ITF20205 Datakommunikasjon - høsten 2014 - Computer

ITF20205 Datakommunikasjon - høsten 2014
Øving nr. 8.
Innlevering senest mandag 17.November. Øvingen besvares individuelt, men det er lov å samarbeide.
Leveres til: [email protected] og til stud.ass Jon Kjennbakken.
Linklaget og Wireless.
Kap.5 og 6 i Computer Networking: A Top-Down Approach, 6/E, i dine notater og sikkert andre steder
.
Typisk funksjoner som en linklagsteknologi kan innehold er:
Signalkoding
Består i hvordan
man fysisk skal
sende de logisk
0 og 1 verdiene
ut på mediert
mellom to
noder. Hvor en
høy til lav
spennings
transisjon
indikere, mens
en lav til høy
transisjon
indikerer .
Innramming
Data sendes ofte
i avgrensede
enheter, som IP
pakker. Da er
behov for å
finne starten og
enden. For dette
er å bruk en
unik bitkombinasjon
kalt et flagg.
Senderen setter
inn et flagg før
og etter
dataenheten som
sendes.
Feildeteksjon
Oppnås ved å
føye til en spesiell
feilsjekk kode
etter dataene som
sendes. Når
mottakeren regner
ut koden på
bakgrunn av
mottatte data, så
vil den generere
en annen kode
enn den overførte
koden. Den
mottatte rammen
vil kastes.
Feilkorreksjon
Består i at rammer
med feil blir overført
på nytt inntil de er
mottatt korrekt. Dette
kan oppnås ved at
mottaker eksplisitt
ber om rettransmisjon. Mottakeren
sender kvitteringer på
rammer som er
korrekt mottatt.
Rammene automatisk
rettransmitteres av
senderen, hvis ikke
mottas i løpet av en
viss tid.
Flytkontroll
Utføres ved at
senderen kun har lov til
å sende et visst antall
rammer før den mottar
kvitteringer i retur.
Hver kvittering den
mottar kan den sende
en ny ramme, slik at
antallet rammer som
«overføring» mellom
sender og mottaker
aldri kan overskride
maksimaltallet. Dette
kalles vinduet, den
totale datamengden
håndteres i øyeblikket
Medieasesskontroll
Avhengig hvilken
type link man
overfører dataene
på. Hvis man
benytter en toveis
punk til punk link,
vil dataoverføringen
gå uavhengig i de to
retningene, derfor
kan sende uten noen
medieakseskontrollmekanisme.
Oppgaver
1.
CRC virke:
En CRC-kode krever definisjon av et såkalt generatorpolynom.
Dette polynom blir divisoren i et polynom lange divisjon, som
tar meldingen som utbytte og i hvilken kvotient blir kastet, og
resten blir resultatet. Det viktige forbeholdet er at polynom
koeffisientene er beregnet i henhold til aritmetiske av et
avgrenset felt, slik at tillegg operasjonen kan alltid utføres
bitvis-parallell (ingen carry mellom sifre). Lengden av det
resterende er alltid mindre enn lengden av generatorpolynomet,
derfor bestemmer hvor lenge resultatet kan være.
I praksis er alle vanlig anvendte CRC anvende G Alois f ield av
to elementer, GF. De to elementene er vanligvis kalles 0 og 1,
komfortabelt samsvardatamaskinarkitektur.
1.
Den enkleste feildeteksjon system, paritetsbit, er faktisk en
triviell 1-bit CRC: den bruker generatorpolynomet x + 1 (to
perioder), og har navnet CRC-en
En CRC kalles en n-bit CRC når sin sjekk verdien er n bits. For
en gitt n, flere CRC er mulige, hver med en annen polynom. Et
slikt polynom har høyeste grad n, noe som betyr at den har n + 1
betingelser. Med andre ord, har de polynomiske en lengde på n
+ 1; dens koding krever N + 1 biter. De fleste polynom
spesifikasjoner enten slippe MSB eller LSB bit, siden de er
alltid 1. CRC og tilhørende polynom vanligvis har et navn på
formen CRC n -XXX
Styrker og svakheter:
Utformingen av CRC-polynom avhenger av den maksimale totale lengden av blokken som skal beskyttes (data +
CRC-bit), de ønskede egenskaper feilbeskyttelse, og typen av ressurser for gjennomføring av CRC, så vel som
Nguyen, Anh-Thu
Student ID: 121566
Side nr.: 1
ITF20205 Datakommunikasjon - høsten 2014
den ønskede ytelse. En vanlig misforståelse er at de "beste" CRC polynomer er enten utledet av irreducible
polynomer eller irreducible polynomer ganger faktoren 1 + x, som legger til koden evnen til å oppdage alle feil
som påvirker et ulikt antall bits. I virkeligheten, alle faktorer som er beskrevet ovenfor bør inngår valget av
polynomiske og kan føre til en reduserbar polynom. Imidlertid vil valg av et reduserbart polynom resulterer i en
viss andel av tapte feil, på grunn av kvotienten ring som har null divisorer.
Fordelen av å velge et primitivt polynom som generator for en CRC-kode er at den resulterende kode har
maksimal total blokklengden i den forstand at alle 1-bits feil innenfor den blokklengde har forskjellige rester
(syndromer), siden Resten er en lineær funksjon av blokken, kan koden detektere alle to-bit-feil innenfor den
blokklengde. Hvis r er graden av den primitive generatorpolynomet, og deretter den maksimale totale
blokklengden ligger 2 ^ {r} - 1 Og tilhørende kode er i stand til å oppdage eventuelle single-bits eller dobbel-bit
feil. Hvis vi bruker generatorpolynomet g (x) = p (x) (1 + x), Der p (x) er en primitiv polynom av grad r – 1. Da
den maksimale totalet blokklengden ligger 2 ^ {r - 1} - 1, Og koden er i stand til å oppdage singel, dobbel,
trippel og noen odde antall feil.
2.
CSMA/CD virke:
Ethernet er et bussnettverk hvor alle tilknyttede noder har tilgang til en felles link. For å styre tilgangen brukes
algoritmen CSMA/CD, Carrier Sence Multiple Access with Collision Detect. Algoritmen består i at en node som
ønsker å sende en ramme ut på bussen, først må lytte på linken for å sjekke at den er ledig (Carrier Sence). Hvis
ingen andre sender akkurat da, sendes rammen ut og alle nodene kan lese rammen (Multippel Access). Hvis
likevel en annen node skulle starte å sende data omtrent samtidig, skal dette oppdages av begge senderne
(Collosion Detect). Dette oppnås ved at en sender også mottar sine egne data for å sjekke at disse sendes på
linken uberørt av annen trafikk.
Hvis en kollisjon har oppstått, vil signalene fra de ulike senderne forstyrre hverandre, og dataene som leses
tilbake stemmer ikke lenger. Den senderen som først oppdager dette vil «jamme» bussen, dvs. den sender ut en
tilfeldig bitsekvens for å ødelegge signalet og gjøre den andre senderen oppmerksom på kollisjonen. Begge
senderne vil deretter slutte å sende data og vente et tilfeldig valgt for å redusere sannsynligheten for en ny
kollisjon når nodene starter å sende igjen.
3.
CSMA/CA virke:
I kablet Ethernet brukes mekanismen CSMA/CA for å regulere tilgang til mediet. Denne protokollen kan sees på
som en defensiv måte å håndtere kollisjonsproblemet. I tråløse lokalnettverk basert på IEEE 802.11 DCF
forsøker man isteden for å redusere sannsynligheten for at kollisjoner oppstår ved å ta i bruk RST/CTS. Request
To Send / Clear To Send. CSMA/CA – Carrier Sence Multiple Access with Collision Avoidance.
4.
Andre navn brukes på ethernet, og betyning av de navnene
Ethernet blir nå mer og mer betraktet som en transportteknologi som kan konkurrere på de lange distansene.
Transport av ethernet over fiber i en full duplex-svitsjet konfigurasjon gir i praksis ingen avstandsbegrensning.
Med båndbredde på 10Gbit/s og helt opp til 100 Gbit/s er dette et godt og ikke minst et relativ billig alternativ.
Aksessnettet blir ofte på engelsk omtalt som «the last mile». Men IEEE gruppen som arbeider med ethernet i
aksessnettet har valgt å kalle sin standard «ethernet in the first mile». Videre benyttes ofte metroethernet som
distribusjonsnett som ligger mellom aksessnettet og kjernenettet.
For at ethernet teknologien skulle kunne skalere til større nettverk har man innført såkalte broer i nettverket.
Broene deler opp busen i to eller flere segmenter.
En bro som står mellom to segmenter isolerer trafikken på det ene segmentet fra trafikken på det andre. Det betyr
at båndbredden deles kun mellom de nodene som henger på det enkelte segment. Sannsynligheten for kollisjoner
minsker. Ett segment utgjør et kollisjonsdomene.
Nguyen, Anh-Thu
Student ID: 121566
Side nr.: 2
ITF20205 Datakommunikasjon - høsten 2014
Bro bygger opp en tabell over knytningen mellom portene og adressene. Innslagene i tabellen er midlertidige på
samme måte som i en ARP tabell. Kringkastingsdomenet utgjøres av alle segmentene til sammen:
Adresse
MAC adrs 1
MAC adrs 2
MAC adrs 3
MAC adrs 4
MAC adrs 5
MAC adrs 6
Portnummer
Port 1
Port 1
Port 1
Port 2
Port 2
Port 2
Hvis vi bruker OSI modellen til å sammenligne en hub, en svitsj, og en ruter. Så vil huben virke på det fysiske
laget, svitsjen på linklaget, og ruteren virke på nettverkslaget. Begge hub og svitsj gjør videresending basert på
adrsesser. Svitsjen bruker MAC adresser og ruteren bruker IP adresser.
5.
Forskjellene mellom en MAC adresse og IPv4 adresse
MAC adressene er imidlertid globalt unike, i likhet med IP adressene. IEEE deler ut adressene på en lik måte at
to nettverkskort ikke skal ha samme adresse. MAC adressene er 6 bytes store og består av to deler. En 3 bytes
produsentkode kommer først, og indikerer produsenten av nettverkskortet (f.eks.3Com eller Cisco). De siste 3
bytene er et løpenummer som produsentene må sørge for er forskjellig i hvert nettverkskort de produserer. De
brukes kun til adressering innenfor et begrenset område, et nett eller et subnett. Dette er i motsetning til IP
adressene, som brukes til å adressere globalt.
Ethernet rammer som skal til alle noder på en buss adresseres med kringkastingsadressen, som har alle bits satt
til 1. Også multidcastadresser, som adresserer en gruppe med noder, er tilgjengelig. Disse kjennetegnes ved at et
bestemt bit er satt for å skille disse fra unicastadressene, Ved IP multidcast over et ethernet segment, oversettes
lkasse D-IP adressene til MAC-adresser ved å ta de 23 minst signifikante bitene til IP adressen og sette inn i de
23 minst signifikante bitene til MAC adressen 01-00-5E-00-00-00. En slik oversetting vil ikke være unik.
6.
Båndbredden på en fiberoptisk forbindelse på 5km på fiberen er 10MHz·km
Båndbredden B på en 5 km fiberforbindelsen, ved bruk av en fiber med 10 MHz⋅km, er:
B = 10/5 MHz = 2 MHz
7.
En fiberoptisk forbindelse som er 35 km lang. Der brukes det en singlemode fiber (SM) med en
dispersjon på 5 [ps/(nm·km)], og en laser med en spektral båndbredde på 2 [nm]. Hva blir båndbredden
på den forbindelsen?
Båndbredden er gitt av den kromatiske dispersjonen i SM-fiberen, lengden på fiberen og den spektrale
båndbredde på lyskilden:
B = 0,44/τ = 0,44/ (35⋅2⋅5)ps = 0,44/0,35 ns = 1,26 GHz
8.
Et fiberoptisk anlegg der senderen har en innkoblet effekt på -10,0 dBm, mottageren har en følsomhet
på -37,0 dBm, fiberen har en dempning på 2,5 dB/km, lengden er på 2,0 km hvor det er to skjøter med
en dempning på 0,1 dB (hver), og det er to kontakter med en dempning på 1,0 dB (hver). Kontaktene er
montert på selve fiberkabelen. Hva blir systemmarginen?
Systemmarginen kan man finne ved å sette opp effektbudsjettet.
Pi – Pfiber – Pskjøt – Pkontakt – Psystem = Pm
-10,0 – 5,0 – 0,2 – 2,0 – Psystem = - 37,0
Psystem = 37,0 – 17,2 = 19,8 dB
Nguyen, Anh-Thu
Student ID: 121566
Side nr.: 3