ITF20205 Datakommunikasjon - høsten 2011

Transkript

1 ITF20205 Datakommunikasjon - høsten 2011 Løsningsforslag til teoretisk øving nr. 4. Nr.1. - Hvordan foregår multipleksing og demultipleksing på transportlaget? Det kan være flere applikasjoner som kjører samtidig på en PC (datamaskin), og som bruker tjenester gitt av transportlaget. En tjeneste kan være å sende over og motta data til applikasjonen. Applikasjonene bruker hver sin socket, som kan ses på som en dør inn til, eller ut av applikasjonen. Hver socket blir adressert via portnummer. Multipleksing på transportlaget vil si å sende data ut på nettet fra mange forskjellig sockets. Demultipleksing vil si å gi data opp til de forskjellige applikasjonen via den riktige socket. Nr.2. Hva er port scanning? Forklar litt omkring det. Port scanning går ut på å systematisk skanne en PC (datamaskin) for åpne porter. Dette kan brukes av ulovlige inntrengere til å finne en port hvor de kan komme inn i datamaskinen. Nr.3. Hva er effektiviteten på en dataoverføring hvis det brukes "stop-and-wait" overføring, datahastigheten er 100 Mbit/s, pakkestørrelsen er på 1000 bit, og forsinkelsen mellom sender og mottager er på 10 ms? (ref. s. 255) Pakkestørrelsen: L= 1000 bit Bithastigheten: R = bit/s Tidsforsinkelse fram og tilbake: RTT = 2 10 ms = 20 ms Effektiviteten U : Nr.4. - Hva blir den effektive overføringhastigheten i oppgaven over? Den effektive overføringshastigheten blir: U R = = = 50 Kbit/s 1

2 Nr.5. - Hvordan kan effektiviteten økes? Effektiviteten kan økes ved å øke størrelsen på pakkene, og/eller gå over til kontinuerlig dataøverføring med en størst mulig vindusstørrelse. Nr.6. - Hva er forskjellen mellom "Go-back-N" og "Selective repeat"? Ved kontinuerlig dataoverføring, kan du sende flere pakker etter hverandre før ACK har kommet tilbake på den første pakka. Ved en feil i en pakke, blir det retransmisjon. Det er to måter å sende på nytt de pakkene det er feil i. Selektiv Repeat betyr at bare de pakkene med feil i blir sendt på nytt. Pakkene som tas imot riktig vil da kunne komme i feil nummer-rekkefølge, fordi innimellom pakkene vil en retransmittert pakke komme. Det er da mottagerens oppgave å sørge for å sortere pakkene slik at de er i riktig rekkefølge, før de sendes til applikasjonen. Ved Go-Back-N vil alltid pakkene bli sendt i riktig nummerrekkefølge. Ved feil i en pakke, vil da den pakken, og alle de etterfølgende pakkene, bli sendt på nytt, selv om de etterfølgende pakkene tidligere var kommet feilfri over. Pakkene vil dermed alltid komme fram i riktig nummer-rekkefølge. Nr.7. - Hva slags info finnes i hodet på en UDP pakke? Et UDP hode inneholder kun fra- og til- portnummer, lengden på datapakka og sjekksummen for datapakka. 2

3 Nr.8. - Hva slags info finnes i hodet på en TCP pakke? Et TCP hode inneholder fra- og til- portnummer. Til-portnummeret er nummeret til den socket som applikasjonen skal ha data inn på. Fra-portnummeret er nummeret til den socket som applikasjonen forventer et svar på. Sequence number er nummeret på pakka. Dette nummer øker for hver pakke, slik at mottageren kan finne ut av rekkefølgen på pakkene. Acknowldgement number er nummeret på pakka som kom fra den andre siden. Dette blir en OK melding (ACK) på data som kom fra den andre siden. Header length forteller hvor mange 32 bits ord som er i hodet. Denne info brukes for å finne ut om det sendes options i hodet, og da hvor stort det er. Kontroll bits: URG: Urgent Pointer: Hvis denne bit er satt, er det data i Urgent data pointer ACK: Hvis denne bit er satt, er acknowledgement number gyldig. PSH: Push Function: Hvis denne bit er satt må mottageren levere dataene til applikasjonen så raskt som mulig. RST: Reset the Connection: Hvis denne bit er satt, betyr det at sender avbryter sendingen og all data mottatt i denne TCP forbindelsen kan slettes. SYN: Synchronize: Hvis denne bit er satt betyr det at sender forsøker å synkronisere sekvens nummer. Dene signal kommer gjerne under initiering av en sending. FIN: Det betyr at det ikke er noe mer data i denne TCP forbindelsen hos sender. 3

4 Receive windows brukes som flyt kontroll. Her forteller mottageren hvor mange byte den vil motta. Internet checksum brukes for å finne ut om det er bitfeil i pakka. Urgent pointer: En peker til data som mottageren må bearbeide så snart som mulig. Nr.9. Hvordan løser TCP flytkontroll? Forklar første hva flytkontroll er, og nevn med eksempler hvor flykontroll oppnås i TCP. Flytkontroll er en metode for å kontrollere og styre flyten av data mellom sender og mottager. Uten denne flytkontrollen ville mottageren kunne kommet i den situasjonen at den ikke klarte å ta unna all data som kom fra senderen. Senderen kunne da ha sent data for fort for mottageren, og data kunne blitt tapt. Mottageren har et mottagerbuffer, der data legger seg før de sendes opp til applikasjonen. Det bufferet må være der fordi vi kan ikke anta at applikasjonen er klar til ta imot data da data faktisk kommer. Applikasjonen kan være opptatt med andre oppgaver da data kommer. Sålende dette mottagerbuffer har plass nok, kan sender bare sende data. Flytkontroll oppnås ved at mottageren sender info om hvor mye ledig plass den har i mottagerbufferet, tilbake til senderen. Den info legger seg i TCP hodet, i Receive window, og sendes tilbake i en ACK pakke, eller i en datapakke. Nr.10. Ved feil i en pakke blir den sent på nytt. Det er flere ting som kan gjøre at en pakke blir sent på nytt. Nevn disse. En pakke kan bli sent på nytt hvis: Ved feil i datapakka. Da vil mottageren sende på nytt ACK på den pakken som var sist riktig mottatt, altså den forrige pakken. Når senderen får denne ACK, forstår den at det var feil i pakken, og den blir sent på nytt. Hvis ingen ACK kommer innen en gitt tid, går timeout ut på den pakken. Da vil pakken bli sent på nytt. Hvis det er feil i ACK pakken, som er svar på datapakken. 4

5 Nr.11. Hvordan beregnes timeout tiden? For å beregne timeout, tas det utgangspunkt i RTT (Round-Trip Time). SampleRTT er den målte tiden fra en pakke sendes til ACK kommer. EstimatedRTT bergnes ved å bruke formelen: EstimatedRTT = (1-α) EstimatedRTT + α SampleRTT α = 0,125, som gir: EstimatedRTT = 0,875 EstimatedRTT + 0,125 SampleRTT Deretter må man finne variasjonen i RTT, som kalles DevRTT: DevRTT = (1- β) DevRTT + β (SampleRTT EstimatedRTT) (SampleRTT EstimatedRTT) betyr tallverdien av differansen mellom SampleRTT og EstimatedRTT Β = 0,25, som gir: DevRTT = 0,75 DevRTT + 0,25 (SampleRTT EstimatedRTT) Hvis variasjonen mellom hver RTT er liten, vil DevRTT bli liten. Timeout tiden beregnes nå til: TimeoutInterval = EstimatedRTT + 4 DevRTT Nr.12. Hva menes med three-way handshake? Beskriv hvordan den foregår og litt om hva slags info som sendes. TCP bruker three-way handshake for å etablere en forbindelse. 5

6 1) Klienten, eller den som vil etablere forbindelsen, starter ved å sende en pakke med SYN bit i TCP hodet satt. Denne pakka inneholder ingen data i data-delen. Den kalles også SYN pakke, fordi SYN bit er satt. I pakka finnes også info om hvilket sekvensnummer som den vil starte med. Dette er et tilfeldig nummer. Det blir plassert i sekvens nummer feltet i TCP hodet. 2) Serveren, eller den som mottar SYN pakka, svarer ved å sende en SYNACK pakke tilbake, Denne pakka har også SYN bit satt. ACK nummeret er lik sekvensnummeret den fikk fra klienten + 1. Pakka vil også inneholde info om sitt sekvensnummer, som den plasserer i sekvensmummer feltet i TCP hodet. Serveren, eller den som mottar SYN pakka, vil nå også etablere sende- og mottager-buffer og variabler for den forbindelsen. 3) Når klienten, eller den som vil etablere en forbindelse, mottar denne SYNACK pakka, etablerer den buffere for forbindelsen. Den sender også en ACK pakke tilbake, med sekvensnummeret fra serveren + 1 i acknummer feltet. SYN bit er nå ikke satt. Denne pakka kan også inneholde data i datafeltet. Forbindelsen er nå etablert. Nr.13. Hvordan håndterer TCP kø i nettverket? Kø kan oppstå i et nettverk ved at flere forbindelser går igjennom en nettverksenhet, f.eks en ruter. Summen av trafikken for hver forbindelse kan bli for stor for den ruteren, og da vil pakker bli tapt. TCP må ha mekanismer som vil kunne justere trafikken på sin forbindelse, slik at alle pakker slipper igjennom. 6

7 Nå har ikke nettverksenhetene i vanlig Internet, f.eks ruterne, mulighet til å gi beskjed om kø hos seg. Hadde den hatt den muligheten, kunne den ha gitt beskjed om køtilstanden tilbake til TCP forbindelsene. TCP må bruke andre midler for å finne ut av køtilstanden, og justere trafikken i henhold til den. TCP starter forsiktig ved å bruke slow-start. Den begynner ved å sende kun en pakke. Neste pakke sendes først etter at ACK har kommet. Da vil den øke vindustørrelsen til 2. For hver ACK legger den på en pakke i vinduet. Det vil medføre at vindusstørrelsen dobbles for hver gang (hver RTT). Slik fortsetter den inntil den oppdager at pakker blir borte (ved at timeout slår til). Da justerer den vindusstørrelsen tilbake til 1 pakke. (En pakke er MSS stor). Samtidig har den notert hva vindusstørrelsen var da timeout slo til. Threshold settes til halvparten av den verdien. Nå vil den kjøre slow-start igjen, men den vil doble vindusstørrelsen kun inntil den har kommet til Threshold. Det var jo den vindusstørrelsen hvor det gikk bra forrige gang. Ved neste dobling ble det jo pakketap. Når vindusstørrelsen har nådd Threshold verdien, går den inn i congestion avoidance tilstand, hvor økning av vindusstørrelsen skjer mye mer forsiktig. I stedet for dobling, øker den med kun 1 for hver RTT. Slik øker den inntil det blir tap av pakker igjen. Tap av pakker oppdages enten ved at timeout slår til, eller at det har kommet 3 duplikate ACK. Dvs at 2 like ACK har kommet 3 ganger. En duplikat ACK betyr at pakken kom riktig fram på andre forsøk. Køen er da ikke så stor.hvis timeout slår til, betyr det at ingen pakker har kommet fram. Da er køen stor. 7

8 Hvis tap oppdages ved at 3 duplikate ACK har kommer, går den inn i Fast recovery tilstand. Det vil si at vindusstørrelsen går tilbake til halvparten av hva den var da tap skjedde, og den går inn i congestion avoidance tilstand. Dvs. pakkestørrelsen øker kun med 1 for hver RTT. Denne økningen fortsetter inntil det blir tap igjen. Hvis tap oppdages ved at timeout slår til, går vindusstørrelsen tilbake til slow start tilstand. Vindusstørrelsen går da tilbake til 1. For hver gang det blir duplikat ACK (to like ACK etter hverandre), øker duplikat ACK telleren. 8