Universität Mannheim
Lehrstuhl für Praktische Informatik IV
Prof. Dr. W. Effelsberg
Silvia Pfeiffer
Christoph Kuhmünch

Übungsblatt 5

Übung: 20.11.98

Die Aufgaben, die auf dieser Seite ausgefüllt werden können, werden auch über das Web ausgewertet. Dazu muß die Matrikelnummer eingegeben werden und das Ganze abgeschickt werden. Voraussetzung ist allerdings, daß der Studierende auch für die elektronische Auswertung angemeldet ist.



Aufgabe 1

  1. Wie "lange" ist ein Bit auf einem Übertragungsmedium bei gegebener Datenrate r und gegebener Ausbreitungsgeschwindigkeit v der Signale?
  2. Gehen Sie von einer Ausbreitungsgeschwindigkeit von 100 000 km/s in Kupferkabeln und von 300 000 km/s für elektromagnetische Wellen aus. Berechnen Sie die Länge für
    • Telefon (r=9600 bits/s)
      10,42 m 10,42 km 31,25 m 31,25 km

    • Ethernet (r=10 Mbits/s)
      10 m 10 km 30 m 30 km

    • FDDI (r=100 Mbits/s)
      1 m 2 m 1 km 3 m 3 km

    • Satellitenfunk (r=500 Mbits/s)
      0,2 m 0,6 m 2 m 6 m

  3. Wieviele Bits können sich gleichzeitig auf diesen Medien befinden? Gehen Sie dabei von folgenden typische Distanzen d, die diese Medien überbrücken, aus:
    • Telefon: 250 km
      ca. 8 ca. 24 ca. 8000 ca. 24000

    • Ethernet: 1 km
      ca. 1 ca. 33 ca. 100

    • FDDI: 50 km
      ca. 17 ca. 50 ca. 16667 ca. 50000

    • Satellitenfunk: 80000 km
      ca. 14 MBit ca. 40 MBit ca. 134 MBit ca. 400 MBit

  4. Zur optimalen Auslastung einer Verbindung zwischen zwei Rechern muß das Fenster für die Flußkontrolle mit Sliding-Window eine bestimmte Mindestgröße haben. Gehen Sie von einer Paketgröße von 1000 bit für Daten und das ACK aus. Berechnen Sie diese Größe für

    • eine Satellitenverbindung mit einer Übertragungskapazität von 64 kbit/s (1k=1000), und einer Entfernung von 30.000 km vom Satelliten zur Erde.
      15 28 32 64 unendlich

    • einer Ethernetverbindung im lokalen Netz bei einer Entfernung von 500 m (10 Mbit/s Übertragungskapazität).
      5 10 51 102 unendlich

    Die Lichtgeschwindigkeit c beträgt 300.000 km/s, auf einem Kabel wird eine Ausbreitungsgeschwindigkeit von 2/3 c erreicht.

  5. Welcher Anteil der Kapazität wird bei einer Windowgröße von 10 Paketen in den beiden oben genannten Fällen erreicht (unter Annahme einer fehlerfreien Übertragung)?

Aufgabe 2

Eine Reihe von Datenpaketen der Größe 100 bit wird ununterbrochen über eine zuverlässige 9600 bit/s-Verbindung übertragen. Gemäß dem Stop-and-Wait-Protokoll wird nach jedem gesendeten Paket auf eine Bestätigung gewartet. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit betrage 2*108 m/s, Sender und Empfänger seien 10 km voneinander entfernt. Die Verarbeitungszeiten bei Sender und Empfänger seinen vernachlässigbar, ebenso die Paketlängen der ACKs.
  1. Zu wieviel Prozent wird die Übertragungsrate von 9600 bit/s bei diesem Protokoll nur ausgenutzt?
    95,82 96,00 99,05 99,80

  2. Die Bitfehlerrate dieser Verbindung betrage 10-4, d.h. von 104 übertragenen Bits ist im Mittel eines fehlerhaft. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, daß ein ganzes Paket korrekt übertragen wird?
    0,00 % 1,00 % 99,00 % 99,05 % 99,90 % 100,00 %

  3. Wieviele Pakete von 100 übertragenen kommen im Durchschnitt also korrekt an?

  4. Geben Sie nun für diese fehlerbehaftete Verbindung die Effizienz an, d.h. zu wieviel Prozent die Übertragungsleistung der Leitung genutzt wird.
    0 % rund 1 % 98,01 % 98,06 % 100 %

Aufgabe 3

Erweitern Sie das Stop-and-Wait-Protokoll der Vorlesung um den Fall, daß keine fehlerfreie Übertragung vorausgesetzt werden kann. Verwenden Sie dazu ACKs und NACKs. Die Pakete besitzen ein Feld für den CRC-Rest (r.crc) und ein Feld für ACK/NACK-Kennung (r.ack). Eine Funktion CalcCRC(), die für ein Paket den CRC-Rest berechnet, sei vorhanden.

Was muß man beachten, wenn auch die Acknowledgement-Übertragung fehlerhaft sein kann?

Aufgabe 4

  1. Sie haben in der Volesung die Fehlersicherungsprotokolle "Go-Back-n" und "Selective Repeat" kennengelernt. Beschreiben Sie deren Funktionsweise in Worten.

  2. Ein weiteres Fehlersicherungsprotokoll heißt "Selective Retransmission". Wie funktioniert diese Technik? (Tip: Lesen Sie in einem Buch über Hochgeschwindigkeitsnetze, speziell XTP, nach!)

  3. Die Abbildung zeigt den Anfang einer Übertragung. Führen Sie diese fort, wenn Paket 3 verloren geht. Zu welchem Zeitindex ist die von der Netzwerkschicht empfangene Sendung vollständig und kann an die Vermittlungsschicht weitergegeben werden?
    Abbildung: blatt5.Aufgabe4.gif
    Das Timeout-Intervall umfasse 6 Zeiteinheiten. Gehen Sie außerdem von einer Größe der Sendung der Netzwerkschicht von 8 Paketen aus. Außerdem sei die Verbindung zuverlässig (außer zu dem Zeitpunkt, an dem Paket 3 verloren geht). Die Fenstergröße für die Flußkontrolle betrage 10. Setzen Sie für Selective Retransmission ein NACK ein.
    Go-Back-N: 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

    Selective Repeat: 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

    Selective Retransmission: 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

  4. Wie muß der Sliding-Window-Mechanismus zur Flußkontrolle, der dieselben Sequenznummern verwendet, an die veränderten Bedingungen bei "Selective Retransmission" angepaßt werden?

  5. Es sollen nun sechs Pakete mit diesem Protokoll übertragen werden. Das dritte Paket geht verloren und wird nach dem Ablauf eines Timers wiederholt (timeout). Es können maximal vier Pakete unbestätigt bleiben. Beschreiben Sie in einem Zeitdiagramm (time sequency diagram) den Ablauf ihres Protokolls für diesen Fall.

Abgabedaten:

Matrikelnummer: Password: 

Universität:
Mannheim
Heidelberg
Freiburg
Karlsruhe
andere

{ pfeiffer , kuhmünch}@pi4.informatik.uni-mannheim.de
Last modified: Fri Nov 20 13:03:19 MET 1998