Gruppe: D2A Dato: Tid: Antall oppgavesider: 3 Antall vedleggsider : 0

Transkript

1 Høgskolen i Østfold Avdeling for Informasjonsteknologi LØSNINGSFORSLAG EKSAMENSOPPGAVE FAG: IAD DATANETT LÆRER: ERLING STRAND Gruppe: D2A Dato: Tid: Antall oppgavesider: 3 Antall vedleggsider : 0 Hjelpemidler: Følgende bøker og ark er godkjente: Lærebok: Computer Networking Forfattere: James F. Kurose og Keith W. Ross. Tre ark med egne notater (6 sider) Kalkulator. KANDIDATEN MÅ SELV KONTROLLERE AT OPPGAVESETTET ER FULLSTENDIG Sensurfrist er 10. Januar 2005 Alle svar må ha en begrunnelse. Oppgave nr. 1 (20%) a) Arkitekturen for datakommunikasjonen i Internet er delt opp i forskjellige lag, og kalles Internet protokoll stack. Gi navn til hvert lag og beskriv hovedoppgavene til hvert lag. Internet protokoll stack en er delt opp i 5 lag. Det er: Lag 5 Applikasjonslaget Dette laget er tilpasset brukeren. Her er programmer som brukeren (personen) jobber med. For eksempel Web-browser, FTP Filoverføring osv. Lag 4 Transportlaget Dette laget sørger for en ende-til-ende forbindelse mellom to host. Den skjuler også kompleksiteten i de underliggende lag for applikasjonene. Eksempler på protokoller på dette lag: TCP og UDP Lag 3 Nettverkslaget Dette lagets hovedoppgave er å rute en pakke gjennom nettverk, fram til riktig host. Eksempel på protokoll på dette laget: IP Lag 2 Linklaget Dette lagets hovedoppgave er å sende data feilfritt fra en node til neste node i et nettverk. Eksempler på protokoller: Ethernet, PPP. Lag1 Det fysiske laget Dette lagets hovedoppgave er å sørge for at biter kan overføres fra en node til neste node. Den bruker et overføringsmedium (f.eks: kabel eller radio), og den gjør om biten til en form som er tilpasset overføringsmediet som brukes. Løsningsforslag til eksamen 16.Desember 2004 Side 1

2 b) Hva er forskjellen mellom en Connected oriented og Connectionless forbindelse I en Connected oriented forbindelse settes forbindelsen opp før data sendes. Veien blir bestemt ved oppsett av forbindelsen, og alle data går langs den samme veien. Først når dataoverføringen er ferdig tas forbindelsen ned. I en Connectionless forbindelse settes det ikke opp noen forbindelse først. Hver pakke inneholder all informasjon som skal til for å komme fram til mottageren. Hver pakke blir sent som en egen enhet, og pakkene kan da gå forskjellige veier fram til mottageren. Det kan da også medføre at enkelte av pakkene kan komme fram i feil rekkefølge. c) Hva er TCP, og hva er UDP. Få fram forskjellene mellom dem. TCP og UDP er protokoller i transportlaget. TCP står for Transmission Control Protocol og er en connected oriented protokoll. Her blir veien som dataene skal gå i nettverket satt opp før dataene sendes. Pakkene kommer også fram i riktig rekkefølge og det er mulighet for retransmisjon ved feil. TCP-hodet inneholder nok info til å styre alt dette. Det blir da forholdsvis mye overhead, som gjør at det går tregere. UDP står for User Datagram Protocol og er en connectionless protokoll. Den er usikker da den ikke gir noen respons tilbake om pakka har kommet fram, og veien som den tar kan være forskjellig for hver pakke som går. UDP inneholder lite overhead, og det går da raskere å sende data med UDP enn TCP. d) I e-post er det noe som heter MIME. Hva er det, og hvorfor brukes det? SMTP er protokollen som brukes for å sende e-post. Den var original laget for å overføre ASCII tekst. Det var da kun nødvendig å overføre 7-bits. SMTP er en 7-bits protokoll. Når man så skal sende andre typer data, som er 8-bits data, må dataene kodes om til å bruke 7-bit. Denne kodingen kalles MIME, som står for Multipurpose Internet Mail Extensions. Oppgave nr. 2 (20%) Anta at du skal sette opp en Linux server ved bruk av Fedora Core 2. a) I en katalog på sunsite.uio.no kan man finne programmer til Linux. Hvilket program kan du bruke for å hente ned programmene der? FTP som står for File Transfer Protokoll. b) I Fedora Linux er det noe som kalles rpm. Hva er det, og hva brukes det til? Løsningsforslag til eksamen 16.Desember 2004 Side 2

3 Rpm er en package manager. Rpm brukes for å installere nye programmer på Fedora. Programmene som hentes ned fra nett er da også på rpm format. Rpm kan også brukes til å verifisere programmer som f.eks å sjekke hvilke programmer som er installert. c) I Linux kan man sette opp NIS (Network Information Service) og NFS (Network File System). Kan du beskrive hva NIS og NFS er. Lag også en kort beskrivelse av virkemåten. NIS (Network Information Service) brukes for å dele informasjonsfiler (passordfil, gruppefil, med mer) over nettverket. Man vil da for eksempel kunne bytte passord på en maskin (NIS-master), og så vil endringen av passordet også oppdateres på alle klientmaskinene (NIS-slaves). NFS (Network File System) brukes for å eksportere filområder (for eksempel hjemmeområdet /home) fra en tjenermaskin og ut til en eller flere klientmaskiner. NIS/NFS benyttes svært ofte sammen i større nettverk med mange klientmaskiner som kobler seg opp mot en tjenermaskin. d) Du skal sette opp et passordbeskyttet område på din webserver. Hvordan går du fram for å få til det? Man må skrive inn noe i http.conf fila, bl.a. hvilken katalog som skal være passordbeskyttet. Man lager så en fil som heter.htacces som inneholder hvem som har tilgang til området. Denne fila må legges i den aktuelle katalogen(e). Man må kjøre kommandoen httpasswd (med riktige parametre). Får da laget passord fila.htpasswd som inneholder passordet kryptert. Denne fila legges også i den aktuelle katalogen Oppgave nr. 3 (30%) Du har nettopp blitt IT ansvarlig i et stort firma som nå skal koble seg opp mot Internet. På grunn av firmaets størrelse har det fått tildelt et nett med IP nummer / 19 a) I begynnelsen vurdere du å lage et nett av hele dette adresseområdet. Hvor mange host kan du i så fall ha på dette nett, og hva blir den høyeste og den laveste IP-adresse for en host på dette nett? / 19 betyr 19 stk 1 ere i maska. Maska kan også skrives: Av totalt 32 bit blir det 32-19= 13 bit til host Antall host blir da: = 8190 Den laveste IP adressen er en over nett adressen, og den høyeste adressen er en under broadcast adressen. Broadcastadressen er host-delen av adressen bare 1 ere. Vi ser på de to siste byte: > (nettnummer) > (maske) > (broadcast) Løsningsforslag til eksamen 16.Desember 2004 Side 3

4 Broadcastadressen: Det gir: Laveste IP-adresse: Høyeste IP-adresse: PC01-(Hoved LAN) LAN 1 PC11-(LAN 1) LAN 0 Internet Ruter 0 Ruter ISDN 1 ISDN 9 Ruter 9 LAN 9 PC91- (LAN9) Firmaet har kontorer i 9 forskjellige byer rundt om i Norge, i tillegg til hovedkontoret i Oslo. Firmaet ønsker å lage lokalnett på hvert av disse kontorene og knytte disse til Internet. Imidlertid ønsker de å beskytte alle PC ene i de forskjellige kontorene fra innbrudd og virus. De har derfor bestemt at all trafikk til Internet skal gå via deres ruter på hovedkontoret. Denne ruteren har nemlig en firewall, og dessuten ønsker ledelsen å ha en mulighet til å logge trafikken. Firmaet har allerede ISDNforbindelser mellom disse kontorene, og vil bruke det samme til å knytte lokalnettene til Internet. Det er ønskelig at antall IP-adresser skal være likt på alle disse 9 kontorene. Hovedkontoret kan gjerne få et større nett hvis det er mulig. b) Ta utgangpunkt i at alle de 9 kontorene (unntatt hovedkontoret) skal ha like store nett, og de skal være størst mulig, ut ifra det tildelte adresseområdet. Hvor mange host kan tilknyttes hvert av disse nettene? For å få til 9 nett må det brukes 4 bit av hostdelen til subnett. Fordi 2 4-2=14 > 9 Vi har da 13-4=9 bit igjen til host. Det gir: 2 9-2= 510 host c) Hva blir nettmasken på disse 9 nett? 9 bit igjen gir en nettmaske på Løsningsforslag til eksamen 16.Desember 2004 Side 4

5 d) Skriv opp nettadressen på alle disse 9 nett. Ser først på den nest siste byten, og ser på alle 14 numrene: (som gir ) (som gir ) (som gir ) (som gir ) (som gir ) (som gir ) (som gir ) (som gir ) (som gir ) (som gir ) (som gir ) (som gir ) (som gir ) (som gir ) Nå vet vi at hovednettet skal ha noen nummer senere, og det skal helst være større. De største nettene skal være i den midterste delen av adresse-området. Da bør de 9 nettene velges i ytterkant av nummerområdet. Velger da: (som gir ) (som gir ) (som gir ) (som gir ) (som gir ) (som gir ) (som gir ) (som gir ) (som gir ) e) Hva blir nettadressen og masken til de 9 ISDN-forbindelsene? De 9 ISDN-forbindelsene velges ytterst i adresseområde, med maske Ser på de to siste bytene, som gir IP-adressene for ISDN-nettene: (som gir ) (som gir ) (som gir ) (som gir ) (som gir ) (som gir ) (som gir ) (som gir ) (som gir ) f) Anta at du også vil legge nettet i hovedkontoret i et subnett. Hvor stort blir hovednettet, altså hvor mange host kan tilknyttes hovednettet? Ser da på nummerområdet som ble gjennomgått i d) Løsningsforslag til eksamen 16.Desember 2004 Side 5

6 Av de 14 nettene, er det disse som ikke er brukt til de 9 nettene, og som kan slås sammen og brukes til hovednettet: (som gir ) (som gir ) (som gir ) (som gir ) Disse 4 kan slås sammen til > som gir / 21, som altså er maske Antall hosts i hovednettet blir da: = 2046 Adressen > som gir , er heller ikke med i de 9 nettene, men det får vi ikke slått sammen til noe. g) Hva blir nettadressen og masken til hovednettet? Se utledningen i f) med maske h) Hvor mange adresser vil du miste når du legger hovednettet i et subnett? Vi kan da se på hvor mange adresser vi har uten noe subnetting, og så kan trekke ifra de 9 subnettene, de 9 ISDN nettene og hovednettet (når det er subnettet), og det ene subnettet. Når man trekker fra må man også ta med nettnummer og broadcastnummer på subnettene. De blir jo også borte: Uten subnetting: = subnett: 9 (2 9 ) = = ISDN nett = = 9 4 = 36 Hovednett = 2 11 = subnett 2 9 = 512 Dette gir : = 986 adresser mister vi i) Hvis du i stedet ville utnyttet alle adressene, og dermed ikke lagt hovednettet i et subnett. Hvilke fordeler/ulemper oppnår du med det? Hvor mange host kunne du da ha hatt på hovednettet? Fordelen er at vi kan ha mange flere host på hovednettet. Ulempene er at det blir vanskeligere å holde styr på adressene. Når man deler ut adresser på hovednettet er det ikke åpenbart hvilke adresser som kan gis ut. Man må derfor være ekstra påpasselig. Løsningsforslag til eksamen 16.Desember 2004 Side 6

7 På hovednettet kunne vi da brukt alle adressene som ikke gikk bort til de 9 subnettene og de 9 ISDN nettene: = 3546 host Oppgave nr. 4 (30%) a) Beskrive hva NAT er, hvordan det virker, og ulemper og fordeler med å bruke det. Network Address Translator (NAT) brukes for å oversette IP-adresser mellom forskjellige nettverk. Den kan være implementert i en ruter, som gjør det mulig å ha mange PC er med hver sin IP-adresse på den ene siden, og kun en IP-adresse på den siden som er ut mot Internet. På den måten kan man få flere IP adresser. Man kan ha et stort nettverk hjemme. Alle PC ene på dette nettverket kan være på Internet samtidig, mens Internet ser bare en IP adresse fra alle sammen. Det er NAT som oversetter adressene fra hjemme nettverket til Internet. Virkemåten: Hvis for eksempel en PC som er på hjemme nettverket sender en forespørsel om en web-side ut på nettet, vil forespørselen gå først til enheten som har NAT, som sitter imellom hjemmenettet og Internet. NAT-enheten bytter ut PC ens IP adresse med adressen som er på Internetsiden. Pakka får også et nytt portnummer. NAT-enheten lagrer alt i en NAT tabell, IP-adressen og portnummeret fra PC en, og portnummeret på sendingen ut. Når websiden kommer inn, ser NAT hvor den skal sendes på hjemmenettet ved å se i NAT-tabellen. Bla. ser den på postnummeret som kommer inn, og hvilken portnummer den pakka skal ha når den går inn på hjemmenettet, og hvilken IP-nummer den skal til.. Den bytter altså også ut IP-adressenpå den innkomne pakka til IP adressen til PC en på hjemmenettet. b) Hva er forskjellen mellom en hub, switch og ruter? HUB: En HUB virker bare på det fysiske laget, og vil bare regenerere signalet. Den datapakka den får inn på en inn/utgang, sender den ut til alle andre inn/utgangene. Switch: En Switch virker på linklaget, lag2. Den fysiske adressen (MAC-adressen) ligger i hodet på linklagets protokoll, både fra- og til- adressen. Når det kommer en datapakke fra en host på en inn/utgang, vil switchen lese til-adressen, og sender pakka bare til den utgangen hvor det er en host med den adressen. På forhånd har switchen lært seg hvilke MAC-adresser som befinner seg på hver inn/utgang. Det gjør den første gangen det kommer en pakke fra en host. Det vil dermed bli mye mindre unødvendig trafikk ved bruk av en switch enn en HUB, da data bare blir sent dit de skal, og ikke overalt. Router: En router virker på nettverkslaget, lag 3. Den leser IP-adressen og sender pakka ut på riktig inn/utgang. Den inneholder rutingsinformasjon, slik at den ruter pakka riktig (sender den ut på riktig inn/utgang), baser på IP-adressen. Løsningsforslag til eksamen 16.Desember 2004 Side 7

8 c) Du skal dimensjonere et singlemodus fiberoptisk anlegg. Det brukes en fiberkabel med en dempning på 0,4 [db/km] og en dispersjon på 3,5 [ps/nm km], ved bølgelengden 1300 [nm]. Det brukes en 1300 [nm] laser som sender, og den har en innkoblet effekt i fiberen på 0,0 [dbm]. Fiberkabelen er fast montert i begge ender. Det brukes altså ingen kontakter. Fiberkabelen leveres i lengder på 1 kilometer. Skjøtetapet er i gjennomsnitt 0,1 [db]. Innkoblingstap ved mottager er 1 [db]. Mottageren har en følsomhet på 50,0 [dbm] 1) Hva blir maksimal kabelstrekning? P s P skjøt P innkoblet P fiber - P system = P m 0,0 (x-1) 0,1 1,0 x 0,4 5,0 = -50,0 - (x 0,1 0,1) - x 0,4 = -50,0 + 6,0 = -44,0 (x 0,1 0,1) + x 0,4 = + 44,0 x 0,1 + x 0,4 = + 44,0 +0,1 = +44,1 x = +44,1 / 0,5 = 88,2 km Ved 5,0 db systemmargin blir maks lengde 88,2 km 2) Hva blir kravet til spektral båndbredde på laseren hvis datahastigheten er 20 [Gbit/s], og det brukes den maksimale kabelstrekningen du regnet ut i 1)? Med en datahastighet på 20 [Gbit/s] må det være en båndbredde på 10 [GHz]. Maksimal dispersjon, τ, finnes av formelen: B= 0,44/ τ, hvor B er båndbredden. Det gir: τ = 0,44/ = 0, = [s] Hvis vi setter laserens maksimale spektrale dispersjon til y, får vi: τ = [s] = y [nm] 3, [s/nm km] 88,2 km y = 44 / (3,5 88,2) [nm] = 0,14 [nm] Laserens spektrale båndbredde kan være maksimum 0,14 [nm] d) Hva menes med λ cut-off? λ cut-off er den bølgelenden hvor fiberkabelen går over fra å være singlemodus til å bli multimodus. Ved kortere bølgelengder er det plass til en mode til, altså en lysstråle til. Da er den ikke singlemodus lenger. Ved lengre bølgelengder er fiberkabelen fortsatt singlemodus, men en større del av den totale lyseffekten vil gå i kappen, og dermed bli mer dempet. Slik sett er det en fordel å velge en lyskilde nærmest mulig λ cut-off Løsningsforslag til eksamen 16.Desember 2004 Side 8

9 e) Hva er forskjellen mellom en singlemodus og en multimodus fiber? En multimodus fiber har så stor kjernediameter at den (har plass til) inneholder mange "lysstråler". Dermed får vi modedispersjon i en slik fiber. En singlemodus fiber har så liten diameter at det "er plass til" kun en lysstråle. Det blir dermed ingen modedispersjon. Man får kun kromatisk dispersjon i en singlemodus fiber. Den er gitt av den spektrale båndbredden til lyskilden. Man får også kromatisk dispersjon i en multimodusfiber, men den dispersjonen er så liten i forhold til modedispersjonen, at man ikke tar med den. f) Beskriv modulasjonsmetoden som brukes ved ADSL. DMT: Discrete MultiTone brukes i ADSL. Dataene som skal sendes blir delt inn i blokker med en fast størrelse (fast antall bit). En eller flere biter fra denne blokka blir modulert med hver sin bærebølge. Det kan være 256 eller 512 forskjellige bærebølger. Selve modulasjonen av hver av disse bærebølgene blir gjort ved bruk av QAM eller PSK, avhengig av overføringsmediets kvalitet. Dette er årsaken til at lange kabellengder får lavere maks bithastighet. Antall faser/amplituder i QAM, og faser i PSK justeres til det som er mulig for den aktuelle kabelen. Løsningsforslag til eksamen 16.Desember 2004 Side 9