Giải bài tập mạng máy tính Computer Networking A TopDown Approach Chapter 1 2 Problems

Giải bài tập mạng máy tính Computer Networking A TopDown Approach Chapter 1 2 Problems

BÀI TẬP MÔN MẠNG MÁY TÍNH Sinh viên:

Lớp:

Mã sinh viên:

Mục Lục

Chương 1: Computer Networks and the Internet 3

Problems 1: 3

Problems 2: 6

Problems 3: 8

Problems 4: 10

Problems 5: 10

Problems 6: 11

Problems 7: 12

Problems 8: 13

Problems 9: 14

Problems 10: 15

Problems 11: 16

Problems 12: 16

Problems 13: 17

Problems 14: 18

Chương 2: The Application Layer 21

Problems 1: 21

Problems 2: 22

Problems 3: 23

Problems 4: 25

Problems 5: 26

Problems 6: 26

Chương 1: Computer Networks and the Internet

Problems 1:

Design and describe an application-level protocol to beused between an Automatic Teller Machine, and a bank'scentralized computer

Your protocol should allow a user's card and password to

be verified, the account balance (which is maintained at thecentralized computer) to be queried, and an accountwithdrawal (i.e., when money is given to the user) to be made

Your protocol entities should be able to handle the common case in which there is not enough money in theaccount to cover the withdrawal Specify your protocol bylisting the messages exchanged, and the action taken by theAutomatic Teller Machine or the bank's centralized computer ontransmission and receipt of messages

all-too-Sketch the operation of your protocol for the case of asimple withdrawl with no errors, using a diagram similar to that

in Figure 1.2-1 Explicity state the assumptions made by yourprotocol about the underlying end-to-end transport service.Vấn đề 1): Thiết kế và mô tả một giao thức tầng ứng dụngđược sử dụng giữa một máy ATM (Automatic Teller Machine –máy rút tiền tự động), và một máy tính chủ ngân hàng (Bank'scentralized computer – BCC)

Giao thức của bạn cần cho phép thẻ và mật khẩu củangười dùng được xác minh, số dư tài khoản (được duy trì ở cácmáy tính tập trung) để truy vấn, và rút được tiền trong tàikhoản (ví dụ, khi tiền được trao cho người sử dụng) thực hiệnđó

Thực thể giao thức của bạn có thể xử lý các trường hợp tất

cả các tác vụ thông thường, mà trong đó là không có đủ tiềntrong tài khoản cho việc rút Chỉ rõ giao thức của bạn bằng việcliệt kê các thông điệp trao đổi, và hành động của các ATM vàBCC trên trong truyền dẫn và nhận tin nhắn

Phác thảo hoạt động giao thức của bạn đối với trường hợprút tiền đơn giản mà không có lỗi, sử dụng một sơ đồ tương tự

trong hình 1,2 – 1 Nêu rõ các giả định được thực hiện bởi giaothức của bạn về các dịch vụ truyền tải ẩn end-to-end.

Trả lời:

Tin nhắn từ máy ATM tới BCC

HELO <userid> Để BCC biết có ID thẻ người sử dụng trong

máy ATMPASSWD

<amt> Người sử dụng yêu cầu rút tiền

Tin nhắn từ BCC tới máy ATM (màn hình hiển thị)

AMOUNT <amt> Gửi phản hồi yêu cầu cần bằng

trên màn hình máy ATM

Hoạt động đúng:

Problems 2:

Consider an application which transmits data at a steadyrate (e.g., the sender generates a N bit unit of data every ktime units, where k is small and fixed) Also, when such anapplication starts, it will stay on for relatively long period oftime Answer the following questions, briefly justifying youranswer:

Would a packet-switched network or a circuit-switchednetwork be more appropriate for this application? Why?

Suppose that a packet-switching network is used and theonly traffic in this network comes from such applications asdescribed above Furthermore, assume that the sum of theapplication data rates is less that the capacities of each andevery link Is some form of congestion control needed? Why?Vấn đề 2): Xem xét một ứng dụng truyền dữ liệu ở tốc độ

ổn định (ví dụ người gửi tạo một đơn vị dữ liệu N bit và đơn vị thời gian K, trong đó K là nhỏ và cố định) Ngoài ra, khi một ứngdụng như vậy bắt đầu, nó sẽ tiếp tục chạy trong một giai đoạn tương đối dài của thời gian Trả lời các câu hỏi sau đây, giải thích ngắn gọn câu trả lời của bạn:

a mạng chuyển mạch gói hay mạng chuyển mạch kênh sẽthích hợp hơn cho ứng dụng này? Tại sao?

b Giả sử một mạng chuyển mạch gói được sử dụng và chỉ

có lưu lượng ở đây mạng này xuất phát từ ứng dụng này như

mô tả ở trên Hơn nữa,giả định rằng tổng các tốc độ ứng dụng

dữ liệu nhỏ hơn năng lực của một và mọi liên kết Một số hìnhthức kiểm soát tắc nghẽn cần thiết là gì? Tại sao?

và các kết nối tearing down được phân bổ trong khoảng thời gian dài của mộtphiên ứng dụng tiêu biểu.

 Trong các mạng chuyển mạch, các nguồn lực cần thiết cùng mộtcon đường để cung cấp cho truyền thông giữa các hệ thống đầu cuối được dànhriêng cho thời gian của phiên giao dịch Vì vậy, khi thiết lập mạng mạch, nócũng dành một tỷ lệ giao dịch liên tục trong các liên kết của mạng lưới trongsuốt thời gian kết nối Phòng này cho phép người gửi để chuyển dữ liệu đến cácmáy thu theo tỷ giá liên tục được đảm bảo

(b)Trong phần 2 tôi nghĩ rằng điều khiển tắc nghẽn sẽ không cần thiết.Bởi vì:

 Nếu mạng được dành riêng cho ứng dụng này và tổng của các ứngdụng này tốc độ dữ liệu là ít hơn so với năng lực của mỗi liên kết, sẽ không cóbất kỳ sự tắc nghẽn Trong tình huống này, thậm chí chúng tôi sử dụng "góichuyển" mạng, chúng tôi sẽ không cần phải lo lắng về vấn đề tắc nghẽn

 Trong trường hợp xấu nhất, tất cả các ứng dụng đồng thời truyềnqua một hoặc nhiều hơn các liên kết mạng Tuy nhiên, kể từ khi mỗi liên kết có

đủ băng thông để xử lý tổng của tất cả các tốc độ dữ liệu của các ứng dụng, sẽkhông còn tắc nghẽn (rất ít trễ xếp hàng) xảy ra Do đó khả năng liên kết rộngrãi, mạng không cần có cơ chế kiểm soát tắc nghẽn

a) Suppose the network is a packet-switched virtual-circuitnetwork Denote the VC set-up time by ts seconds Suppose toeach packet the sending layers add a total of hbits of header.How long does it take to send the file from source todestination?

b) Suppose the network is a packet-switched datagramnetwork, and a connectionless service is used Now supposeeach packet has 2h bits of header How long does it take tosend the file?

c) Repeat (b), but assume message switching is used (i.e.,2hbits are added to the message, and the message is notsegmented)

d) Finally, suppose that the network is a circuit switchednetwork Further suppose that the transmission rate of thecircuit between source and destination is Rbps Assuming tsset-

up time and hbits of header appended to the entire file, howlong does it take to send the file?

Vấn đề 3): Xem xét bài toán việc gửi một tập tin của F = M

* L bit trên Q đường liên kết Mỗi liên kết chuyển phát R bps

Sử dụng mạng cáp quang nên thời gian hàng đợi không đáng

kể Khi chọn hình thức chuyển mạch gói được sử dụng, file

F=M*L bits được chia thành M gói, mỗi gói với L bits Sự chậm trễ chuyển vận trên đường truyền là không đáng kể

a) Giả sử mạng là dùng chuyển mạch gói trong chuyểnmạch mạng ảo Ký hiệu VC (Virtual Circuit) thiết lập thời gianbằng cách ts giây Giả sử mỗi gói các lớp gửi thêm tổng cộng hbits của tiêu đề Hỏi bao lâu để để gửi các tập tin từ nguồn tớiđích?

b) Giả sử mạng là một mạng chuyển mạch gói và dịch vụkhông kết nối được sử dụng Bây giờ giả sử mỗi gói có bit 2 hcủa tiêu đề Hỏi bao lâu để gửi các tập tin? c) Lặp lại (b), nhưnggiả sử chuyển đổi tin nhắn được sử dụng (ví dụ, 2h bits đượcthêm vào tin nhắn, và tin nhắn sẽ không phân đoạn)

d) Cuối cùng, giả sử rằng mạng là mạch chuyển mạchmạng Giả sử thêm rằng tốc độ truyền của mạch giữa nguồn vàđích là Rbps Giả sử thời gian tsset-up và hbits của tiêu đề nốivào toàn bộ tập tin, Hỏi bao lâu lâu để gửi xong các tập tin?

Trả lời:

a Một kết nối VC đang sử dụng cơ chế "lưu và chuyển tiếp" độ trễ tổng cộng là:

Dtotal = Dproc + Dqueue + Dtrans + Dprop

Khi trễ truyền dẫn và trễ xếp hàng là không đáng kể, do

đó sự chậm trễ chủ yếu là do trễ đường truyền và thời gian tạo

ra các kết nối liên kết VC Vì vậy độ trễ tổng cộng, là:

Dtotal = ts + M*(L+h)/R + (Q-1)*(L+h)/R = ts + (M+Q-1)*(L+h)/R

b Khi mạng là một loại mạng chuyển mạch gói, độ trễ tổng cộng của nó là tương tự như kết nối VC, nhưng nó không cần phải thiết lập một liên kết ảo Theo giả định, trễ tổng cộng chỉ dựa trên sự trễ truyền lan Vì vậy, trễ tổng cộng là:

Dtotal = M*(L+2h)/R + (Q-1)*(L+2h)/R = (M+Q-1)*(L+2h)/R

c Trong tình huống này, toàn bộ bản tin được chia

thành một đoạn, vì vậy M = 1, và L = F, toàn bộ bản tin đã được gửi bởi một gói duy nhất, do đó, từ (b), ta có:

Dtotal = M*(L+2h)/R + (Q-1)*(L+2h)/R = (M+Q-1)*(L+2h)/R =

Q*(F+2h)/R

d Đối với các mạng chuyển mạch, trễ tổng cộng bao gồm trễ thiết lập, trễ truyền lan, trễ đường truyền, vì trễ đường truyền là không đáng kể, vì vậy trễ tổng cộng là:

Dtotal = ts + (M*L+h)/RProblems 4:

Experiment with the message-switching Java applet in thischapter Do the delays in the applet correspond to the delays inthe previous question? How do link propagation delays effectthe the overall end-to-end delay for packet switching and formessage switching?

Vấn đề 4): Thử nghiệm với các thông điệp chuyển Java applet trong chương này Do sự chậm trễ trong applet tương ứng với sự chậm trễ trong câu hỏi trước? Làm thế nào để chậm trễ liên kết tuyên truyền thực hiện việc tổng thể end-to-end chậm trễ cho chuyển mạch gói và chuyển mạch cho tin nhắn?

Trả lời:

Khi thử nghiệm với applet Java chuyển đổi tin nhắn trongchương trình này Ta thấy được sự chậm trễ trong các applettương ứng với sự chậm trễ của câu hỏi 3 Và ta thấy rằng cáctrễ truyền lien kết có tác dụng tuương tự trên trên end- to-end,

để kết thúc chậm nhất trên chuyển mạch gói và chuyển mạchthông báo (chuyển mạch tin nhắn)

Problems 5:

Consider sending a large file of F bits from Host A to HostB.There are two links (and one switch) between A and B, andthe links are uncongested (i.e., no queueing delays) Host Asegments the file into segments of S bits each and adds 40 bits

of header to each segment, forming packets of L = 40 + S bits.Each link has a transmission rate of R bps Find the value of Sthat minimizes the delay of moving the packet from Host A toHost B Neglect propagation delay

Vấn đề 5): Hãy xem xét việc gửi một tập tin F bit từ Host A đến Host B.có hailiên kết (và một switch) giữa A và B, và các liên kết uncongested (tức là, không

có sự chậm trễ hàng đợi) Host A phân đoạn tập tin vào phân đoạn của S bit mỗi

và thêm 40 bit của tiêu đề cho mỗi phân đoạn, tạo thành các gói tin của L = 40 +

S bit Mỗi liên kết có tốc độ truyền tải Rbps Tìm giá trị của S là sự chậm trễtối thiểu

separted by m meters, and suppose the propagation speedalong the

link is s meters/sec Host A is to send a packet of size Lbits to Host B

a) Express the propagation delay, dprop in terms of mands

b) Determine the transmission time of the packet, dtrans

Vấn đề 6): Nghiên cứu ban đầu về trễ truyền lan và trễ truyền dẫn là là hai vấn

đề cơ bản, là những khái niệm trọng tâm trong mạng dữ liệu Xét 2 máy chủ,máy củ A và máy chủ B, được nối với nhau bằng liên kết đơn có tốc độ là Rbps Giả sử rằng, hai máy chủ cách nhau m(mét) và giả sử tốc độ lan truyền dọctheo kết là s (mét/s) Máy chủ A gửi một gói có kích thước L (bit) đến máy chủB

a Biểu diễn độ trễ lan tỏa (dprop) thông qua m và s

b X c định thời gian truy n của gói tin dtrans thông qua L và R

c Bỏ qua độ trễ xử lý và hàng đợi Viết biểu thức t nh độ trễ giữa 2 điểm kết thúc

d Giả sử Host A bắt đầu truy n gói tin t i thời điểm t = 0 T i thời điểm t = dtrans, bit cuối cùng của gói tin ở đâu?

e Giả sử dprop > dtrans T i thời điểm t = dtrans, bit đầu tiên của gói tin ở đâu?

f Giả sử dprop < dtrans T i thời điểm t = dtrans, bit đầu tiên của gói tin ở đâu?

g Giả sử s = 2,5 * 108, L = 100bits và R = 28 kbps Tìm khoảng cách mso thả

mà bằng dtrans

Trả lời:

a dprop – là độ trễ lan tỏa (thời gian gói tin đi hết khoảng cách m)

Công thức: dprop = m/s (s)

b dtrans)– là độ trễ truyền (thời gian từ lúc bit đầu tiên của gói tin ra khỏi host đến khi bit cuối cùng của gói tin ra khỏi host)

Công thức: dtrans = L/R (s)

c dA-B = dprop + dtrans = m/s + L/R (s)

d Tại t = dtrans, bit cuối cùng của gói tin vừa rời khỏi host A

e.Tại t = dtrans, bit đầu tiên của gói tin vẫn đang ở trên đường truyền, chưa đến được host B

f.Tại t = dtrans, bit đầu tiên của gói tin đã đến host B

is one link between host A and B; its transmission rate is 1Mbps and its propagation delay is 2 msec As soon as Host Agathers a packet, it sends it to Host B As soon as Host Breceives an entire packet, it coverts the packet's bits to ananalog signal How much time elapses from when a bit iscreated (from the original analog signal at A) until a bit isdecoded (as part of the analog signal at B) ?

Vấn đề 7): Trong bài toán này, chúng ta xem xét việc gửi thoại từ Host A đến host B qua mạng chuyển mạch gói (ví dụ điện thoại Internet) Host A chuyển đổi trên tín hiệu thoại tương tự với 64 kbps dòng bit kỹ thuật số Host A sau đó nhóm các bit thành các gói 48 byte Có một mối liên hệ giữa host A và B; tốc độtruyền tải của nó là 1 Mbps và trễ truyền lan của nó là 2 ms Ngay sau khi Host

A tập hợp một gói tin, nó sẽ gửi nó đến host B Ngay khi Host B nhận được toàn

bộ gói tin, nó chuyển đổi bit của gói tin đến một tín hiệu tương tự Bao nhiêu thời gian trôi qua từ khi một bit được tạo ra (từ tín hiệu analog gốc tại A) cho đến khi một bit được giải mã (như là một phần của tín hiệu tương tự tại B)?

Trả lời:

Ta có thời gian tối đa trôi qua nếu một bit rơi vào đầu củamột gói tin mới Đầu tiên chúng ta chờ đợi cho toàn bộ gói tinđược tạo ra, cho các gói tin được truyền qua liên kết 1 Mbps, vàtrong một trễ lan truyền :

Xem xét các bit đầu tiên trong một gói trước khi bit này

có thể được truyền đi, tất cả các bit trong các gói tin phải đượctạo ra

L/R = 48x8/64x103 = 6 (ms)Thời gian cần thiết để truyền tải các gói dữ liệu là:

L/Ls.Rs = 48x8/1x106 = 384 (µs)

Tuyên truyền chậm trễ là: 2*10 (ms)

Sự chậm trễ cho đến khi giải mã là:

(64 x 10 48 x 83)+(1 x 10 48 x 86)+2 x 10 −3 =0,08384 s=8,384 msMột số người có thể đã giải thích rằng Host B tái tạo Bitđầu tiên ngay sau khi Bit đầu tiên của gói tin đầu tiên đến (màkhông cần chờ đợi cho toàn bộ gói tin đến) Trong trường hợpnày, thuật ngữ thứ hai trong tổng thời gian trên (thời giantruyền) đi xa Trong thực tế, nó là để chờ đợi cho các gói tin đầy

đủ đến (để có thể kiểm tra lỗi, trong số những lý do khác)

Problems 8:

Suppose users share a 1 Mbps link Also suppose eachuser requires 100 Kbps when transmitting, buteach user onlytransmits 10% of the time (See the discussion on "PacketSwitching versus Circuit Switching" in Section 1.4.1.)

a) When circuit-switching is used, how many users can besupported?

b) For the remainder of this problem, suppose switching is used Find the probability that a given user istransmitting

packet-c) Suppose there are 40 users Find the probability that atany given time, n users are transmitting simultaneously

d) Find the probability that there are 10 or more userstransmitting simultaneously.

Vấn đề 8): Giả sử người sử dụng chia sẻ một liên kết 1 Mbps, mỗi người dùngđòi hỏi 100 Kbps khi truyền , nhưngmỗi người dùng chỉ truyền 10 % thời gian.Hỏi?

a) Khi chuyển mạch được sử dụng, có bao nhiêu người sửdụng có thể được hỗ trợ?

b )Phần tiếp theo của bài tập này , giả sử gói chuyển mạchđược sử dụng Tìm xác suất một người dùng nhất định đượctruyền

c ) Giả sử có 40 người sử dụng Tìm xác suất mà tại bất kỳthời điểm nào, n người dùng đang truyền tải đồng loạt

d ) Tìm xác suất khi có 10 hoặc nhiều người dùng phátđồng thời

Trả lời:

a) Với chuyển mạch 100 Kbps phải dành cho mỗi người sửdụng ở tất cả các lần Vậy số người sử dụng được hỗ trợ là :1000

100 =10 ng ườ i.

b) Do mỗi người dung chỉ truyền 10% thời gian nên 1người có xác suất sử dụng là: p = 0,1

c) Khi có 40 người sử dụng Xác suất tại thời điểm bất kỳ

có n người truyền tải đồng loạt là: