Prova di Esame - Rete Internet (ing. Giovanni Neglia) Prova completa Martedì 15 Novembre 2005

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1 Prova di Esame - Rete Internet (ing. Giovanni Neglia) Prova completa Martedì 15 Novembre 2005 Si svolga il compito su questi fogli. Nel caso di domande a risposta aperta, lo spazio lasciato sul foglio è indicativo della lunghezza della risposta che ci si attende. Cognome: Nome: Corso di laurea e anno: Matricola: Firma: Quesito 1 Parte a) Si supponga di dover configurare la rete rappresentata in figura assegnando a ciascun host un indirizzo IP pubblico della rete di classe C Si minimizzi il numero di indirizzi IP impiegati, in modo da avere già a disposizione delle sottoreti per eventuali ampliamenti. L indirizzo IP ( ) verso la rete esterna si suppone assegnato dal provider. Lo studente attribuisca un identificativo a ciascuna (per esempio A, B, C, ) e lo riporti in figura, assegni gli indirizzi IP a ciascuna e ai router. Lo studente completi quindi la tabella riassuntiva riportata di seguito, specificando l identificativo della, l indirizzo della e la relativa maschera (in notazione decimale dotted), gli indirizzi IP per eventuali interfacce dei router sulla considerata. R1 Edificio B Edificio A 4 PC R4 29 PC Internet Pubblica R2 R3 Edificio C 110 PC

2 Soluzione Parte a) La rete A richiede 33 indirizzi IP (29 PC+2 interfacce router+indirizzo rete+indirizzo broadcast), quindi una almeno /26. La rete B richiede 8 indirizzi IP (4 PC+2 interfacce router+indirizzo rete+indirizzo broadcast), quindi una almeno /29. La rete C richiede 114 indirizzi IP (110 PC+2 interfacce router+indirizzo rete+indirizzo broadcast), quindi una almeno /25. Va poi considerata una per il link che connette i router R2 e R3. Essa richiede 4 indirizzi IP (2 interfacce router+indirizzo rete+indirizzo broadcast), quindi una almeno /30. È possibile soddisfare queste richieste effettuando il subnetting della rete di classe C disponibile. Effettuiamo la progressiva suddivisione degli indirizzi disponibili, impiegando la scrittura ".x" al posto di " x" /24 / \ / /25 / \ rete C.0/26.64/26 / \ rete A.0/27.32/27 / \ disp. / \.0/28.16/28 / \ disp..0/29.8/29 / \ rete B 0/30 4/30 R2-R3 disp. identif. indirizzo IP maschera A B C R2-R indirizzo IP indirizzo IP router R1 router R indirizzo IP router R indirizzo IP router R4

3 Parte b) L amministratore di rete ha deciso di configurare staticamente le tabelle dei router in modo tale che il link R2-R3 sia impiegato il meno possibile. Si compilino le tabelle di routing dei router R1 e R2, specificando per ogni l indirizzo di rete, la maschera, il next hop o gateway e l interfaccia da impiegare. Si consideri anche il routing verso gli indirizzi dell Internet Pubblica. Soluzione Parte b) Per utilizzare il link R2-R3 il meno possibile dovremo inoltrare attraverso R2 e R3 solo i pacchetti diretti alla R2-R3. Per quanto riguarda le tabelle di routing di R1 e R2 questo vuol dire per esempio che R1 non potrà pensare di utilizzare R2 per raggiungere la C e che R2 dovrà inoltrare a R1 tutti i pacchetti che non siano diretti alla A o alla R2-R3 Tabella di routing di R1 indirizzo IP maschera gateway/next hop interfaccia Tabella di routing di R2 indirizzo IP maschera gateway/next hop interfaccia

4 Parte c) Si assuma adesso che nella rete sia implementato un algoritmo per il routing dinamico di tipo distance vector impiegante come metrica il numero di hop e che la precedente regola per limitare il traffico su R2-R3 non ci sia più. Per il traffico proveniente dalla nell edificio A si specifichi quale dei due router R1 e R2 viene impiegato nei seguenti casi: traffico destinato ad un PC nell edificio B, R1 traffico destinato ad un PC nell edificio C, R1 o R2 traffico destinato ad un PC nell Internet pubblica. R1 Parte d) Sempre considerando la presenza del routing dinamico, si descriva qualitativamente come cambiano la tabella di routing ed i compiti del router R2 nel caso in cui il router R1 cessi di operare. Soluzione Parte d) Nel caso in cui il router R1 cessi di operare, R2 non riceverà più messaggi da R1, dedurrà che R1 non è più raggiungibile ed eliminerà dalla tabella di routing gli instradamenti attraverso R1. D ora in poi R1 sarà responsabile di instradare tutto il traffico proveniente dalla A. Parte e) Si consideri che i router R1, R2 e R3 ed il collegamento L tra R2 e R3 siano soggetti a guasti, che gli eventi di guasto siano indipendenti e che le rispettive probabilità siano p R1 =0.01, p R2 =0.005, p R3 =0.005 e p L = Calcolare la probabilità che i PC nell edificio A siano disconnessi dal resto della rete (ovvero che non sia possibile instradare nessun pacchetto da A al resto della rete). Soluzione Parte e) La A è disconnessa dal resto della rete se non è possibile instradare né attraverso R1 né attraverso R2. L instradamento attraverso R1 non è disponibile quando R1 è guasto, quindi con probabilità p 1 = p R1 =0.01. L instradamento attraverso R2 è disponibile solo quando R2, R3 ed il link che li connette sono funzionanti. Ciò avviene con probabilità (1 - p R2 ) (1 - p R3 )(1 - p L ) La probabilità che il collegamento non sia disponibile è quindi p La probabilità che la sia disconnessa è allora p= p 1 p =0.15%. Si noti come abbiamo potuto moltiplicare le probabilità perché abbiamo supposto tutti gli eventi indipendenti. Si noti come, nonostante le probabilità di guasto del singolo elemento siano inferiori per l instradamento attraverso R2, sia proprio questo quello meno affidabile ovvero quello che non è disponibile con maggiore probabilità (p 2 > p 1 ). Si noti anche come la disponibilità di due diversi percorsi, sotto l ipotesi di indipendenza dei guasti, riduca notevolmente le probabilità di disconnessione per la rete A (p << p 1, p << p 2 ).

5 Quesito 2 Si considerino un server ed un client connessi mediante un collegamento con velocità di trasmissione pari a 3.2Mbps e ritardo di propagazione pari a 0.5ms e impieganti il protocollo TCP per trasferimento di pagine web con MSS (massima dimensione del payload, ovvero dei dati dell applicazione in un segmento) pari a 1460 byte. 3.2 Mbps 0.5ms Parte a) Nell ipotesi di trascurare gli header IP e TCP si determini la dimensione minima (in byte) della finestra di congestione che permette di trasferire i dati alla massima velocità possibile. Qualora si considerino gli header IP e TCP tale valore diventa maggiore, minore o rimane invariato? Motivare la risposta. Soluzione Parte a) W (in byte) = MSS + C RTT = /8 * 10 6 * 1 * 10-3 = 1860 byte Qualora si considerino gli header IP e TCP, il numero di byte B da trasmettere sarà pari a B = (MSS+Header) + C*RTT + ACK dove la dimensione dell header è pari alla dimensione dell ack. Il valore B risulta maggiore di W precedentemente calcolato, ma non è il valore cui siamo interessati. La finestra del TCP infatti non tiene conto degli header che sono inclusi in tale B, quindi detto n il numero di pacchetti corrispondenti a B (n = B/(MSS+Header)), si ha: W=B - n*header. Dal momento che n risulta essere almeno pari a 2, W è in genere minore di B, ma nel caso specifico n=2 e quindi W è invariata.

6 Parte b) Si assuma che all istante t=0 ms, il client effettui una connessione TCP al server e richieda una pagina web di dimensioni pari a 7300 byte. La dimensione della richiesta http è pari a 160 byte, ssthresh è pari a 4500 byte, il valore iniziale della finestra di congestione è pari ad 1 MSS, ed in regione di congestion avoidance (cwnd ssthresh) la finestra di congestione viene aggiornata in accordo alla seguente espressione: cwnd=cwnd+mss*mss/cwnd, arrotondando il numero di byte all intero più vicino. La lettura dei dati del buffer da parte delle applicazioni avviene istantaneamente non appena arrivano i dati. Si raffiguri lo scambio di pacchetti e si determini a quale istante il client riceve l ultimo bit della pagina. Si consideri la fase di instaurazione della connessione e non si trascurino gli header IP e TCP supposti di dimensione minima. Qual è tale dimensione minima? Per quanto riguarda la richiesta HTTP, lo studente può considerarla o meno associata all ultimo segmento del three-way handshake. Specificare la scelta effettuata. Soluzione Parte b) La dimensione minima degli header IP e TCP è 20 byte (40 byte in totale). Consideriamo che la richiesta HTTP sia associata all ultimo segmento del three-way handshake. In totale il client trasmetterà SYN (40 byte), richiesta (160+40=200 byte) e gli ack (40 byte), il server trasmetterà SYN-ACK e quindi 5 (=7300/1460) pacchetti da 1500 byte (= ). Dai conti fatti nella parte A segue che non appena la finestra di congestione del server viene aggiornata a 2 MSS (dopo la ricezione del primo ack dopo il three way handshake) si è in modalità di trasmissione continua. La seguente figura (non in scala) rappresenta lo scambio di pacchetti fino all avvio della trasmissione continua.

7 server SYN SYN,AC K ACK+GET client 0 0,1 1,1 1,7 2,7 6,45 7,55 tempo (ms) A partire dall istante 7,55 ms il client riceve i 4 pacchetti rimanenti uno dopo l altro, ciò richiede un tempo pari a 15ms, quindi il client riceverà l ultimo bit del file all istante 22,55ms (= 7,55+15).

8 Quesito 3 Si spieghi per quali ragioni normalmente si impiega TCP come protocollo di trasporto per il trasferimento di pagine web, ed in genere di file, mentre si è scelto UDP come protocollo di trasporto per le richieste al Domain Name Server. Risposta Quesito 3 Nel caso del trasferimento di un file l affidabilità è un requisito fondamentale per cui si trova conveniente impiegare il protocollo TCP. Nel caso della richiesta al DNS, dal momento che si tratta di un semplice scambio richiesta-risposta si preferisce UDP in modo da evitare il ritardo introdotto dall instaurazione della connessione TCP.