Løsningsforslag til EKSAMEN Emnekode: ITF20205 Emne: Datakommunikasjon Dato: 17.Des 2008 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 4 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 4 er en side med vedlegg. Sensurdato: 19. Januar 2009 Karakterene er tilgjengelige for studenter på studentweb senest dagen etter oppgitt sensurfrist. Følg instruksjoner gitt på: http://www.hiof.no/index.php?id=7027 Løsningsforslag til eksamen i ITF20205 Datakommunikasjon - 17/12-2008 Side 1 av 8
Oppgave 1 (35%) a) Hva er Internet Protocol Stack, og hvorfor er den laget? Internet Protocol Stack er en modell for datakommunikasjon. For at en melding/data skal kunne komme fram til riktig program og til riktig datamaskin i et nettverk, er det mange prosesser som er i aksjon. For at det skal være en ryddighet i alt dette og en enighet om hvilke funksjoner som må gjøres, har man laget en kommunikasjonsmodell i flere lag. Hvert lag har et definert sett med arbeidsoppgaver som skal gjøres, og et definert grensesnitt til laget over og laget under. b) Gi en kort beskrivelse av de forskjellige lagene i Internet Protocol Stack. Husk å ta med både navn og gi en beskrivelse av oppgavene til de forskjellige lagene. Lag 1 kalles det fysiske laget og har som oppgave å få overført en bit feilfri mellom to punkter. Det er på dette laget at de elektriske spesifikasjonene for en bit blir beskrevet. Lag 2 kalles datalink laget, og har som hovedoppgave å overføre en datablokk mellom to punkter. Protokoller på dette lag inneholde ofte prosedyrer for flytkontroll og feilkontroll, slik at en datablokk kan bli feilfri overført mellom to punkter. Lag 3 kalles nettverkslaget, og sørger for at data blir rutet igjennom et nettverk. Den må inneholde prosedyrer som gjører at dataene finner veien i et nettverk. Lag 4 kalles transportlaget, og har som hovedoppgave å overføre datablokker mellom to endepunkter. Transportlaget skal også skjule funksjonene i de underliggende nettverksavhengige lagene fra lagene over. Lag 5 kalles applikasjonslaget, og sørger for at data fra applikasjonsprosessene blir send over til riktig prosess på den endre siden. c) Gi en beskrivelse av DNS. Datamaskinene må bruke IP adresse, som er et nummer, for å finne fram til en annen maskin, for eksempel en web-server eller mail-server. For oss mennesker er det mer naturlig å bruke et navn enn et nummer. DNS gjør at du kan skrive inn adressen som et domain name, f.eks www.hiof.no, og DNS finner da IP adressen til denne, som her er 158.39.162.29. DNS står for Domain Name System. DNS består av et hierarkisk system av navnetjenere. En navnetjener inneholder noen opplysninger som er tilknyttet et maskinnavn på Internet. Primært er det IP-nummeret som PC en (brukeren) forespør etter. Hvis den ikke kjenner IPadressen, videresender den forespørselen til en root-navnetjener. Fra root-navnetjeneren vil den få svar om hvem som er domenets autoritative navnetjener. Den gjør deretter en forespørsel til den autoritative navnetjeneren, som eventuelt må spørre en annen navnetjener lenger ned i hierarkiet, før den svarer med informasjon om den aktuelle IP-adressen. Den lokale navnetjeneren svarer deretter den spørrende maskinen. Løsningsforslag til eksamen i ITF20205 Datakommunikasjon - 17/12-2008 Side 2 av 8
Den første navnetjeneren, som originalt sendte forespørselen, vil kopiere opplysningen om det maskinnavnet, og la den være hos seg i en viss tid (TTL), i tilfelle det blir en ny forespørsel. Etter at den tiden er gått ut, vil opplysningene om den maskinen bli slettet. DNS kan også benyttes til host aliasing, mail server aliasing og lastdeling mellom flere webservere. d) Hva er hovedforskjellene mellom TCP og UDP? UDP står for User Datagram Protocol og er en connectionless protokoll. Det vil si at forbindelsen ikke blir satt opp først. Det er data i første pakke. UDP er en usikker protokoll 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. TCP står for Transmission Control Protocol og er en connected oriented protokoll. Det vil si at forbindelsen blir satt opp før data sendes. Alle pakkene som sendes i en melding følger samme veien. 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 med TCP enn UDP. TCP er egnet der hvor det er viktig at alle pakker kommer riktig fram, selv om det ikke går så hurtig. F.eks. hvis en webside blir overført, eller i en forbindelse med banken. UDP er egnet der hvor det ikke er så kritisk hvis en pakke skulle bli borte, men det er viktig at forbindelsen er rask. F.eks. der hvor lyd og/eller film blir overført. e) Hvordan foregår multipleksing 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. f) Hvordan kan en applikasjon kommunisere ut på nettet? En socket er døren ut/inn av din applikasjon. Protokollene som overfører data finner veien inn til din applikasjon vha av portnummer og IP adresse. g) HTTP kan ha både en persistent og non-persistent forbindelse. Hva er forskjellene på de? En web side inneholder en eller flere objekter. Et objekt kan være en html/htm fil, et jpg bilde, en Java applet og lignende. Løsningsforslag til eksamen i ITF20205 Datakommunikasjon - 17/12-2008 Side 3 av 8
I en persistent forbindelse sendes flere objekter over en TCP forbindelse. Man kobler ikke ned TCP forbindelsen mellom hvert objekt. I en non-persistent forbindelse sendes kun et objekt over en TCP forbindelse. Det må da settes opp en ny TCP forbindelse ved overføring av hvert objekt. h) Hva er forskjellene mellom POP3 og IMAP? POP3 står for Post Office Protocoll - Version 3. POP3er en protokoll mellom en user agent og mail-server. Når du starter en applikasjons på din PC ( user agent ) for å lese din e-post på mail-serveren, så kan det være POP3 protokollen som brukes mellom din PC og mailserveren. (Enten brukes POP3 eller IMAP) IMAP står for Internet Mail Access Protocol. IMAP er en protokoll mellom en user agent og mail server. Når du starter en applikasjons på din PC ( user agent ) for å lese din e-post på mailserveren, så kan det være IMAP protokollen som brukes mellom din PC og mailserveren. (Enten brukes POP3 eller IMAP) Ved bruke av IMAP lagres e-post i din mailserver, eventuelt i tillegg til de du laster ned. Du kan selvsagt velge å slette e-post i mail-serveren (og lokalt). Ved bruk a IMAP har du mulighet til å lage mapper på mailserveren, slik at du kan organisere din e-post. Det var ikke mulig ved bruk av POP3. Der var det kun mulig å lage mapper lokalt på PC en ( user agent ). Ved bruk av IMAP har du også mulighet til å laste ned deler av en e-post. Du kan f.eks velge å ikke laste ned vedlegg. Oppgave 2 (35%) a) Anta at ditt firma s LAN har fått adresseområdet 80.10.22.00 / 23 av din ISP. Hvor mange host kan du ha på dette nett? / 23 betyr at det er 23 bit i nettdelen av adressen og 32-23=9 bit til host. Det gir: 2 9-2 = 510 host b) Skriv nettmasken på dette nett, på en annen måte enn slik det er gjort i a)? 255.255.254.00 -> 254= 11111110 Løsningsforslag til eksamen i ITF20205 Datakommunikasjon - 17/12-2008 Side 4 av 8
c) Hva blir broadcastadressen på dette nett? Broadcastadressen er bare 1 ere i hostdelen av adressen: 80.10.23.255 -> 23.255 = 00010111.11111111 d) Nå skal ditt firma etablere 6 eksterne kontorer. Du må da dele nettet ditt opp i 6 like store subnett. Hva blir nettadressen og størrelsen, på disse nett? Svaret kan angis på samme måte som i a) : nettadressen / størrelsen. For å få 6 subnett må det brukes 3 bit av hostdelen av adressen, fordi 2 3-2 = 6. Ved å ta 3 bit fra hostdelen, blir det 23+3=26 bit i nettdelen Det gir: Fra 00010110.00000000 -> 80.10.22.00 / 23 til: 00010110.01000000 -> 80.10.22.64 / 26 00010111.00000000 -> 80.10.23.00 / 26 00010110.10000000 -> 80.10.22.128 / 26 00010111.01000000 -> 80.10.23.64 / 26 00010110.11000000 -> 80.10.22.192 / 26 00010111.10000000 -> 80.10.23.128 / 26 e) Disse LAN, ved disse eksterne kontorene, skal tilkobles via et høyhastighet punkt til punkt forbindelse, i prinsippet slik som en ISDN forbindelse. Hva blir nettadressen og størrelsen på disse 6 punkt til punkt (PP) forbindelsene? Nettadressene til disse 6 punkt-til-punk forbindelsene bør tas fra ytterendene av nummerområdet. Det er kun nødvendig med 2 bit til host. Det gir: 00010110.00000100 -> 80.10.22.04 / 30 00010111.11110000 -> 80.10.23.240 / 30 00010110.00001000 -> 80.10.22.08 / 30 00010111.11110100 -> 80.10.23.244 / 30 00010110.00001100 -> 80.10.22.12 / 30 00010111.11111000 -> 80.10.23.248 / 30 f) De resterende adressene skal brukes på hovedkontoret. Hvor mange host kan du ha på dette hovedkontoret (altså: hvor mange adresser er igjen etter disse subnettingene)? Løsningsforslag til eksamen i ITF20205 Datakommunikasjon - 17/12-2008 Side 5 av 8
På 00-siden: På 11-siden 00010110.00000001 00010111.11111110 00010110.00000010 00010111.11111101 00010110.00000011 00010111.11111100 = 3 adresser = 3 adresser Fra 00010110.00010000 Fra 00010111.11000000 Til 00010110.00111111 Til 00010111.11101111 = 48 = 48 På 00-siden: 51 adresser På 11-siden: 51 adresser Totalt 102 adresser til host Oppgave 3 (30%) a) Hvilke hovedtyper av wireless datanett finnes? Angi navn og gi en kort beskrivelse av de. WiFi, WLAN: 802.11x Erstatter ledning i et typisk LAN i et kontorlandskap (hvor x er a,b,g eller n). Laget for mobile enheter. WiMax: 802.16 - Dekker et større område enn WiFi. Kan f.eks. brukes til å koble et utskutt LAN til Internet WPAN: 802.15 Erstatter ledning der man skal koble eksterne enheter til f.eks en datamaskin. 802.15.1 Bluetooth Få enheter. Tilkobling til en sentral enhet, som f.eks. en PC, en mobil eller annet. 802.15.4 ZigBee. Mange enheter. Kan konfigureres til forskjellige nettverkstyper. b) Hvilken wireless type vil egne seg til å sende data fra, eller motta styredata til, sensorer/givere. Begrunn ditt svar. ZigBee: Trekker lite strøm. Lang avstand kan oppnås ved at en enhet kan fungere som en regenerator. Bruker liten båndbredde. Liten programvare. Fysisk små enheter. c) Gitt en kort beskrivelse av 802.11n. 802.11n er den kommende wireless standarden. Den kan overføre en mye større bithastighet enn a, b eller g. Opptil 300 Mbit/s. Det får man til ved å bruke MIMO (Multiple In Multiple Out) Flere kanaler og antenner brukes. d) Hva er forskjellene mellom en MAC adresse og en IP adresse? Ta også med litt om bruksområdet. MAC adressen kalles også den fysiske adressen, og virker på lag 2. Det er ikke et ordnet system på hvor nett-tilkoblinger med forskjellige MAC adresser er plassert. MAC adressen alene er derfor ikke nok til å finne en enhet på Internet. IP adressen virker på lag 3. Her er det et ordnet system av hvor de forskjellige IP adressene befinner seg, slik at det kan brukes for å rute en pakke fram til riktig sted. Løsningsforslag til eksamen i ITF20205 Datakommunikasjon - 17/12-2008 Side 6 av 8
e) Du skal dimensjonere et singlemodus fiberoptisk anlegg. Kabelen har en dempning på 0,2 db/km. Dispersjonen er på 5,0 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 2 db. Lengden på kabelen er 100 km. Fiberkabelen leveres i lengder på 1 km. Skjøtetapet er 0,1 db. i. Hvilken følsomhet må mottageren ha? Setter opp effektbudsjettet: P S P fiber P skjøt P innk P system = P M +2,0 dbm (100 km 0,2 db/km) (99 skjøter 0,1 db/skjøt) 2 db 5 db = +2,0 20,0 9,9 2 5 = 34,9 dbm Mottageren må ha en følsomhet på bedre enn 34,9 dbm Merk: systemtapet skal ligge mellom 3 og 7 db. Har her valgt 5 db Med andre verdier blir kravet til følsomhet, fra (3dB) : - 32,9 dbm til (7dB) : - 36,9 dbm ii. Hva er den største bithastigheten som kan brukes på dette anlegget? Regner først ut dispersjonen τ, slik at vi får båndbredden B: τ = 5,0 ps/(nm km) 100 km 2 nm = 1000 ps = 1,0 ns B = 0,44/τ = 0,44 / 1,0 ns = 0,44 10 9 Hz = 440 10 6 Hz = 440 MHz Bithastigheten er den doble av båndbredden, hvis ingen koding brukes. Her er det ingen opplysning om kode, slik at da blir maks bithastighet 880 Mbit/s Løsningsforslag til eksamen i ITF20205 Datakommunikasjon - 17/12-2008 Side 7 av 8
VEDLEGG Formel for båndbredde på fiber: B 0, 44 Løsningsforslag til eksamen i ITF20205 Datakommunikasjon - 17/12-2008 Side 8 av 8