Only write at one side of each sheet. You may answer in Swedish or English. Good luck!

Transkript

1 Mid Sweden University Dept. of IT and Media (ITM) Magnus Eriksson Tel January 209 Page of 5 Exam Computer Networks A Course code: DT024G Time: 08:00-3:00 Permitted tools: Arbitrary pocket calculator. A language dictionary, e.g. English- Swedish. Prelimary passg criteria: 27 out of 54 pots. Only write at one side of each sheet. You may answer Swedish or English. Good luck! THEORY PART. For each of the followg five functions: (i) Give an example of a physical device (equipment) that provides the function (ii) State at which protocol layer(s) the fivelayer TCP/IP model the function may be provided. (iii) Shortly describe the purpose of the function ( one sentence). (8 p) a) IP adddress analysis and IP packet forwardg from one network terface to another. b) The spanng tree algorithm c) MAC address filterg. d) Carrier-wave modulation and demodulation. e) Amplifyg and retransmittg the signal to all other physical ports. f) Assigng computers free IP addresses 2. What factors can expla why WiFi/IEEE802. communications (without cryptography) is less reliable than switched Ethernet communications, sufferg from varyg datarate, throughput, packet loss and latency as well as risk of eavesdroppg? (4 p)

2 Exam Computer Networks A 0 January 209 Page 2 3. For each of the followg four illustrations, state if it corresponds to UDP or TCP sockets. a) b) c) d) e) You are about to develop an own onle game, and you are considerg to use either UDP based or TCP based sockets. Expla the difference between the TCP and UDP, from speed, reliability as well as server programmg simplicity pot of view. Mention one advantage of each of the two approaches. (7 p) PROBLEM PART Show all calculations. 4. Your network provides a throughput of 0,8 Gbit/s. Assumg that every data packet consists of 000 Byte of data average, what is the average time between each delivered data packet microseconds? (3 p)

3 Exam Computer Networks A 0 January 209 Page 3 5. D organisation har IP-adresser i området till (6 p) a) Vad är prefixet (nätverks-id:t, dvs den konstanta delen av IP-adresserna) på bär form? b) Vilken nätmask har företaget? Svara på punkterad decimalform. c) Du ska dela adressområdet i tre subnät, det ena med utrymme för 254 värddatorer (IP hosts) och övriga två med så många som möjligt. Hur många värdar kan de rymma? (Tips: Tänk på att storleken ska vara hela tvåpotenser.) d) Vilka nätadresser och subnätmaskar väljer du för de tre subnäten? Vad blir broadcastadresserna? (Tips: Kontrollera att prefixet ska bli konstant om nätet, och beräkna broadcastadress för varje subnät. Risken att göra misstag är mdre om man lägger ut de största näten först.) 6. Assume that durg your thesis project, you will develop a streamg service sendg local sport events. Each sport event generates a video stream correspondg to 5 Mbit/s after video compression. Your streamg server has a network access capacity of Gbit/s goodput. This is not an on-demand service, where people can watch the content later, but a direct streamg service. How many people can watch the program simultaneously, and how many different streams can you send each of the followg cases? (3 p) a) You are usg IP Unicastg (one-to-one communication)? b) You are usg IP Multicastg (group communication with a class D source IP address for each video stream), and all customers are connected to the same Internet Service Provider. 7. What is the amplitude ( millivolt) and the frequency ( kilohertz) of the followg se wave? What is the phase radians and degrees? v(t) = 0,0 cos (2л 00000t + л/4) Volt (3 p) 8. Assume that a 4G/LTE cellular phone receives a signal-to-noise ratio of 0 db on a radio channel with upper cut-off frequency of 2600 MHz and and a lower frequency of 2650 MHz. (5 p) (a) What is the passband bandwidth Hertz? (b) What symbol rate or baud rate is possible accordg to Nyquist theorem? (c) Assume that 64QAM modulation is used at most, i.e. 64 symbols. What is the maximum bit rate accordg to Nyquist? (d) What is the received signal level microwatt if the noise level is microwatt? (e) What is the maximum formation bit rate (net bit rate exclusive of forward error correction codes) that can be supported by this channel, theory, accordg to the Shannon-Hartley formula?

4 Exam Computer Networks A 0 January 209 Page 4 9. Du har utvecklat ett beroende av ett mobilspel, och klarar te av att mobilen laggar, dvs ger för stor tidsfördröjng. Du gör några mätngar och konstaterar att när du spelar som tensivast sänder servern mängder av,5 kbyte långa meddelanden, och väntar på ACK från klienten mellan varje meddelande enligt prcipen slidg wdow. Fönsterstorleken (buffertstorleken) är 0 paket. Du har att välja på (i) att använda ett trådlöst nätverk (Wifi/Ieee 802.) som på grund av det långa avståndet till den trådlösa accesspunkten bara klarar en genomströmngshastighet på 2 Mbit/s, och ger en tidsfördröjng som är försumbar, och (ii) en turbo-3g-mobiluppkopplg, som kommer upp i 0 Mbit/s, och ger en pgtid (round trip time) på 50 ms. Hur stor genomströmngshastighet (throughput) erhåller du med de två teknikerna? Vilken av de två teknikerna bör du välja? (5 p)

5 Exam Computer Networks A 0 January 209 Page 5 Formelblad Datornätverk A Här följer ett urval av de formler som behandlas under kursens gång. Prefix kilo (k)= 0 3. Mega (M) = 0 6. Giga (G) = 0 9. Tera (T) = 0 2. milli (m)= 0-3. Micro (µ) = 0 6. Nano (n) = 0-9. Pico (p) = 0-2. Frekvens (Hertz) av periodisk signal: f, T T f där T är signalens periodtid i sekunder. Övertonsspektra: Grundfrekvens (first harmonic) f, första överton (second harmonic) 2f, andra överton (third harmonic) 3f, osv. DC-komponent (likspänng) 0 Hz. Datatakt (bit rate i bit/s): Tb R, Informationsmängd (bit): L bitar kan representera M 2 N T b där T är transmissionstiden för en bit R b olika koder. log M L log 2 M (Oftast räcker huvudräkng.) log 2 Put Decibelmått: Effektförstärkng (power ga) GdB 0log0 (ofta räcker P Analog bandbredd (Hertz): huvudräkng) Put P Dämpng (attenuation) AdB GdB 0log0 0log0 P P S Signal-brusförhållande SNRdB 0log0 N Kaskadkopplade förstärkare: G G G2 G3... TotaltdB db db db Bandbredd = Övre gränsfrekvens mus undre gränsfrevens. Basbandsbandbredd = Övre gränsfrekvens. Nyquists formel för samplgsfrekvens (samples/s): f 2B krävs för att undvika vikngsdistorision Sampel (aliasg). Här är B den samplade signalens basbandsbandbredd. Nyquists formel för symboltakt: fs 2B där fs är symboltakt i baud eller symboler/s, och B är kanalens bandbredd. Gäller främst ljekoder. I praktiken är fs B vid många digitala modulationsmetoder, t.ex. QAM, PSK och ASK. Nyquists formel tillämpad på digital modulation: R fs log 2 M S Shannon-Heartley s formel: I Blog 2 N Transmissionstid: där R är datatakt, fs är symboltakt i baud eller symboler/s, och M är antal symboler, t.ex. vid M-QAM eller M-PSK-modulation där I är kanalkapaciteteten (max formationstakten eller net bit rate, kl. ev. felrättande kod, i bit/s), B är bandbredden i Hertz och S/N är signalbrusförhållandet i gånger (te decibel). Tx L R T där L är meddelandets längd i bit, och R är datatakt i bit/s. Överförgstid (propagation time): T där d är avståndet, och v är utbredngshastigheten. Ljusets och radiovågors utbredngshastighet: p d v 8 c = 3 0 m/s ut