AS REDES DE COMUNICAÇÃO DIGITAL

DISCIPLINA: REDES DE COMUNICAÇÃO DIGITAL

Capítulo 5 – A Camada de Enlace

Resolução de problemas

1. Suponha que o conteúdo de informação de um pacote seja o padrão de bits 1110 0110 1001 1101 e que um esquema de paridade par esteja sendo usado. Qual seria o valor do campo de soma de verificação para o caso de um esquema de paridade bidimensional? Sua resposta deve ser tal que seja usado um campo de soma de verificação de comprimento mínimo.

2. Durante a aula, fornecemos um esboço da derivação da eficiência do slotted ALOHA. Neste problema, concluiremos a derivação.

a. Lembre-se de que, quando há N nós ativos, a eficiência do slotted ALOHA é Np(1 – p)N-1. Ache o valor de p que maximize essa expressão.

b. Usando o valor de p encontrado em (a), ache a eficiência do slotted ALOHA fazendo que N tenda ao infinito. Dica: (1 – 1/N)N tende a 1/e quando N tende ao infinito.

3. Suponha que quatro nós ativos — nós A, B, C e D — estejam competindo pelo acesso a um canal usando o slotted ALOHA. Imagine que cada nó tenha um número infinito de pacotes para enviar. Cada nó tenta transmitir em cada intervalo (slot) com probabilidade p. O primeiro é numerado como 1, o segundo como 2, e assim por diante.

a. Qual a probabilidade que o nó A tenha sucesso pela primeira vez no intervalo 5?

b. Qual a probabilidade que algum nó (A, B, C ou D) tenha sucesso no intervalo 4?

c. Qual a probabilidade que o primeiro sucesso ocorra no intervalo 3?

d. Qual a eficiência nesse sistema de quatro nós?

4. Considere um canal de difusão com N nós e uma taxa de transmissão de R bits/s. Suponha que o canal de difusão use o polling (com um nó de polling adicional) para acesso múltiplo. Imagine que o intervalo de tempo entre o momento em que o nó conclui a transmissão e o momento em que o nó subsequente é autorizado a transmitir (isto é, o atraso de polling) seja dpoll. Suponha ainda que, em uma rodada de polling, determinado nó seja autorizado a transmitir, no máximo, Q bits. Qual é a vazão máxima do canal de difusão?

5. Considere três LANs interconectadas por dois roteadores, como mostrado na Figura a seguir.

a. Atribua endereços IP a todas as interfaces. Para a Sub-rede 1, use endereços do tipo 192.168.1.xxx; para a Sub-rede 2, use endereços do tipo 192.168.2.xxx, e para a Sub-rede 3 use endereços do tipo 192.168.3.xxx.

b. Atribua endereços MAC a todos os adaptadores.

c. Considere o envio de um datagrama IP do hospedeiro A ao hospedeiro F. Suponha que todas as tabelas ARP estejam atualizadas. Enumere todas as etapas, como foi feito no exemplo de um único roteador apresentado na aula.

d. Repita (c), admitindo agora que a tabela ARP do hospedeiro remetente esteja vazia (e que as outras tabelas estejam atualizadas).

6. Considere a Figura anterior. Agora substituímos o roteador entre as sub-redes 1 e 2 pelo comutador S1, e chamamos de R1 o roteador entre as sub-redes 2 e 3.

FUNDAÇÃO EDSON QUEIROZ UNIVERSIDADE DE FORTALEZA Ensinando e Aprendendo

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1. a. Considere o envio de um datagrama IP do hospedeiro E ao hospedeiro F. O hospedeiro E pedirá ajuda ao roteador R1 para enviar o datagrama? Por quê? No quadro Ethernet que contém o datagrama IP, quais são os endereços IP e MAC de origem e de destino?
2. b. Suponha que E quisesse enviar um datagrama IP a B, e que o cache ARP de E não tenha o endereço MAC de B. E preparará uma consulta ARP para descobrir o endereço MAC de B? Por quê? No quadro Ethernet (que contém o datagrama IP destinado a B) entregue ao roteador R1, quais são os endereços de origem e destino IP e MAC?
3. c. Suponha que o hospedeiro A gostaria de enviar um datagrama IP ao hospedeiro B, e nem o cache ARP de A contém o endereço MAC de B, nem o cache ARP de B contém o endereço MAC de A. Suponha ainda que a tabela de encaminhamento do comutador S1 contenha entradas apenas para o hospedeiro B e para o roteador R1. Dessa forma, A transmitirá por difusão uma mensagem de requisição ARP. Que ações o comutador S1 tomará quando receber a mensagem de requisição ARP? O roteador R1 também receberá essa mensagem? Se sim, R1 a encaminhará para a Sub-rede 3? Assim que o hospedeiro B receber essa mensagem de requisição ARP, ele enviará a mensagem de resposta ARP de volta ao hospedeiro A. Mas enviará uma mensagem de consulta ARP para o endereço MAC de A? Por quê? O que o comutador S1 fará quando receber a mensagem de resposta ARP do hospedeiro B?

7. Considere o problema anterior, mas suponha que o roteador entre as sub-redes 2 e 3 é substituído por um comutador. Responda às questões de (a) a (c) do exercício anterior nesse novo contexto.

8. Lembre-se de que, com o protocolo CSMA/CD, o adaptador espera K ∙ 512 tempos de bits após uma colisão, onde K é escolhido aleatoriamente. Para K = 100, quanto tempo o adaptador espera até voltar à etapa 2 para uma Ethernet de 10 Mbits/s? E para canal de difusão de 100 Mbits/s?

9. Suponha que os nós A e B estejam no mesmo segmento de uma Ethernet de 10 Mbits/s e que o atraso de propagação entre os dois nós seja de 245 tempos de bit. Imagine que A e B enviem quadros ao mesmo tempo, que estes colidam e que, então, A e B escolham valores diferentes de K no algoritmo CSMA/CD. Admitindo que nenhum outro nó esteja ativo, as retransmissões de A e B podem colidir? Para nossa finalidade, é suficiente resolver o seguinte exemplo. Suponha que A e B comecem a transmitir em t = 0 tempos de bit. Ambos detectam colisões em t = 245 tempos de bit. Suponha que KA = 0 e KB = 1. Em que tempo B programa sua retransmissão? Em que tempo A começa a transmissão? (Nota: os nós devem esperar por um canal ocioso após retornar à etapa 2 — veja o protocolo.) Em que tempo o sinal de A chega a B? B se abstém de transmitir em seu tempo programado? P20. Neste problema, você derivará a eficiência de um protocolo de acesso múltiplo semelhante ao CSMA/CD. Nele, o tempo é segmentado e todos os adaptadores estão sincronizados com os intervalos. Entretanto, diferentemente do slotted ALOHA, o comprimento de um intervalo (em segundos) é muito menor do que um tempo de quadro (o tempo para transmitir um quadro). Seja S o comprimento de um intervalo. Suponha que todos os quadros tenham comprimento constante L = kRS, sendo R a taxa de transmissão do canal e k um número inteiro grande. Suponha que haja N nós, cada um com um número infinito de quadros para enviar. Admitimos também que d prop < S, de modo que todos os nós podem detectar uma colisão antes do final de um intervalo de tempo. O protocolo é o seguinte: