN, azatim po primitku SYN paketa šalje vlastiti SYN + ACK paket iprelazi u stanje SYN_RCVD. Po primitku ACK paketa prelazi ustanje ESTABLISHED u kojem se vrši komunikacija.Strana koja aktivno otvara vezu nakon slanja SYN paketaprelazi u stanje SYN_SENT. Po primitku SYN + ACK paketa oddruge strane šalje ACK paket i prelazi u stanje ESTABLISHED.

Pravilo: zatvaranje TCP veze.

logo/inf-logo-pecat




Kod zatvaranja TCP veze vrši se rukovanje u najviše četirikoraka, čiji poredak može varirati u ovisnosti o spremnostiaplikacija na završavanje s prijenosom podataka. Potrebno jeda obje strane pošalju FIN paket i prime ACK svog FIN-a odone druge strane.Kod zatvaranja veze jedna će strana završiti u stanjuLAST_ACK, a druga u TIME_WAIT.

Pravilo: prijelazi stanja kod zatvaranja TCP veze.

logo/inf-logo-pecat



Priprema za zadatak. (nast.)Obje strane nalaze se u stanju ESTABLISHED.Strana koja pasivno zatvara vezu po primitku FIN paketa oddruge strane šalje vlastiti ACK paket i prelazi u stanjeCLOSE_WAIT, u kojem čeka na zatvaranje mrežne utičnicevlastite aplikacije. Kada je utičnica spremna za zatvaranje šaljeFIN paket i prelazi u stanje LAST_ACK. Po primitku ACKpaketa druge strane prelazi u stanje CLOSED.Strana koja aktivno zatvara vezu vrši zatvaranje utičnicevlastite aplikacije i šalje FIN paket te prelazi u stanjeFIN_WAIT_1. Opisat ćemo dvije od tri varijante. U prvojvarijanti prima ACK paket druge strane i prelazi u stanjeFIN_WAIT_2 u kojem čeka na primitak FIN paketa drugestrane. Kad ga primi, šalje ACK paket i prelazi u stanjeTIME_WAIT. U drugoj varijanti prima FIN paket od drugestrane, šalje vlastiti ACK paket i prelazi u stanje CLOSING. Poprimitku ACK paketa od druge strane prelazi u stanjeTIME_WAIT.

Dodatak: trajanje TIME_WAIT.

RFC 793 specificira za maksimalnu vrijednost TIME_WAITvrijeme od 4 minute.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 15.


Razmotrite dijagram TCP automata stanja. Do sada smoopisali tri niza promjena stanja u procesu prekidanja TCPveze, jedno kod pasivnog zatvaranja i dva kod aktivnogzatvaranja. Postoji i četvrti mogući niz, koji ide putem odFIN_WAIT_1 do TIME_WAIT i označen je FIN + ACK/ACK.Opišite okolnosti u kojima se događa taj četvrti niz stanja uprocesu prekidanja TCP veze.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Domaćin H1 poslao je segment FIN domaćinu H2, i prešao izstanja ESTABLISHED u stanje FIN_WAIT_1. Domaćin H1 tadaprima segment od domaćina H2 koji sadrži i ACK tog FIN-a, iFIN segment domaćina H2. To se može dogoditi ako aplikacijana domaćinu H2 zatvori svoj kraj veze odmah po primitkusegmenta FIN domaćina H1, i bila je u mogućnosti poslati svojFIN zajedno s ACK-om.Normalno, obzirom da aplikacija domaćina H2 mora bitipredviđena za pokretanje prije nego što može zatvoriti vezu iposlati FIN, ACK je poslan prije FIN-a.

logo/inf-logo-pecat




Dodatak: odgođeni ACK-ovi.

„Odgođeni” ACK-ovi su uobičajeni u TCP-u za segmentepodataka, ali ne i za FIN. Za detalje pogledajte RFC 813.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 16.


Zašto kod zatvaranja TCP veze nije nužno potrebno čekatiistek dvostrukog vrijemena života segmenta na promjeni stanjaiz LAST_ACK u CLOSED? (Uputa: Razmislite koja je razlikaizmeđu LAST_ACK i TIME_WAIT).

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Istek vremena života zadnja dva segmenta je posljedica:potrebe TCP-a da očisti zakašnjele duplikate paketa, tenesigurnosti od strane pošiljatelja po pitanju primitkazadnjeg ACK.

Da bi riješili prvi problem trebamo da samo jedan kraj vezebude u stanju TIME_WAIT; da bi riješili drugi problem, uočimoda domaćin u LAST_ACK stanju očekuje da primi zadnji ACK,a ne da ga pošalje.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♢q Zadatak 17.


Na operacijskom sustavu sličnom Unixu proučite man stranicuza alat netstat (alternativno, proučite dokumentacijuistoimenog alata na Windowsima).

Iskoristite netstat da ispitate stanje lokalnih TCP veza.Saznajte koliko dugo veze koje se zatvaraju provedu uTIME_WAIT stanju.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Alati su funkcionalno ekvivalentni; moguće su razlike u načinukorištenja. Vrijedi napomenuti da će na operacijskimsustavima sličnim Unixu biti mnogo više postojećih veza,naročito ako se koristi X Window System.Razlog tome je što aplikacije za lokalnu međuprocesnukomunikaciju koriste ista programska sučelja kao i za udaljenumeđuprocesnu komunikaciju. Razlika je samo u obitelji adresa;za lokalnu komunikaciju se koristi AF_UNIX, a za udaljenuAF_INET i AF_INET6.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat




Pojam: mrežna utičnica.Mrežna utičnica (engl. network socket), često i Internetutičnica (engl. Internet socket), je krajnja točka toka podatakameđuprocesne komunikacije putem mreže koja koristi TCP/IP,najčešće Interneta.Iz perspektive operacijskog sustava, mrežna utičnica jestruktura koja sadrži metapodatke o konekciji.

Primjer: TCP mrežna utičnica.

logo/inf-logo-pecat




Primjerice, za neku TCP mrežnu utičnicu metapodaci mogubiti: stanje, sekventni broj, potvrdni broj, vrijednostvremenskog pečata, adresa i vrata izvora i odredišta,procijenjeni RTT, maksimalna veličina segmenta, veličinaprozora koja se koristi i drugi.

logo/inf-logo-pecat




U upotrebi su tri vrste mrežnih utičnica:Datagramske utičnice (engl. datagram sockets), tipSOCK_DGRAM, koje koriste UDP,Tokovne utičnice (engl. stream sockets), tipSOCK_STREAM, koji koriste TCP ili SCTP,Sirove utičnice (engl. raw sockets), tip SOCK_RAW, kojezaobilaze transportni sloj i omogućuju aplikaciji pristupzaglavljima paketa.

logo/inf-logo-pecat




Pravilo: komunikacija korištenjem UDP mrežnih utičnica.

Na poslužiteljskoj strani aplikacija radi bind(), odnosnootvara mrežnu utičnicu na kojoj će primati datagrame drugestrane i s koje će ih slati. Primanje se vrši korištenjem funkcijerecvfrom(), a slanje funkcijom sendto().Na klijentskoj strani aplikaciji operacijski sustav kod prvogslanja korištenja funkcije sendto() otvara mrežnu utičnicu nakratkoživućim vratima. Primanje se, kao i na poslužiteljskojstrani, vrši korištenjem funkcije recvfrom().

logo/inf-logo-pecat




Pravilo: komunikacija korištenjem TCP mrežnih utičnica.

Na poslužiteljskoj strani aplikacija radi bind(), odnosnootvara mrežnu utičnicu na kojoj će se klijenti povezivati. Kodsvakog povezivanja klijenta za njega se otvara mrežna utičnicana kratkoživućim vratima, i preko nje se vrši slanje i primanje stim klijentom, korištenjem funkcija send() i recv()(respektivno). Time je oslobođena početna utičnica zapovezivanje novih klijenata, te je značajno pojednostavljenobaratanje s više klijenata koji su istovremeno povezani naposlužitelj.

logo/inf-logo-pecat




Pravilo: komunikacija korištenjem TCP mrežnih utičnica.

Na klijentskoj strani operacijski sustav aplikaciji otvara mrežnuutičnicu na kratkoživućim vratima kod povezivanja naposlužitelj korištenjem funkcije connect(). Time seposlužitelju šalje SYN paket, a uspostave veze rukovanjem u trikoraka nastavljas se tako da poslužitelj s kratkoživućih vrataotvorenih za tog klijenta odgovara SYN+ACK paketom, a klijentna to odgovara ACK-om. Kada je veza uspostavljena, slanje iprimanje vrši se korištenjem funkcija send() i recv()(respektivno).

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 18.


Pretpostavimo da između mrežnih utičnica sock1 domaćina H1i sock2 domaćina H2 postoji trenutno nekorištena TCP veza.Treća strana prisluškuje tu vezu i zna trenutni sekventni brojobaju strana.

logo/inf-logo-pecat





Pretpostavimo da treća strana pošalje H1 na sock1krivotvoreni paket sa 100 bajtova novih podatakanavodno od H2 sa sock2. Što se dogodi? (Uputa:Pogledajte RFC 793 koji govori o tome što TCP čini kadaprimi ACK koji nije „prihvatljivi ACK”.)Pretpostavimo da treća strana pošalje svakom kraju takav100-bajtni paket podataka navodno poslan od one drugestrane. Što se sad dogodi? Što bi se dogodilo kada bi H1kasnije sa sock1 poslao 200 bajtova podataka H2 nasock2?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.U RFC-u 793 na stranici 24 piše:

SND.UNA = oldest unacknowledged sequence numberSND.NXT = next sequence number to be sentSEG.ACK = acknowledgment from the receiving TCP(next sequence number expected by the receiving TCP)

A new acknowledgment (called an "acceptable ack"), is onefor which the inequality below holds:

SND.UNA ă SEG.ACK “ă SND.NXT

Kraće rečeno, svaki ACK čiji je potvrdni broj veći od najvećegnepotvrđenog sekventnog broja i manji ili jednak odsekventnog broja idućeg paketa koji će se slati je prihvatljiv.Svi ostali ACK-ovi su neprihvatljivi.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)U istom RFC-u na stranici 36 piše:„If the connection is in a synchronized state (ESTABLISHED,FIN-WAIT-1, FIN-WAIT-2, CLOSE-WAIT, CLOSING,LAST-ACK, TIME-WAIT), any unacceptable segment (out ofwindow sequence number or unacceptible acknowledgmentnumber) must elicit only an empty acknowledgment segmentcontaining the current send-sequence number and anacknowledgment indicating the next sequence numberexpected to be received, and the connection remains in thesame state.”Kraće rečeno, po primitku neprihvatljivog ACK (koji imaneodgovarajući sekventni ili potvrdni broj) TCP domaćinaodgovara ACK-om koji sadrži njegov trenutni sekventni i

logo/inf-logo-pecat




potvrdni broj. Uočimo kako je, zbog simetričnosti TCP-a,sekventni broj svake strane povezan s potvrdnim brojem onedruge strane.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)Sada možemo prokomentirati zadatak:

Kako bi H1 primio paket veličine 100 B navodno od H2,on bi H2 poslao ACK; međutim, kada bi taj ACK stigaona H2, bio bi izvan raspona „prihvatljivih ACK-ova” (jernjegov potvrdni broj potvrđuje podatke koje H2 nijeposlao) i H2 bi odgovorio ACK-om s svojim trenutnimsekventnim i potvrdnim brojem, koji bi bili prihvatljividomaćinu H1, i nakon toga bi razmjena podataka prestala.Kada bi kasnije H2 poslao manje od 100 bajtovapodataka H1, ova razmjena podataka bi se ponovila jer biH1 mislio da se radi o duplikatu dijela segmenta koji jeveć primio, pa bi ponovno poslao ACK čitavog segmenta,a taj bi ACK za H2 bio neprihvatljiv.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)Svaka strana bi poslala onoj drugoj ACK za nove,krivotvorene podatke. Međutim, u trentku kada bi bi biliprimljeni oba ACK-a bi prema potvrdnom broju bili izvanraspona „prihvatljivih ACK-ova”, pa bi obje strane poslalesvoj trenutni ACK kao odgovor. Ti bi ACK-ovi potvrđivalikrivotvorene podatke i opet bili izvan rasponaprihvatljivih, pa bi primatelji ponovno poslali svoj trenutniACK kao odgovor. Razmjena bi se nastavila sve dogubitka barem jednog od dva ACK.Kada bi H1 kasnije poslao 200 B podataka H2, H2 biodbacio prvih 100 B kao duplikat dijela već primljenogsegmenta i aplikaciji dostavio preostalih 100 B. Potvrdiobi čitavih 200 B, i to bi za H1 bio valjani ACK.

logo/inf-logo-pecat




Dodatak: napadi na TCP.

Laurent Joncheray u svom radu Simple Active Attack AgainstTCP opisuje još nekoliko ovakvih situacija.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 19.


Uzmimo da se domaćin H1 spaja na Internet pomoću dial-upIP poslužitelja (primjerice, korištenjem SLIP ili PPP) i da imanekoliko otvorenih Telnet veza (korištenjem TCP-a), i da tadata dial-up veza biva prekinuta.Domaćin H2 tada ostvaruje dial-up vezu sa poslužiteljem idobiva istu IP adresu koju je H1 imao. Uz pretpostavku da jeH2 bio u mogućnosti pogoditi (ili saznati) na koje je domaćineH1 bio vezan, opišite niz ispitivanja koja bi omogućiladomaćinu H2 da stekne dovoljno informacija o stanju vezadomaćina H1 i da ih nastavi.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Neka je H3 jedan od domaćina s kojima je H1 bio povezan;pretpostavljamo da je H2 bio u mogućnosti pogoditi (ilisaznati) H3. Obzirom da pretpostavljamo samo Telnet veze,H2 može ograničiti ispitivanja na Telnet vrata domaćina H3(vrata 23).Ukoliko H3 nema otvorena vrata 23, na bilo koju porukuposlanu na ta vrata on će odgovoriti ICMP porukom tipa 3,kod 3, Destination port unreachable.Ukoliko H3 ima otvorena vrata 23, H2 mora pronaći koja jevrata domaćin H1 koristio; za različite vrijednosti portkratkoživućih vrata H2 šalje ACK paket (s proizvoljnimsekventnim brojem) s pH2, portq na pH3, 23q. Imamo idućemogućnosti:

logo/inf-logo-pecat




ako H1 nije imao vezu s vrata port, H3 će H2 poslati RSTpaket (u RFC-u 793 na stranici 35 piše „If the connectiondoes not exist (CLOSED) then a reset is sent in responseto any incoming segment except another reset.”);ako je H1 imao vezu s vrata port, i ako je sekventni brojizvan trenutnog raspona (ako ACK nije prihvatljiv), H3 ćeodgovoriti svojim trenutnim ACK (RFC 793, stranica 36);ako je H1 imao vezu s vrata port, i ako je sekventni brojunutar trenutnog raspona, H3 neće odgovoriti ništa.

logo/inf-logo-pecat




Kada H2 otkrije točan broj vrata, mora otkriti i sekventni broj;za to će iskoristiti to što će H3 odgovoriti ACK-om s trenutnimsekventnim i potvrdnim brojem primatelja u slučaju da primiACK ili paket podataka koji ima sekventni broj izvantrenutnog ili neprihvatljivi potvrdni broj.Jedino u slučaju da H2 baš iz prvog pokušaja pogodi točansekventni broj, H3 neće odgovoriti ništa; da bi H2 bio siguranda se ACK nije izgubio, može uvijek pokušati s nekim drugimsekventnim brojem.

Dodatak: starije implemetacije TCP-a.

logo/inf-logo-pecat




Iako većina modernih implementacija TCP-a ne radi na tajnačin, lakše bi bilo pogoditi točnu vrijednost kada bi znali dase broj iskorištenih vrata povećava sekvencijalno, i da se uvijekaplikaciji dodjeljuje najniži slobodni broj vrata.Pogotovo, obzirom da se radi o računalu koje za vrijeme dok jedial-up veza aktivna koristi samo jedan korisnik, realno je zaočekivati da nije iskorišten veliki broj vrata.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 20.


Pogledajte u RFC-u 793 kako bi TCP trebao odgovoriti akoFIN ili RST stigne sa sekventnim brojem različitim odNextByteExpected. Uzmite u obzir i kad je sekventni brojunutar prozora *** za primanje i kad nije.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 21.


Jedna od zadaća TIME_WAIT je da se pobrine za slučaj ukojem paket podataka iz prve inkarnacije veze stiže sa velikimzakašnjenjem i prihvaća se kao paket druge inkarnacije veze.

Objasnite zašto, da bi se navedena situacija uopćedogodila (u odsutnosti TIME_WAIT), domaćini uključeniu prijenos bi trebali međusobno izmjeniti nekoliko paketau nizu nakon što je poslan odgođeni paket, ali prije negošto je dostavljen.Dajte primjer niza događaja koji bi mogli biti razlog tolikozakašnjele dostave.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 22.


logo/inf-logo-pecat




Predložite proširenje TCP-a u kojem jedna strana veze možepredati svoj kraj trećoj strani; preciznije, ako je H1 povezan sH2, i H1 preda svoj kraj veze H3, onda će H3 biti povezan sH2, a H1 neće.

Navedite stanja i prijelaze među stanjima koje će bitipotrebno dodati u dijagram promjena stanja TCP-a, tenove tipove paketa koje će biti potrebno uvesti. Pritomožete pretpostaviti da će sve strane koristitiimplementaciju koja podržava ovu novu mogućnost.U koje stanje bi H1 trebao prijeći odmah po predaji krajaveze?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat




Pojam: istodobno otvaranje i zatvaranje.

Istodobno otvaranje (engl. simultaneous open) Istodobnozatvaranje (engl. simultaneous close)

logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 23.


logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 23. (nast.)Istodobno otvaranje se malokad koristi.

Predložite promjenju u TCP-u u kojoj to nije dozvoljeno.Navedite koje će se promjene dogoditi u dijagramu stanjai, ako je potrebno, koje će se promjene dogoditi uodgovorima na događaje koji nisu u dijagramu.Može li TCP na razuman način braniti istodobnozatvaranje?Predložite promjenu u TCP-u u kojoj istodobni SYN-ovirazmjenjeni od strane dvaju domaćina vode k stvaranjudviju odvojenih veza. Navedite koje promjene dijagramastanja to ima za posljedicu, te koje su promjene uzaglavlju. Uočite da to sada znači da više od jedne vezemože postojati između svakog para pH1, port1q ipH2, port2q. (Možete pogledati i prvi stavak za raspravu uRFC-u 1122, na stranici 87.)

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 24.


logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 24. (nast.)TCP je vrlo simetričan protokol, ali model klijent/poslužiteljnije. Razmotrite asimetričan protokol sličan TCP-u u kojoj sesamo poslužiteljskoj strani dodjeljuje broj vrata vidljivaplikacijskom sloju. Utičnice klijentske strane su jednostavnoapstrakcije koje se mogu povezati na poslužiteljska vrata.

Predložite podatke u zaglavlju i semantiku veza koji topodržavaju. Što ćete iskoristiti kao zamjenu za broj vratana strani klijenta?Koji je oblik TIME_WAIT-a sada? Kako će to izgledatipogledano kroz programska sučelja? Pretpostavite da seklijentska utičnica može ponovno povezati proizvoljanbroj puta na dana vrata na poslužiteljskoj strani. (Dakle,ograničenje su hardverski resursi poslužitelja.)Razmotrite protokol rsh/rlogin. Kako će dosad navedenoutjecati na njega?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 25.U idućem zadatku bavimo se TCP stanjem FIN_WAIT_2.(vidite sliku ***5.7***)


Opišite kako klijent može ostaviti prikladni poslužitelj ustanju FIN_WAIT_2 neograničeno dugo. Koja značajkaprotokola poslužitelja je potrebna da se to dogodi?(♢) Isprobajte to s prikladnim postojećim poslužiteljem.Napišite zamjenski klijent, ili iskoristite postojeći Telnetklijent koji ima mogućnost povezivanja na proizvoljnavrata. Iskoristite alat netstat za provjeru da jeposlužitelj zaista u stanju FIN_WAIT_2.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 26.


logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 26. (nast.)RFC 1122 kaže za TCP:

A host MAY implement a "half-duplex" TCP closesequence, so that an application that has calledCLOSE cannot continue to read data from theconnection. If such a host issues a CLOSE call whilereceived data is still pending in TCP, or if new datais received after CLOSE is called, its TCP SHOULDsend a RST to show that data was lost.

Skicirajte niz događaja koji uključuje gore navedeno u kojemsu podaci poslani od strane domaćina koji zatvara vezuizgubljeni. Možete pretpostaviti da udaljeni domaćin, nakonprimanja RST-a, odbacuje sve primljene podatke koji još nisupročitani iz međuspremnika.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 27.


Kad TCP pošalje pSYN, SequenceNum “ xq ilipFIN, SequenceNum “ xq, idući ACK imaAcknowledgment “ x ` 1, tj. SYN-ovi i FIN-ovi zauzimajujednu jedinicu u prostoru sekventnih brojeva.Je li to nužno?

Ako je, dajte primjer dvosmislenosti koja može nastati akoje pripadni Acknowledgment jednak x umjesto x ` 1.Ako nije, objasnite zašto.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 28.


Pronađite općeniti format polja Options u TCP zaglavlju uRFC-u 793.

Opišite na koji bi način povećali prostor dostupan tompolju na veličinu iznad trenutnih 44 bajta.Predložite proširenje TCP-a koje dozvoljava pošiljateljuda navede što primatelj mora učiniti ako ne uspijeinterpretirati značenje neke od mogućnosti. Naveditenekoliko primjera mogućih korisnih akcija primatelja, idajte primjer primjene svake od njih.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 29.


Uzmimo da se klijent H1 više puta spaja pomoću TCP-a nadana vrata na poslužitelju H2, i da svaki put H1 pokrenezatvaranje veze.Koliko TCP veza po sekundi može H1 napraviti prije nego štoutičnice u TIME_WAIT stanju zauzmu sva dostupna vrata?Pretpostavimo da su na H1 kratkoživuća vrata u rasponu1024–5119, i da TIME_WAIT traje 60 s.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Raspon naveden u zadatku korišten je kod starijihimplementacija TCP-a; modernije implemetacije predviđajuviše vrata. Međutim, suštinski to ne mijenja ništa, pogotovokad uzmemo u obzir da TIME_WAIT kod većineimplementacija traje 240 s.Prije svega uočimo da time što H1 pokreće zatvaranje vezeizaziva da utičnice ostaju u TIME_WAIT stanju na njegovojstrani, a ne na strani poslužitelja.

logo/inf-logo-pecat




Kako imamo na raspolaganju 4096 vrata, i kako TIME_WAITtraje 60 s, granični slučaj je kad se stvara u prosjeku

5120´ 102460 s “

409660 s « 68.26 s´1

veza po sekundi. Svaki veći broj uzrokovati će da ćemokad-tad ostati bez vrata.

logo/inf-logo-pecat




Dodatak: dijeljena računala.

Ukoliko vam se ovo čini mnogo, razmišljajte u terminimadijeljenih računala koja koristi istovremeno veći broj korisnika;ukoliko je broj korisnika relativno velik, a njihova aktivnosttakva da otvara veći broj vrata (primjerice, ako na Internetuotvaraju velik broj stranica na različitim poslužiteljima), ovajbroj nije nedostižan.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 30.


TCP implementacije bazirane na Berkeleyevom kodudozovoljavaju mrežnoj utičnici u TIME_WAIT stanju da budeponovno otvorena na istim vratima prije nego TIME_WAITisteče, ako je najveći sekventni broj iskorišten u prethododnojinkarnaciji veze manji od ISN-a korištenog u novoj inkarnaciji.Ovo rješava problem da se dogodi da se stari podaci prihvatekao novi; pored toga, TIME_WAIT se isto brine o zakašnjelimzavršnim FIN-ovima.

logo/inf-logo-pecat





Što bi takva implementacija morala činiti da se pobrine za ovo,ali da se i dalje striktno pridržava zahtjeva TCP standarda daFIN poslan u bilo koje vrijeme prije ili tijekom TIME_WAIT-aveze dobiju isti odgovor?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

U idućem opisu uzimamo da je domaćin H1 započeozatvaranje veze (i da je u TIME_WAIT stanju); drugi domaćinje H2. H1 je klijent, H2 je poslužitelj.Ako H2 ne dobije ACK svojeg posljednjeg FIN-a, nakonodređenog vremena će ponovno poslati FIN. Sve dok je H1 uTIME_WAIT stanju, mora odgovoriti s pripadnim ACK-om. Uslučaju da je sekventni broj FIN-a netočan, H1 će poslati RST.Ako dozvolimo ponovno otvaranje prije isteka TIME_WAIT-a,onda je FIN koji stigne mogao pripadati bilo kojoj odprethodno korištenih veza (i stići s velikim zakašnjenje). Da biimplementacija radila, H1 bi morao održavati popis prethodnihveza, i tada stari FIN koji stigne (što je teoretski mogućeunutar TIME_WAIT perioda prethodne veze), domaćin H1 bi

logo/inf-logo-pecat




razmotrio taj popis da sazna ima li FIN odgovarajući sekventnibroj i je li potrebno slati ACK ili RST.Čak i jednostavno odgovaranje ACK-om na sve FIN-ove sasekventim brojevima koji prethode ISN-u trenutne veze imalobi smisla; naime, prethodna veza ne postoji na strani H2 (da bise mogla ponovno otvoriti), i H1 to zna. H1 zna, da jeprethodni ACK ili RST koji je poslao kao odgovor na H2-ov FINprimljen od strane domaćina H2, obzirom da je H2 dozvolio daveza bude ponovno otvorena, pa čak ima i opravdanje uslučaju da ne pošalje ništa.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 31.


Objasnite zašto je TIME_WAIT na neki način ozbiljnijiproblem ako poslužitelj pokrene zatvaranje veze negokada ga klijent pokrene.Opišite konkretnu situaciju u kojoj je realno da bi se tomoglo dogoditi.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Strana koja ostane u TIME_WAIT stanju mora zadržatipodatke o vezi za vrijeme trajanja TIME_WAIT-a; kakoposlužitelj u većini slučajeva ima mnogo više veza negoklijent, to će teže odraditi.U situaciji kad klijent prima podatke koji su varijabilneduljine (primjerice, datoteke), poslužitelj može započetizatvaranje veze da bi označio kraj podataka.

logo/inf-logo-pecat




Dodatak: nove veze u TIME_WAIT periodu.

Neke implemetacije TCP-a odbijaju sve nove veze na danavrata za vijeme trajanja TIME_WAIT-a, ne samo od domaćinas kojim se veza zatvara. Obzirom da poslužitelj ne možeodabrati nova vrata (jer ih klijenti neće znati), to može značitida može obraditi najviše jednu vezu po TIME_WAIT intervalu.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat


Transmission Control Protocol (TCP): procjena RTT-a

Pododjeljak 5

Transmission Control Protocol (TCP): procjenaRTT-a

logo/inf-logo-pecat




Pravilo: TCP-ova metoda mjerenja RTT-a.

Već spomenuti TCP vremenski pečat koristi se i za mjerenjeRTT-a (engl. Round-Trip Time Measurement, RTTM) izmeđupošiljatelja i primatelja. Mehanizam radi tako da pošiljateljstavlja vremenske pečate u svaki segment, a primatelj šaljenatrag primatelju echo pečata u ACK-ima tih segmenata.Primatelj zatim oduzima tu vrijednost od trenutne i na temeljutoga izračunava koliko je vremena prošlo, odnosno koliko iznosiRTT između njega i primatelja.

logo/inf-logo-pecat




Pravilo: izvorni algoritam za procjenu RTT-a.

TCP računa procijenjeni RTT po formuli

teRTT Ð 𝛼 ˆ teRTT ` p1´ 𝛼q ˆ tsRTT ,

pri čemu je tsRTT uzorkovani RTT, koji se dobiva pomoćuvrijednosti vremenskog pečata u ACK-u. Za 𝛼 se najčešćeuzima vrijednost između 0.8 i 0.9. Zatim se vrijeme istekadobiva kao dvostruka vrijednost procijenjenog RTT-a, odnosno

tTO Ð 2ˆ teRTT .

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 32.


Pretpostavimo da neka TCP veza ima RTT procijenjen na100 ms. U nekom trenutku, zbog kvara fizičke mreže, prijenosse prebacuje na rezervne puteve i stvarni RTT je sada 300 ms.Radi jednostavnosti, uzmimo da se RTT može izmjeriti natočnu vrijednost.

Odredite procijenjeni RTT u iduće dvije iteracije procjene.Uzmite 𝛼 “ 0.8.Na koji način različite vrijednosti 𝛼 utječu na brzinukonvergencije procijenjene vrijednosti RTT-a premastvarnoj vrijednosti?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Korištenjem navedene formule, uzimajući 𝛼 “ 0.8, kako jeteRTT “ 100 ms, a tsRTT “ 300 ms, imamo:

teRTT Ð 0.8ˆ 100 ms` 0.2ˆ 300 ms,

odnosno teRTT “ 140 ms. U idućoj iteraciji imamoteRTT “ 140 ms i tsRTT “ 300 ms pa dobivamo

teRTT Ð 0.8ˆ 140 ms` 0.2ˆ 300 ms,

odnosno teRTT “ 172 ms.

logo/inf-logo-pecat




Veća vrijednost 𝛼 utječe da se uzima veći udio prethodneprocijenjene vrijednosti, a manji udio zadnjeg mjerenja.To će učiniti da će konvergencija prema stvarnojvrijednosti biti sporija. Međutim, to je korisno jerzaglađuje nagle velike skokove u vrijednosti procjenjenogRTT-a u slučaju privremenog naglog povećanja RTT-a,koje se može dogoditi, primjerice, zbog povećanjaopterećenja nekog od usmjerivača na putu koji se koristi.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 33.


Prepostavimo da, kada je TCP segment poslan više odjednom, uzimamo da je uzorkovani RTT vrijeme izmeđuoriginalnog slanja i ACK-a, kao na slici.Pokažite da ako veza sa prozorom veličine 1 paket gubi svakidrugi paket (tj. svaki paket se šalje dvaput), onda seprocijenjeni RTT bezgranično povećava, čak i akopretpostavite da je vrijeme isteka jednako procijenjenomRTT-u (umjesto uobičajenoj dvostrukoj vrijednosti). Radijednostavnosti, uzmite da RTT iznosi 1.0 s.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.Prema pretpostavci, svaki paket doživljava jedan istekvremena, a nakon ponovnog slanja ACK stiže za 1.0 s. Toznači da je svaki izmjereni uzorak RTT-a veličine tTO ` 1.0 s.Kako pretpostavljamo da je tTO “ teRTT , to je

teRTT Ð 𝛼 ˆ teRTT ` p1´ 𝛼q ˆ pteRTT ` 1.0 sq,

pa sređivanjem desne strane dobivamo

teRTT Ð teRTT ` p1´ 𝛼q ˆ 1.0 s.

To povlači da je nakon n iteracija

tTO Ð teRTT ě n ˆ p1´ 𝛼q ˆ 1.0 s.

logo/inf-logo-pecat




Dodatak: tTO i teRTT .

Uočite da je zadatak moguće riješiti i bez pretpostavke da jevrijeme isteka jednako procijenjenom RTT-u. Uočimo da zbogisteka vremena vrijedi

tsRTT ´ teRTT ě 1.0 s,

pa se računanje može provesti na sličan način kao i iznad.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 34.


Prepostavimo da, kada je TCP segment poslan više odjednom, uzimamo da je procijenjeni RTT vrijeme izmeđuzadnjeg slanja i ACK-a, kao na slici. Pretpostavimo, radipotpunosti, da je vrijeme isteka jednako dvostrukoj vrijednostiprocijenjenog RTT-a.

logo/inf-logo-pecat





Opišite situaciju u kojoj se ne izgubi niti jedan paket, aliprocijenjeni RTT konvergira prema vrijednosti koja iznositrećinu pravog RTT-a, i dijagramom prijenosa ilustrirajteravnotežno stanje. (Uputa: Započnite sa iznenadnim skokomu veličini stvarnog RTT-a na vrijednost koja je taman iznaduspostavljene vrijednosti vremena isteka.)

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Da bi ilustrirali ravnotežno stanje, pretpostavimo da je RTT3.0 s, a procijenjeni RTT 1.0 s. U trenutku t “ 0 s šaljemopaket podataka, a obzirom da je tTO “ 2ˆ teRTT , u t “ 2 spaket je ponovno poslan. U trenutku t “ 3 s stiže ACK za prviposlani paket, pa je

tsRTT “ 3 s´ 2 s “ 1 s,

što je jednako procijenjenom RTT-u pa nema promjene. To jeilustrirano idućim dijagramom (na ploči).

logo/inf-logo-pecat




Da bi dosegli takov stanje, pretpostavimo da su stvarni RTT iprocijenjeni RTT bili 1.45 s, i da je zatim stvarni RTT postao3.0 s u trenutku t0. Prvi paket, poslan u trenutku t “ t0,doživljava istek vremena, i biva poslan ponovno u trenutkut “ t0 ` 2.9 s; ACK stiže u trentku t “ t0 ` 3.0 s i imamo

tsRTT “ 3.0 s´ 2.9 s “ 0.1 s,

što uzrokuje smanjenje procijenjenog RTT-a zbog

teRTT “ 0.9ˆ 1.45 s` 0.1ˆ 0.1 s “ 1.306 s,

i on se u svakoj iteraciji dalje smanjuje.

logo/inf-logo-pecat




Da bi odredili vrijednost prema kojoj konvergira, uočimo kakose stanje ravnoteže doseže u situaciji kada je procijenjeni RTTjednak uzorkovanom, pa obzirom da vrijedi

3.0 s “ 2ˆ teRTT ` tsRTT

slijedi da je u stanju ravnoteže teRTT “ tsRTT “ 1.0 s.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat




Phil Karn i Craig Partridge su 1987. godine u svom raduImproving Round-Trip Time Estimates in Reliable TransportProtocols predložili poboljšanje algoritma za računanjeprocijenjenog RTT-a.

logo/inf-logo-pecat




Pravilo: Karn/Partridgeov algoritam.

Pored pravila koje koristi izvorni algoritam, Karn i Partridgepredlažu da

TCP ne vrši uzorkovanje RTT-a za segmente kod kojih jedošlo do isteka vremena i koji su ponovno poslani, tekod svakog ponovnog slanja TCP podešava vrijeme istekana dvostruku vrijednost prethodog vremena isteka,odnosno

tTO “ 2ˆ tTO.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 35.


Pretpostavimo da TCP veza ide mrežom koja izgubi svakidrugi paket. Pošiljatelj i primatelj koriste prozor veličinejednog paketa, drugim riječima, slanje se vrši po metodistani-i-čekaj. Paketi koji stignu imaju RTT od 1 s.Opišite što se događa sa vremenom isteka u svakom od idućihslučaja ili nacrtajte dijagram prijenosa.

logo/inf-logo-pecat





Nakon što je potvrđen primitak paketa, pošiljateljpostavlja procijenjeni RTT inicijaliziran na vrijednostizmjerenu prije isteka vremena i vrijeme isteka nadvostruko toliko.Nakon što je potvrđen primitak paketa, nastavljamo savrijednosti vremena isteka inicijaliziranom na zadnjueksponencijalno uvećanu vrijednost.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Ako je svaki drugi paket izgubljen, to za posljedicu ima dasvaki paket (osim eventualno prvog) šaljemo dvaput.

Neka je teRTT ě 1 trenutna vrijednost procijenjenogRTT-a, i tTO “ 2ˆ teRTT vrijednost vremena isteka.Nakon gubitka paketa dvostruko povećavamo vrijemeisteka, na vrijednost 2ˆ tTO. Kada paket stigne,nastavljamo sa vrijednosti procijenjenog RTT-a teRTT ivrijednosti vremena isteka tTO. Drugim riječima, vrijemeisteka mijenja se samo privremeno, i ne prelazi 4ˆ teRTT .

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)Neka je tTO vrijednost vremena isteka. Kada prenesemopaket prvi put, biti će izgubljen i čekamo (na potvrdu kojane stiže) vrijeme tTO. Zatim uvećamo vrijeme isteka navrijednost 2ˆ tTO. Taj prijenos uspije sa RTT-om od 1sekunde, ali mi koristimo uvećanu vrijednost u iznosu2ˆ tTO za iduću vrijednost vremena isteka. Kod idućeggubitka paketa doći će do povećanja vrijednosti vremenaisteka na 4ˆ tTO, a zatim na 8ˆ tTO, i tako redom. Toznači da se vrijeme isteka dvostruko povećava sa svakimprimljenim paketom, što je vrlo loše.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 36.


Koje je objašnjenje za eksponencijalni porast u isteku vremenakoje predlažu Karn i Partridge? Zašto bi linearni ili sporijiporast bio manje poželjan?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Isteci vremena označavaju da je mreža zagušena i da bidomaćin trebao slati manje paketa, a ne više. Eksponencijalnopovlačenje odmah daje mreži dvostruko vremena da dostavipaket na odredište, i brzo se prilagođava na drastične porasteu vrijednosti RTT-a bez da dodatno puni međuspremnike većzagušenih usmjerivača.Razlika između eksponencijalnog i linearno povlačenja će bitito uočljivija što se RTT više poveća (najčešće zbog zagušenja,promjena u konfiguraciji mreže ili pak kod prvog ispitivanjamreže za određivanje RTT-a). Primjerice, ako se RTT povećana vrijednost 50 puta veću od početne, i uzimamo da je istek

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)vremena dvostruka vrijednost RTT-a, kod eksponencijalnogpovlačenja će paket ponovno biti poslan u trenucima

t “ 2, t “ 6, t “ 14, t “ 30,

zbog vremena čekanja redom 2, 4, 8, 16, dok bi kod linearnogpovlačenja paket bio ponovno poslan u trenucima

t “ 2, t “ 6, t “ 12, t “ 20, t “ 30, t “ 42,

zbog vremena čekanja redom 2, 4, 6, 8, 10, 12, mjereno uRTT-ima. U situaciji s većim brojem domaćina ova razlika imavelik utjecaj.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat




Van Jacobson i Michael J. Karels su 1988. godine u svom raduCongestion Avoidance and Control predložili poboljšanjealgoritma za procjenu RTT-a. Njihov prijedlog je složenijinego Karn/Partridgeov; ovdje opisujemo samo dio koji seodnosi na procjenu RTT-a.

Pravilo: Jacobson/Karelsov algoritam.

logo/inf-logo-pecat



p♡q Zadatak 37.


Jacobson/Karelsov algoritam postavlja TimeOut na 4 srednjedevijacije iznad sredine. Pretpostavimo da RTT vremenaindividualnih paketa formiraju normalnu distribuciju, za koju su4 srednje devijacije jednake 𝜋 standardnih devijacija.Korištenjem statističkih tablica, primjerice, odredite kolika jevjerojatnost da će paketu da stigne trebati više vremena odnego što iznosi TimeOut?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat




U iduća tri zadatka proračuni koji se traže su vrlo jednostavniukoliko se koristi softver za proračunske tablice (primjericeLibreOffice Calc ili Microsoft Excel).

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 38.


Pretpostavimo da, u TCP-ovom prilagodljivom mehanizmuponovnog slanja, da je EstimatedRTT 4.0 s u nekom trenutku,a svi kasnije izmjereni RTT-i iznose 1.0 s. Koliko trebavremena prije nego vrijednost TimeOut-a, računanaJacobson/Karelsovim algoritmom, padne ispod 4.0 s?Pretpostavite bilo koju prihvatljivu inicijalnu vrijednost zaDeviation; koliko je odgovor osjetljiv na taj izbor? Koristite𝛿 “ 1

8 .

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 39.


Pretpostavimo da je TCP-ov izmjereni RTT 1.0 s, osim svakogn-tog koji iznosi 4.0 s. Koji je najveći n, približno, koji nerezultira timeoutima u stanju ravnoteže (tj. za kojiJacobson/Karelsov TimeOut ostaje veći od 4.0 s)? Koristite𝛿 “ 1

8 .

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♡q Zadatak 40.


Pretpostavimo da uzorkovani RTT kroz duže vrijeme iznosi1.0 s i da odjednom RTT postale 5.0 s. Usporedite ponašanjeizvornog TCP algoritma i Karn/Partridgeovog algoritma zaračunanje vremena isteka. Specijalno, koliko se isteka vremenadogodi sa svakim od algoritama? Koji je najveća izračunatavrijednost za tTO?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Ovaj zadatak je nagradni i zato ga nećemo rješavatina satu. Bit će vam dostupan za preuzimanje nae-kolegiju od ponedjeljka.Vaša rješenja primam do idućeg petka prije vježbi,što znači da je rok za predaju

13. travnja 2011..Rješenja pišite čitko, na obrascu za pisanje zadaća.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♡q Zadatak 41.


Napišite program koji implementira izvorni algoritam koji TCPkoristi za procjenu RTT-a i Karn/Partridgeov algoritam.Iskoristite vaš program da usporedite ponašanje izvornog TCPalgoritma i Karn/Partridgeovog algoritma za računanjevremena isteka u situaciji kada su izmjerena vremena RTT-avremena dana u tekstualnoj datoteci.Napravite da vaš program za svaki od algoritama mjeri brojisteka vremena koji se dogode i najveću izračunatu vrijednostza tTO za vrijeme izvođenja.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Ovaj zadatak je nagradni i zato ga nećemo rješavatina satu. Bit će vam dostupan za preuzimanje nae-kolegiju od ponedjeljka.Vaša rješenja primam do idućeg petka prije vježbi,što znači da je rok za predaju

23. travnja 2013..Rješenja pišite čitko, na obrascu za pisanje zadaća.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat


Tranmsission Control Protocol (TCP): upravljanje zagušenjem

Pododjeljak 6

Tranmsission Control Protocol (TCP):upravljanje zagušenjem

logo/inf-logo-pecat




Pojam: maksimalna veličina segmenta.

Maksimalna veličina segmenta (engl. maximum segmentsize, MSS) je parametar TCP protokola koji specificira najvećukoličinu podataka (u bajtovima, ne uračunavajući zaglavlje)koju domaćin može primiti u jednom TCP segmentu.

logo/inf-logo-pecat




Pravilo: određivanje vrijednosti MSS-a.

TCP određuje vrijednost MSS-a u procesu rukovanja u trikoraka. MSS se određuje na temelju MTU-a veze i vrijedi

MSS “ MTU ´ 40,

obzirom da TCP i IPv4 zaglavlja imaju veličinu po 20 bajta.

Poseban problem predstavljaju paketi čija je veličina korisnogtereta mnogo manja od MSS-a, a sreću se kod, primjerice,Telneta. Ti paketi imaju stanoviti protokolarni pretek zbognepovoljnog omjera veličine zaglavlja i korisnog tereta.

logo/inf-logo-pecat



Priprema za zadatak. (nast.)John Nagle je 1984. objavio rad pod naslovom CongestionControl in IP/TCP Internetworks u kojem opisuje problemmalih paketa i predlaže rješenje. Taj je rad poznat podimenom „Nagleov dokument” i prihvaćen je kao RFC 896.

Pravilo: Nagleov algoritam.

Nagleov algoritam zahtijeva od pošiljatelja da drži umeđuspremniku podatke dijela segmenta i ne šalje ih sve dokse ne sakupi dovoljno podataka za cijeli segment ili stigneposljednji preostali ACK.Nagleov algoritam radi na isti način čak i kada se koristizastavica PSH. Podržan je u većini TCP implementacija uoperacijskim sustavima koji se danas koriste.

logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 42.


Pretpostavimo da se TCP vezom šalju slova abcdefghi,jedno po sekundi, i da je RTT 4.1 s. Napišite redomvremena kada se šalju paketi i što oni sadrže.Ako bi se navedeni znakovi slali u Telnet komunikacijipreko veze u kojoj se slanje i primanje događa neovisno,što bi korisnik vidio? Koja je razlika u slučaju kada seNagleov algoritam ne koristi?

logo/inf-logo-pecat





Pretpostavimo da se tom vezom šalju promjene pozicijemiša. Uz pretpostavku da se može poslati više od jednepromjene pozicije svaki RTT, kako bi korisnik doživiopomicanje miša sa i bez Nagleovog algoritma?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Vremena su redom:t “ 0.0—poslano je slovo a.t “ 1.0—slovo b je primjeno u međuspremnik.t “ 2.0—slovo c je primjeno u međuspremnik.t “ 3.0—slovo d je primjeno u međuspremnik.t “ 4.0—slovo e je primjeno u međuspremnik.t “ 4.1—ACK za slovo a stiže, bcde se šalje.

logo/inf-logo-pecat




t “ 5.0—slovo f je primjeno u međuspremnik.t “ 6.0—slovo g je primjeno u međuspremnik.t “ 7.0—slovo h je primjeno u međuspremnik.t “ 8.0—slovo i je primjeno u međuspremnik.t “ 8.2—ACK za slova bcde stiže, fghi se šalje.

logo/inf-logo-pecat




Korisnik bi morao pisati bez da vidi znakove koje piše, ioni bi se pojavljivali na ekranu sa zakašnjenjem između4.1 i 8.2 sekunde, i to više njih odjednom. U praksi seobično tako i ponašaju Telnet veze, čak i one koje imajumnogo manji RTT, ali koliko na to utječe Nagleovalgoritam, a koliko redovi čekanja na usmjerivačima, nijemoguće sa sigurnošću reći. Kada bi se radilo o izravnojvezi, i kada bi korisnik dovoljno sporo tipkao, bezNagleovog algoritma znakovi bi se pojavljivali sazakašnjenjem od jednog RTT-a u vremenskim odmacimajednakim onima kod unosa.

logo/inf-logo-pecat




Sa Nagleovim algoritmom, činilo bi se da pokazivač miša„skače” s jednog dijela na drugi. Bez Nagleovogalgoritma, micao bi se glatko, ali bi bio pomalo „inertan”:micao bi se s jednim RTT-om zakašnjenja u odnosu nafizički pomak miša.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat




TCP implementira upravljanje zagušenjem zasnovano naprozorima primatelja i pošiljatelja.

Pravilo: korištena veličina prozora.

Veličina prozora koju TCP koristi ovisi o veličini prozorazagušenja pošiljatelja cwnd i veličini oglašenog prozoraprimatelja awnd , i određuje se kao:

wnd “ mintcwnd , awndu.

Vrijednosti wnd , cwnd i awnd su pritom cijeli brojevi, ioznačavaju broj bajtova u odgovarajućim prozorima.

logo/inf-logo-pecat




Dodatak: povijesni razvoj TCP-a.

logo/inf-logo-pecat




TCP se razvijao zajedno s BSD Unixom na Berekeleyu tijekom80-tih i 90-tih godina:

1983. 4.2BSD – Bolt, Beranek and Newman TCP/IPimplementacija,1986. 4.3BSD – Berkeleyeva TCP/IP implementacijazasnovana na ranoj verziji BBN implemntacije jeprihvaćena od DARPA-e,1988. 4.3BSD-Tahoe – TCP Tahoe, kasnije slobodnaimplementacija Net/1,1990. 4.3BSD-Reno – TCP Reno, kasnije slobodnaimplementacija Net/2.

logo/inf-logo-pecat




Pravilo: algoritmi za upravljanje zagušenjem.

Osnovni algoritmi koje TCP koristi za upravljanje zagušenjemsu:

spori početak (engl. slow start),izbjegavanje zagušenja (engl. congestion avoidance),brzo ponovno slanje (engl. fast retransmit),brzi oporavak (engl. fast recovery).

logo/inf-logo-pecat




Pravilo: spori početak.

Spori početak (engl. slow start) je jedan od algoritama kojiTCP koristi za kontrolu zagušenja u mreži. On povećava cwndza 1 MSS za svaki primljeni ACK, što ima za posljedicuudvostručenje cwnd-a svaki RTT, odnosno eksponencijalniporast. To se događa sve dok se ne dogodi gubitak paketa ilidok se ne dosegne unaprijed zadana maksimalna vrijednostveličine prozora ssthresh (prag sporog početka (engl.slow-start threshold), veličina je dana u bajtovima, većinaimplementacija ima inicijalnu vrijednost 65536), a zatim seprelazi u izbjegavanje zagušenja.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 43.


Pretpostavite da TCP implementacija ima proširenje kojedozvoljava da se spori početak nastavi povećavati veličineprozora zagušenja nakon ssthresh, i da se ta implementacijaTCP-a koristi preko 1 Gbit{s veze koja ima jednosmjernozadržavanje od 100 ms. Vezom prenosite datoteku veličine10 MiB, i oglašeni prozor primatelja je veličine 1 MiB. TCPšalje pakete veličine korisnog dijela 1 KiB, a pored svegapretpostavljamo i da nema zagušenja i da nema izgubljenihpaketa.

logo/inf-logo-pecat





Koliko RTT-a treba dok spori početak postavi prozorslanja na veličinu 1 MiB?Koliko RTT-a treba da se datoteka pošalje?Ako je vrijeme slanja datoteke određeno kao brojpotrebnih RTT-a pomnožen sa zadržavanjem veze, kolikoiznosi propusnost prijenosa? Koji postotak širinefrekventnog pojasa veze se pritom koristi?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Kod sporog početka veličina prozora dvostruko sepovećava svaki RTT. Kako zanemarujemo ssthresh, nakraju i-tog RTT-a, veličina prozora je 2i KiB. To znači daće trebati 10 RTT-a dok prozor postigne veličinu210 KiB “ 1 MiB.Nakon 10 RTT-a preneseno je 1023 KiB “ 1 MiB´ 1 KiB,i veličina prozora je 1 MiB. Obzirom da nismo doseglimaksimalan kapacitet mreže, spori početak nastavljadvostruko povećavati veličinu prozora zagušenja svakiRTT.

logo/inf-logo-pecat




Međutim, sada je ograničenje prozor primatelja koji jeveličine 1 MiB, tako da TCP redom šalje: 1 MiB, 1 MiB,1 MiB, 1 MiB, 1 MiB, 1 MiB, 1 MiB, 1 MiB, 1 MiB, 1 KiB.Dakle, treba još 10 RTT-a da se prenese preostalih 9 MiBi 1 KiB; ukupno prijenos traje 20 RTT-a.

logo/inf-logo-pecat




Za prijenos datoteke potrebno je 20 RTT-a, što jejednako 4 s. Prosječna propusnost iznosi

thp “ 10 MiB4 s “ 2.5 MiB{s « 20.97 Mbit{s.

To je svega 2.1% širine frekventnog pojasa veze.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 44.


Razmotrite način rada izoliranog algoritma sporog početka,koji koristi eksponencijalni porast, ali zanemaruje ssthresh inikad ne prelazi u fazu izbjegavanja zagušenja, koji za jedinicekoristi pakete umjesto bajtova, i koji započinje svaku vezu sprozorom zagušenja veličine jednog paketa. U slučaju da doživiistek vremena vraća veličinu pozora na jedan paket.

logo/inf-logo-pecat





Dajte detaljni prikaz tog algoritma. U računanjuzadržavanja zanemarite čekanje.Opišite način rada algoritma u terminu veličine prozora(izražene u paketima) odnosu na vrijeme (izraženo uRTT-ima) u situaciji u kojoj su redom izgubljeni paketi:p9, p25, p30, p38, p50. Radi jednostavnosti, pretpostavite daje mehanizam vremena isteka radi savršeno, tj. daprepoznaje gubitak paketa točno 1 RTT nakon što jeposlan.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Veličina prozora pošiljatelja na početku iznosi 1 paket. Onšalje u jednoj seriji cijeli prozor paketa, i po primitku ACK-asvakog pojedinog paketa povećava svoj prozor za 1. Kada dođedo isteka vremena, efektivna veličina prozora se prepolavlja.

logo/inf-logo-pecat




Sada razmotrimo situaciju u kojoj se događa gubitaknavedenih paketa.

Veličina prozora je inicijalno 1; kada pošiljatelj dobijeACK za p1 veličina prozora postaje 2.Dakle, na početku drugog RTT-a šalju se paketi p2 i p3.Kada pošiljatelj primi ACK-ove za njih, povećava veličinuprozora na 4.Šalju se paketi p4, p5, p6 i p7. Kada stignu njihoviACK-ovi, veličina prozora postaje 8.

logo/inf-logo-pecat




Na početku četvrtog RTT-a, šalju se paketi p8, p9,. . . p15; prema pretpostavci zadatka, paket p9 se izgubi.Stiže ACK samo za p8; pošiljatelj doživljava istek vremenaza sve ostale pakete obzirom da na potvrdu čeka točno 1RTT. Dakle, nakon završetka četvrtog RTT-a, dogodi seistek vremena i veličina prozora postaje jedan paket.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)Prijenos se nastavlja kako slijedi:

5. RTT: wnd “ 1, p9,6. RTT: wnd “ 2, p10, p11,7. RTT: wnd “ 4, p12, p13, p14, p15,8. RTT: wnd “ 8, p16, p17, p18, p19, p20, p21, p22, p23,9. RTT: wnd “ 16, p24, p25, . . . , p39; p25, p30 i p38izgubljeni,10. RTT: wnd “ 1, p25,11. RTT: wnd “ 2, p26, p27,12. RTT: wnd “ 4, p28, p29, p30, p31,13. RTT: wnd “ 8, p32, p33, . . . , p39,

logo/inf-logo-pecat




14. RTT: wnd “ 16, p39, p40, . . . , p54; p50 izgubljen,15. RTT: wnd “ 1, p50,16. RTT: wnd “ 2, p51, p52,17. RTT: wnd “ 4, p53, p54, p55, p56.. . .

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat




Pojam: aditivni porast/multiplikativni pad.

Aditivni porast/multiplikativni pad (engl. additiveincrease/multiplicative-decrease, AIMD) je osnova algoritmakoji TCP koristi za izbjegavanje zagušenja.

U slučaju da je prozor u potpunosti potvrđen, imamo:

cwnd Ð cwnd ` a ˆMSS, a ď 1

U slučaju da je uočen gubitak paketa:

cwnd Ð m ˆ cwnd , m ă 1

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 45.


Razmotrite jednostavan algoritam kontrole zagušenja kojikoristi aditivni (linearni) porast i multiplikativni(eksponencijalni) pad s parametrima a “ 1 i m “ 1

2 , ali ne ispori početak, koji za jedinice koristi pakete umjesto bajtova, ikoji započinje svaku vezu s prozorom zagušenja veličine jednogpaketa.

logo/inf-logo-pecat





Dajte detaljni prikaz tog algoritma. U računanjuzadržavanja zanemarite čekanje, i pretpostavite da kadase pošalje grupa paketa, da se povratno šalje samo jedanACK.Nacrtajte graf promjene veličine prozora zagušenja uodnosu na vrijeme u situaciji u kojoj su redom izgubljenipaketi: p9, p25, p30, p38, p50. Radi jednostavnosti,pretpostavite da je mehanizam vremena isteka radisavršeno, tj. da prepoznaje gubitak paketa točno 1 RTTnakon što je poslan.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Veličina prozora pošiljatelja na početku iznosi 1 paket. Onšalje u jednoj seriji cijeli prozor paketa, i kada primi ACK zasvaki od paketa, povećava svoj prozor za 1. Kada dođe doisteka vremena, efektivna veličina prozora se prepolavlja.

logo/inf-logo-pecat




Sada razmotrimo situaciju u kojoj se događa gubitaknavedenih paketa.

Veličina prozora je inicijalno 1; kada pošiljatelj dobijeACK za p1 veličina prozora postaje 2.Dakle, na početku drugog RTT-a šalju se paketi p2 i p3.Kada pošiljatelj primi ACK za njih, povećava veličinuprozora na 3.Šalju se paketi p4, p5 i p6. Kada stigne ACK za njih,veličina prozora postaje 4.

logo/inf-logo-pecat




Na početku četvrtog RTT-a, šaljemo pakete p7, p8, p9 ip10; prema pretpostavci zadatka, paket p9 se izgubi, iACK stiže za p7 i p8. Dakle, nakon završetka četvrtogRTT-a, dogodi se istek vremena i veličina prozora seprepolavlja, postaje 4

2 “ 2. (U slučaju da se radilo oneparnom broju, nakon dijeljenja s 2 uzeli bi najvećecijelo.)

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)Obzirom da mehanizem isteka vremena čeka na ACK samo 1RTT, ponavlja se slanje svih paketa za koje potvrda nije stigla.Prijenos se nastavlja kako slijedi:

5. RTT: wnd “ 2, p9, p10,6. RTT: wnd “ 3, p11, p12, p13,7. RTT: wnd “ 4, p14, p15, p16, p17,8. RTT: wnd “ 5, p18, p19, p20, p21, p22,9. RTT: wnd “ 6, p23, p24, p25, p26, p27, p28; p25 izgubljen,10. RTT: wnd “ 3, p25, p26, p27,11. RTT: wnd “ 4, p28, p29, p30, p31; p30 izgubljen,12. RTT: wnd “ 2, p30, p31,13. RTT: wnd “ 3, p32, p33, p34,

logo/inf-logo-pecat




14. RTT: wnd “ 4, p35, p36, p37, p38; p38 izgubljen,15. RTT: wnd “ 2, p38, p39,16. RTT: wnd “ 3, p40, p41, p42,17. RTT: wnd “ 4, p43, p44, p45, p46,18. RTT: wnd “ 5, p47, p48, p49, p50; p50 izgubljen,19. RTT: wnd “ 2, p50.

Sada na temelju ovih podataka lako nacrtamo graf.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 46.


Za situaciju opisanu u prethodnom zadatku, izračunajtepropusnost koju ta veza postiže. Pretpostavite da svaki paketnosi 1 KiB podataka i da RTT iznosi 100 ms.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Iz prethodnog zadatka vidimo da je potrebno oko 19 RTT-a za50 paketa, što uključuje i potrebna ponavljanja slanja.Dakle, prosječna propusnost je

thp “ 50 KiB19ˆ 100ˆ 10´3 s « 26.32 KiB{s « 215.58 kbit{s.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat




Pravilo: izbjegavanje zagušenja.

Ako se dogodi gubitak paketa za vrijeme sporog početka, TCPpretpostavlja da je to zbog zagušenja mreže i poduzima korakeda smanji opterećenje, odnosno prelazi u fazu izbjegavanjazagušenja (engl. congestion avoidance), u kojoj povećavacwnd za 1 MSS svaki RTT, što ima za posljedice linearniporast veličine prozora. Preciznije, veličina prozora se računapo formuli

cwnd Ð cwnd `MSS ˆ MSScwnd .

logo/inf-logo-pecat




Kada dođe do gubitka paketa (što se indicira istekom vremenaili primitkom dupliciranih ACK-ova), polovina trenutne veličineprozora wnd sprema se u ssthresh. U slučaju da je došlo doisteka vremena, pored navedenog se cwnd postavlja naveličinu 1 MSS, i do ssthresh koristi spori početak, a odssthresh koristi izbjegavanje zagušenja. U slučaju da suprimljeni duplicirani ACK-i, prelazi se u brzi oporavak.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 47.


Tijekom aditivnog porasta u fazi izbjegavanja zagušenja, TCPračuna porast veličine prozora zagušenja pomoću upravonavedene formule,

cwnd Ð cwnd `MSS ˆ MSScwnd .

logo/inf-logo-pecat





Objasnite na koji je način ova formula u skladu s idejomda se cwnd povećava za 1 MSS svaki RTT, odnosnodokažite da je ona ekvivalenta formuli za AIMD iobjasnite što je a.Objasnite zašto računanje ovog porasta svaki put kadACK stigne može uzrokovati da izračunati porast ne budetočan. (Uputa: dani ACK može potvrditi, prema potrebi,više ili manje od jednog MSS-a podataka.)Ponudite precizniju definiciju za ovaj porast.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Za vrijeme jednog RTT-a poslano je u prosjeku cwndMSS

segmenata, te pošiljatelj u slučaju da nema gubitakaočekuje primiti isto toliko ACK-ova.Neka je n “ cwnd

MSS , tj. veličina prozora zagušenja mjerena usegmentima. Formula navedena u zadatku ima za cilj daprimitak potvrde svih n segmenata, dakle cijelog prozora,uzrokuje povećanje veličine prozora zagušenja za MSS,što je u skladu s formulom danom za AIMD. To istoznači da primitak svakog od n segmenata veličine MSSpovećava veličinu prozora zagušenja za MSS

n . Zbog togabi potvrda primitka koja potvrđuje primitak segmenta

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)veličine s trebala povećati prozor zagušenja za toliko,odnosno povećanje iznosi

inc “ sn “ s ˆ MSS

cwnd ,

pa specijalno za segmente veličine MSS dobivamo gornjuformulu.U ovom slučaju je a “ MSS

cwnd i označava udio povećanjasvake pojedine potvrde primitka.Formula je točna ako svaki ACK koji stigne potvrđujejedan segment veličine MSS. Međutim, ACK možepotvrditi i primitak paketa manjeg od MSS ili potvrditinekoliko MSS-a podataka.

logo/inf-logo-pecat




Preciznija definicija uzima u obzir veličinu segmenta kojiACK potvrđuje. Drugim riječima, pošiljatelj po primitkuACK određuje količinu podataka s koju primljeni ACKpotvrđuje i računa novu veličinu prozora zagušenja kao

cwnd Ð cwnd ` s ˆ MSScwnd .

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



Priprema za zadatak.TCP-ov algoritam ponovnog slanja paketa nakon istekavremena moguće je poboljšati na idući način.

Pravilo: brzo ponovno slanje.

Brzo ponovno slanje (engl. fast retransmit) smanjujevrijeme koje pošiljatelj čeka prije ponovnog slanja izgubljenogsegmenta, a radi tako da kada TCP pošiljatelj dobije triduplikata ACK-a (tj. četiri identična ACK-a) s istimsekventnim brojem, pošiljatelj smatra da je paket s idućimvišim sekventnim brojem izgubljen, i da neće naknadno stići.Pošiljatelj će tada ponovno slati taj paket bez da čeka danjegov istek vremena. Tu postoji razlika kod TCP Tahoe iReno varijanti.

logo/inf-logo-pecat




TCP Tahoe: tri duplikata ACK-a tretiraju se kao istekvremena, cwnd se smanjuje na 1 MSS, segment se šalje, iprelazi se u spori početak.TCP Reno: tri duplikata ACK-a tretiraju čine da se cwndsmanjuje na pola, segment se šalje, i prelazi se u brzioporavak.

logo/inf-logo-pecat




Pravilo: brzi oporavak (samo Reno).

U fazi brzog oporavka (engl. fast recovery) TCP šalje segmentkoji je označen od strane tri duplikata ACK-a i očekujepotvrdu cijelog prozora prije prelaska u izbjegavanje zagušenja.Ako potvrda stigne, vrijednost cwnd postavlja na ssthresh,time se preskače spori početak i nastavlja upravljanje veličinomprozora korištenjem izbjegavanja zagušenja. Ako ne stignepotvrda cijelog prozora, TCP prelazi u spori početak.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 48.


U kojoj se situaciji mogu dogoditi isteci vremena čak i kadTCP koristi mehanizam brzog ponovnog slanja?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Možemo izgubiti niz paketa, ili se može dogoditi da je prozornedovoljno velik da se pošalju tri paketa nakon izgubljenogprije isteka vremena. Ako se dogodi gubitak dovoljnog brojapaketa, ili ako je veličina prozora premalena, tada neće tridiplikata ACK-a stići do pošiljatelja i mehanizam brzogponovnog slanja se neće aktivirati, i dogoditi će se istekvremena.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 49.


Pružatelj ste Internet usluga; domaćini vaših klijenatapovezuju se izravno na vaše usmjerivače. Znate da nekidomaćini koriste eksperimentalni TCP i pretpostavljate da nekiod njih koriste „pohlepni” TCP koji nema kontrolu zagušenja.

Koja mjerenja možete napraviti na usmjerivaču dautvrdite da klijent uopće nije koristio spori početak?Ako je klijent koristio spori početak na početku, ali nenakon isteka vremena, možete li to prepoznati?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.Usmjerivač u svakom trenutku može odrediti broj bajtova uvezi promatranjem polja Sequence number iAcknowledgment number. Može se uzeti da je to veličinaprozora zagušenja.

Domaćin koristi spori početak na početku ako šalje samojedan paket više za svaki ACK koji primi. To je lakoizmjeriti.Spori početak nakon isteka vremena je teži za izmjeriti,jer usmjerivač ne zna kada je došlo do isteka vremena nadomaćinu; TCP je mogao zaključiti da je došlo do gubitkapaketa drugi način (pomoću tri duplicirana ACK-a ili zatošto vidi ponovno slanje paketa sa istim sekventnimbrojem).

logo/inf-logo-pecat




Međutim, usmjerivač može uočiti tri duplicirana ACK-a, izatim očekivati da prozor primatelja padne barem napola. To, doduše, ne provjerava spori početak, već samomultiplikativni pad.

Dodatak: Mjerenje RTT-a TCP konekcije na usmjerivaču.

Usmjerivač bi mogao izmjeriti RTT na način ...

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 50.


logo/inf-logo-pecat




Zaobilaženje TCP-ovih algoritama upravljanja zagušenjemnajčešće zahtjeva suradnju od strane pošiljatelja. Međutim,razmotrite primatelja velike količine podataka koji koristimodificirani TCP koji šalje ACK-e za pakete koji nisu još stigli.To može učiniti ili zato što nisu svi dijelovi skupa podatakapotrebni ili zato što se podaci koji eventualno budu izgubljenimogu povratiti u posebnom prijenosu podataka kasnije.

Na koji način ovo ponašanje primatelja utječe naupravljanje zagušenjem u ovom prijenosu?Predložite promjenu TCP-a koja će onemogućiti da se naovaj način iskorištava primatelja.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 51.


logo/inf-logo-pecat




Razmotrite TCP-ov trag na slici ***.Odredite periode vremena koji reprezentiraju

spori početak na početku,spori početak nakon isteka vremena, teizbjegavanje zagušenja linearnim porastom.

Objasnite što se događa od t “ 0.5 do t “ 1.9.Varijanta TCP-a koja je generirala ovaj trag uključujeznačajku koja ne postoji u TCP-u koji je generirao trag naslici 6.11***. Koja je to značajka?Ovom tragu i onom na slici 6.13*** nedostaje jednaznačajka. Koja je to?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Spori početak je aktivan do otprilike t “ 0.5 s na početku. Utom trenutku događa se gubitak poslanog paketa, koji rezultiracoarse-grained istekom vremena

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 52.


Pretpostavite da se TCP koristi na vezi s gubitkom podatakakoja u prosjeku gubi jedan od četiri segmenta (dolazi doiskrivljenja nekih bitova). Pretpostavite da je veličina prozoraodređena na osnovu produkta širine frekventnog pojasa izadržavanja mnogo veća od četiri segmenta.

Što se dogodi nakon uspostave veze? Dođe li ikada dofaze linearnog porasta kod izbjegavanja zagušenja?

logo/inf-logo-pecat





Ima li TCP način da razlikuje takve gubitke segmenatazbog veze od gubitaka segmenata zbog zagušenja bezkorištenja mehanizma eksplicitne povratne informacije odstrane usmjerivača? Ovisi li odgovor od duljinipromatranog vremenskog intervala?Pretpostavite da TCP pošiljatelji dobiju eksplicitnuindikaciju zagušenja od usmjerivača. Uz pretpostavku dasu veze kao ova gore opisana česte, bi li bilo izvedivapodrška za veličine prozora mnogo veće od četirisegmenta? Što bi TCP morao učiniti?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Nakon uspostave veze slanje se događa redom:p1 Ñ, ack1 Ð,p2, p3 Ñ, ack2 Ð, (ack3 Ð),p4 Ñ, (p5 Ñ),

a kako je p4 izgubljen zbog grešaka na vezi, pa se nakonisteka vremena postavlja cwnd “ 1. Prozor zagušenja nijedovoljno velik za brzo ponovno slanje, tako da nijemoguće proći kroz rani stadij sporog početka.

logo/inf-logo-pecat




Kratkoročno se takvi gubici ne mogu razlikovati odgubitaka zbog zagušenja, osim ako usmjerivač na nekinačin ne javi domaćinu da je odbacio paket zbogzagušenja.Dugoročno, kako zagušenje varira u ovisnosti o vremenu,statističkom analizom prometa moguće je naslutiti gdje seradilo o zagušenju, a gdje o gubicima zbog iskrivljenja.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)Dodatak: ICMP Source Quench.

ICMP poruka tipa 4, kod 0, Source Quench traži odpošiljatelja da smanji brzinu kojom šalje podatke. Proučitehttp://en.wikipedia.org/wiki/ICMP_Source_Quench.

U situaciji kada postoje eksplicitne obavijesti o zagušenju,TCP se može podesiti da odgovara na gubitke paketazbog iskrivljenja bitova tako da jednostavno pošalje paketponovno, bez da smanjuje veličinu prozora. Sada je sporipočetak izvediv, obzirom da su moguće veće veličineprozora.Međutim, obzirom da se gubi velik broj paketa, treba namnačin da osiguramo da ACK-i dolaze kontinuirano, jer će

http://en.wikipedia.org/wiki/ICMP_Source_Quench

logo/inf-logo-pecat




se u protivnom cwnd kod svakog isteka vremenaprepolavljati. Tu je dobro rješenkorištenje brzog ponovnogslanja i brzog oporavka, mada će vrlo vjerojatno bitipotrebno algoritam prilagoditi za ovoliko gubitaka.Međutim, teško je bez simulacije reći na koji način.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 53.


Pretpostavite da TCP veza ima veličinu prozora osamsegmenata, RTT od 800 ms, da pošiljatelj šalje segmente upravilnim vremenskim razmacima od 100 ms, a primatelj šaljeACK-e matrag u istim vremenskim razmacima bez zadržavanjazbog obrade primljenih segmenata.

logo/inf-logo-pecat





Segment je izgubljen, i gubitak je uočen od strane algoritmabrzog ponovnog slanja po primitku trećeg dupliciranog ACK-a.U trenutku kada ACK ponovno poslanog segmenta napokonstigne, koliko je ukupno vremena pošiljatelj izgubio (uusporedbi s prijenosom bez gubitka) ako:

pošiljatelj čeka na ACK ponovno poslanog paketa prijeklizanja prozora prema naprijed,pošiljatelj shvaća naredne duplicirane ACK-e (dakle, sveosim prva tri) kao indikaciju da može otklizati prozornaprijed jedan segment?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Pošiljatelj gubi ukupno 1100 ms, i to300 ms za prepoznavanje trećeg duplikata ACK-a,800 ms dok ponovno poslani paket stigne do primatelja injegov ACK do pošiljatelja.

Pošiljatelj gubi ukupno 700 ms; argumentacija je ista kaou prvom slučaju, osim što sad pošiljatelj može poslati8´ p3` 1q “ 4 segmenta zbog primljenih narednihdupliciranih ACK-ova, i time štedi 4ˆ 100 ms “ 400 ms.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 54.


Tekst kaže da je aditivni porast nužan uvjet da mehanizamupravljanja zagušenjem bude stabilan. Opišite specifičnunestabilnost koja može nastati kada bi svi porasti bilieksponencijalni; tj. ako bi TCP nastavio koristiti „spori”početak nakon što cwnd naraste iznad ctsh (ili nakonodbacivanja paketa).

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Prije svega uočimo da će ovaj pristup uzrokovati nestabilnost umreži zbog same činjenice da će domaćini, odnosno njihoveaplikacije, slati više paketa, što će uzrokovati više odbacivanjapaketa zbog ograničenih kapaciteta mreže. To povećanoodbacivanje paketa uzrokovati će promjene u vrijednosticwnd-a. Nadalje, realno je za očekivati da će ovaj pristupuzrokovati da mreža alternira između zagušenog i gotovoneiskorištenog stanja. Naime, ukoliko svi domaćini počnunaglo povećavati cwnd , mreža će vremenom postati zagušenai početi odbacivati pakete, što će uzrokovati da će domaćinismanjivati cwnd . Kada cwnd na svim domaćinima postanemanji, zagušenje će nestati, ali će iskorištenost naglo pasti.

logo/inf-logo-pecat




Kako domaćini počnu ponovno povećavati cwnd , nastati ćezagušenje, i ovaj proces će se nastaviti.Ova nestabilnost ne pridonosi efikasnosti i zbog toga jeneželjena.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 55.


Pretpostavimo da na vezi između domaćina H1 i H2 postojiusmjerivač rout1. Veza H1 ´ rout1 ima beskonačnu širinupojasa (tj. nema zadržavanja paketa), a veza rout1 ´ H2 uvodizadržavanje od jednog paketa po sekundi (tj. slanje dva paketatraje 2 sekunde, itd.). Potvrde koje se šalju od H2 do rout1šalju se bez zadržavanja. H1 šalje podatke do H2 preko TCPveze, koristeći spori početak, ali sa proizvoljno velikimprozorom. rout1 ima red čekanja veličine jednog paketa, poredpaketa kojeg šalje. Svake sekunde, pošiljatelj prvo obrađuje sveACK-e koji stignu i onda reagira na eventualni istek vremenanekog paketa.

logo/inf-logo-pecat





Pretpostavimo li fiksno vrijeme isteka od 2 sekunde, štoje poslano i primljeno za T “ 0, 1, . . . , 6 sekundi? Je liveza ikad neiskorištena zbog isteka vremena?Što se promijeni ako se koristi vrijeme isteka od 3sekunde?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

U ovom zadatku, kao i u dva nakon njega, pretpostaviti ćemoda, kada TCP doživi istek vremena, počinje koristiti stani ičekaj, i da se svi izgubljeni paketi trenutnog prozora ponovnošalju jedan po jedan, a da onda spori početak počinje tek kadse trenutni prozor potvrdi do kraja. Specijalno, kada se dogodijedan istek vremena i čeka se ponavljanje prijenosa, istecivremena idućih paketa su zaustavljeni ili ignorirani do primitkaranije potvrde. Takvi isteci vremena bit će prikazani utablicama, ali se neće u ovisnosti o njima ništa poduzimati.

logo/inf-logo-pecat




Kao i do sada, koristiti ćemo zapis u kojem će pn označavatin-ti paket podataka, a ackn označavati potvrdu primitka svihpaketa podataka do n-tog paketa, uključujući i taj. ton će namoznačavati da primatelj doživljava istek vremena za n-ti paket.Kod usmjerivača rout1 u zagradama navodimo pakete koji senalaze u redu čekanja.

logo/inf-logo-pecat




Tablica: Tablica za tTO “ 2 s (zadatak 55).

t H1 prima cwnd H1 šalje rout1 šalje/odbacuje0 1 p1 p1{

1 ack1 2 p2, p3 p2, pp3q{

2 ack2 3 p4, p5 p3, pp4q{p53 ack3 4 p6, p7 p4, pp6q{p74 ack4{to5 1 p5 p6, pp5q{

5 ack4{to6,7 1 p5{

6 ack6 1 p7 p7{

7 ack7 2 p8, p9 p8, pp9q{

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)Tablica: Tablica za tTO “ 3 s (zadatak 55).


1 ack1 2 p2, p3 p2, pp3q{

2 ack2 3 p4, p5 p3, pp4q{p53 ack3 4 p6, p7 p4, pp6q{p74 ack4 5 p8, p9 p6, pp8q{p95 ack4{to5 1 p5 p8, pp5q{

6 ack4{to6,7 1 p5{

7 ack6{to8,9 1 p7 p7{

8 ack8 1 p9 p9{

9 ack9 2 p10, p11 p10, pp11q{

logo/inf-logo-pecat




U oba slučaja (za tTO “ 2 s i za tTO “ 3 s veza rout1 ´ H2 jecijelo vrijeme iskorištena.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 56.


Pretpostavimo da su dani H1, rout1, H2 kao u prethodnomzadatku, osim što sad usmjerivač rout1 ima red čekanjaveličine tri paketa, pored onoga kojeg trenutno šalje. H1započinje vezu koristeći spori početak; prozor primatelja jebeskonačne veličine. Brzo ponovno slanje se ovdje primjenjujekod drugog duplikata ACK-a paketa (tj. trećeg ACK istogpaketa); interval isteka vremena je beskonačan. Zanemaritebrzi oporavak; kada se dogodi gubitak paketa, postaviteveličinu prozora na 1. Nacrtajte tablicu u kojoj se vidi, za prvih15 sekundi, što H1 prima, što H1 šalje, što rout1 prima, što senalazi redu čekanja rout1, i što on odbacuje.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Slijedimo pravila i način zapisa prošlog zadatka. Iako je prvipaket izgubljen u trenutku t “ 4, ne bi se prenio dalje sve dotrenutka t “ 8 i njegov gubitak se prepoznaje tek na t “ 10.Tijekom nekoliko zadnjih sekundi vrše se ponovna slanjaizgubljenih paketa, a zatim ponovno započinje spori početak.S fri označavamo situaciju u kojoj se acki´1 ponovio treći put idomaćin H1 radi brzo ponovno slanje.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)Tablica: Tablica (zadatak 56).


1 ack1 2 p2, p3 p2, pp3q{

2 ack2 3 p4, p5 p3, pp4, p5q{

3 ack3 4 p6, p7 p4, pp5, p6, p7q{

4 ack4 5 p8, p9 p5, pp6, p7, p8q{p95 ack5 6 p10, p11 p6, pp7, p8, p10q{p116 ack6 7 p12, p13 p7, pp8, p10, p12q{p137 ack7 8 p14, p15 p8, pp10, p12, p14q{p158 ack8 9 p16, p17 p10, pp12, p14, p16q{p179 ack8 9 p12, pp14, p16q{

logo/inf-logo-pecat




t H1 prima cwnd H1 šalje rout1 šalje/odbacuje10 ack8, fr9 1 p9 p14, pp16, p9q{

11 ack8 1 p16, pp9q{

12 ack8 1 p9{

13 ack10 1 p11 p11{

14 ack12 1 p13 p13{

15 ack14 1 p15 p15{

16 ack16 1 p17 p17{

17 ack17 2 p18, p19 p18, pp19q{

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 57.


Pretpostavite da se zadržavanje veze rout1 ´ H2 iz prethodnogzadatka promijeni iz zadržavanja zbog širine frekventnogpojasa u zadržavanje zbog vremena širenja signala. Ispišite štoje poslano i primljeno tijekom prvih 8 sekundi. Pretpostaviteda je vrijednost vremena isteka statična i iznosi 2 sekunde, i dase ACK-i koji se šalju u otprilike isto vrijeme spajaju u jedan.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Kao i u prethodnom zadatku, uzeti ćemo da rout1 može držatičetiri paketa (jedan koji upravo šalje i tri u redu čekanja).Uočimo da se u trenutku t “ 5 događa istek vremena.

logo/inf-logo-pecat




t H1 prima cwnd H1 šalje/izgubljeni0 1 p11 ack1 2 p2, p32 ack3 4 p4, p5, p6, p73 ack7 8 p8, p9, p10, p11{p12,13,14,154 ack11 12 p16, p17, p18, p19{p20,21,22,235 ack11{to12,13,14,15 1 p126 ack12{to20,21,22,23 1 p137 ack13 1 p148 ack14 1 p159 ack19 1 p20

logo/inf-logo-pecat




♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 58.


Pretpostavite da domaćin H1 doseže domaćin H2 prekousmjerivača rout1 i rout2, tj. H1 ´ rout1 ´ rout2 ´ H2. Brzoponovno slanje se ne koristi, i H1 računa vrijeme isteka kaodvostruku vrijednost procijenjenog RTT-a. Veze H1 ´ rout1 irout2 ´ H2 imaju beskonačnu širinu pojasa; međutim, vezarout1 Ñ rout2 uvodi zadržavanje zbog širine frekventnogpojasa od jedne sekunde po paketu za podatkovne pakete (štone uključuje ACK-e).

logo/inf-logo-pecat





Opišite scenarij u kojem veza rout1 ´ rout2 nije 100%iskorištena, iako H1 ima podatke spremne za slanje.(Uputa: pretpostavite da se prozor zagušenja domaćina H1poveća sa n na n ` 1, pri čemu je n veličina reda čekanja odrout1.)

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.S punim redom čekanja veličine n potrebno je da pošiljateljčeka (ne šalje pakete) n` 1 sekundu da se isprazni red čekanjai da veza postane nekorištena. Ako se veza koristi bilo kolikovremena s cwnd “ n nema gubitaka podataka, ali teRTTkonvergira prema n.Kada se cwnd poveća na vrijednost n ` 1, gubitak paketauzrokuje čekanje na istek vremena od 2ˆ n sekundi, što značida je veza neiskorištena 2n ´ pn ` 1q “ n ´ 1 sekundi.Da se koristi brzo ponovno slanje, taj period u kojem se vezane koristi bio bi puno kraći; kako je vrijeme čekanja na trećiduplikat ACK-a n`3, period bi iznosio n`3´pn`1q sekundi.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 59.


Je li moguće da TCP Reno dosegne stanje u kojem je prozorzagušenja mnogo veći (recimo, dvaput veći) nego produktRTT-a i širine pojasa? Je li realno moguće da se to dogodi?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Da, osobito ako je prva veza velike širine pojasa i prviusmjerivač ima veliki međuspremnik, a veće zadržavanje u vezinastaje negdje na putu. CongestionWindow može rastiproizvoljno; višak paketa će se jednostavno sakupljati naprvom usmjerivaču.

logo/inf-logo-pecat




Dodatak: bufferbloat.Pretrpanost međuspremnicima (engl. bufferbloat) je fenomenkoji nastaje zbog mnogo međuspremnika prisutnih unutarmreže, a za posljedicu ima veliko zadržavanje i podrhtavanjezadržavanja s kraja na kraj, kao i smanjenje propusnostimreže. Iako je već 1985. uočen i opisan, detaljnije se istražujetek od 2009. godine.Bufferbloat nastaje u situaciji kada veza postane zagušena izbog zagušenja paketi čekaju u redu. Veći međuspremnici nausmjerivačima rezultiraju većim vremenima čekanja, ali time nepovećavaju propusnost i ne poboljšavaju peformanse aplikacija.

logo/inf-logo-pecat




♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat




Pojam: TCP Vegas.

TCP Vegas

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 60.


logo/inf-logo-pecat




U TCP Vegasu, računanje ActualRate se radi dijeljenjemkoličine podataka prenesenih u jednom RTT-u s trajanjemRTT-a.

Pokažite da za svaki TCP, ako veličina prozora ostanekonstanta, onda je količina podataak prenesana u jednomRTT-u konstantna nakon što se pošalje puni prozor.Pretpostavite da pošiljatelj prenosi svaki segment odmahpo primitku ACK-a, da paketi nisu izgubljeni i da sudostavljeni u pretku u kojem su poslani, da su segmentisvi iste veličine i da prva veza koja čini put nije najsporija.Skicirajte vremenski dijagram koji pokazuje da količinapodataka po RTT-u može biti manja od cwnd .

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 61.


Pretpostavite da TCP Vegas veza mjeri RTT prvog paketa ipodešava BaseRTT na tu vrijednost, a podom se dogodiprekid veze u mreži i potom je sav promet usmjeren prekoalternativnog puta s dvostrukim RTT-om.

Kako će TCP Vegas reagirati?Što će se dogoditi s vrijednosti cwnd?

Pretpostavite da ne dolazi do isteka vremena, i da je 𝛽 mnogomanji od početnog ExpectedRate.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 62.


logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 62. (nast.)Razmotrite iduća dva uzroka zadržavanja od 1 s:

usmjerivač sa zadržavanjem po paketu od 1 s na izlaznojvezi zbog širine frekventnog pojasa i bez drugog prometakoji se natječe za te resurse;usmjerivač sa zadržavanjem po paketu od 100 ms naizlaznoj vezi zbog širine frekventnog pojasa i s redomčekanja veličine 10 paketa stalno dopunjavanim od stranedrugog izvora.

Pretpostavite da se ACK-i vraćaju istog trenutka.Kako će transportni protokol općenito razlikovati ova dvaslučaja?Pretpostavite da TCP Vegas šalje preko navedenih veza, spočetnim cwnd veličine 3 paketa. Što će se dogoditi svrijednosti cwnd u svakom od slučaja? Pretpostavite daje BaseRTT “ 1 s i da je 𝛽 jednak 1 paket u sekundi.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat


Protokoli zasnovani na RPC-u: CHAN, BLAST, SunRPC, NFS

Pododjeljak 7

Protokoli zasnovani na RPC-u: CHAN, BLAST,SunRPC, NFS

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 63.


TCP zaglavlje, za razliku od CHAN zaglavlja, nema polje BID.Kako TCP štiti sebe od mogućnosti rušenja i ponovnogpokretanja (engl. crash and reboot) kojim je motiviralouvođenje CHAN-ovog BID-a?Zašto CHAN ne koristi istu metodu?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 64.


I BLAST i CHAN protokoli imaju polje MID.Pod kojim uvjetima mogu oni biti jednaki za nekolikopaketa u nizu?U tekstu je opisano kako se ta polja povećavajusekvencijalno. Može li bilo koje od tih polja biti slučajanbroj?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 65.


Uzmite da je BLAST pokrenut nad 10 Mbit{s Ethernetom išalje poruke veličine 32 KiB.

MTU za Ethernet iznosi 1500; poruka sadrži IP zaglavljebez opcionalnog dijela i BLAST zaglavlje; koliko jeEthernet okvira potrebno za svaku poruku?Odredite zadržavanje za

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♢q Zadatak 66.


Napišite program koji koristi utičnice za slanje poruka izmeđupara domaćina koji koriste Unix-like operacijske sustave ipovezani su u lokalnu mrežu (npr. Ethernet, ATM ili FDDI).Iskoristite taj program za izvođenje idućih eksperimenata.

Izmjerite dvosmjerno zadržavanje korištenjem TCP-a iUDP-a za različite veličine poruka (npr. 1 bajt, 100 bajta,200 bajta, . . . , 1000 bajta).

logo/inf-logo-pecat



p♢q Zadatak 66. (nast.)


Izmjerite propusnost TCP-a i UDP-a za poruke veličine1 KiB, 2 KiB, 3 KiB, . . . , 32 KiB. Nacrtajte graf izmjerenepropusnosti u ovisnosti o veličine poruke.Izmjerite propusnost TCP-a slanjem 1 MiB podataka odjednog domaćina do drugog u porukama različite veličine.Primjerice, napravite 1024 iteracije slanja poruke veličine1 KiB, a zatim napravite 512 iteracija slanja porukeveličine 2 KiB. Ponovite eksperiment s različitimveličinama poruke i nacrtajte graf koji prikazuje rezultate.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat

RAČUNALNE MREŽE — VJEŽBE —Povezivanje različitih mreža

„I’d give my life to save you. Not because it’s anykind of duty. Only because I like you, for reasonsand standards of my own. I could die for you. ButI couldn’t and wouldn’t live for you.”

Odjeljak 3

Povezivanje različitih mreža

logo/inf-logo-pecat


IP – Internet Protocol

Pododjeljak 1


logo/inf-logo-pecat




Pojam: zaglavlje IPv4 paketa.

Zaglavlje IPv4 paketa (engl. IPv4 packet header) sastoji seod 14 polja, od kojih su 13 nužnih i jedno opcionalno(prikladno nazvano Options), i to su redom:

Version (4 bit),Header Length (4 bit),Differentiated Services Code Point (6 bit),Explicit Congestion Notification (2 bit),Total Length (16 bit),Identification (16 bit),

logo/inf-logo-pecat




Pojam: zaglavlje IPv4 paketa (nast.).

Flags (3 bit; reserved, DF, MF),Fragment Offset (13 bit),Time to Live (8 bit),Protocol (8 bit),Header Checksum (16 bit),Source IP Address (32 bit),Destination IP Address (32 bit),Options.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 1.


Neke pogreške signalizacije mogu učiniti da čitav niz bitova (iliviše njih) u paketu budu „prepisani” bitovima 0 ili 1.Pretpostavimo da su svi bitovi u paketu, uključujući i kontrolnizbroj, zamijenjeni.

Može li takav paket, sa svim nulama ili svim jedinicama,uopće biti IPv4 paket?

Obrazložite svoj odgovor.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Prvo polje u IP paketu je Version, i može imati vrijednost0100 ili 0110. Dakle, ukoliko paket ima sve nule ili svejedinice, on ne može biti valjan IP paket.(Napomena: Polje Version nije jedino koje ne može poprimitivrijednost u kojoj su sve nule ili sve jedinice.)

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 2.


ATM AAL3/4 koristi polja Btag/Etag, BASize/Len, Type,SEQ, MID, Length i CRC-10 za implementaciju fragmentacije ućelije. IPv4 koristi Ident, Offset i bit MF u polju Flags,između ostalog.

Koji je IP analogon, ako uopće postoji, za svako odAAL3/4 polja?Ima li svako od IP polja navedenih ovdje AAL3/4analogon?Koliko su ta polja podudarna?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

TCP/IP miče polje za raspoznavanje grešaka u prijenosu utransportni sloj; kontrolni zbroj IP zaglavlja ne pokriva korisnidio paketa i zato nije analogon CRC-10. Slično, obzirom daATM fragmenti moraju biti primljeni redoslijedom kojim suposlani, ne postoji potreba za analogonom IP-ovog poljaOffset.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat


Adresiranje IPv4 paketa

Pododjeljak 2


logo/inf-logo-pecat




Da bi uspostavili komunikaciju između dva računala na mreži,moramo svakome od računala dodijeliti adresu. To je sličnokao pošta, ali ne i sasvim isto.Vrste adresa koje srećemo u praksi:

Ethernet MAC adresa je fizička adresa mrežne kartice,primjerice 00:18:f3:6c:55:b5,IP adresa je broj kojim je jednoznačno određeno jednoračunalo unutar neke mreže mreže, primjerice193.198.209.42 („teške” za pamtiti),DNS adresa je "ime" dodijeljeno određenoj IP adresi,primjerice inf2.uniri.hr („lagane” za pamtiti).

logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 3.


Koja svojstva poštanskih adresa imaju i mrežne adresnesheme?Koje razlike očekujete da ćete pronaći?Koja svojstva telefonskih brojeva postoje i kod mrežneadresne sheme?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Primjer mrežne adrese: 161.53.150.3 (rektor—naš mailserver)Primjer poštanske adrese: Pero PerićŠetalište Ivane Brkić 4647211 UtinjaHrvatskaPrimjer telefonskog broja: +385 51 345 046

logo/inf-logo-pecat




Telefonski brojevi su sličniji mrežnim adresama nego što su topoštanske adrese, zato što su:

hijerarhijski (geografski gledano),fiksne dužine,dodjeljuje ih administracija,(najčešće) u 1-1 korespondenciji s čvorovima (tj. 1 adresa– 1 telefonski uređaj).

Neki telefonski brojevi su sličniji imenima domaćina nego štosu samim mrežnim (IP ili MAC) adresama, primjerice:

Telefonski broj: +1 555 TAXI (u SAD-u) – poziva se kao+1 555 8294,

logo/inf-logo-pecat




Ime domaćina: rektor.uniri.hr – prevodi se u IP adresu161.53.150.3.

Kao što smo već rekli, IP adrese nisu jedine mrežne adresekoje postoje; svaka Ethernet kartica ima svoju adresu, npr.00:0C:29:AA:5A:7C (grunf—naš web poslužitelj).

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 4.


Jedno svojstvo mrežnih adresa je da su jedinstvene; kadabi dva čvora imali istu adresu bilo bi nemoguće napravitirazliku između njih. Koja druga svojstva bi bila korisnakod mrežnih adresa?Možete li zamisliti situaciju u kojoj mrežne (poštanske,telefonske) adrese ne bi bile jedinstvene?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.Neka od korisnih svojstava adresa:

da sadrži informacije kako locirati čvor,da je može dodijeliti administrator računalne mreže (danije predefinirana tvornički),da su fiksne dužine (ili varijabilne?),da podržava apsolutno i relativno referenciranje na čvor(razmišljajte u terminologiji datoteka, po mogućnosti naoperacijskim sustavima sličnim Unixu).

"Nejedinstvene" adrese:Besplatni brojevi (0800),Centri za podršku (060),Hitni pozivi (112),

logo/inf-logo-pecat




Ekvivalentni poslužitelji:Distribuirano opterećenje – clustering,Redundancija – failover,

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat




logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 5.


logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 5. (nast.)Pretpostavite da većina Interneta koristi neki oblik geografskogadresiranja, ali da velika multinacionalna kompanija Googleima jedinstvenu IP mrežu i usmjerava interni promet prekosvojih veza.

Objasnite zbog čega neizbježno dolazi do neefikasnostiusmjeravanja dolaznog prometa namijenjenog za tuorganizaciju.Objasnite kako organizacija može taj problem riješiti zaodlazni promet.Što treba promijeniti kako bi metoda opisana uprethodnom dijelu radila za dolazni promet?Pretpostavite da organizacija promijeni adresiranje naodvojene geografski uvjetovane adrese za svaki ured.Kako će trebati izgledati tablice usmjeravanja naunutarnjim usmjerivačima da bi unutarnji promet i daljebio usmjeravan unutar organizacije?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 6.


Telefonija koristi geografsko adresiranje. Koji su razlozi da istametoda nije bila primijenjena na raspodjelu Internet adresa?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat




Pojam: IP adresa.IP adresa je numerička oznaka dodijeljena svakom uređajupovezanom na mrežu koja za komunikaciju koristi IP protokol.IP adresa se sastoji od dva dijela, a to su prefiks mreže iidentifikator domaćina.Danas su u upotrebi dvije verzije IP protokola, koja imajurazličitu duljinu adrese, i to:

verzija 4, koja ima adrese duljine 32 bita, iverzija 6, koja ima adrese duljine 128 bitova.

logo/inf-logo-pecat




Pojam: mrežno sučelje.

Mrežno sučelje domaćina je mrežna kartica kojom sedomaćin spaja na mrežu. Domaćin općenito može imati jednoili više mrežnih sučelja.

IP pridružuje adresu svakom mrežnom sučelju domaćina.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 7.


Koje svojstvo IP adresa čini da je nužno imati jednuadresu za svako mrežno sučelje domaćina, umjesto jednupo domaćinu?S tim na umu razmislite zašto IP dozvoljava da mrežnasučelja na vezi tipa od-točke-do-točke imaju nejedinstveneadrese ili čak da budu bez adrese?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

IP adrese uključuju adresu mreže i podmreže, tako dasučelja na različitim mrežama moraju imati drugačijuadresu. Osim toga, adrese uključuju informacije o tomekako locirati čvor (u smislu topologije mreže), i moguće jeda su dva sučelja na različitim lokacijama.Obzirom da je svaki paket koji jedna strana pošaljenamijenjen za onu drugu (jer se slanje samom sebi rješavana domaćinu), ne postoji dvosmislenost pa IPv4 adrese nemoraju biti jedinstvene ili čak ne moraju biti ni dodijeljene.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat


ARP – Protokol uparivanje adresa

Pododjeljak 3


logo/inf-logo-pecat




Pojam: ARP.Protokol uparivanja adresa (engl. Address ResolutionProtocol, ARP) je mrežni protokol za određivanje adresedomaćina na razini sloja veze podataka u situaciji kada jepoznata njegova IP adresa, i obrnuto. Koristi se i u lokalnimmrežana i u međusobnom povezivanju usmjerivača kodprosljeđivanja idućem. Definiran je u RFC-u 826, 1982. godine.

logo/inf-logo-pecat




Pravilo: tipovi ARP poruka.

ARP definira iduće tipove poruka:ARP zahtjev (engl. ARP Request), kojom se traži odstanice s određenom IPv4 adresom da kaže koju MACadresu ima, teARP odgovor (engl. ARP Reply), kojom se daje odgovorna ARP zahtjev.

Podaci dohvaćeni pomoću ARP-a spremaju se u ARPmeđuspremnik.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 8.


IPv4 protokol koristi 32-bitne adrese. Kad bi bio redizajnirantako da umjesto 32-bitnih IP adresa koristi 6-bajtne MACadrese (fizičke adrese mrežnih adaptera), bi li bilo mogućeeliminirati ARP?Obrazložite svoj odgovor.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Ne. IPv4 koristi hijerarhijsko usmjeravanje, i iz IP adreseočitava nalazi li se domaćin u njegovoj mreži ili, i mora li paketslati višoj razini za dalje usmjeravanje.MAC adrese su adrese koje upisuju proizvođači, i one nemajugeografski-ovisnu hijerarhijsku strukturu, pa nisu prikladne zato.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 9.


Vrijeme između obnavljanja između 10 i 15 minuta zavrijednosti u ARP tablici je pokušaj pronalaska vrijednosti kojanije ni prekratka ni preduga. Razmislite što se događa kada jeto vrijeme prekratko, odnosno predugo.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Ako je vrijeme isteka premaleno, mreža će biti zagušenanepotrebnim ponovnim zahtjevima i za vrijeme dok se nazahtjeve ne odgovori prijenos ne može početi.Kada se promijeni Ethernet adresa domaćina, primjerice zbogpromjene mrežne kartice, taj domaćin je nedostupan onomdijelu ostalih domaćina koji imaju staru adresu u ARPmeđuspremniku. Vrijeme između 10 i 15 minuta je vjerojatnominimalno vrijeme dovoljno za isključivanje domaćina,zamjenu mrežne kartice, i ponovno pokretanje.Iako je ARP sebe (opisan u idućem zadatku) nedvojbeno boljerješenje problema predugog vremena isteka kod ARP-a,kombiniran s time da ostali domaćini obnove svoj ARPmeđuspremnik kad god vide ARP zahtjev iz domaćina koji

logo/inf-logo-pecat




postoji u međuspremniku, te značajke nisu implementirane nasvim domaćinima. Zbog toga je potrebna razumna gornjagranica za vrijeme isteka međuspremnika kao rezerva u slučajuda druge metode ne daju željeni rezultat.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 10.


Pretpostavimo da domaćini H1 i H2 koji su dio iste Ethernetmreže dobiju istu IP adresu, i da ta mreža koristi ARP.Domaćin H2 pokreće se nakon H1.

Što će se dogoditi sa vezama drugih domaćina prema H1?Objasnite kako "ARP sebe" (pretraživanje mreže zavlastitom IP adresom prilikom pokretanja) može pomoćiu rješavanju ovdje nastalog problema.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Nakon što H2 pošalje svima ARP zahtjev, sve stanice kojesu slale na fizičku adresu stanice H1 počet će slati nafizičku adresu stanice H2. H1 će uočiti da odjednom stajedolazni promet prema njemu.Da bi se obranio od toga, H1 može nadgledati za ARPzathjeve i odgovore poslane svima koji naizgled dolaze snjegove IP adrese; H1 može čak i odmah nakon što uočitakav ARP zahtjev ili odgovor može poslati svoj ARPodgovor kako bi vratio promet koji mu je namijenjenprema sebi. Međutim može se postaviti pitanje kolikočesto je potrebno to činiti; na to je teško odgovoriti.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)Ako H2 koristi ARP sebe na početku, dobiti će odgovorkoji indicira da njegova IP adresa je već iskorištena, štomu može biti očita indikacija da ne bi trebao raditi ništana toj mreži dok se taj problem ne riješi.

Dodatak: zlonamjerni domaćin.

Ovdje ne uzimamo u obzir da može postojati situacija u kojojH2 ima loše namjere (primjerice, želi nekim domaćinimaodgovoriti praveći se da je H1). Tada se njegov načinpostupanja sasvim mijenja, odnosno očekivati će da imaadresu koja je već iskorištena.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 11.


Pretpostavimo da IP implementacija koristi idući algoritamkod primitka paketa p poslanog na adresu domaćina H :

if(<Ethernet adresa domaćina H postoji u ARPmeđuspremniku>)<pošalji p>else<pošalji ARP query za H><stavi p na čekanje dok odgovor ne stigne>

logo/inf-logo-pecat





Ako IP sloj dobije mnogo paketa koji trebaju biti poslanina H , na koji se način može dogoditi da ovaj algoritambespotrebno troši resurse?Predložite, makar grubu skicu, bolje varijante algoritma.Pretpostavimo da algoritam funkcionira drugačije: ukolikou međuspremniku ne postoji Ethernet adresa domaćina H ,jednostavno zanemarimo paket p. Neke od ranih ARPimplementacija su radile upravo to. Koji je problem kodove implementacije?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Ako više paketa stigne na IP sloj za slanje prema vanotprilike u isto vrijeme, prema istom odredišnomdomaćinu H , ali prije nego stigne odgovor na prvi ARPzahtjev, šalje se više nepotrebnih ARP paketa. Osim štotroše širinu frekventnog pojasa, obzirom da su paketiposlani na način da ih je potrebno dostaviti svimdomaćinima, šalju se i preko mostova i prekidaju svaostala slanja.

logo/inf-logo-pecat




Bolja varijanta imala bi listu ARP zahtjeva na koje sečeka odgovor. Prije slanja ARP zahtjeva, prvo seprovjerava ta lista. Pored toga, može se ponovno poslatizahtjeve s liste nakon prikladnog vremena isteka.To može, između ostalog, dovesti do čestih i pretjeranihgubitaka paketa na početku slanja paketa novih konekcija.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat


Vrijeme života paketa i najveće vrijeme života segmenta

Pododjeljak 4

Vrijeme života paketa i najveće vrijeme životasegmenta

logo/inf-logo-pecat




Pojam: TTL.Vrijeme života paketa (engl. Time To Live, TTL) je brojskokova koje još paket mora napraviti da bi bio odbačen odstrane usmjerivača. Time se sprječava da paketi beskonačnodugo kruže mrežom. Preporučena zadana vrijednost je 64(prema RFC-u 1700).

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 12.


Razmotrite mrežu na slici. H1 šalje pakete H2 koristeći IPv4.Odredite vrijednost TTL-a paketa koje H2 prima.

logo/inf-logo-pecat





H1

rout1 rout2 rout3

H2

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

TTL je redom:64 na vezi H1 ´ rout1,63 na vezi rout1 ´ rout2,62 na vezi rout2 ´ rout3,61 na vezi rout3 ´ H2.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat




Pojam: MSL.Najveće vrijeme života segmenta (engl. MaximumSegment Lifetime, MSL) je vrijeme (u sekundama) kolikozadržani segmenti najviše mogu kasniti. RFC 793 definirazadanu vrijednost MSL-a od 120.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 13.


Domaći se nalazi na mreži koristi IPv4 i šalje pakete veličine576 B.

Koja je maksimalna širina pojasa na kojoj domaćin možeslati pakete bez da se vrijednost u polju Identificationponavlja unutar 60 sekundi?Pretpostavimo da MSL iznosi 60 sekundi. Što se možedogoditi ako se prekorači ta širina frekventnog pojasa?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Polje Identification ima duljinu 16 bitova, pamožemo slati 576ˆ 216 bajtova u 60 sekundi, tj.

576ˆ 65536ˆ 860

bitova po sekundi, ili otprilike 5 Mbit{s.Ako šaljemo više od toga, može se dogoditi da fragmentijednog paketa imaju isti broj u polju Identificationkao fragmenti drugog paketa, i da ih primatelj krivointerpretira.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat


Usmjeravanje i prosljeđivanje IP paketa

Pododjeljak 5


logo/inf-logo-pecat




Pojam: maska podmreže.

Maska podmreže IP adrese je IP adresa oblika

11...100...0,

i pritom vrijedi dabitovi 1 označavaju prefiks mreže IP adrese,bitovi 0 označavaju identifikator domaćina IP adrese.

logo/inf-logo-pecat




Primjer: računanje maski podmreže.

Za računanje maski podmreže trebati će nam:1000 0000 = 128,1100 0000 = 192,1110 0000 = 224,1111 0000 = 240,1111 1000 = 248,1111 1100 = 252,1111 1110 = 254,1111 1111 = 255.

logo/inf-logo-pecat




Pojam: posebne adrese.

Adresa mreže (engl. network address) je ona koja uidentifikatoru domaćina ima sve bitove 0.Adresa za broadcast slanje (engl. broadcast address) je onakoja u identifikatoru domaćina ima sve bitove 1.

logo/inf-logo-pecat




Pojam: tablica usmjeravanja.

Tablica usmjeravanja (engl. routing table, routinginformation base, RIB) je podatkovna struktura oblika tablice,pohranjena u usmjerivaču ili računalu na mreži.Tablica usmjeravanja sadrži putanje do određenih mrežnihdestinacija, a može sadržavati i metričke veličine (npr. širinafrekventnog pojasa, broj skokova, zadržavanje, opterećenje,broj izgubljenih paketa, MTU) tih destinacija.

logo/inf-logo-pecat




Pojam: tablica prosljeđivanja.

Tablica prosljeđivanja (engl. forwarding table, forwardinginformation base, FIB) stvara se na temelju tabliceusmjeravanja, sadrži informacije o fizičkom sučelju usmjerivačai fizičkoj adresi na koje se paket treba proslijediti.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 14.


Pretpostavimo da usmjerivač rout1 ima u sebi ugrađenu ovdjeprikazanu tablicu. Usmjerivač može dostaviti pakete direktnona svoja komunikacijska sučelja port0 i port1, ili proslijeditipakete nekom od usmjerivača rout2, rout3 ili rout4.

logo/inf-logo-pecat





Opišite što usmjerivač čini sa paketom adresiranim na svakuod ovih adresa:

128.96.39.10,128.96.40.12,128.96.40.151,192.4.153.17,192.14.153.90.

logo/inf-logo-pecat




Tablica: Tablica usmjerivača rout1 (zadatak 14).

AdresaPodmreže MaskaPodmreže IdućiSkok128.96.39.0 255.255.255.128 port0128.96.39.128 255.255.255.128 port1128.96.40.0 255.255.255.128 rout2192.4.153.0 255.255.255.192 rout3<Default> rout4

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Tablice u zadatku naštimane su tako da za svaku od adresadobivamo jedinstveno rješenje.

Primijenimo li na adresu 128.96.39.10 masku podmreže255.255.255.128, dobivamo 128.96.39.0. Koristimo port0kao idući skok.Primjenom maske 255.255.255.128 na adresu192.96.40.12 dobivamo 128.96.40.0. Koristimo rout2 kaoidući skok.Primjenom svih maski podmreže dobivamo 192.96.40.128kao broj podmreže. Obzirom da nema unosa kojiodgovara, koristimo zadani put, pa je idući skok rout4.

logo/inf-logo-pecat




Primjenom maske podmreže 255.255.255.192 dobivamobroj podmreže 192.4.153.0. Idući skok je rout3.Primjenom maske podmreže 255.255.255.192 dobivamobroj podmreže 192.4.153.0.64. Nema unosa kojiodgovara, pa koristimo zadani put. Idući skok je rout4.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat




Pravilo: klase adresa.

adrese klase A su oblika 0... (raspon adresa0.0.0.0–127.255.255.255), i imaju mrežni dio duljine 8, adomaćinski dio duljine 24,adrese klase B su oblika 10... (raspon adresa128.0.0.0–191.255.255.255), i imaju mrežni dio duljine16, a domaćinski dio također duljine 16,adrese klase C su oblika 110... (raspon adresa192.0.0.0–223.255.255.255), i imaju mrežni dio duljine24, a domaćinski dio duljine 8.

logo/inf-logo-pecat




Pravilo: privatne adrese.

Rasponi IP adresa koji se ne koriste na Internetu i rezerviranisu za privatne mreže (tzv. privatne adrese) su (prema RFC-u1918):

10.0.0.0 s maskom 255.0.0.0, raspon adresa10.0.0.0–10.255.255.255,172.16.0.0 s maskom 255.240.0.0, raspon adresa172.16.0.0–172.31.255.255,192.168.0.0 s maskom 255.255.0.0, raspon adresa192.168.0.0–192.168.255.255.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 15.


Neka organizacija (npr. Sveučilište u Rijeci) koja ima ukupno145 računala dobila je na korištenje mrežu s adresom klase C200.1.1.0 i želi formirati podmreže za četiri odjela (npr.biotehnologiju, fiziku, informatiku i matematiku), koji imajuidući broj računala:

biotehnologija: 72 računala,fizika: 35 računala,informatika: 20 računala,matematika: 18 računala.

logo/inf-logo-pecat





Odredite maske podmreža koje to omogućuju.Predložite što organizacija može napraviti ako posljednjiodjel poraste na 34 računala.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Svakom ćemo odjelu dati jednu podmrežu; razmatrajućibroj računala, imamo:

26 ´ 2 ă 72 ă 27 ´ 2,25 ´ 2 ă 35 ă 26 ´ 2,24 ´ 2 ă 20 ă 25 ´ 2,24 ´ 2 ă 18 ă 25 ´ 2.

Mreža 200.1.1.0 klase C ima identifikator domaćinaveličine 8 bit; podmreže možemo postaviti na idući način:

biotehnologija dobiva adrese koje imaju zadnji bajtoblika 0....... (maska je 255.255.255.128),fizika dobiva adrese koje imaju zadnji bajt oblika10...... (maska je 255.255.255.192),

logo/inf-logo-pecat




informatika dobiva adrese koje imaju zadnji bajt oblika110..... (maska je 255.255.255.224),matematika dobiva adrese koje imaju zadnji bajt oblika111..... (maska je 255.255.255.224).

U gornjem dijelu čemu točkicama označavamo dio adresekoji se koristi za domaćine u toj podmreži. Postoji jošnekoliko načina raspodjele adresa obzirom da nule ijedinice možemo zamijeniti; osnovni zahtjev je da bilokoje dvije različite adrese podmreže ostanu različite kadase duža skrati na duljinu kraće.

logo/inf-logo-pecat




Očito je 34 ą 25 ´ 2, pa nam postojeća podjela upodmreže nije zadovoljavajuća. Imamo dva načinarješavanje problema; jednostavniji je onaj u kojemmostovima povežemo sve odjele i odustanemo odpodmreža.

logo/inf-logo-pecat




Ukoliko ipak želimo koristiti podmreže, možemo tonapraviti tako da najvećem odjelu podijelimo u dvijemanje podmreže, primjerice na idući način:

biotehnologija: 01...... (maska 255.255.255.192) i001..... (maska 255.255.255.224),fizika: 10...... (maska 255.255.255.192),informatika: 000..... (maska 255.255.255.224),mathematika: 11...... (maska 255.255.255.192).

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 16.


Uzmite da su domaćini H1 i H2 na lokalnoj mreži tipa Ethernets IP adresom klase C 200.0.0.0. Želimo povezati domaćin H3na tu mrežu vezivanjem izravno na H2, kao što je prikazano naslici.

Objasnite kako je to moguće napraviti s podmrežama;dajte primjer dodjele podmreža. Pretpostavite dadodatna mrežna adresa nije dostupna.Što se događa s mogućom veličinom Ethernet mreže?

logo/inf-logo-pecat





H1 sw1 H2 H3

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Uočimo prvo da preklopnik radi na Ethernet sloju (L2), pa izperspektive IP sloja (L3) nema razlike između situacije u kojojsu H1 i H2 vezani izravno i situacije u kojoj su vezani uzpomoć preklopnika.Nadalje, uočimo da mreže H1 ´ H2 i H2 ´ H3 su različitog tipa(Ethernet i point-to-point) i nije ih moguće izravno povezatina L2 već samo na L3. Zbog toga čvor H2 mora biti IPusmjerivač. Dakle, IP ovdje vidi dvije mreže koje da bi moglemeđusobno komunicirati moraju imati različite adrese mreža.

logo/inf-logo-pecat




Da bi riješili ovaj problem, moramo H2 ´ H3 učinitipodmrežom. Za to nam je dovoljno 2 bita, jer su nampotrebne ukupno 4 adrese. Uzmimo 200.0.0.0 s maskom255.255.255.252. Kako podmreža mora imati jedinstvenuadresu (drugim riječima, ne može biti unija više različitihadresa), a ovime smo iskoristili zadnji oktet koji počinjenulom, preostaje nam zadnji oktet koji počinje jedinicom,odnosno 200.0.0.128 s maskom 255.255.255.128.

logo/inf-logo-pecat




Obzirom da nam je prvi bit u zadnjem oktetu zadan, zadomaćine u Ethernet mreži nam ostaje 7 proizvoljnih,odnosno ukupno 27 ´ 2 adresa. To je otprilike polovinaod 28 ´ 2, koliko bi imali da nije bilo potrebno uvoditipodmreže. (Uočite da dodjeljivanjem adrese mrežiH2 ´ H3 nismo iskoristili sve adrese iz raspona kojemzadnji oktet počinje jedinicom, te se one u slučaju moguiskoristiti za druge mreže.)

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 17.


Alternativna metoda za povezivanje domaćina H3 izprethodnog zadatka je korištenje proxy ARP-a usmjeravanja:H2 pristane usmjeravati promet prema i iz H3 i možeodgovarati na ARP zahtjeve za H3 primljene preko Etherneta.

Navedite sve poslane pakete, zajedno s fizičkim adresama,koje H1 šalje kad koristi ARP da pronađe i pošalje jedanpaket H3.Navedite tablicu usmjeravanja domaćina H3. Kojeneobično svojstvo mora imati?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Redom će biti poslani paketi:H1 će poslati ARP zahtjev „gdje je H3?”,H2 će odgovoriti; pritom će dati svoju Ethernet adresu,H1 će poslati paket namijenjen za H3 s Ethernetadresom od H2,H2 će primiti paket i proslijediti ga H3.

Da bi ovo radilo, H2 nira tbatu prosljeđivati paket bezkorištenja adresiranja podmreža; to se najčešće postižetime da tablica usmjeravanja na H2 sadrži rute specifičneza domaćin (engl. host-specific routes), pa je oblika:

logo/inf-logo-pecat




Tablica: Tablica usmjeravanja na H2 (zadatak 17).

Mreža/Domaćin SučeljeIPv4 adresa od H3 izravna vezaadresa 200.0.0.0 maska 255.255.255.0 Ethernet kartica

Da bi ovo radilo ispravno, potrebno je prvo provjeravatirute specifične za domaćin.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat




Pojam: prefiks usmjeravanja.

Prefiks usmjeravanja (engl. routing prefix) IP adrese je IPadresa koja sadrži prefiks adrese mreže, a u dijeluidentifikatora domaćina ima sve bitove 0.Prefiks usmjeravanja varijabilne duljine uveden je 1993. usklopu metodologije CIDR (Classless Inter-Domain Routing),opisane u RFC 1519.

Pravilo: računanje prefiksa usmjeravanja.

Prefiks usmjeravanja računa se bitovnom operacijom „I” IPadrese i pripadne maske podmreže.

logo/inf-logo-pecat




Pojam: CIDR zapis.

CIDR zapis je kraći način navođenja IP adrese i broja vodećihbitova 1 pripadnog prefiksa usmjeravanja, oblika

161.53.0.0/16,

što je ekvivalentno IP adresi 161.53.0.0 s maskom podmreže255.255.0.0.

logo/inf-logo-pecat




Dodatak: pretvorba među zapisima.

Pretvorbu među zapisima i druge izračune može olakšatiaplikacija kao što je http://jodies.de/ipcalc. Alati sličnenamjene dostupni su na operacijskim sustavima sličnim Unixu;potražite ipcalc i sipcalc.

http://jodies.de/ipcalc

logo/inf-logo-pecat




Pravilo: najdulji odgovarajući prefiks.

Najdulji odgovarajući prefiks (engl. longest prefix match) jealgoritam koji usmjerivači u IP mrežama koriste kod odabiraunosa u tablici usmjeravanja.Moguće je da kod usmjeravanja više od jednog unosa u tabliciusmjeravanja odgovara adresi paketa. Usmjerivač među njimaodabire unos čiji je prefiks usmjeravanja najveće duljine.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 18.


Zadana tablica usmjeravanja koristi CIDR zapis. Uočite dazadnja tri unosa specificiraju sve moguće IP adrese, i igrajuulogu zadanog puta.

logo/inf-logo-pecat





Korištenjem algoritma najduljeg odgovarajućeg prefiksa,odredite idući skok paketa adresiranih na adrese:

196.94.19.135,196.94.34.9,195.65.128.2,94.67.145.18,196.109.49.46,196.107.49.46,

logo/inf-logo-pecat




Tablica: Tablica usmjeravanja (zadatak 18).

DuljinaMaskePodmreže IdućiSkok196.80.0.0/12 rout1196.94.16.0/20 rout2196.96.0.0/12 rout3196.104.0.0/14 rout4128.0.0.0/1 rout564.0.0.0/2 rout60.0.0.0/2 rout7

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

rout2,rout1,rout5,rout6,rout3,rout4.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♡q Zadatak 19.


Uočite da se IPv4 adrese, obzirom da su duljine 32 bita, mogureprezentirati kao podaci tipa unsigned int. Primjerice, akorazmatramo IPv4 adresu 00001010 00001011 0001011000011110 (10.11.22.30), pitanje je li u rasponu 10.11.22.0/24može se svesti na uspoređivanje cijelih brojeva u binarnom (ilibilo kojem drugom) zapisu.

logo/inf-logo-pecat



p♡q Zadatak 19. (nast.)


Zaista, pretvorimo li navedenu IPv4 adresu u dekadski zapis,dobivamo broj 168498718. Raspon 10.11.22.0/24 uključujeadrese od 10.11.22.0 do 10.11.22.255, odnosno

od 00001010 00001011 00010110 00000000(u dekadskom zapisu 168498688)do 00001010 00001011 00010110 11111111(u dekadskom zapisu 168498943),

što je ekvivalentno uspoređivanju cijelih brojeva po veličini.

logo/inf-logo-pecat





Osmislite način kojim ćete spremiti tablicu usmjeravanjausmjerivača koji barata s adresama u CIDR zapisu (radielegancije koda, preporučuje se korištenje struktura).Tablica treba biti u mogućnosti sadržati proizvoljan brojunosa, a svaki unos sadrži IPv4 adresu (unsigned int),duljinu prefiksa (unsigned int), te redni brojsučelja/usmjerivača kojem je adresa pridružena(unsigned int).

logo/inf-logo-pecat





Napišite funkciju koja kao parametre prima IPv4 adresu itablicu usmjeravanja, a kao rješenje vraća redni brojsučelja koje odgovara. Obavezno u glavnom dijeluprograma inicijalizirajte testne podatke i testirajte dafunkcija radi na očekivan način. Kao testne podatkemožete koristiti IP adrese i tablicu iz prethodnog zadatka.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 20.


logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 20. (nast.)Uzmimo da pružatelji internet usluga B.net, H1 Telekom iOptima Telekom imaju redom alocirane CIDR adrese193.0.0.0/8, 194.0.0.0/8, 195.0.0.0/8. Svaki od pružateljainternet usluga može imati kupce koji zakupljuju rasponeadresa unutar raspona koje on ima (primjerice, za daljnjuprodaju). B.net ima iduće kupce:

Interwebz Internet, koji ima alociranu adresu193.163.0.0/16, iLololNet, koji ima alociranu adresu 193.176.0.0/12.

H1 Telekom ima iduće kupce:Cats Telekom, koji ima alociranu adresu 194.10.16.0/20, iPokémonWorld, koji ima alociranu adresu 194 .11.0.0/16.

Radi jednostavnosti, uzmite da nema drugih pružatelja internetusluga ni kupaca.

Navedite tablice usmjeravanja za svaki od pružateljainternet usluga, uz pretpostavku da su svi međusobnoizravno povezani.Uzmite da je B.net povezan na H1 Telekom i da je H1Telekom povezan na Optima Telekom, ali da B.net iOptima Telekom nisu međusobno povezani. Naveditetablice usmjeravanja za B.net i Optima Telekom.Uzmite da je kupac Interwebz Internet nabavio izravnuvezu prema pružatelju H1 Telekom, i da je kupac CatsTelekom nabavio izravnu vezu prema pružatelju B.net,pored već postojećih veza. Navedite tablice usmjeravanjaza B.net i H1 Telekom.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 21.


U prethodnom zadatku pretpostavite da je ponovno svaki odpružatelja povezan na preostala dva. Neka sada InterwebzInternet pređe na pružatelj H1 Telekom, a PokémonWorldpređe na pružatelj Optima Telekom.Iskoristite CIDR pravilo najduljeg odgovarajućeg prefiksa da bidali tablice usmjeravanja za sva tri pružatelja usluga i to takoda Interwebz Internet i PokémonWorld mogu zadržatipostojeće adrese.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 22.


logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 22. (nast.)Uzmite da je Sveučilište u Rijeci korisnik usluge pristupaInternetu koji višepristupan (engl. multihomed), tj. da imadvije veze na Internet putem dva različita pružatelja Internetusluga, CARNet (raspon 193.0.0.0/8) i T-Com (raspon194.0.0.0/8). Koristi se adresiranje zasnovano na pružateljuInternet usluga, i UniRI uzima dodijeljenu adresu od CARNeta.T-Com ima unos tipa CIDR najdulji odgovarajući prefiks utablicama usmjeravanja za UniRi.

Opišite koji dolazni promet prema UniRi može doći vezomkoja pripada T-Comu. Razmotrite slučaj u kojem T-Comoglašava i slučaj u kojem ne oglašava postojanje UniRisvijetu korištenjem BGP-a.Koji je minimum oglašavanja vlastite rute prema UniRikoji T-Com mora učiniti da bi sav dolazni promet premaUniRi došao do njega preko T-Comovih veza u slučaju dapukne veza prema CARNetu?Koje probleme je potrebno savladati kako bi UniRi koristioobje veze za odlazni promet?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♠q Zadatak 23.


logo/inf-logo-pecat



p♠q Zadatak 23. (nast.)B.net, ISP s adresom klase B, dogovara s kompanijomKonzum alokaciju dijela adresnog prostora zasnovanog naCIDR-u. Konzum treba IP adrese za računala u tri dijela svojekorporativne mreže: Nabava, Marketing i Prodaja. Ti odjelinamjeravaju rasti na sljedeći način: Nabava ima 5 računala inamjerava na početku prve godine dodati jedno računalo svakitjedan; Marketing neće nikada trebati više od 16 računala, aprodaja treba jedno računalo za dvije poslovnice.Na početku prve godine, Konzum nema poslovnica, ali modelprodaje računa da će na početku druge godine kompanija ćeimati 6 poslovnica i svaki tjedan nakon toga će otvarati novuposlovnicu s vjerojatnosti 60%, a zatvarati postojećuposlovnicu s vjerojatnosti 20% ili održavati postojeći brojposlovnica s vjerojatnosti 20%.

Koji adresini prostor bi bio potreban da podrži plan rastaKonzuma najmanje 7 godina uz pretpostavku daMarketing iskoristi svojih 16 adresa, a Nabava i Prodajase ponašaju kako se očekuje?Koliko dugo će trajati ta dodjela adresa? U trenutku kadkompanija ostane bez nedodijeljenog adresnog prostora,kako će adrese biti dodijeljene trima grupama?U slučaju da CIDR adresiranje nije dostupno zasedmogodišnji plan, koje opcije Konzum ima u terminimadobivanja adresnog prostora?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♡q Zadatak 24.


Predložite algoritam za pretraživanje CIDR tabliceusmjeravanja ili tablice prosljeđivanja koji ne zahtijeva linearnopretraživanje čitave tablice da bi se pronašao najduljiodgovarajući prefiks.(Uputa: Razmislite o prikladnijoj strukturi za pohranu tabliceusmjeravanja.)

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat


Mreža kao (težinski) graf. Optimalno razapinjuće stablo. Kruskalov i Primov algoritam

Pododjeljak 6

Mreža kao (težinski) graf. Optimalno razapinjućestablo. Kruskalov i Primov algoritam

logo/inf-logo-pecat




Matematički aparat područja teorije grafova nudi nam gotovaalgoritamska rješenja za mnoge probleme s kojima se srećemou računalnim mrežama. Da bi ih mogli koristiti, moramo prvoračunalne mreže prikazati kao grafove.Intuitivno je jasno da će nam vrhovi predstavljati domaćine,dok će nam bridovi predstavljati veze. Zbog toga ćemo tepojmove često poistovjećivati.Međutim, da bi uopće mogli išta reći mrežama kao grafovima,moramo uvesti nekoliko osnovnih pojmova teorije grafova.

logo/inf-logo-pecat



Priprema za zadatak. (nast.)Pojam: graf.

Graf je uređeni par pV , E q koji se sastoji od nepraznog skupaV “ tv1, v2, . . . , vnu, čiji se elementi nazivaju vrhovima, teskupa E “ te1, e2, . . . , emu čiji se elementi nazivaju bridovima.

Brid ek P E , čiji su krajnji vrhovi vi i vj definiramo kao skupkoji sadrži točno ta ta dva vrha, tj. ek :“ tvi , vju. Za vrh vi ,odnosno vj , i brid ek tada kažemo da su međusobno incidentni,te brid da ek povezuje vrhove vi i vj . Vrhovi koji su povezanibridom nazivaju se susjednim.Kada grafove uspoređujemo po "veličini", to činimo pomoćubroja vrhova |V |, koji označavamo i sa 𝜈, i broja bridova |E |,koji označavamo i sa 𝜀.

logo/inf-logo-pecat




Pojam: šetnja.

Šetnja S u grafu G je alternirajući niz vrhova i bridova oblikav0e0v1e1v2e2v3 . . . en´1vn, koji počinje i završava vrhom, ukojem je svaki vrh incidentan s bridom koji mu prethodi i sbridom koji mu slijedi, a svaki brid incidentan s vrhovimaizmeđu kojih se nalazi.Duljina šetnje je broj bridova koje šetnja sadrži. Za šetnjukažemo da je zatvorena ako su prvi i posljednji vrh jednaki, aotvorena ako su različiti. Vrhovi šetnje osim početnog ikrajnjeg vrha nazivaju se unutarnjim vrhovima.

Ovaj pojam nam je potreban da bi definirali pojam puta.

logo/inf-logo-pecat



Priprema za zadatak. (nast.)Iako to nismo formalno definirali, intuitivno je jasno što značida se vrhovi ili bridovi ponavljaju, odnosno ne ponavljaju.

Pojam: put, ciklus.

Put je otvorena šetnja u kojoj se vrhovi ne ponavljaju. Ako ugrafu postoji put između svaka dva vrha, za kažemo da je grafpovezan. Ciklus je zatvorena šetnja u kojoj su početni i krajnjivrh jednaki, a unutarnji vrhovi se ne ponavljaju.

Uočite kako iz činjenice da su na putu (ciklusu) ne ponavljajuvrhovi slijedi i da se ne ponavljaju bridovi. Međutim, obrat nemora uvijek vrijediti; može se dogoditi da se u šetnji bridovi neponavljaju, a da se pritom vrhovi ponavljaju. Razmislite zašto.

logo/inf-logo-pecat




U računalnim mrežama često postoje dvije (ponekad i izravne)veze između dva domaćina koje imaju različite karakteristike.Da bi ih mogli uspoređivati po pitanju duljine ili relativnecijene, uvodimo pojam težine brida.

Pojam: težina brida.Težina brida e je broj wpeq pridružen tom bridu. Formalnogovoreći, na skupu bridova E grafa G definirana je funkcijaw : E Ñ Q` koja svakom bridu pridružuje njegovu težinu.

Često će nam težine biti prirodni brojevi. Osim toga je jasnoda je brid veće težine (prevedeno, veza veće cijene prijenosa iliduljine fizičkog medija) manje povoljan za korištenje.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 25.

U ovom zadatku vidjeti ćemo kako na razini usmjeravanja iprosljeđivanja izgleda i funkcionira onaj dio mreže koji često nadijagramima označavamo oblakom.


Na mreži na slici svaki od čvorova je preklopnik. Odredite(datagramske) tablice proslijeđivanja za svaki čvor, u formatuă Odrediste, IduciSkok ą. Brojevi na vezama označavajurelativne cijene; vaše bi tablice trebale proslijeđivati svakipaket putem koji ima najmanju cijenu do cilja.

U ovom zadatku ćemo to riješiti "ručno". Postoji i drugi način,koji koristi Dijkstrin algoritam.

logo/inf-logo-pecat




Slika: Topologija (zadatak 25).

A C

D E B

F3

8

2

1

6

2

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Tablica: (zadatak 25).

Čvor ACilj IdućiSkokB CC CD CE CF C


Čvor BCilj IdućiSkokA EC ED EE EF E

logo/inf-logo-pecat





Čvor CCilj IdućiSkokA AB ED EE EF F


Čvor DCilj IdućiSkokA EB EC EE EF E

logo/inf-logo-pecat





Čvor ECilj IdućiSkokA CB BC CD DF C


Čvor FCilj IdućiSkokA CB CC CD CE C

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat




Naš prethodni zadatak bio je primjer praktične primjere teorijegrafova. Slični, matematički ekvivalentni, problemi postoje i udrugim granama ljudske djelatnosti (primjerice, optimizacijadistribucije električne energije).Međutim, to je općenito poprilično dugotrajan postupak akose izvodi na način na koji smo ga mi izvodili. Grafovi savelikim brojem ciklusa nude mnogo mogućih puteva izmeđudva vrha, i zato postoji potreba za optimalnijim algoritmom.Jedno od rješenja ponudio je 1956. godine matematičar poimenu Joseph Kruskal.

logo/inf-logo-pecat




Pojam: podgraf.

Podgraf P “ pV 1, E 1q grafa G “ pV , E q je graf čiji je skupvrhova V 1 Ď V , a skup bridova E 1 Ď E je restringiran na V 1

(tj. u E 1 spadaju samo bridovi koji povezuju vrhove iz V 1).

Pojam: stablo, razapinjuće stablo.

Stablo je povezan graf koji nema ciklusa.Razapinjuće stablo povezanog grafa G je podgraf T pGq kojisadrži sve vrhove od G i koji je stablo.

Kako razapinjuće stablo sadrži samo neke bridove, jasno je danije nužno jedinstveno.

logo/inf-logo-pecat




Pojam: optimalno razapinjuće stablo.

Neka je G povezan težinski graf i P njegov podgraf.Definirajmo ukupnu težinu wpPq podgrafa P “ pV 1, E 1q kaosumu težina svih njegovih bridova, tj.

wpPq “ÿ

ePE 1

wpeq.

Optimalno razapinjuće stablo od G je razapinjuće stablokoje ima najmanju ukupnu težinu. Označavamo ga sa T ˚pGq.

Jasno je da u težinskom grafu općenito neće sva razapinjućastabla imati jednaku težinu, tako da ova definicija ima smisla.

logo/inf-logo-pecat



Priprema za zadatak. (nast.)Sada možemo dati Kruskalov algoritam.

Pravilo: Kruskalov algoritam.

1 F :“ H, T :“ pV , F q2 S :“ E3 while (S ‰ H^ T ‰ T pGq)

izbaci iz S brid e najmanje težine (S :“ Szteu)ako dodavanjem tog brida ne nastaje ciklus u T , dodajga u skup F (F :“ F Y teu), u protivnom ga odbaci.

Ovaj algoritam je složenosti Op|E |log |E |q.

Kruskal je u svom radu dokazao teorem koji osigurava da jesvako stablo generirano Kruskalovim algoritmom optimalno.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 26.

U prethodnom zadatku bi primjena Kruskalovog algoritma dalarezultat u kojem jedini brid koji ne bi bio odabran je brid težine8. Zato ćemo za primjer primjene Kruskalovog algoritma uzetizadatak u kojem postoji veća razlika između težina i nešto višebridova, takoreći konkretan netrivijalni primjer.


Na grafu danom na slici svaki od vrhova je jedna od zračnihluka u SAD-u. Bridovi označavaju postojeće veze i njihoveudaljenosti (cijene). Odredite optimalno razapinjuće stablo ipokušajte objasniti što je njime predstavljeno.

logo/inf-logo-pecat




Slika: Graf udaljenosti zračnih luka (zadatak 26).

SFO

LAX DFW

ORD

JFK

BOS

MIA

2704

1846

1464337

1235

2342

802

1121

876

740

1090

1258187

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Redom uzimamo bridove težine 187, 337, 740, 802. Brid težine876 preskačemo jer zatvara ciklus. Zatim uzimamo brid težine1090, a brid težine 1121 preskačemo. Uzimamo brid težine1235 i time smo završili razapinjuće stablo grafa, jer postojiveza (ne nužno direktna) između svaka dva čvora. Osim toga,uzeli smo ukupno 6 bridova, što je broj bridova stabla sa 7vrhova.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat


Izgradnja tablica usmjeravanja i tablica prosljeđivanja: vektor udaljenosti i stanje veza

Pododjeljak 7

Izgradnja tablica usmjeravanja i tablicaprosljeđivanja: vektor udaljenosti i stanje veza

logo/inf-logo-pecat




Pojam: ruta.Ruta (engl. route) je uređeni par koji se sastoji od odredišneadrese i atributa puta u mreži. Atributi variraju u ovisnosti oprotokolu usmjeravanja.

logo/inf-logo-pecat




Pojam: vrste ruta.Kod usmjerivača razlikujemo tri vrste ruta:

statičke, koje se ručno dodaju na usmjerivače,zadane, koje služe kao smjer paketa u slučaju da nitijedan od unosa ne odgovara,dinamičke, koje usmjerivači otkrivaju međusobnimrazmjenama tablica usmjeravanja.

Prve dvije vrste vidjeli smo u prethodnim zadacima;posljednjom vrstom baviti ćemo se u ovom dijelu.

logo/inf-logo-pecat




Pojam: težina veze.Težina veze (engl. link weight) je broj pridružen vezi koji sekoristi kod otkrivanja ruta. Pritom se koriste jedna ili više odidućih metrika:

broj skokova,širina frekventnog pojasa,zadržavanje,opterećenje,pouzdanost (broj grešaka).

logo/inf-logo-pecat




Pravilo: vektor udaljenosti: način rada.

Kod protokola usmjeravanja tipa vektor udaljenosti (engl.distance-vector), svaki čvor razmjenjuje svoja znanja oputovima s čvorovima s kojima je izravno vezan. Na taj senačin znanja svakog čvora postupno šire cijelom mrežom.Svaki čvor izračunava optimalni put od sebe do svakog drugogčvora u mreži i oblikuje tablicu usmjeravanja i tablicuprosljeđivanja.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 27.


Za mrežu danu na slici odredite globalne tablice vektoraudaljenosti u slučaju kad

svaki čvor zna udaljenosti samo do svojih susjeda,svaki čvor je informaciju iz prethodnog koraka preniosvojim susjedima, tese dogodi još jedna iteracija prijenosa svih informacijakoje čvor ima susjedima.

logo/inf-logo-pecat





rout1 rout3

rout4 rout5 rout2

rout63

8

2

1

6

2

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Tablica: Prvi korak (zadatak 27).

rout1 rout2 rout3 rout4 rout5 rout6rout1 0 8 3 8 8 8

rout2 8 0 8 8 2 8

rout3 3 8 0 8 1 6rout4 8 8 8 0 2 8

rout5 8 2 1 2 0 8

rout6 8 8 6 8 8 0

logo/inf-logo-pecat




Tablica: Drugi korak (zadatak 27).

rout1 rout2 rout3 rout4 rout5 rout6rout1 0 8 3 8 4 9rout2 8 0 3 4 2 8

rout3 3 3 0 3 1 6rout4 8 4 3 0 2 8

rout5 4 2 1 2 0 7rout6 9 8 6 8 7 0

logo/inf-logo-pecat




Tablica: Treći korak (zadatak 27).

rout1 rout2 rout3 rout4 rout5 rout6rout1 0 6 3 6 4 9rout2 6 0 3 4 2 9rout3 3 3 0 3 1 6rout4 6 4 3 0 2 9rout5 4 2 1 2 0 7rout6 9 9 6 9 7 0

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 28.


Za mrežu danu na slici u prethodnom zadatku pretpostavite datablice prosljeđivanja imaju podatke kao na kraju zadatka.Neka je tada veza čvorova rout3 i rout5 prekinuta. Odredite:

tablice prosljeđivanja čvorova rout1, rout2, rout4 i rout6nakon što su rout3 i rout5 javili o novonastalom stanju,tablice prosljeđivanja čvorova rout1 i rout4 nakon njihoveiduće međusobne izmjene podataka o usmjeravanju, tetablicu prosljeđivanja čvora rout3 nakon što rout1 napraviizmjenu podataka o usmjeravanju s njim.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Tablica: Prvi dio—čvor rout1(zadatak 28).

Cilj Cijena IdućiSkokrout1 0 ´

rout2 8 ´

rout3 3 rout3rout4 8 ´

rout5 8 ´

rout6 9 rout3



rout2 0 ´

rout3 8 ´

rout4 4 rout5rout5 2 rout5rout6 8 ´

logo/inf-logo-pecat







rout4 0 ´



Cilj Cijena IdućiSkokrout1 9 rout3rout2 8 ´


rout5 8 ´

rout6 0 ´

logo/inf-logo-pecat




Tablica: Drugi dio—čvor rout1(zadatak 28).


rout2 12 rout4rout3 3 rout3rout4 8 rout4rout5 10 rout4rout6 9 rout3

Tablica: Drugi dio—čvor rout4(zadatak 28).

Cilj Cijena IdućiSkokrout1 8 rout1rout2 4 rout5rout3 11 rout1rout4 0 ´

rout5 2 rout5rout6 17 rout1

logo/inf-logo-pecat




Tablica: Treći dio—čvor rout3 (zadatak 28).

Cilj Cijena IdućiSkokrout1 3 rout1rout2 15 rout1rout3 0 ´

rout4 11 rout1rout5 13 rout1rout6 6 rout6

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat




Pravilo: stanje veza: način rada.

Kod protokola usmjeravanja tipa stanje veza stanje veza(engl. link-state) čvorovi šalju podatke samo o stanju svojihveza sa susjedima svakom čvoru u sastavljenoj mreži. Svakičvor razlikuje veze koje su potvrđene (engl. confirmed) i onekoje su predložene (engl. tenative) kao najkraće veze do nekogdrugog čvora. Na temelju tih podataka svaki čvor oblikujesvoju tablicu usmjeravanja i tablicu prosljeđivanja.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 29.

U ovom ćemo zadatku vidjeti kako jedan čvor primainformacije od svih ostalih kad se koristi stanje veza.


Za mrežu danu na slici u prethodnom zadatku pokažite kakoalgoritam stanja veza gradi tablicu usmjeravanja za čvor rout4.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Informacije koje usmjerivači izmjenjuju navoditi ćemo kaouređenu trojku oblika pCilj , UkupnaTezina, IduciSkokq. Usvakom koraku veze iz prethodnog se nasljeđuju.

Na početku rout4 zna samo za vezu do samog sebe,prout4, 0,´q, i ona je potvrđena.rout4 dobiva dvije predložene veze, prout1, 8, rout1q iprout5, 2, rout5q. Kako iz rout4 postoje dva puta premavan, od kojih je jedan težine 2, a drugi težine 8, vezaprout5, 2, rout5q je potvrđena.rout4 dobiva dvije predložene veze, prout2, 4, rout5q iprout3, 3, rout5q, koje su odmah potvrđene.

logo/inf-logo-pecat




rout4 dobiva predloženu vezu prout1, 6, rout5q, kojazamjenjuju prout1, 8, rout1q, te prout6, 9, rout5q. Obje vezepostaju potvrđene.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 30.


Razmotrite mrežu danu na slici, koja koristi tehnikuusmjeravanja stanje veza. Uzmite da veza rout2 ´ rout4doživljava kvar, i da se zatim dogodi iduće:

Dodan je čvor rout6 s vezom prema rout5.Dodan je čvor rout7 s vezom prema rout3.Dodana je veza rout7 ´ rout1.

logo/inf-logo-pecat





Veza rout2 ´ rout4 je sada popravljena. Opišite koji paketiprotokola stanje veza će biti poslani mrežom. Pretpostavite daje inicijalni sekventni broj svih čvorova 1, i da nijedan paket nedoživljava istek vremena, i da oba kraja veze koriste istisekventni broj u LSP-ima te veze, veći od bilo kojegsekventnog broja koji je prije korišen.

logo/inf-logo-pecat





rout1 rout2

rout3

rout4 rout5

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 31.


Pretpostavimo da su zadane tablice prosljeđivanja za čvoroverout1 i rout6, u mreži gdje sve veze imaju cijenu 1. Odreditegraf najmanje mreže konzistente s tim tabelama.

logo/inf-logo-pecat




Tablica: Čvor rout1 (zadatak 31).

Čvor Cijena IdućiSkokrout1 0 ´

rout2 1 rout2rout3 2 rout2rout4 1 rout4rout5 2 rout2rout6 3 rout4

Tablica: Čvor rout6 (zadatak 31).

Čvor Cijena IdućiSkokrout1 3 rout5rout2 2 rout3rout3 1 rout3rout4 2 rout5rout5 1 rout5rout6 0 ´

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Kako sve veze imaju cijenu 1, cijena puta nam kaže koliko imaveza između dva čvorova.Uočimo prvo iz prvog stupca obaju tablica da naša mrežamora imati barem 6 čvorova. Nacrtajmo ih.

Slika: Šest čvorova (zadatak 31).

rout1 rout2 rout3

rout4 rout5 rout6

logo/inf-logo-pecat




Razmotrimo u tablicama sve veze koje imaju cijenu 1.Spajamo rout1 sa rout2 i sa rout4, a rout6 sa rout3 i sa rout5.Razmotrimo veze cijene 2 i spojimo iduće skokove tih veza saciljevima (to možemo obzirom da te veze imaju samo jedančvor na putu do cilja). Na taj način spajamo rout2 i rout3,rout2 i rout5, rout4 i rout5. Veze duljine 3 navedene utablicama su već ostvarene u ovoj mreži.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat


Problem petlje usmjeravanja. Razdvojeni horizont

Pododjeljak 8


logo/inf-logo-pecat




Pojam: oglašavanje rute.

Oglašavanje rute (engl. route advertisment)

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 32.


Razmotrite jednostavnu mrežu danu na slici, u kojoj čvorovirout2 i rout3 razmjenjuju informacije o usmjeravanjukorištenjem vektora udaljenosti. Sve veze imaju cijenu 1.Pretpostavite da je sada veza čvorova rout1 i rout2 prekinuta.

Odredite niz izmjena tablica usmjeravanja čiji je krajnjirezultat stvaranje „petlje” između rout2 i rout3.(Napomena: postoji više od jednog rješenja.)Opišite kako će se zatim odvijati razmjena informacija ousmjeravanju. Taj problem se naziva brojanje dobeskonačnosti (engl. count to infinity).

logo/inf-logo-pecat





rout1 rout2 rout3

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.Nužan i dovoljan uvjet da se to dogodi je da rout3informacije o dostupnim mrežama javi rout2, nakon što jerout2 otkrio da postoji problem u vezi rout1 ´ rout2, aliprije nego nego je rout2 javio rout3 da više ne možedoseći rout1.rout3 će javiti rout2 da zna put do rout1, i da mu jeudaljenost do rout1 jednaka 2, koji će rout2 prihvatiti, azatim javiti rout3 da mu je put do rout1 opet postaodostupan i da mu je udaljenost jednaka 3. Isti proces ćese ponavljati do „beskonačnosti”, koja je u ovomalgoritmu postavljena na vrijednost 16.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♠q Zadatak 33.


Ovaj zadatak nastavlja se na prethodni.Procijenite vjerojatnost prethodno opisanog događaja,pretpostavljajući da rout2 i rout3 šalju promjene utablicama usmjeravanja u slučajno odabranim vremenima,ali u prosjeku jednako često.Procijenite vjerojatnost formiranja petlje ako rout2 javisvima promjenu u tablici usmjeravanja unutar jednesekunde od trenutka kada je veza trout1, rout2u prekinuta,dok rout3 javlja promjene svakih 60 sekundi uniformno.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat




Za sprječavanje stvaranja petlje usmjeravanja koristi serazdvojeni horizont.

Pojam: razdvojeni horizont.

Metoda razdvojenog horizonta (engl. split horizon) radi takoda čvor routi kod slanja informacija o usmjeravanju čvoru routjizostavlja puteve koje je od njega naučio.

logo/inf-logo-pecat




Pojam: razdvojeni horizont s beskonačnim povratom.

Metoda razdvojenog horizonta s beskonačnim povratom(engl. split horizon with poison reverse) radi tako da čvor routičvoru routj vraća informacije o putevima naučenim od njega,ali pritom udaljenosti postavlja na beskonačnu vrijednost.

Razdvojeni horizont s beskonačnim povratom navodimo radipotpunosti, u zadacima ga nećemo koristiti.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 34.


Razmotrite situaciju u kojoj se stvara petlja usmjeravanja umreži na slici u trenutku kada je veza rout1 ´ rout5 prekinuta.Pretpostavite da se obnove tablica usmjeravanja događajujedna-po-jedna, da svi čvorovi koriste razdvojeni horizont, i darout1 šalje svoj izvještaj o nedostupnosti čvora rout5 čvorurout2 prije nego rout3. (Uočite da simetrično možemopretpostaviti da rout1 šalje izvještaj o nedostupnosti čvorarout5 čvoru rout3 prije nego rout2.)

logo/inf-logo-pecat





Pronađite barem jedan niz obnova tablica usmjeravanjaizmeđu čvorova rout1, rout2 i rout3, vezanih uz cilj rout5,koje vode ka stvaranju petlje.(♣) Navedite sve moguće takve nizove obnova tablicausmjeravanja.

Radi jednostavnosti možete zanemariti obnove koje ne dovodedo promjena.

logo/inf-logo-pecat





rout1

rout6

rout5 rout2

rout3 rout4

rout7

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

U nastavku ćemo sa routi Ñ routj označiti da čvor routi šalječvoru routj informacije o rout5. Na satu smo dali jednu odmogućnosti; ovdje ćemo navesti sve.

Bilo koliko razmjena informacija oblika rout2 Ñ rout3 irout3 Ñ rout2 ne mijenja sadržaj tablica usmjeravanjavezan uz rout5. Pored toga, obzirom da se koristirazdvojeni horizont, rout2 Ñ rout1 i rout3 Ñ rout1 nisudozvoljeni.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)Obzirom da smo pretpostavili da čvor rout1 šalje izvještajo nedostupnost i čvor rout2 prije nego što ga šalje čvorrout3, prvi relevantan izvještaj je rout1 Ñ rout2. Sadajedino rout3 vjeruje da je rout5 moguće doseći, i to prekorout1; u tablicama usmjeravanja čvora rout3 ostaje unosprout5, 2, rout1q.U ovom trenutku moguće su izmjene: rout1 Ñ rout3,rout3 Ñ rout2 i rout2 Ñ rout3; rout1 Ñ rout2 irout2 Ñ rout1 ne mijenjaju unose vezane uz rout5, arout3 Ñ rout1 nije dozvoljen zbog razdvojenog horizonta.

Ako se dogodi rout1 Ñ rout3 ili rout2 Ñ rout3, stvaranjepetlje se zaustavlja, jer rout3 dobiva informacije onedostupnosti rout5.

logo/inf-logo-pecat




Nakon izmjene rout3 Ñ rout2 tablica čvora rout3 imaprout5, 2, rout1q, a tablica usmjeravanja rout2 imaprout5, 3, rout3q; postoje dva čvora koja vjeruju udostupnost rout5.

Relevantne mogućnosti su sada rout2 Ñ rout1 irout1 Ñ rout3.

Ako rout2 Ñ rout1, tablica usmjeravanja rout1 imaprout5, 4, rout3q i stvorena je petlja.

logo/inf-logo-pecat




Ako rout1 Ñ rout3, onda rout2 postaje jedini koji vjerujeu dostupnost rout5. Jedina mogućnost koja ne prekidavjerovanje u dostupnost čvora rout5 je rout2 Ñ rout1,koja čini da i rout1 počinje vjerovati u dostupnost rout5.U ovom trenutku, razmjena rout1 Ñ rout3 će formiratipetlju. S druge strane, rout3 Ñ rout2 će učiniti da jedinorout1 vjeruje u dostupnost rout5.

U ovisnosti o tome kojim redoslijedom se informacije ousmjeravanju sada razmjenjuju, može se dogoditi jedna od trimogućnosti:

stvaranje petlje,eliminacija vjerovanja o dostupnosti rout5 sa svih čvorova,

logo/inf-logo-pecat




alternacija situacije u kojoj jedan od čvorova rout1, rout2 irout3 vjeruje u dostupnost rout5 sa situacijom u kojojpostoje dva.

Dodatak: beskonačni povrat.

Uočimo da beskonačni povrat ne utječe na formiranje petljeusmjeravanja.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 35.


Pretpostavite da skup usmjerivača koristi tehniku razdvojenoghorizonta; zanimati će nas koju razliku u tom slučaju činikorištenje beskonačnog povrata.

Pokažite da korištenje beskonačnog povrata ne pravirazliku u stvaranju petlje usmjeravanja u dva primjeraopisana u poglavlju 4.4.2 u slučaju kada čvorovi koristerazdvojeni horizont.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 35. (nast.)Tekst zadatka (zadatak 35).

Pretpostavite da usmjerivači rout1 i rout2 nekako dođu usituaciju da pakete adresirane na određeni cilj H1prosljeđuju jedan prema drugome. Opišite kako će se ovasituacija razvijati sa i bez korištenja beskonačnog povrata.Dajte primjer niza događaja koji vode rout1 i rout2 premastanju kao u prethodnom slučaju, čak i ako se koristibeskonačni povrat. (Uputa: pretpostavite da su rout1 irout2 povezani preko veoma spore veze, da dosežu H1preko trećeg čvora rout3, i da istovremeno oglašavaju rutejedan drugome.)

logo/inf-logo-pecat





rout1

rout2

rout3 net1 H1

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat




Pravilo: hold-down.Hold-down je tehnika izbjegavanja stvaranja petlji kodusmjeravanja korištenjem vektora udaljenosti, kod koje čvoroviignoriraju obnove određeno vrijeme dok su informacije odprekidu veze ne stignu proširiti mrežom. Najčešća vrijednost jetri puta veća od vremenskog intervala obnove tablicausmjeravanja.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 36.


logo/inf-logo-pecat




Razmotrite mrežu na slici, gdje sve veze imaju cijenu 1, osimveze rout3 ´ rout4 koja ima cijenu 10. Pretpostavite da je vezarout3 ´ rout1 prekinuta i da rout2 odmah nakon što se todogodilo oglašava usmjerivaču rout1 rutu prema rout3 kojastvara petlju (to je pogrešna ruta, preko rout1).

Navedite rezultate korištenja tehnike hold-down, iiskoristite ih da opišete razvoj petlje usmjeravanja u objemreže.U kolikoj mjeri može hold-down spriječiti nastanak petljeu rout3 ´ rout1 ´ rout2 mreži bez zadržavanja oktrivanjaalternativne rute u rout3 ´ rout1 ´ rout2 ´ rout4 mreži?

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 36. (nast.)Slika: Mreža 1 (zadatak 36).

rout3 rout1 rout2

rout4

Slika: Mreža 2 (zadatak 36).

rout3 rout1 rout2

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

FALI

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat




Pravilo: algoritam pretraživanja prema naprijed.

Algoritam pretraživanja prema naprijed (engl. forwardsearch algorithm)

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 37.


Navedite korake algoritma pretraživanja prema naprijed kojiizgrađuje tablicu usmjeravanja za čvor rout1 u mreži prikazanojna slici.

logo/inf-logo-pecat





rout1 rout2 rout3

rout4 rout5

5

2

422

1

5

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 38.


Uzmite da čvorovi u mreži danoj na slici sudjeluju uusmjeravanju tipa stanje veza, i da rout3 prima kontradiktorneLSP-e; jedan od rout1 koji tvrdi da je veza rout ´ rout2neispravna i drugi od rout2 koji tvrdi da je veza rout1 ´ rout2ispravna.

Kako se to može dogoditi?Što može rout3 učiniti? Što on može očekivati?

Kod rješavanja nemojte pretpostavljati da LSP-i sadrže bilokakav vremenski pečat koji je dovoljno sinkroniziran narazličitim čvorovima da bi bio upotrebljiv.

logo/inf-logo-pecat





logo/inf-logo-pecat




rout1

rout2

rout3

net1

net2

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 39.


logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 40.


logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 41.


logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♢q Zadatak 42.


logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♢q Zadatak 43.


logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♢q Zadatak 44.


logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat


Međudomensko usmjeravanje

Pododjeljak 9


logo/inf-logo-pecat




Pojam: BGP.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 45.


Razmotrite mrežu prikazanu na slici u kojoj oblacipredstavljaju dijelove mreže u vlasništvu jednog davateljausluga i ucrtane su veze među njima.

Koliko ruta prema net1 imaju BGP speakers mreže net2?

logo/inf-logo-pecat





net3

net1 net2

H1 H2

link1

link2

link3 link4

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 46.


logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♡q Zadatak 47.


logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat


MTU i fragmentacija paketa. PMTU

Pododjeljak 10


logo/inf-logo-pecat




Pojam: MTU.Najveća jedinica prijenosa (engl. Maximum transmissionunit, MTU) komunikacijskog protokola mrežnog sloja jeveličina (u bajtovima) najveće podatkovne jedinice korisnogtereta koju taj protokol može dalje proslijediti.

MTU se najčešće spominje kada govorimo o komunikacijskomsučelju (Ethernet kartica, serijski port, . . . ). Neki standardi(npr. Ethernet) definiraju fiksnu veličinu MTU-a, a drugiodlučuju o veličini MTU-a u trenutku povezivanja.

logo/inf-logo-pecat




Primjer: Ethernet II.Za Ethernet II okvir MTU iznosi 1500. Obzirom da znamo dase MTU odnosi na veličinu koja se izražava u bajtovima,jedinica se ne navodi.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 48.


Razmislite o sljedeća dva pitanja.Koje su prednosti veće vrijednosti MTU-a?Koje su nedostaci veće vrijednosti MTU-a?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Veća vrijednost MTU-a pridonosi većoj efikasnosti jer sepovećava omjer korisnog tereta i zaglavlja. Pored toga, toznači i obradu manjeg broja paketa za istu količinu podataka,pa je vrijeme obrade kraće.

logo/inf-logo-pecat




S druge strane, veći paketi mogu uzrokovati veće gubitke jer seponekad moraju popunjavati do maksimalne veličine (akonema dovoljno podataka za poslati). Osim toga, onizauzimaju vezu više vremena, što uzrokuje veće čekanje napočetak prijenosa, a to je naročito problem kod protokola sadijeljenim medijem (npr. Ethernet). Pogotovo su problematičnii u prisustvu grešaka, jer se u slučaju greške mora ponavljatiprijenos veće količine podataka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 49.


Zašto polje Fragment Offset u IPv4 zaglavlju mjeri pomak u8-bajtnim jedinicama? (Uputa: prisjetite se da polje FragmentOffset ima duljinu 13 bitova.)

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

IPv4 zaglavlje predviđa samo 13 bit za Fragment Offsetpolje, ali duljina paketa može biti do 216 ´ 1 bajtova (jer jepolje Total Length duljine 16 bit).Da bi mogli adresirati fragmentaciju paketa maksimalneveličine, moramo računati pomake u veličini od

216

213 “ 23“ 8

bajtova. To dozvoljava maksimalni pomak veličine

p213´ 1q ˆ 8 “ 65 528

logo/inf-logo-pecat




bajtova, na što kad dodamo veličinu zaglavlja

65 528` 20 “ 65 548

dobivamo vrijednost veću od maksimalne duljine IP paketakoja s uračunatom veličinom zaglavlja iznosi 65 535 bajta.Tu postoji samo jedan slučaj koji može biti problematičan;naime, na mreži koja ima MTU veličine 8ˆ n ` 7, n P Npoložaj granica bi se pokazao prilično neprikladan. Međutim, 8bajtova je dovoljno malo da to nije značajan problem.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 50.


Pretpostavimo da je TCP poruka koja sadrži 2048 bajtovapodataka i 20 bajtova TCP zaglavlja dana IP sloju da jeprenese preko dvije mreže na Internetu (primjerice, od izvornogdomaćina do usmjerivača, a zatim od usmjerivača do ciljnogdomaćina).

Prva mreža koristi 14-bajtno zaglavlje, a MTU je 1024;druga mreža koristi 8-bajtno zaglavlje, a MTU je 576.

Odredite veličine i pomake skupa fragmenata dostavljenihmrežnom sloju na ciljnom domaćinu. Pretpostavite da su svaIP zaglavlja veličine 20 bajtova.

logo/inf-logo-pecat





H1 rout1 H21024 576

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Ukupna veličina najvećeg okvira na prvoj mreži je 1038 B, a nadrugoj 584 B; međutim, uočite da nam veličine zaglavlja mrežena sloju veze podataka ne igraju ulogu, obzirom da nas zanimasamo koliko veliki IPv4 paket stane u koristan dio, a u tomeveličina zaglavlja mreže nema nikakvu ulogu.Razmotrimo prvo prvu mrežu. Da bi dobili koliko podatakastane u svaki od okvira, od MTU-a odbijamo veličinu IPzaglavlja i dobivamo da možemo u svakom okviru imati

1024 B´ 20 B “ 1004 B

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)podataka korisnog dijela na nivou IP sloja. Kako 1004 nijevišekratnik od 8, a pomaci se mjere u 8-bajtnim jedinicama,svaki fragment može sadržavati najviše

8ˆ t1004

8 u “ 1000

bajta, što znači da će u svakom okviru 4 B biti neiskorišteno.Kako moramo prenijeti

2048 B` 20 B “ 2068 B

podataka, i kako je

2068 B “ 1000 B` 1000 B` 68 B,

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)slijedi da imamo tri paketa, dva veličine korisnog dijela po1000 bajta, i jedan veličine 68 bajta.U drugoj mreži, paket veličine 68 bajta se neće fragmentirati,ali paketi veličine 1000 bajta bit će fragmentirani. Koristanteret okvira je u ovoj mreži

576 B´ 20 B “ 556 B,

a zatim je8ˆ t

5568 u “ 552.

Slično kao i ranije dobivamo da je

1000 B “ 552 B` 448 B.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka. (nast.)Naposlijetku će mrežni sloj primatelja primiti 5 paketa, 2veličine korisnog dijela 552 B, 2 po 448 B i jedan od 68 B,odnosno

Tablica: Fragmenti (zadatak 50).

DF MF Fragment Offset veličina korisnog dijela0 1 0 552 B0 1 69 448 B0 1 125 552 B0 1 194 448 B0 0 250 68 B

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat




Pojam: put.

Put (engl. path) je skup čvorova i veza u mreži koji se koristiza komunikaciju neka dva krajnja čvora.

logo/inf-logo-pecat




Pojam: MTU puta.

MTU puta (engl. path MTU, PMTU) je najmanja vrijednostMTU-a na svim vezama na putu između dva domaćina, što zaput P formalno pišemo

PMTU :“ mintMTUplinkq | link P Pu.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 51.


Pretpostavimo da možemo odrediti MTU puta koji se koristi uprošlom zadatku, i da možemo iskoristiti tu vrijednost kaoMTU za sve segmente (veze) tog puta.Odredite veličine i pomake skupa fragmenata dostavljenihmrežnom sloju na ciljnom domaćinu.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.Koristeći podatke iz prethodnog zadatka, za MTU putadobivamo

PMTU “ mint576, 1024u “ 576.

Od tog broja odbijamo veličinu zaglavlja IP sloja na isti načinkao u prethodnom zadatku, i dobivamo 552. Opet imamo

8ˆ t5568 u “ 552,

pa pakete moramo fragmentirati u fragmente veličine 552 B, idobivamo veličine korisnog dijela IP paketa

2068 B “ 552 B` 552 B` 552 B` 412 B.

logo/inf-logo-pecat




Pomaci su sada:

Tablica: Fragmenti (zadatak 51).

DF MF Fragment Offset veličina korisnog dijela0 1 0 552 B0 1 69 552 B0 1 138 552 B0 0 207 412 B

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat




Pojam: ICMP.Internet Control Message Protocol (ICMP) je jedan odosnovnih protokola TCP/IP modela. Najčešće se koristi zaslanje poruka o pogreškama koje, primjerice, javljaju datražena usluga, domaćin ili mreža nisu dostupni.Zaglavlje ICMP poruke dolazi nakon IPv4 zaglavlja, ukupne jeduljine 8 bajtova, i sastoji se od sljedećih polja:

Type (8 bit), tip ICMP poruke,Code (8 bit), podtip danom tipu poruke,Checksum (16 bit),Rest of Header (32 bit), ovisi o tipu i kodu.

logo/inf-logo-pecat




Pravilo: postupak određivanja MTU-a puta.

Za određivanje MTU-a puta koriste se ICMP poruke tipa 3,Destination Unreachable, kod 4, Fragmentationrequired, and DF flag set.Domaćin koji određuje MTU puta šalje IP paket maksimalneveličine koja stane u okvir mreže na koju je spojen; prviusmjerivač koji ga ne može dalje proslijediti vraća ICMPporuku tipa 3, kod 4, u kojima krajnjih 16 bita dijela Rest ofHeader sadrži MTU idućeg skoka.Domaćin smanjuje MTU na tu vrijednost i ponavlja postupak.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 52.


Opišite postupak određivanja MTU-a puta za mrežu danu naslici u situaciji kada domaćin H1 započinje komunikaciju sdomaćinom H2.

logo/inf-logo-pecat





H1

rout1 rout2 rout3

H2

15001024 576

1500

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Struktura svake ICMP poruke koja će biti poslana biti će 00000011 (tip) 0000 0100 (kod) ... (kontrolni zbroj, izračun jeprilično netrivijalan) 0000 0000 0000 0000 (prvih 16 bitovau ostatku zaglavlja) i zatim slijedi zapis MTU-a u binarnomobliku sa 16 bitova.

H1 šalje IP paket veličine korisnog dijela 1480 bajta kojiima zastavicu DF postavljenu na 1 i zastavicu MFpostavljenu na 0; rout1 odbacuje paket i šalje H1 ICMPporuku tipa 3, kod 4, u kojoj zadnjih 16 bita imavrijednost 0000 0100 0000 0000.

logo/inf-logo-pecat




H1 šalje IP paket veličine korisnog dijela 1000 bajta kojiima zastavicu DF postavljenu na 1 i zastavicu MFpostavljenu na 0; rout2 odbacuje paket i šalje H1 ICMPporuku tipa 3, kod 4, u kojoj zadnjih 16 bita imavrijednost 0000 0010 0100 0000.H1 šalje IP paket veličine korisnog dijela 552 bajta kojiima zastavicu DF postavljenu na 1 i zastavicu MFpostavljenu na 0, koji uredno stiže do H2, te do krajaprijenosa podataka tom konekcijom koristi tu veličinu.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♠q Zadatak 53.


Pretpostavimo da je IP paket fragmentiran u 10 fragmenata,od kojih svaki ima mogućnost izopačenja (gubitka) 1 %.nezavisno od ostalih. Aproksimativno se može reći da je tadavjerojatnost gubitka paketa zbog gubitka nekog od fragmenata10 %. Koja je vjerojatnost gubitka cijelog paketa tijekomprijenosa ako se paket prenosi dvaput, uz pretpostavku

da su svi fragmenti paketa bili dio istog prijenosa,da su fragmenti raspoređeni proizvoljno u dva prijenosa?

Objasnite na koji način bi polje Identification moglo bitikorisno u ovom slučaju.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 54.


U idućim tablicama navedeni su fragmenti i istaknuta su impolja Flags i Fragment Offset.Pretpostavimo da svi fragmenti navedeni u tablicama prolazekroz još jedan usmjerivač kojim dolaze na vezu na kojoj MTUiznosi 380, i na kojoj se nalazi odredišni domaćin.

Odredite fragmente koji tada nastaju.Koliko bi fragmenata nastalo da je pošiljatelju na početkubio poznat MTU puta?

logo/inf-logo-pecat





(Napomena: kao što smo spomenuli, polje Identificationsluži za raspoznavanje fragmenata istog paketa. Njegova jevrijednost za sve fragmente u ovom zadatku jednakak P t0, 1, 2, . . . , 65535u.)

logo/inf-logo-pecat




Tablica: Poslani paket.

. . . Ident = k 0 0 0 0 . . . 1480 B podataka

Tablica: Fragmenti (MTU “ 576).




logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Odbijajući 20 bajtova IPv4 zaglavlja od MTU-a, dobivamo

380 B´ 20“360 B,

što je djeljivo s 8, pa se paket veličine korisnog dijela 552 Bdijeli na

552 B “ 360 B` 192 B,

a paket veličine korisnog dijela 396 B na

376 B “ 360 B` 16 B.

logo/inf-logo-pecat




Naposlijetku dobivamo:

Tablica: Fragmenti (MTU “ 380) (zadatak 54).

DF MF Fragment Offset veličina korisnog dijela0 1 0 360 B0 1 45 192 B0 1 69 360 B0 1 114 192 B0 1 138 360 B0 0 183 16 B

logo/inf-logo-pecat




Da je pošiljatelju bio poznat MTU puta (koji iznosi 380),nastalo bi pet fragmenta:

četiri fragmenta koja imaju veličinu korisnog dijela 360 B ipomake redom 0, 45, 90, 135 te zastavicu MF postavljenuna vrijednost 1, tejedan fragment veličine 40 B i pomaka 180, zastavica MFima vrijednost 0.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 55.


Razmislite o sljedećem.Zašto IPv4 sastavlja fragmente na kraju (tj. na domaćinukoji prima paket), umjesto na idućem usmjerivaču?Zašto je u IPv6 standardu fragmentiranje paketa ucijelosti izbačeno?

(Uputa: razmišljajte o razlici između fragmentacije na razini IPsloja i fragmentacije na razini sloja veze podataka.)

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

IPv4 zahtjeva da se ponovno sastavljanje fragmenatadogađa na razini sloja veze podataka, tj. da je za njegatransparentno. Fragmentacija na razini IPv4 sloja radi sesamo u slučajevima kada fragmentacija na razini slojaveze podataka nije praktična. Međutim, obzirom da suusmjerivači najčešće vrlo opterećeni, ponovno sastavljanjefragmenata na njima će samo povećati to opterećenje, štoje lošije rješenje.

logo/inf-logo-pecat




IPv6 koristi fragmentaciju sloja veze podataka(isključivo); iskustvo je pokazalo probleme sperformansama kod IPv4 fragmentacije, i pomoglo uuspostavljanju razumnih vrijednosti MTU-a na sloju vezepodataka. (Očito, kod IPv6 je nužno da TCP/IPimplementacija podržava otkrivanje PMTU-a, tako dapošiljatelj može veličinu postaviti na pravu vrijednost.)

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat


Optimizacija usmjeravanja korištenjem oznaka

Pododjeljak 11


logo/inf-logo-pecat




Pojam: Multiprotocol Label Switching – MPLS.

Multiprotocol Label Switching (MPLS) je mehanizam kojise koristi u mrežama za prosljeđivanje podataka od čvora dočvora uz pomoć kratkih oznaka (engl. labels) umjestousmjeravanja pomoću relativno dugačkih mrežnih adresa, čimese izbjegava pretraživanje tablice usmjeravanja. Pritom oznakeodređuju virtualni put među čvorovima koji vrše prijenospodataka i nisu krajnje točke komunikacije.

logo/inf-logo-pecat




Pojam: MPLS zaglavlje.

MPLS zaglavlje ukupne je duljine 32 bita, smješta se izmeđuL2 i L3 zaglavlja okvira, a sastoji se od idućih polja:

Label (20 bit),Traffic Class (3 bit),Bottom of stack (1 bit),TTL (8 bit).

Svaki paket može imati jedno ili više MPLS zaglavlja; pritomzadnje zaglavlje uvijek ima bit Bottom of stack postavljenna vrijednost 1.

logo/inf-logo-pecat




Tablica: Paket u mreži koja ne podržava MPLS

L2 zaglavlje L3 zaglavlje . . .

Tablica: Paket u mreži koja podržava MPLS

L2 zaglavlje MPLS zaglavlje L3 zaglavlje . . .

Zbog toga se često kaže da u OSI modelu MPLS radi na sloju2.5.

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 56.


Uzmimo da na mreži koja koristi IPv4 usmjerivač koji podržavaMPLS, recimo zbog pogreške, proslijedi okvir drugomusmjerivaču koji ne podržava MPLS. Što će se dogoditi?

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Usmjerivač koji ne podržava MPLS primiti će okvir i smatratiće da nakon L2 zaglavlja mreže slijedi IPv4, a ne MPLSzaglavlje (ili zaglavlja, ako ih je više). To u većini slučajevaneće biti valjan IPv4 paket, iako teoretski, u ovisnosti ovrijednosti polja u tim zaglavljima i IP zaglavlju koje slijedinakon njih, može biti.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat




Pojam: LSR.Label Switching Router (LSR) je usmjerivač koji podržavaMPLS i vrši usmjeravanje i prosljeđivanje paketa.

Pojam: LER.Label Edge Router (LER) je usmjerivač koji podržava MPLSi nalazi se na rubu MPLS mreže. U slučaju da je ulazni (engl.ingress) čvor, on stavlja MPLS oznake na pakete, a u slučajuda je izlazni (engl. egress), skida ih.

logo/inf-logo-pecat




Pojam: LSP.Label Switched Path (LSP) je put od ulaznog do izlaznogčvora koji paket pređe kroz MPLS mrežu.

logo/inf-logo-pecat




Pojam: klasa ekvivalencije prosljeđivanja.

Klasa ekvivalencije prosljeđivanja (engl. ForwardingEquivalence Class, FEC) je skup paketa koji imaju slične ili istekarakteriste i mogu se prosljeđivati na isti način; drugimriječima, mogu imati istu MPLS oznaku.

logo/inf-logo-pecat




Primjer: klase ekvivalencije prosljeđivanja.

Zajedničke karakteristike paketa nisu strogo definirane, takoda u klasu ekvivalencije prosljeđivanja mogu spadati paketi kojiimaju isti prioritet ili isto odredište ili bilo što drugo. Obziromda ne govorimo o prioritetu slanja, smatrat ćemo da u isuklasu ekvivalencije prosljeđivanja spadaju paketi koji imaju istoodredište (te ostvaruju isti put kroz mrežu).

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 57.


MPLS oznake su većinom dužine 20 bitova. Objasnite zaštoovo omogućuje da postoji dovoljno oznaka kada se MPLSkoristi za prosljeđivanje paketa u mreži.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Prije svega, MPLS oznake su lokalnog karaktera obzirom navezu; drugim riječima, iste oznake mogu imati različitoznačenje na različitim vezama. To znači da je broj oznakapotrebnih na svakoj vezi jednak broju klasa ekvivalencijeprosljeđivanja koje imaju značenje na toj vezi. Ukoliko se klasekoriste na način da svaka korespondira unosu u tabliciusmjeravanja, onda se sa 20 bitova može podržati 220,odnosno otprilike milijun različith unosa.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 58.


Za MPLS se često tvrdi da poboljšava performanseusmjerivača.

Objasnite zašto je to teoretski ostvarivo.Predložite razloge zašto u praksi to ne mora biti slučaj.

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Korištenjem MPLS-a prosljeđivanje je moguće vršitiizravno u komutacijskom polju usmjerivača (slično kaokod preklopnika), obzirom da je MPLS oznaka indeks utablici usmjeravanja i može se izbjeći izvođenje algoritmanajduljeg odgovarajućeg prefiksa, koji je procesorskiprilično zahtjevan.Prosljeđivanje paketa ima još čimbenika koji utječu naperformanse, kao što su metode redanja paketa i svojstvakomutacijskog polja. Ti aspekti su neovisni od algoritmaprosljeđivanja i može se dogoditi da imaju dominantanutjecaj na performanse. Drugim riječima, ako skratimovrijeme izvođenja algoritma usmjeravanja i prosljeđivanja

logo/inf-logo-pecat




može se dogoditi da smo skratili vrijeme trajanja procesakoji već traje najkraće, te se u ukupnim performansamato ne donosi značajnu promjenu.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p♣q Zadatak 59.


RFC 791 opisuje IP i uključuje dva opcionalna polja koja sekoriste za usmjeravanje od strane izvora. Koje su loše straneovog pristupa u odnosu na MPLS? (Uputa: Prisjetite se da IPzaglavlje može biti dužine najviše 40 bajta.)

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

Zbog ograničenja veličine IP zaglavlja IP-ovo usmjeravanje odstrane izvora ne može navesti duži put.Pored toga, obrada opcionalnih polja je značajno složenija (izbog toga sporija) od uobičajenog IP usmjeravanja i MPLSprosljeđivanja.Naposlijetku, za razliku od MPLS-a, usmjeravanje od straneizvora ne može vršiti agregaciju prometa koje ima isti cilj;MPLS može agregirati takav promet u jednu klasuekvivalencije prosljeđivanja, i reprezentirati je jednom oznakom.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat


Tuneliranje

Pododjeljak 12

Tuneliranje

logo/inf-logo-pecat


Tuneliranje


Pojam: tuneliranje.

Tuneliranje (engl. tunneling) je način na koji jedan mrežniprotokol enkapsulira drugi; pritom prvi protokol vrši dostavupaketa, a drugi se tretira kao teret.

Primjer: PPPoE.Point-to-Point over Ethernet (PPPoE) je protokol koji prenosiPPP okvire unutar Ethernet okvira, i koristi se za prijenospaketa putem DSL konekcije od korisnika do IP routerapružatelja internet usluga.

logo/inf-logo-pecat


Tuneliranje

p△q Zadatak 60.


Rekli smo da treba 32 bita da se prenese svaka MPLS oznakakoja je dodana na paket kada se koristi zaglavlje koje se sastojiod više oznaka.

Koliko je dodatnih bitova potrebno da bi se tuneliralopaket koristeći ranije opisane MPLS tehnike?Koliko je najmanje dodatnih bitova potrebno da bi setuneliralo paket koristeći dodatno IP zaglavlje?

logo/inf-logo-pecat


Tuneliranje



Izračunajte efikasnost korištenja širine frekventnog pojasaza svaki od dva pristupa tuneliranju kada je prosječnaveličina paketa 300 bajtova. Ponovite izračun za paketeveličine 64 bajta.(Efikasnost korištenja širine frekventnog pojasa definira sekao omjer veličine prenesenog korisnog tereta i ukupneveličine prenesenog tereta.)

logo/inf-logo-pecat


Tuneliranje

Rješenje zadatka.

Obzirom da se koriste dvije MPLS oznake, potrebno je 8bajtova.Obzirom da se koristi dodatno IP zaglavlje, potrebno je20 bajtova.Efikasnost korištenja širine frekventnog pojasa za MPLS je

300308 « 0.97,

a za IP300320 “ 0.9375.

logo/inf-logo-pecat


Tuneliranje

Rješenje zadatka. (nast.)Za pakete veličine 64 bajta, MPLS ima efikasnost

6472 « 0.89,

a IP ima6484 « 0.76.

Očekivano, MPLS je efikasniji od IP-a zbog manjeveličine zaglavlja, i razlika je veća za manje veličinekorisnog tereta.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat


IP multicast

Pododjeljak 13

IP multicast

logo/inf-logo-pecat


IP multicast


Pojam: unicast, multicast, broadcast.

Način slanja unicast podrazumijeva slanje podataka jednom(točno određenom) domaćinu na mreži.Način slanja multicast podrazumijeva slanje istog skupapodataka na više domaćina, ali ne sve prisutne na mreži. Utom slučaju skup domaćina ima jednu zajedničku multicastadresu.Način slanja broadcast podrazumijeva slanje podataka svimdomaćinima na mreži.

logo/inf-logo-pecat


IP multicast

p♣q Zadatak 61.


Dajte primjer situacije u kojoj multicast adresiranje može bitikorisno.

logo/inf-logo-pecat


IP multicast

Rješenje zadatka.

Primjer može biti audio ili video konferencija sa velikim brojemsudionika, naime:

unicast bi zahtijevao da su svaka dva sudionikameđusobno povezani,broadcast bi slao jako puno podataka onima koji nisusudionici konferencije, i nemaju potrebe primati tepodatke, što bi uzrokovalo bespotrebno opterećenjemreže.

logo/inf-logo-pecat


IP multicast


Dodatak: broj veza.

Kada bi se koristio unicast u video konferenciji sa n sudionika,svaka dva sudionika morali bi biti međusobno povezani. Kakoćete odrediti koliko tada ukupno ima veza, za n “ 100?(Uputa: skicirajte situaciju za n “ 4, 5, 6.)

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat


IP multicast


Pojam: IP multicast.IP multicast adresa identificira grupu mrežnih sučelja. Zapridruživanje grupi koristi se Internet Group ManagementProtocol (IGMP).IPv4 za multicast koristi adrese u rasponu 224.0.0.0 –239.255.255.255 (nekad poznate kao adrese klase D).IPv6 za multicast koristi adrese koje imaju prefiks ff00::/8.

logo/inf-logo-pecat


IP multicast

p△q Zadatak 62.


Kako usmjerivači prepoznaju da je dolazni IP paket namijenjenza multicast slanje?

logo/inf-logo-pecat


IP multicast

Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat


IP multicast

p△q Zadatak 63.


Pretpostavite da multicast grupa je namijenjena da budeprivatna na određenoj domeni usmjeravanja. Može li IPmulticast adresa biit dodjeljena grupi bez prethodnogdogovora s drugim domenama, a da pritom ne postoji rizik daće doći do konflikta?

logo/inf-logo-pecat


IP multicast

Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat


IP multicast

p△q Zadatak 64.


Pod kojim uvjetima može domaćin na Ethernetu koji nijeusmjerivač dobiti IP multicast paket namijenjen za multicastgrupu koje nije dio?

logo/inf-logo-pecat


IP multicast

Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat


IP multicast

p△q Zadatak 65.


Razmotrite primjer mreže prikazane na slici, u kojoj izvori H1 iH2 šalju pakete multicast grupi mg , čiji članovi su označenieksponentom mg . Prikažite multicast stabla s najkraćimputevima za svaki od izvora.

logo/inf-logo-pecat


IP multicast

Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat


IP multicast

p△q Zadatak 66.


logo/inf-logo-pecat


IP multicast


Pretpostavite da domaćin H1 šalje multicast grupi; primateljisu listovi stabla dubine n čiji je korjen u H1, i svaki čvor kojinije list ima k djece; dakle, postoje kn primatelja.

Koliko se ukupno transmisija dogodi preko svih veza akoH1 šalje multicast poruku svim primateljima?Koliko se ukupno transmisija dogodi preko svih veza akoH1 šalje unicast poruku svim primateljima?Pretpostavite da H1 šalje svim primateljima, ali nekeporuke su izgubljene i potrebna je retransmisija. Kojipostotak unicast retransmisija je ekvivalentan mulicastretransmisiji svim primateljima po broju transmisija prekoveza?

logo/inf-logo-pecat


IP multicast

Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



Pododjeljak 14


logo/inf-logo-pecat




Pojam: vrste IPv6 adresa.Obzirom na metodologiju usmjeravanja IPv6 razlikuje:

unicast, koje identificiraju jedno mrežno sučelje jednogdomaćina.anycast, koje identificiraju više sučelja i kod kojih sedostava paketa vrši bilo kojem sučelju iz grupe, temulticast, koje identificiraju više sučelja i kod kojih sedostava paketa vrši svim domaćinima iz grupe.

logo/inf-logo-pecat




Pojam: oblik IPv6 unicast i anycast adrese.

IPv6 unicast i anycast adrese imaju redom elemente:prefiks usmjeravanja (ě 48 bit),identifikator podmreže (ď 16 bit),identifikator sučelja (64 bit).

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 67.


Odredite jesu li idući zapisi IPv6 adresa ispravni:::0F53:6382:AB00:67DB:BB27:73327803:42F2:::88EC:D4BA:B75D:11CD::4BA8:95CC::DB97:4EAB74DC::02BA::00FF:128.112.92.116

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

da,ne (kratica ::: nije definirana u IPv6 zapisu),ne (kratica :: se može iskoristiti kao zamjena za samojednu grupu nula),da,da (ovo je kratica za IPv4 adresu).

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



p△q Zadatak 68.


Predložite vjerojatan plan adresiranja za IPv6 koji ostaje bezbitova. Specifično, napravite dijagram sličan danome sdodatnim poljima za identifikatore, koji ima više od 128 bitova,i pritom opravdajte veličinu svakog polja. Možete pretpostavitida su polja poravnata na granice bajtova i da InterfaceIDima 64 bita. (Uputa: Razmotrite polja koja bi dostiglamaksimalnu alokaciju samo u neuobičajenim uvjetima.)Možete li napraviti isto ako je InterfaceID veličine 48 bita?

logo/inf-logo-pecat




Tablica: Dijagram moguće raspodjele bitova IPv6 adrese.

010 RegistryID ProviderID SubscriberID SubnetID InterfaceID

logo/inf-logo-pecat



Rješenje zadatka.

♦ ♦ ♦

logo/inf-logo-pecat



Popis referenci

RAČUNALNE MREŽE — VJEŽBE — - preddiplomski studij ... · PDF...

Documents

Transcript of RAČUNALNE MREŽE — VJEŽBE — - preddiplomski studij ... · PDF...