Løsningsforslag til EKSAMEN

Transkript

1 Løsningsforslag til EKSAMEN Emnekode: ITF20205 Emne: Datakommunikasjon Dato: 4.Des 2006 Eksamenstid: kl 9:00 til kl 13:00 Hjelpemidler: 4 sider (A4) (2 ark) med egne notater. Kalkulator. Gruppebesvarelse, som blir delt ut på eksamensdagen til de som har fått den godkjent Faglærer: Erling Strand Eksamensoppgaven: Oppgavesettet består av 5 sider inklusiv denne forsiden. Kontroller at oppgaven er komplett før du begynner å besvare spørsmålene. Oppgavesettet består av 3 oppgaver. Alle oppgavene skal besvares. Hvor stor vekt hver oppgave teller til eksamen er angitt ved oppgaven. Side 5 er en side med vedlegg. Sensurdato: 27. Desember 2006 Karakterene er tilgjengelige for studenter på studentweb senest dagen etter oppgitt sensurfrist. Følg instruksjoner gitt på: Løsningsforslag til eksamen i ITF20205 Datakommunikasjon - 5/ Side 1 av 10

2 Oppgave 1 (40%) a) Anta at du skal sende et Manchesterkodet datasignal på en kabel med en bithastighet på 10 Mbit/s. Hvilken båndbredde må kabelen ha? Manchersterkodet datasignal krever samme båndbredde som bithastighet. Grunnfrekvensen i det Manchesterkodede signalet er lik bithastigheten, i Hz. Kabelen må da ha en båndbredde på 10 MHz. b) Forklar forskjellene mellom Virtual Circuit og Datagram. Forklar også virkemåten til de. Virtual Circuit og Datagram er to kommunikasjonsmetoder. I en virtual circuit forbindelse settes forbindelse opp før data sendes. All data går også på den samme forbindelsen. Når dataoverføringen er ferdig, brytes forbindelsen ned. I en datagram -forbindelse settes ikke forbindelsen opp først. Data sendes i første pakke, og hver pakke ses på som en selvstendig enhet, som inneholder nok informasjon til å finne fram til mottager. Det er da mulig av forskjellige pakker kan gå forskjellige veier. c) Nevn et eksempel på en kjent protokoll som bruker Virtual Circuit. TCP (Transmission Control Protocol) d) Nevn et eksempel på en kjent protokoll som bruker Datagram. UDP (User Datagram Protocol) e) Noen protokoller har feilkontroll på linklaget. Nevn noen eksempler på hvordan feilkontroll utføres. CRC (Cyclic Redundancy Check) bruker polynomkode for å genere FCS (Frame Check Sequence). Senderen foretar en matematisk beregning på data som skal sendes, og plasseres resultatet av beregningen bakerst i datablokka. Mottager foretar samme beregning, og hvis resultatet stemmer med det som senderen beregnet, er datablokka feilfri. Polynomkode vil si at datablokka blir modula-2 dividert med polynomet. Resten etter denne divisjonen settes inn i FCS-feltet. En slik feilkontroll detekterer alle feil unntatt et feilmønster som er lik polynomet. Paritetskontroll er en annen kontrollmetode. Det kan brukes enten odd eller even paritet. Ved odd feilkontroll skal det være odd antall 1 ere. Hvis mottager ikke registrer odd antall 1 ere, registreres det som en feil. Denne metoden vil ikke oppdage like antall bitfeil. f) Ved sending av elektronisk post må man ofte bruke MIME. Hva er MIME, og hvorfor må man bruke det? Løsningsforslag til eksamen i ITF20205 Datakommunikasjon - 5/ Side 2 av 10

3 MIME (Multipurpose Internet Mail Extension) må brukes for å kunne sende noe annet enn ren ASCII-tekst i en e-post. I utgangspunktet var e-post laget for å kunne sende ren 7 bit ASCII. Skal man sende noe annet, må meldingen kodes om slik at den kan sendes i en 7-bit overføringskanal. g) Forklar DHCP, og hvor man må bruke det. DHCP står for Dynamic Host Configuration Protocol, og den brukes for å dele ut IPadresse til en maskin som forespør om en IP-adresse. Det finnes en DHCP server som dekker et eller flere subnett. Denne har et sett med IPadresser som den kan dele ut fra til maskiner som forespør om en IP-adresse. Et eksempel på DHCP: En maskin som blir slått på, og som er satt til å forespørre en DHCP-server om sin IPadresse, sender en DHCP DISCOVER pakke til DHCP-serveren. Når denne kommer fram til DHCP-serveren, retunerer den IP-adresse i en DHCP-OFFER pakke. Hvis maskinen som mottar denne, godtar dette nummer, sender den en DHCPREQUEST pakke tilbake til DHCP serveren. DHCP-serveren sender tilbake en DHCPACK pakke. Samtidig settes en timer i gang. Enhver maskin må oppdatere sin IP-adresse jevnlig, ved å sende en melding til DHCP-serveren. Hvis DHCP-serveren ikke mottar en slik oppdatering innen timeren er gått ut, vil den frigjøre IP-adressen, som da kan deles ut til en annen maskin som forespør om en IP-adresse. h) Ethernet-pakker har en minimum størrelse. Hvorfor det? I Ethernet kan det forekomme kollisjon mellom pakker. Det er viktig av begge parter oppdager kollisjonen. For å kunne oppdage kollisjonen, må sending av data fortsatt foregå. En datapakke bruker en viss tid på å komme fra en side til den andre siden av et nettverk. Hvis vi antar at kollisjon skjer mellom to maskiner, som er i hver sin ytterkant av nettverket, og at kollisjonen skjer nærme den ene part. Da har det allerede gått en tid som tilsvarer forsinkelsen mellom de to maskinene. Nå må signalet også gå tilbake. Det går også en tid. Disse to tider til sammen, og med en sikkerhetsmargin utgjør en slottime. Datapakka må da være så stor at den sender i minimum en slottime. Oppgave 2 (35%) a) Nevn hovedforskjellene mellom IPv4 og IPv6. Adresseområdet: IPv4 har et adresseområde på 4 byte (32 bit). Dette begynner nå å bli oppbrugt. Man har dermed måttet laget NAT for å bøte på det. IPv6 har et adresseområde på 16 byte (128 bit). Man vil da aldri komme dit at man går tom for adresser. IPv6 har gjort hodet enklere enn på IPv4. Bl.a ved at det i IPv4 var det et option felt, hvor mer data kunne legges inn. Dette feltet hadde ikke en standardisert størrelse. Det Løsningsforslag til eksamen i ITF20205 Datakommunikasjon - 5/ Side 3 av 10

4 gjorde prosesseringen av hodet tok lenger tid. IPv6 har faste utvidelser av hodet. Prosessering av slikt går raskere. Det finnes ikke sjekksum i hodet på IPv6, noe som også gjør prosesseringen raskere. I IPv4 måtte sjekksummen regnes ut av hver ruter, fordi TTL-feltet ble minket med en for hver router, og da ble sjekksummen også forandret. b) Gi en beskrivelse av virkemåten til Cookie. Få fram i hvilke tilfeller det er hensiktsmessig å bruke det. Cookie er en metode som en webserver kan bruke for å gjenkjenne deg. Første gang du kobler deg til en webside, som bruker cookie, vil du få tildelt et nummer. Dette lagres både hos deg og på webserveren. Webserveren kan da kartlegge ditt besøk, og knytte det til ditt nummer. Neste gang du kobler deg til denne webserveren, sender din PC nummeret i sammen med forespørselen. Webserveren vil da kjenne deg igjen, og vil for eksempel kunne bruke den info som er lagret om deg til å tilpasse websiden til deg. Dette brukes mye av web-butikker. Hvis for eksempel forbindelsen brytes mens du handler, vil du kunne hente opp den samme handlevogna, med de varene du allerede har lagt i handlevogna, når du kobler deg opp igjen. Anta at du (ditt firma) har fått tildelt adresseområdet /24 av din ISP. c) Hvor mange host kan du ha på dette nett? Antall host er gitt av antall bit i host-delen av adressen =8 bit i hostdelen, som gir: 2 8-2= 254 host d) Hva blir broadcastadressen på dette nett? Broadcastadressen er den adressen hvor det er bare 1 ere i hostdelen av adressen. Det blir: Løsningsforslag til eksamen i ITF20205 Datakommunikasjon - 5/ Side 4 av 10

5 e) Nå skal ditt firma etablere avdelinger rundt omkring i landet. Da det skal være mulig å aksessere hver PC direkte, har man sagt at hver PC skal få tildelt sin egen IPadresse. Du må da subnette ut ifra ditt tildelte adresseområde. Hvor mange slike avdelinger kan man etablere hvis hver av dem skal ha plass til minst 25 PC-er. Må først finne ut hvor mange bit det må være i hostdelen av adressen: Det må være 5 bit i hostdelen, fordi 2 5-2= bit hadde bare gitt: 2 4-2= 14 Antall bit som kan brukes til subnetting er da: 8-5=3 Med 3 bit blir det 23-2= 6 subnett ISDN-forbindelsene til disse 6 nett kan man ta av 00-delen og 11-delen av adresseområdet. Med 5 bit der er det nok til mange flere enn 6 ISDN-forbindelser. f) Hver av disse avdelingene tilkobles hovedkontoret via ISDN, som også skal ha sine IP-numre. Hvilken maske vil du gi disse ISDN-forbindelsene? En ISDN-forbindelse trenger kun to host. Det blir da 2 bit til host-delen. Masken blir da: da 252= g) Nevn nettnummeret til den ISDN-forbindelsen som har det laveste IP-nummeret. Fet skrift angir biter brukt til subnetting. Ser først på de 6 subnettene. Ser på siste byte i: > , som ikke er kan brukes til de store subnettene fordi i så fall hadde to nett fått samme nummer > er første subnett > er siste subnett. På ISDN kan vi bruke fra > , som blir nettnummeret til den ISDN-forbindelsen med lavest nummer Løsningsforslag til eksamen i ITF20205 Datakommunikasjon - 5/ Side 5 av 10

6 h) De resterende numrene brukes på hovedkontoret. Hvor mange host blir det på hovedkontoret? > er siste nummer på ISDN > er første subnett. På 00-siden blir det fra og med > til og med > , som gir 16 host. Tilsvarende blir det på 11-siden > ISDN > ISDN > ISDN > er siste store subnett På 11-siden blir det fra og med > til og med > , som gir 16 host Det blir da 16+16= 32 host på hovedkontoret i) Hva blir det laveste IP-nummeret på en host på hovedkontoret? De første numrene på 00-siden blir brukt til ISDN: > , ISDN > , ISDN > , ISDN3 De andre 3 ISDN forbindelsene tas fra 11-siden. Det første nummeret på en host på hovedkontoret blir da nummeret etter broadcast på ISDN-nettet: > Løsningsforslag til eksamen i ITF20205 Datakommunikasjon - 5/ Side 6 av 10

7 Oppgave 3 (25%) a) IEEE x ( hvor x= a, b eller g) har definert forskjellige måter å aksessere nettet på. Gi en kort beskrivelse av de forskjellige metodene. Det er to hovedmetoder: DCF (Distributed Coordination Function) og PCF (Point Coordination Function). Ved bruk av PCF er det en basestasjon som forespør hver enkel PC i nettverket. En PC kan sende kun når den blir forespørt. Det er dermed ingen mulighet for kollisjon. Ved gjevne mellomrom vil en slik basestasjon sende ut invitasjon til nye PC er om å være med i nettverket. Ved bruk av DCF brukes CSMA/CA (CA= Collision Avoidance). Her kan det brukes både fysisk og virtuell sensing av en kanal. Ved fysisk sensing kan en PC starte sin sending når kanalen er ledig. Den klarer ikke å sense om det blir kollisjon når den sender. Hvis det var en kollisjon vil senderene bruke Ethernet binary exponential backoff algoritme ved retransmisjon. Ved bruk av virtuell sensing av kanalen vil en PC som skal sende data første sende en kort RTS pakke (Request To Send). Denne pakken inneholder også info om hvor lang tid det vil ta å sende datapakka. Alle PC er som hører denne sending vil da ikke forsøke å sende i denne tidsperioden. Den PC som skal motta datapakka svarer med en CTS pakke (Clear To Send). Denne pakka inneholde også inf om hvor lang tid det tar å sende. Alle PC er som hører denne pakke (og ikke RTS pakka) vil da også vente med å forsøke å sende data inntil den tiden er over. Når den som sendte ut RTS hører CTS vil den begynne å sende. Når mottager har mottatt datapakka, sender den en ACK-pakke tilbake for å fortelle at den har tatt imot data. Alle disse metodene å sende data på kan fungere samtidig, ved at det er definert tidsvinduer, etter at noen er ferdig med å sende data. Hvert system har hver sin tidsvindu som kan brukes. b) Anta at du har en UTP kabel som er koblet mellom en PC og en switch (se figuren under). Denne er koblet feil, slik at det ikke er brukt et par. Man har koblet inn på to forskjellige ledninger, som ikke er et par. Det vil da medføre mistilpasning, fordi den karakteristiske impedansen i kabelen er nå blitt 180 Ω, i stedet for 100 Ω. I både PC en og switchen er avslutningsmotstanden R= 100 Ω. Anta at databiten fra PC en er 10V. Hvor stor blir støyen på ledningen. (Altså hvor stor er summen av de reflekterte pulsene). Det er nok å ta med opp til og med den andre refleksjonen. Lag gjerne en skisse av signalet. Løsningsforslag til eksamen i ITF20205 Datakommunikasjon - 5/ Side 7 av 10

8 Vi må først beregne refleksjonskoeffisienten på hver side. Denne blir lik på begge sider: ρ = R R R + R = = = 0,29 Når en puls på 10V kommer til enden, vil den generere en puls på 10 (-0,29)= -2,9 V, slik at det på enden da vil måles en puls på 10+(-2,9)=7,1 V. Når pulsen på -2,9 V kommer tilbake til utgangspunktet, vil det bli generert en ny puls på - 2,9 (-0,29)= +0,84 V. Ved sendersiden måles da en puls på -2,9+0,84= -2,06V. Støyen etter andre refleksjon vil da bli 2,09 V c) Du skal dimensjonere et singlemodus fiberoptisk anlegg. Kabelen har en dempning på 0,3 db/km. Dispersjonen er på 2,5 ps/(nm km). Det brukes en laser med en innkoblet effekt på -2,0 dbm og med en spektral båndbredde på 2 nm. Innkoblingstapet ved mottageren er på 1 db. Du bruker en mottager med en følsomhet på -45 dbm. Fiberkabelen leveres i lengder på 1 km. Skjøtetapet er 0,2 db i. Hvor lang kan fiberkabelen være? Ps Pim - X Pfiber - X Pskjøt Psystem = Pm -2,0 1,0 X (0,3+0,2) 5,0 = - 45,0-8,0 X (0,5) = -45,0 X= - (-45+8,0)/0,5 = 74 Ved bruk av 5 db systemmargin kan fiberkabelen være 74 km lang. Ledded X Pskjøt er tilnærmet riktig. Det blir riktig der hvor lengden akkurat er over en hel km. Mer riktig kunne det være å bruke (X-1) Pskjøt. Imidlertid er denne feilen liten maks 0,2 db, som er lite sammenlignet med Psystem som her settes til 5,0 db Løsningsforslag til eksamen i ITF20205 Datakommunikasjon - 5/ Side 8 av 10

9 ii. Hva er den største bithastigheten som kan brukes på dette anlegget? Med en kabel på 2,5 ps/(nm km), en laser på 2 nm spektral båndbredde og 74 km fiber blir den totale dispersonen: 2, ps = 370 ps = 0, Båndbredden blir da: B= 0,44/(0, )= 1,19 GHz Uten digital koding av data kan man overføre 2 1,19 Gbit/s = 2,4 Gbit/s d) ZigBee er en teknologi som er i fremgang. Hva er det som gjør at den er i fremgang? Kunne man ikke bare brukt Bluetooth? (Du må her forklare forskjellene mellom Bluetooth og ZigBee) Bluetooth og ZigBee er laget for forskjellige applikasjoner. Bluetooth er primært laget for å kunne koble utstyr til PC en, uten bruk av kabel. Utstyr som tastatur, mus, osv. Bluetooth har en master som forespør opp til 7 aktive slaver, som er koblet i en piconet, med maks avstand på 10 m Det kan være mange enheter i et ZigBee system, og det kan være mesh-nettverk. Det vil si at en host kan fungere som en repeater. ZigBee har et 64 bit adresseområde, så det kan være mange i et slikt nettverk. osv. Litt mer bør man nok skrive Løsningsforslag til eksamen i ITF20205 Datakommunikasjon - 5/ Side 9 av 10

10 VEDLEGG Formel for refleksjon: ρ = R R 0 R + R 0 Formel for båndbredde på fiber: B = 0, 44 τ Løsningsforslag til eksamen i ITF20205 Datakommunikasjon - 5/ Side 10 av 10