Tentamen i Kommunikationssystem och nätverk, ETSF15

Transkript

1 Elektro- och informationsteknik Tentamen i Kommunikationssystem och nätverk, ETSF15 10 Maj, 2016 Skriv namn/identitet på varje papper. Använd endast en sida av pappret. Börja en ny uppgift på ett nytt papper. Alla svar och uträkningar måste vara tydligt motiverade och lätta att följa. Svaren ska vara kortfattade men fullständiga. Inga uppgifter kräver längre svar än 100 ord. Uppgifterna är inte ordnade efter svårighetsgrad. Hjälpmedel: Header-blad och miniräknare Tentamen kan ge 80 poäng. Betygsgränserna är: 0-39 Underkänt Lycka till!

2 Uppgift 1 (c) (d) I OSI-modellen beskrivs adressering på både lager 2, 3 och 4. Ange för var och en vad de adresserar. Två viktiga protokoll på lager 4 är TCP ach UDP. Beskriv tre viktiga skillnader mellan dem. Ange två applikationer (eller typer av service) där du skulle föredra TCP framför UDP. Motivera ditt svar. Ange två applikationer (eller typer av service) där du skulle föredra UDP framför TCP. Motivera ditt svar. Uppgift 2 ( =10p) Nedan ges början på en ethernet ram som har kopierats ur Wireshark. Ramen är given utan preamble och SFD-flagga b a2 7c 7c b a2 e7 ea a cb cd 0a 0a 0a 41 ac d e f0 e e5 d4 fc a ac e6 6b f f 31 2e d 0a 48 6f a e e Till vilken adress på lager 2 är ramen på väg, och varifrån kommer den? Vilken IP version används på lager 3 och vilket protokoll används på lager 4? (c) Vad är TTL satt till och vad betyder det? (d) Vilken socket-adress är datagrammet på väg till? (Socket är <IP-adress>:<port>) (e) Hur lång är payload (lager 4)? Ange de 4 första byten i payload? ( =10p) 2

3 Uppgift 3 För att ett online-spel ska fungera smidigt finns det två parametrar spelare brukar titta på, FPS och Ping. FPS, eller Frames Per Second, talar om hur ofta skärmbilden uppdateras och beror till största del på hur bra grafikkortet i datorn är, medan Ping berättar hur lång tid det tar att uppdatera spelet med en förfrågan till spelservern. I [1] har den upplevda spelkvaliteten mätts för olika typer av spel och olika fördröjningar. Ur detta kan en högsta Ping-tid utläsas till cirka 85 ms, då alla typer av spel bör fungera utan nätverksproblem. Antag att en spelare har sin dator ansluten via en ADSL-länk på 2 km till en router i metro-nätet. Spelservern som hen spelar mot ligger i Washington, och denna nås via en fiberlänk på 6550 km, via en router och ytterligare 10 km fiber. I figur 3.1 visas en skiss över förbindelsen. Utbredningshastigheten i både kopparkabel och fiber är ungefär 2/3 av ljushastigheten i vacuum, dvs ungefär v = m/s. Den inbyggda tidsfördröjningen i de två routrarna är T r = 1 ms medan det i RGW (Residential GateWay) för ADSL är ungefär T adsl = 20 ms. Figur 3.1: Förbindelse mellan speldator och spelserver. Kommer ping-tiden, dvs tiden fram och tillbaka mellan spelaren och servern, att hålla sig under 85 ms? Om spelaren uppgraderar till en fiberansluting istället för ADSL kommer den inbyggda fördröjningen i RGW att minskas till ungefär T fiber = 2 ms. Kommer det att påverka spelupplevelsen för det här fallet? [1] M. Claypool and K. Claypool, Latency and player actions in online games, Communications of the ACM, vol. Vol. 49, pp , (5+5=10p) Uppgift 4 Den binära vektorn y = innehåller CRC bitar generade med generatorpolynomet g(x) = x 4 + x Kontrollera om vektorn är felfri. Lägg till en fyra bitars check sum till vektorn. (5+5=10p) 3

4 Uppgift 5 För att skicka data från nod A till nod B används Stop-and-wait ARQ flödeskontroll. Själva transmissionstiden i nod A är T a och i nod B T b, medan propageringstiden är T p i båda riktningarna. När allt fungerar som det ska skickar nod A en ram och väntar på ett korrekt mottaget ACK från B innan den skickar nästa. Om något går fel och A inte får ett korrekt ACK väntar den time out-tiden T to innan den skickar om ramen. Sannolikheten att det uppstår ett fel i transmissionen från A till B är P a medan sannolikheten att det uppstår ett fel i transmissionen från B till A är P b. Vad är det förväntade antalet omsändningar som behövs när A skickar en ram till B och får ett korrekt ACK tillbaka? Vad är den förväntade tiden för att skicka en ram från A till B och få ett korrekt ACK tillbaka? (c) Evaluera svaren i a och b för T a = T b = 1 T p = 0.1 T to = 5 P a = P b = 5% Ledning: Följande standardsummor för α < 1 kan vara bra att ha i=0 α i = 1 1 α iα i = i=0 α (1 α) 2 (3+4+3=10p) 4

5 Uppgift 6 I figur 6.1 visas ett nätverk. I figuren är R en router, S 1 och S 2 switchar, och H en hub. Vilka IP subnät kan identifieras i nätverket? Vilka kollisionsdomäner kan identifieras i nätverket? (c) Antag att dator E nyligen har kopplats in på nätverket och att den ska ansluta till nätverket. (d) Vilka fyra viktiga parametrar behöver E veta från nätverket och varför behövs dessa? Beskriv hur E får reda på parametrarna. Ange vilka paket som skickas och till vem de är adresserade. Antag att dator A är DHCP-server. En stund senare ska dator E sätta upp en TCP-förbindelse med dator G för att skicka ett HTTP-anrop till som denna är värd för. Antag att alla ARP-tabeller är fullständigt ifyllda och att E vet IP-adressen till DNS-servern. Vilka paket passers routern R? Ange adressering på lager 3 samt innehåll. (Antag att DNS-anrop använder UDP). DNS A B S1 1 R 2 3 S2 F G C H E D Figur 6.1: Ett nätverk ( =15p) 5

6 Uppgift 7 Låt s(t) vara en reell basbandssignal med högsta frekvensinnehåll vid f max. Det innebär att i frekvensdomänen är dess Fourier-transform S(f) = F[s(t)] noll för högre frekvenser, dvs. S(f) = 0 om f > f max. I många kommunikationssituationer, exempelvis radiokommunikation, vill vi modulera upp signalen runt en högre bärfrekvens f 0, där f 0 f max. I denna uppgiften ska vi betrakta två alternativ och se vad det innebär. (c) För att flytta upp en signal till en bärfrekvens kan basbandssignalen multipliceras med funktionen cos(2πf o t). Visa hur den ursprungliga basbandssignalen kan återskapas genom att återigen multiplicera med cos(2πf 0 t) följt av ett idealt lågpassfilter med brytfrekvens f 0. Ett alternativ till a-uppgiften är att modulera signalen genom att multiplicera med sin(2πf 0 t). Visa att även denna operation kan användas för att flytta upp signalen i frekvens. Visa också hur den ursprungliga basbandssignalen kan återskapas. Ofta är den genererade signalen komplex, s(t) = s R (t) + js I (t), då den realdelen moduleras med cos(2πf 0 t) och imaginärdelen med sin(2πf 0 t). För att det ska fungera att avkoda signalerna krävs det att de är modulerade med två ortogonala funktioner. Visa att cos och sin kan betraktas som ortogonala över en symboltid T s om T s 1 f 0, dvs att Ts 0 cos(2πf 0 t) sin(2πf 0 t)dt 0, om T s 1 f 0 Ledning: Följande Fourier-transformer kan vara hjälpfulla: F[cos(2πf 0 t)] = 1 ( δ(f f0 ) + δ(f + f 0 ) ) 2 F[sin(2πf 0 t)] = 1 ( δ(f f0 ) δ(f + f 0 ) ) 2j F[s(t)e j2πf0t ] = S(f) δ(f f 0 ) = S(f f 0 ) (5+5+5=15p) 6