Übungsblatt 5

Aufgabe 1: Fehlersicherung

1. Sie haben in der Vorlesung die Fehlersicherungsprotokolle "Go-Back-n" mit und ohne Pufferung kennengelernt. Beschreiben Sie deren Funktionsweise in Worten.

2. Ein weiteres Fehlersicherungsprotokoll heißt "Selective Repeat". Wie funktioniert diese Technik?

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?
   
   Das Timeout-Intervall umfasse 6 Zeiteinheiten (der Sender startet den Timer jeweils nach Absenden des Pakets). 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 Repeat ein NACK ein.

   Go-Back-N ohne Pufferung: 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

   Go-Back-N mit Pufferung: 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

   Selective Repeat: 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 Repeat" 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). Der Puffer bei Sender und Empfänger sei jeweils 4 Pakete groß. Es werden immer drei Pakete mit einem einzigen ACK bestätigt. Beschreiben Sie in einem Zeitdiagramm (time sequency diagram) den Ablauf ihres Protokolls für diesen Fall.

Aufgabe 2: Sliding-Window

• Zeichnen Sie die jeweilige Ober- und Untergrenze des Fensters in die "Uhren" A, B, C und D ein (Das Paket 3 geht verloren!).

• Zeichnen Sie nun den weiteren Verlauf der Übertragung einschließlich der Bestätigungen bis zur erfolgreichen, d.h. bestätigten Übertragung des letzten Paketes. Der Sender sendet dabei immer so viele Pakete wie möglich.

Aufgabe 3: Stop-and-wait Protokoll

Für welche Rahmengrößen hat das einfache Stop-and-wait-Protokoll eine Effizienz von mindestens 50 %?
ca. 32 Bit ca. 51 Bit ca. 103 Bit

Aufgabe 4: HDLC

1. Welche Verfahren zur Fehlererkennung, -behebung und Rahmenbegrenzung wer den in HDLC verwendet?
   VRC
   LRC
   CRC
   Hammingcode
   Huffmancode
   Retransmission
   Bitstuffing
   Stop-/Startbit

2. Welche drei Rahmenarten gibt es in HDLC und welche Aufgabe haben sie?

3. Zur Verbesserung der Effizienz verwendet HDLC sogenannte Piggybacked Acknowledgements. Was versteht man darunter?

   Verwendung expliziter ACK-Pakete
   Verwendung expliziter NACK-Pakete
   ACKs werden im Datenpaket bestätigt

4. Erläutern Sie dieses Verfahren anhand des folgenden Datenaustauschs zwischen zwei Stationen: Station A möchte drei Datenpakete beginnend mit Sequenznummer 6 an Station B übertragen. Anschließend sendet Station B 2 Datenpakete beginnend mit Sequenznummer 2. Gehen Sie davon aus, daß HDLC ein Schiebefenster mit einer 3-Bit Sequenznummer verwendet. N(S) und N(R) sind die Sende- und Empfangszähler. Beachten Sie, daß bei HDLC nicht die zuletzt erhaltene Sequenznummer bestätigt wird, sondern die als nächstes erwartete Paketnummer. Vervollständigen sie folgendes Diagramm:
   

5. HDLC verwendet ein Schiebefensterprotokoll zur Flußkontrolle mit der Fenstergröße 7. Nehmen Sie an, Stationen A und B seien mit einer Glasfaserleitung mit einer Übertragungsrate von 10 Mbps verbunden. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichts beträgt 300.000 Km/s. Die beiden Stationen sind 10.000 Km voneinander entfernt. Es wird von einer Rahmengröße von 5000 Bit inklusive 100 Bit Header-Informationen ausgegangen. Jedes Paket wird vom Empfänger einzeln bestätigt. Die Verarbeitungszeit von Paketen ist zu vernachlässigen, ebenso die Größe des ACKs.
   • Welche Nutzleistung erreicht das Schiebefensterprotokoll?
     ca. 1 % ca. 5 % ca. 20 % ca. 50 % ca. 80 %

   • Welche Fenstergröße ist mindestens erforderlich, um eine maximale Nutzleistung zu erzielen?
     16 20 68 135 270

   • HDLC mit erweitertem Steuerfeld erlaubt eine Fenstergröße von 127. Wie groß muß ein Rahmen sein, um eine volle Kapazitätsauslastung zu erreichen?
     4388 2646 5292 8765

Aufgabe 5 (Flußkontrolle)

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 %