Introduzione alle Reti Telematiche

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Introduzione alle Reti Telematiche
Introduzione alle Reti Telematiche
Centro Multimediale Montiferru
Domande di verifica:
Standard IEEE 802.2, IEEE802.3
1. I protocolli di sottolivello MAC (Medium Access Control) hanno lo scopo
A. di permettere la condivisione di un canale punto-punto
B. di permettere la condivisione di un canale broadcast mediante un algoritmo
distribuito
C. di permettere la condivisione di un canale broadcast mediante un algoritmo
centralizzato
La risposta corretta è la B
Il livello MAC è uno dei due sottolivelli in cui è stato suddiviso il livello
collegamento (data-link) del modello di riferimento ISO-OSI, dal progetto IEEE 802
che definisce gli standard per le reti locali (LAN). L’altro sottolivello è il livello LLC
(Logical Link Control). Mentre il livello MAC s’interfaccia inferiormente con il
livello fisico e superiormente con il livello LLC, il livello LLC s’interfaccia
superiormente con il livello rete (livello 3). Il livello MAC ha il compito di gestire
l’accesso al mezzo trasmissivo che nel reti LAN è condiviso tra più stazioni (no
collegamento punto-punto). Il livello MAC offre un servizio al livello LLC di tipo
non orientato alla connessione, ma di tipo datagram (senza riscontro). L’algoritmo
usato a livello MAC è distribuito e quindi non centralizzato. Questo significa che
tutte le stazioni sono paritetiche. Non c’è una stazione master che controlla tutte le
altre. L’accesso al canale condiviso è a contesa. Il canale è di tipo broadcast in quanto
quando una stazione trasmette tutte le altre stazioni ricevono il segnale trasmesso ma
solo chi s’identifica come destinatario del messaggio preleva il messaggio mentre
tutte le altre scartano il messaggio. Poiché il mezzo trasmissivo è condiviso può
succedere che due stazioni collidano. In tal caso il protocollo di livello MAC deve
provvedere alla ritrasmissione delle PDU trasmesse senza successo.
Il livello LLC fornisce invece una interfaccia unificata verso il livello rete vale a dire
indipendente dai protocolli usati a livello MAC (Ethernet, Token Ring, Wlan, Token
Bus etc).
2. Lo standard IEEE 802.3 (CSMA/CD) prevede unità dati
A. Di dimensione variabile tra 64 e 1518 ottetti
B. Di dimensione fissa pari a 53 ottetti
C. Di dimensione variabile tra 53 e 4500 ottetti
La risposta corretta è la A
Autore: Luca Orrù
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Il formato delle PDU di livello MAC nello standard 802.3 è il seguente:
Preambolo
SFD
DSAP
SSAP
LEN
DATI
Pad
FCS
LLC-PDU
7 Byte
1Byte
6Byte
6Byte 2Byte da 0 a 1500 da 0 a 46 4Byte
Byte
Byte
Lo standard IEEE 802.3 prevede una dimensione minima del pacchetto pari a 64 Byte
(512 bit) e una dimensione massima pari a 1518 Byte
1518Byte=DATI+DSAP+SSAP +LEN+FCS=1500+6+6+2+4
la variabilità della lunghezza della PDU dipende dalla dimensione della LLC PDU ch
e diventa campo dati della PDU di livello MAC. Se la LLC-PDU ha dimensione
1500Byte allora il campo PAD ha dimesione 0; se invece la LLC PDU ha dimensione
0 allora il campo PAD ha dimensione 46Byte che portano la MAC-PDU ad avere
dimensione di 64Byte.
In questo calcolo non vanno inclusi il campo preambolo e il campo SFD (Start Frame
Delimiter)
Vediamo il significato dei vari campi della PDU di livello MAC.
Il campo preambolo di 7 byte permette la sincronizzazione del ricevitore sul clock
del trasmettitore ossia serve ad avvertire il ricevitore che è in arrivo un pacchetto.
La sequenza di preambolo è la seguente: 10101010101010101010101….
Il campo SFD (Start Frame Delimiter) permette in un byte di identificare l’inizio
della trama vera e propria.
I campi DSAP e SSAP contengono rispettivamente l’indirizzo MAC della scheda di
rete di destinazione (48 bit=6byte) e della scheda di rete sorgente.
Il campo LEN di 2 byte specifica la lunghezza del successivo campo dati che può
avere come già detto dimensione variabile dipendente da ciò che è stato passato dal
livello LLC.
Il campo Pad (Padding) permette di allungare la dimensione del pacchetto (senza
contare preambolo e SFD) alla dimensione minima di 64 byte.
Lo standard prevede questa dimensione minima del pacchetto per poter gestire le
collisioni.
Il campo FCS (Frame Check Sequenze) serve per implementare un controllo di
errore sul pacchetto.
Si noti come il formato della PDU di livello MAC non prevede un delimitatore di fine
trama. Questo ruolo è svolto da un parametro chiamato IPG (Inter Racket Gap) o
IFG (Inter Frame Gap). E’ il tempo che deve trascorrere tra la fine di una
trasmissione e l’inizio della successiva in modo da consentire alla stazione ricevente
di poter distinguere due pacchetti successivi. IPG = 9,6microsecondi
Autore: Luca Orrù
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3. Il protocollo di accesso CSMA/CD è adottato nella rete locale standardizzata
nel documento
A. IEEE 802.3
B. IEEE 802.4
C. IEEE 802.5
D. IEEE 802.6
La risposta corretta è la A
Il protocollo CSMA/CD è adottato nelle reti LAN di tipo Ethernet (standard 802.3).
IEEE 802.4 è adottato nelle LAN di tipo token bus (bus con token), IEEE 802.5 è
adottato nelle LAN di tipo Token Ring (anello con token) e infine IEEE 802.6 è
adottato nelle reti LAN di tipo FDDI (anello o doppio anello con token ma su fibra
ottica).
4. I vincoli sulla massima estensione di una rete locale IEEE 802.3 (CSMA/CD)
derivano:
A. dal numero di bit che sarebbero necessari per numerare le unità dati nel caso di
grandi ritardi di propagazione
B. sia dall’attenuazione dei segnali sui mezzi trasmessivi, sia dai ritardi massimi
tollerati dagli utenti del servizio MAC
C. sia dal ritardo di propagazione dei segnali da un estremo all’altro della rete, sia
dall’attenuazione sui mezzi trasmissivi
La risposta corretta è la C
Se la rete è molto estesa il segnale si attenua troppo e quindi occorrono dei ripetitori
lungo il collegamento che amplifichino il segnale. Inoltre, all’aumentare della
estensione della rete, il ritardo di propagazione (RTD: Round Trip Delay) cresce.
Poiché in ethernet il canale è condiviso ed è a contesa vi è da considerare il problema
delle collisioni. Affinché una stazione possa rilevare una collisione è necessario che
sia ancora in trasmissione quando arriva il pacchetto della altra stazione. E’ quindi
necessario che il tempo di trasmissione del suo pacchetto sia inferiore al RTD
altrimenti non rileva una eventuale collisione. Maggiore è la lunghezza della rete
maggiore è l’RTD e quindi maggiore probabilità che una stazione finisca di
trasmettere prima di aver rilevato la collisione. Occorre quindi limitare l’RTD per
avere minor probabilità di non rilevare le collisioni.
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5. Il preambolo che viene anteposto alle unità dati IEEE 802.3 (Ethernet) è
necessario per
A. Consentire ai ripetitori di ritrasmettere le unità dati alla stessa velocità alla
quale sono stati ricevuti
B. Consentire la sincronizzazione dei ripetitori e dei ricevitori incontrati sulla rete
locale
C. Consentire di mantenere la rete sincrona
La risposta corretta è la B
Infatti ogni stazione in Ethernet può vedere arrivare un pacchetto in qualsiasi
momento in quanto il protocollo è non deterministico. Occorre quindi avvisare il
ricevitore in modo da farlo sincronizzare. La risposta C è falsa in quanto la
trasmissione in ethernet è asincrona.
6. L’introduzione di un numero eccessivo di repeater in una rete locale in
tecnologia Ethernet 10 base 2 potrebbe avere come conseguenza
A. La comparsa di trame duplicate
B. La collisione tra stazioni che iniziano contemporaneamente la trasmissione
C. L’attenuazione eccessiva del segnale se il diametro complessivo della rete
supera i 100 metri
D. La mancata rilevazione di avvenuta collisione da parte delle stazioni che hanno
trasmesso
La risposta corretta è la D
La rete Ethernet 10 base 2 è una rete locale con topologia a bus su cavo coassiale di
tipo thin (sottile) con lunghezza massima pari a 185metri.
L’introduzione di ripetitori genera un ritardo di circa 5,3microsec per ogni ripetitore
introdotto. Questo ritardo va a sommarsi al ritardo di propagazione del segnale lungo
il collegamento. Nel dimensionamento di una rete bisogna sempre considerare il caso
peggiore possibile ovvero pacchetto di dimensione minima (576 bit) e massima
distanza tra le stazioni che devono comunicare. In questo caso una stazione rileva la
collisione solo dopo il tempo RTD (Round Trip Delay). Il RTD è il doppio ritardo di
propagazione. Ma una stazione può rilevare una collisione solo se è ancora in
trasmissione quando gli arriva il pacchetto corrotto dall’altra stazione. Se il tempo
necessario per trasmettere il suo pacchetto è più breve del tempo RTD allora essa non
si accorge di avere colliso e pensa che la sua trasmissione sia andata bene. Se si
introducono molti ripetitori, il tempo RTD viene incrementato di 5,3 microsec *
numero ripetitori e quindi è molto probabile che una stazione finisca di trasmettere
prima di ricevere il pacchetto corrotto in arrivo dall’altra stazione non rilevando
quindi la collisione.
La risposta A è falsa in quanto la trama trasmessa da una stazione arriva al ripetitore
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che la ritrasmette sull’altro segmento dopo averla rigenerata (amplificata), ma non si
generano trame duplicate.
La risposta B è troppo generica in quanto anche senza ripetitori si genererebbe
collisione.
La risposta C è falsa perché la lunghezza massima (diametro) in ethernet 10 base 2 è
come già detto di 185 metri.
7. In CSMA/CD
A. Trasmetto solo su prenotazione
B. Trasmetto quando trovo il canale libero
C. Trasmetto indipendentemente dal fatto che il canale sia libero
La risposta corretta è la B
Una stazione prima di trasmettere ascolta il canale; se sente il canale libero trasmette
altrimenti ritenta la trasmissione in un istante successivo. N.B. Non è detto che
sentendo il canale libero questo sia effettivamente libero. Questo è dovuto ai tempi
necessari per la propagazione del segnale da un punto all’altro della rete e che può
causare il fenomeno della collisione.
La risposta C è relativa al protocollo Aloha. In questo protocollo una stazione che ha
dati da trasmettere non fa alcun controllo preventivo sul canale, ma trasmette
immediatamente e se collide ritrasmette dopo un intervallo di tempo casuale.
La risposta A è relativa al protocollo CSMA/CA usato nelle WLAN. Le modalità di
accesso al canale possono essere due: accesso base e accesso con handshaking ovvero
con RTS e CTS nella quale una stazione prima di trasmettere deve prenotare il canale
mandando un frame chiamato RTS e attendere il frame CTS che ne autorizza
l’accesso.
8. In CSMA e CSMA/CD 1 persistente
A. Se trovo occupato continuo ad ascoltare e ritrasmetto appena il canale si libera
B. Se trovo occupato aspetto un tempo casuale e riprovo
C. Se trovo occupato continuo ad ascoltare, con probabilità P, e riprovo dopo un
tempo casuale, con probabilità (1-P)
La risposta corretta è la A
E’ chiamato 1 persistente perché la stazione trasmette con probabilità 1 non appena
sente il canale libero. Se collide, attende un intervallo di tempo casuale prima di
ritentare.
La risposta B è relativa al CSMA/CD 0 persistente. In questo caso se una stazione
sente il canale occupato, non continua ad ascoltare il canale attendendo di sentirlo
libero, ma se ne va a “dormire” per un intervallo di tempo casuale al termine del
quale riascolta il canale.
La risposta C è relativa al CSMA/CD P persistente.
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9. A livello MAC, nel caso di trasmissione unicast:
A. Il primo bit trasmesso sul canale è 0
B. Tutti i bit trasmessi sono a 1
C. Il primo bit trasmesso sul canale è 1 e indica un gruppo di stazioni
La risposta corretta è la C
A livello MAC si usano tre tipi di indirizzo:
• Unicast o singlecast: l’indirizzo indica una sola stazione della rete e il
primo bit trasmesso sul canale è 0.
• Multicast: l’indirizzo si riferisce ad un gruppo di stazioni facenti parte
della LAN; il primo bit trasmesso sul canale è posto a 1.
• Broadcast: l’indirizzo contiene tutti 1 (FFFFFFFFFFFF) e il pacchetto
in questo caso è diretto a tutte le stazioni della rete LAN .
10.Il campo PAD delle unità dati IEEE 802.3 è necessario per
A. Sincronizzare il ricevitore
B. Specificare la lunghezza del campo dati che contiene l’unità dati LLC
C. Delimitare l’inizio della trama
D. Allungare l’unità dati MAC fino alla dimensione minima
La risposta corretta è la D
Come già visto nella domanda 2, il campo Pad (Padding) permette di allungare la
dimensione del pacchetto (senza contare preambolo e SFD) alla dimensione minima
di 64 byte prevista dalla standard ethernet.
La risposta A si riferisce al campo preambolo.
La risposta B si riferisce al campo LEN di 2 byte.
La risposta C si riferisce al campo SFD.
11.Il protocollo Aloha puro
A. È meno efficiente del protocollo CSMA/CD
B. È più efficiente
C. Ha la stessa efficienza
La risposta corretta è la A.
Il protocollo Aloha puro è meno efficiente del CSMA/CD in quanto se una stazione
collide questa non interrompe la trasmissione ma continua a trasmettere tutta la trama
che stava trasmettendo. In tal modo la stazione sta impegnando il canale per
trasmettere informazione che dovrà essere poi ritrasmessa. La stazione non blocca la
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trasmissione perché si accorge di aver colliso solo dopo che è trascorso un tempo pari
al doppio del ritardo di propagazione senza che abbia ricevuto alcun riscontro (ACK).
Nel CSMA/CD invece, una stazione quando si accorge di aver colliso, interrompe la
trasmissione e invia una sequenza di jamming per avvisare le altre stazioni che i bit
fino ad allora ricevuto vanno scartati.
12.Il Round Trip Delay
A. Deve essere inferiore alla durata minima della trasmissione
B. Deve essere maggiore della durata minima della trasmissione
C. E’ il tempo minimo che deve trascorrere tra la fine di una trasmissione e
l’inizio della successiva
La risposta corretta è la A
Il Round Trip Delay (RTD) rappresenta il tempo di propagazione del segnale nel caso
peggiore possibile (distanza massima tra le stazioni). Se l’RTD fosse maggiore della
durata minima della trasmissione allora il trasmettitore termina la sua trasmissione
senza che veda arrivare il segnale dall’altra stazione (stazione con cui ha colliso). In
questo modo non si accorge di eventuali collisioni e pensa erroneamente che il suo
pacchetto sia stato trasmesso correttamente e non lo ritrasmette.
13.Gli indirizzi MAC
A. Sono univoci a livello mondiale, rappresentati su 6 bit, di cui i primi 3
identificano il vendor code e gli ultimi 3 il numero progressivo assegnato dal
costruttore
B. Sono univoci a livello mondiale, rappresentati su 48 bit di cui i primi 3 byte
identificano il vendor code e gli ultimi 3 byte identificano il numero
progressivo assegnato dal costruttore alla scheda di rete
C. Non sono univoci a livello mondiale e sono rappresentati su 6 byte
La risposta corretta è la B
Sono univoci a livello mondiale, rappresentati su 6 byte (48 bit) come coppie di cifre
esadecimali. I primi 3 byte identificano il vendor code ovvero l’identificativo
univoco assegnato dall’IEEE al produttore della scheda di rete e gli altri 3 byte sono
usati in modo progressivo dal produttore per identificare le proprie schede.
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14.Descrivere le caratteristiche principali della rete Ethernet 802.3
La rete Ethernet è una rete locale (LAN) e come tutte le reti locali si basa su un
canale trasmissivo di tipo broadcast. Questo significa che quando una stazione
trasmette (invia un pacchetto), il pacchetto trasmesso arriva a tutte le altre stazioni
della LAN. Il broadcast può essere realizzato sia fisicamente, usando un mezzo
trasmissivo broadcast (bus), sia logicamente (topologia fisica non broadcast, ma
per esempio ad anello o a stella, ma topologia logica di tipo broadcast).
Ad esempio, si potrebbero collegare le stazioni attraverso un centro stella (HUB)
che ha il compito di ritrasmettere il pacchetto ricevuto da una stazione a tutte le
altre stazioni della LAN (quindi tipologia fisica a stella ma topologia logica di tipo
broadcast). Le prime implementazioni di rete ethernet erano con topologia a bus
su cavo coassiale. Ora le ethernet sono tipicamente con topologia a stella su
doppino telefonico di categoria 5 o 5E o su fibra ottica.
Nella Ethernet base la velocità di trasmissione supportata è di 10Mbps (velocità
dei dati quando viaggiano sulla rete) ma può crescere fino a 100Mbps (Fast
Ethernet: standard 802.3U) e a 1Gbps (Gigabit Ethernet:standard 802.3Z).
Il throughput, ovvero la velocità effettiva è però di 4Mbps, in quanto le stazioni in
una LAN non trasmettono in modo continuo ma a burst (trasmissione
discontinua). Le stazioni in una LAN Ethernet gestiscono l’accesso al mezzo
autonomamente usando un protocollo non centralizzato ma distribuito. Il canale è
condiviso e l’accesso è a contesa. Due stazioni possono trasmettere
contemporaneamente e in tal caso collidono. Per regolare l’accesso al mezzo
fisico condiviso le stazioni usano il protocollo CSMA/CD che consiste
nell’ascolto del canale prima di trasmettere e consente di rilevare le collisioni e di
ritentare la trasmissione successivamente. Per maggiori dettagli vedi domanda
successiva. La massima estensione di una rete Ethernet è limitata sia dal ritardo di
propagazione dei segnali da un estremo all’altro della rete, sia dall’attenuazione
sui mezzi trasmissivi. L’attenuazione del segnale sul mezzo trasmissivo necessita
l’introduzione di ripetitori che introducono però dei ritardi che fanno diminuire
l’estensione massima della rete.
Le diverse tipologie di rete Ethernet sono identificate con l’acronimo “XBaseY”,
in cui la X identifica la velocità di trasmissione, “Base” identifica una
trasmissione in banda base e infine Y può essere un numero oppure una lettera.
Nel caso Y sia un numero esso identifica la lunghezza massima di un segmento di
rete; nel caso Y sia una lettera esso specifica il tipo di mezzo trasmissivo.
Le più diffuse soluzioni sono:
10Base5: rete a 10Mbps su cavo coassiale spesso (Thik) e con lunghezza massima
di segmento pari a 500 metri.
10Base2: rete a 10Mbps su cavo coassiale sottile (Thin) e con lunghezza massima
segmento pari a 185 metri.
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10Base-T: rete a 10Mbps su doppino (T=Twisted) non schermato UTP con
topologia a stella e lunghezza massima segmento pari a 100metri.
10Base-F: rete a 10Mbps su fibra ottica.
15.Descrivere le principali caratteristiche del protocollo CSMA/CD
Il protocollo CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detaction) è il
protocollo usato nelle reti Ethernet 802.3 per la gestione dell’accesso al mezzo
trasmissivo condiviso e delle collisioni. E’ un protocollo di tipo distribuito, vale a
dire che tutte le stazioni regolano autonomamente l’accesso al mezzo, e non
deterministico. Non deterministico significa che una stazione non sa quando
riceverà un pacchetto in quanto il canale è ad accesso multiplo (più stazioni
possono accedere contemporaneamente al canale e in tal caso collidono e devono
attendere un intervallo di tempo casuale prima di ritrasmettere).
Il protocollo si divide in tre parti:
• CS (Carrier Sense): prima di trasmettere una stazione ascolta il canale. Se
la stazione sente che il canale è libero trasmette altrimenti attende. Si tratta
di un ascolto fisico del canale (ascolto di portante fisica: segnale elettrico).
Se la stazione trasmette il suo segnale si propaga a tutte le altre stazioni
realizzando il broadcast.
• MA (Multiple Access): Più stazioni possono accedere al mezzo trasmissivo
contemporaneamente perché due stazioni ascoltando il canale possono
ritenere che il canale sia libero e cioè non sentire un’altra trasmissione in
corso. Questo può accadere a causa del tempo necessario al segnale per
propagarsi da un punto all’altro della rete. Il fatto che due stazioni
trasmettano contemporaneamente da luogo al fenomeno della collisione che
deve essere gestito in maniera opportuna ritrasmettendo i frame danneggiati.
• CD (Collision Detaction): le stazioni durante la trasmissione continuano ad
ascoltare il canale e sono in grado di rilevare una collisione. Una collisione
è una sovrapposizione di due segnali. Una stazione si accorge di aver colliso
quando ascoltando il canale sente un segnale di maggior potenza rispetto a
quello che ha trasmesso. A questo punto interrompe la sua trasmissione e
invia una sequenza di bit (32 o 48) detta sequenza di jamming. La sequenza
di jamming funzione da rumore sulla linea e permette di avvisare le stazioni
che hanno ricevuto parte della trasmissione di abortire la loro ricezione
buttando via (scartando) i bit ricevuti fino ad allora e ripristinare il loro
stato.
Prima di ritentare la trasmissione le stazioni attendono un intervallo di tempo casuale
(tempo di backoff) in modo tale da minimizzare la probabilità di una nuova
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collisione. Questo tempo di backoff non da però alcuna garanzia che una stazione non
possa collidere nuovamente. Il backoff viene calcolato come segue:
tempo di backoff = numero casuale x timeslot = N x timeslot
Il timeslot è di 51,2microsecondi (in 802.11b è di 20microsec).
Il timeslot è pari al tempo necessario a trasmettere una trama Ethernet di dimensione
minima (512bit).
Il numero casuale N appartiene all’intervallo [0 , 2 K − 1] con K=min [n,10] con
n=numero collisioni.
Se una stazione, dopo aver scontato il backoff, collide nuovamente allora il numero
casuale N viene estratto all’interno di un intervallo doppio rispetto a quello
precedente.
16.Il livello LLC offre un servizio al livello 3 (livello rete)
A. Solo connection oriented
B. Connection oriented e datagram
C. Solo datagram
D. Datagram (servizio senza connessione e senza riscontro), connection oriented e
servizio orientato alla connessione ma con riscontro
La risposta corretta è la D
LLC può offrire tutte e tre le tipologie di servizio al livello superiore ossia al livello
3.
17. A livello LLC
A. si effettua un controllo di errore di tipo checksum
B. si effettua un controllo di errore di tipo CRC
C. non viene fatto controllo di errore
La risposta corretta è la C
Il controllo di errore è fatto a livello MAC e quindi nelle PDU di livello LLC non c’è
alcun campo per il controllo di errore. A livello LLC viene invece eseguito il
controllo di flusso e di sequenza.
18.A livello LLC le PDU
A. Contengono indirizzo sorgente e indirizzo destinazione
B. Solo indirizzo destinazione
C. Solo indirizzo sorgente
D. Non contengono indirizzo sorgente e indirizzo destinazione
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La risposta corretta è la A
Gli indirizzi sono quelli dei punti di accesso al servizio ovvero degli L-SAP.
Il formato della PDU di livello LLC è il seguente:
DSAP
8 bit
SSAP
8bit
Controllo
DATI
informazione
8 o 16 bit
8 x M bit
I campi DSAP e SSAP definiscono rispettivamente il destinatario e il mittente a
livello LLC della PDU.
Le PDU di tipo LLC possono essere di tre tipi: informative (I), di supervisione (S) e
non numerate (UN). Il campo di controllo è a 16 bit nel caso di PDU di tipo
informazione (PDU I) oppure di tipo supervisione (PDU S) ed è a 8 bit per PDU di
tipo non numerato (PDU UN). Il campo controllo definisce quindi il tipo di PDU.
19. Il servizio offerto dal livello MAC alle entità di livello LLC
A. E’ non orientato alla connessione
B. E’ orientato alla connessione
C. E’ di tipo datagram con riscontro
La risposta corretta è la A
Non restituisce degli ACK sulle PDU trasmesse ma effettua solo un controllo di
errore mentre il controllo di flusso e di sequenza viene eseguito a livello LLC.
20.In LLC il campo di controllo è:
A. Di 1 byte per le trame I e S
B. Di 2 byte per le trame UN
C. Di 2 byte per le trame I e S e di 1 byte per le trame non numerate
La risposta corretta è la C
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