Esercitazione 3

Esercizio
Data la rete in figura, si assuma che i terminali T1-T12 e T13-T24 siano connessi tramite
collegamenti di tipo UTP a due switch Fast Ethernet.
Si assuma che le tabelle ARP di tutti i dispositivi siano inizialmente vuote, così come le tabelle di
inoltro degli switch. Si assuma di utilizzare lo standard Ethernet II, che incapsula direttamente i dati
senza utilizzare il protocollo LLC, la cui struttura della trama è riportata sotto per comodità.
DA
6
SA
6
Type
2
Data (IP, ARP, etc.)
0-1500
Padding
0-46
FCS
4
Si chiede di calcolare il consumo di risorse a livello MAC associato esclusivamente al trasporto dei
messaggi ARP (risorse x terminale = dim. pkt * n. link attraversati) necessari affinché tutti i
terminali T1-T24 siano in grado di accedere ai server in Internet utilizzando la notazione
mnemonica per gli indirizzi:
 nel caso in cui il dispositivo centrale sia uno switch Fast Ethernet;
 nel caso in cui il dispositivo centrale sia un router.
Si ricorda che la dimensione del pacchetto ARP è di 28 byte.
Inoltre, si chiede di calcolare, per entrambe le opzioni switch/router, la minima dimensione della
netmask da allocare all’intera rete affinché sia possibile assegnare indirizzi IP a tutte le interfacce di
rete che lo necessitino.
T1
T2
SWITCH
100baseTx
DNS server
T12
100baseTx
??
ROUTER
T13
100baseTx
SWITCH
100baseTx
INTERNET
INTERNET
T24
OPZIONE SWITCH:
Per accedere ad Internet utilizzando la versione mnemonica degli indirizzi dei server, ogni terminale
ha bisogno di poter contattare direttamente in tecnologia Ethernet
 il server DNS interno
 il router di frontiera per uscire verso la rete Internet.
Dal punto di vista del protocollo ARP, ogni terminale dovrà quindi recuperare l’indirizzo MAC sia
dell’interfaccia del router di frontiera sia quello del server DNS, entrambe in tecnologia Fast
Ethernet.
La dimensione a livello MAC di ogni pacchetto ARP sarà quindi
Dim.pkt= max (64, 18+28)=64 byte
in quanto lo standard Ethernet impone una dimensione minima della trama MAC pari a 64 byte, e
quindi, nel caso di pacchetti ARP, un padding di 18 byte.
Per ogni terminale T1-T24:
 Recupero MAC router:
- n.link.richiesta= 28 (tutta la rete a strato 2)
- n.link.risposta=3 (la tabella di inoltro degli switch è aggiornata dal pacchetto di richiesta
ARP)

Recupero MAC server DNS:
- n.link.richiesta= 28 (tutta la rete a strato 2, DA= ff ff ff ff ff ff)
- n.link.risposta=3 (la tabella di inoltro degli switch è aggiornata dal pacchetto di richiesta
ARP)
Consumo totale risorse = 24 * [(28+3)+(28+3)] * 64 B= 95232 B
Numero indirizzi IP necessari:
 24 indirizzi IP per i 24 terminali T1-T24
 1 indirizzo IP per l’interfaccia interna del router
 1 indirizzo IP per il server DNS
 1 indirizzo IP per identificare la rete
 1 indirizzo IP per il broadcast locale
Totale 28 indirizzi => un blocco da 32 indirizzi IP, equivalente ad una netmask 255.255.255.224
(ovvero /27)
OPZIONE ROUTER:
Per accedere ad Internet utilizzando la versione mnemonica degli indirizzi dei server, ogni terminale
ha bisogno di contattare tramite tecnologia Ethernet soltanto il suo router di default (elemento
centrale in figura), in quanto il server DNS è su una sottorete diversa.
A sua volta il router centrale avrà bisogno di recuperare l’indirizzo MAC:
 del router di frontiera
 del server DNS.
La dimensione a livello MAC di ogni pacchetto ARP sarà quindi
Dim.pkt= max (64, 18+28)=64 B
in quanto lo standard Ethernet impone una dimensione minima della trama MAC pari a 64 byte, e
quindi, nel caso di pacchetti ARP, un padding di 18 byte.
Per ogni terminale T1-T24:
 Recupero MAC router centrale:
- n.link.richiesta= 13 (tutta la sotto-rete a strato 2 essendo DA= ff ff ff ff ff ff, questa volta
però il numero di link attraversati è limitato dalla presenza del router)
- n.link.risposta=2 (la tabella di inoltro dello switch è aggiornata dal pacchetto di richiesta
ARP)
Per il router centrale
 Recupero MAC server DNS:
- n.link.richiesta= 1
- n.link.risposta=1
 Recupero MAC server router di frontiera:
- n.link.richiesta= 1
- n.link.risposta=1
Consumo totale risorse= [24 * (13+2) + 2 + 2] * 64 B= 23296 B
Numero indirizzi IP necessari:
 sottorete con i terminali T1-T12: 15 indirizzi IP => un blocco da 16
- 1 indirizzo IP per l’interfaccia del router centrale
- 1 indirizzo per i 12 terminali
- 1 indirizzo per identificare la rete
- 1 indirizzo IP per il broadcast locale

sottorete con i terminali T13-T24: 15 indirizzi IP => un blocco da 16
- 1 indirizzo IP per l’interfaccia del router centrale
- 1 indirizzo per i 12 terminali
- 1 indirizzo per identificare la rete
- 1 indirizzo IP per il broadcast locale

sottorete router centrale – router di frontiera: 4 indirizzi IP => un blocco da 4
- 1 indirizzo IP per l’interfaccia del router centrale
- 1 indirizzo per l’interfaccia interna del router di frontiera
- 1 indirizzo per per identificare la rete
- 1 indirizzo IP per il broadcast locale

sottorete router centrale – server DNS: 4 indirizzi IP => un blocco da 4
- 1 indirizzo IP per l’interfaccia del router centrale
- 1 indirizzo per l’interfaccia del server DNS
- 1 indirizzo per per identificare la rete
- 1 indirizzo IP per il broadcast locale
Totale 16 + 16 + 4 + 4 indirizzi IP => un blocco da 64 indirizzi IP, equivalente ad una netmask
255.255.255.192 (ovvero /26).
Esercizio
Si consideri una connessione TCP tra due calcolatori utilizzata per trasferire un file di 2*106 byte.
Si assuma che:
 il protocollo TCP si comporti in accordo con le specifiche della versione Reno;
 il valor medio del RTD sia di 100 ms;
 i tempi di trasmissione/elaborazione dei pacchetti nei sistemi terminali siano trascurabili rispetto
al RTD;
 la finestra di congestione (Congwin) riesca ad operare senza perdite per valori inferiori a 20
MSS; raggiunto tale valore, si verifichi un evento di perdita per buffer overflow nella rete;
 il valore iniziale della threshold sia pari a 16 MSS;
 il valore del tasso di errore per bit sia trascurabile;
 il valore del MSS sia pari a 1460 byte;
 il valore della finestra comunicata dal ricevitore sia sempre pari a RcvWindow = 49640 byte;
 il ricevitore invii un ACK per ogni pacchetto arrivato al destinatario senza errori.
In queste condizioni, stimare:
 il massimo valore di portata, allo strato protocollare IP, raggiungibile sulla rete da questa
connessione;
 il tempo necessario per trasferire il file trascurando il contributo associato al transitorio iniziale,
giustificando opportunamente questa approssimazione.
Ripetere il calcolo nel caso in cui il valore della finestra RcvWindow fosse dimezzato.
Infine, calcolare l’overhead (in byte) associato al protocollo TCP per il trasferimento del file in
oggetto, trascurando soltanto i contributi associati ai pacchetti persi per buffer overflow nella rete.
Punto 1: calcolo del massimo valore di portata della connessione TCP a strato IP (MSS+40 byte di header IP e TCP):
Valore della RcvWindow in MSS = 49640 / 1460 = 34 MSS > Max_Congwin
Il fattore limitante è rappresentato dalla rete (Congwin) e non dal controllo di flusso operato dal ricevitore
(RcvWindow)
Max_BW=(MSS+40)*8*Max_Congwin/RTD = 2.4 Mb/s
Considerando l’aderenza alle specifiche della versione TCP Reno, a regime il comportamento della Congwin seguirà il
classico andamento periodico a dente di sega approssimativamente lineare tra Max_Congwin=20 MSS e
Min_Congwin = Max_Congwin/2 = 10 MSS, quindi il valore medio della portata è BW = Max_BW * 3/4 = 1.8 Mb/s
In tali condizioni, trascurando il transitorio iniziale associato allo slow start, il tempo di trasferimento è
approssimativame pari a File_size/BW = 2*106 * 8 * (1500/1460) / 1.8 * 106 = 9.13 s
L’approssimazione asintotica è possibile perché la durata dello slow start è molto limitata (per raggiungere la threshold
sono sufficienti soltanto 5 RTD), ed altrettanto la quantità di traffico trasferita durante quella fase rispetto alla
dimensione del file: 1+2+4+8+16 = 31 MSS su un totale di ceil(2*106/1460)=1370 MSS, circa il 2%
Punto 2: calcolo del massimo valore di portata della connessione TCP a strato IP (MSS+40 byte di header IP e TCP):
In questo caso, essendo RcvWindow=17 MSS < Max_Congwin, il fattore limitante è il controllo di flusso operato dal
ricevitore, la massima portata allo strato IP sulla rete è ottenuta imponendo il valore di RcvWindow in
Max_BW=(MSS+40) * 8 * RcvWindow / RTD = 2.04 Mb/s
Poichè la massima finestra in trasmissione si mantiene al di sotto dei 20 MSS, il collo di bottiglia a strato IP sulla rete
non viene mai saturato, e quindi il comportamento in termini di portata sarà piatto e pari a BW=Max_BW. Quindi, per
quanto riguarda il tempo di trasferimento:
File_size/BW=2*106 * 8 *(1500/1460) / 2.04 *106 = 8.06 s
In questo caso, il transitorio ha durata 6 RTD, quindi ancora una volta trascurabile
Punto 3: calcolo dell’overhead in byte
Poiché il testo dice che ad ogni pacchetto correttamente giunto a destinazione il destinatario risponde immediatamente
con un ACK, il numero di ACK generati è pari al numero di pacchetti dati correttamente arrivati a destinazione,
a sua volta uguale al numero di pacchetti dati arrivati a destinazione, in quanto il tasso di errore è nullo.
Considerando il fatto che il TCP non scarta eventuali pacchetti fuori sequenza ma li memorizza e genera ACK duplicati,
il numero di pacchetti arrivati a destinazione è esattamente il numero di pacchetti di cui si compone il file da inviare
# pacchetti dati = ceil (2 * 106 / 1460) = 1370
Inoltre, bisogna considerare i 3 pkt di segnalazione iniziale del 3 way handshaking ed i 4 pacchetti di segnalazione
finale per l’abbattimento della sessione.
In ogni pacchetto TCP (segnalazione, dati, controllo), l’overhead è fisso e pari a 20 byte, cioè pari all’intestazione,
quindi l’OH in byte è pari a:
OH= 20 * (2*1370+3+4) = 54940 byte
•
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Esercizio
Ad un ISP è stato assegnato il blocco di indirizzi 140.25.0.0/16, l’ISP vuole usarlo per
allocare indirizzi a più sottoreti attraverso la tecnica del Classless Inter-Domain Routing.
Nella figura viene fornito un grafico della suddivisione della rete.
Per arrivare a questa suddivisione il primo passo è quello di dividere la rete di base in 8 sotto
reti della stessa dimensione. Successivamente la Sottorete #1 viene divisa in 32 sottoreti
della stessa dimensione e la sottorete #6 divisa in 16 sottoreti della stessa dimensione.
La sottorete #6-14 è ulteriormente suddivisa in 8 sottoreti sempre della stessa dimensione.
140.250.0.0/16
#0
#0
#1
#2
#3
#1 ……………. #30 #31
#4
#0
#5
•
•
•
#7
#1 ……………... #14 #15
#0
•
#6
#1 ……………… #6 #7
Specificare le 8 sottoreti di 140.25.0.0/16 nella notazione puntata decimale CIDR
– 0: 140.25.0.0/19
– 1: 140.25.32.0/19
– 2: 140.25.64.0/19
– 3: 140.25.96.0/19
– 4: 140.25.128.0/19
– 5: 140.25.160.0/19
– 6: 140.25.192.0/19
– 7: 140.25.224.0/19
Elencare gli indirizzi (“minimo” e “massimo”) degli host che possono essere assegnati alla
sottorete #3
– MIN: 140.25.96.1, MAX: 140.25.127.254
Identificare l’indirizzo broadcast per la sottorete #3
– 140.25.127.255
Specificare le 16 sottoreti della rete#6
– 0: 140.25.192.0/23
– 1: 140.25.194.0/23
– 2: 140.25.196.0/23
– 3: 140.25.198.0/23
– 4: 140.25.200.0/23
– 5: 140.25.202.0/23
– 6: 140.25.204.0/23
– 7: 140.25.206.0/23
– 8: 140.25.208.0/23
– 9: 140.25.210.0/23
– 10: 140.25.212.0/23
– 11: 140.25.214.0/23
– 12: 140.25.216.0/23
– 13: 140.25.218.0/23
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– 14: 140.25.220.0/23
– 15: 140.25.222.0/23
Specificare le 8 sottoreti della sottorete #6-14
– 0: 140.25.220.0
– 1: 140.25.220.64
– 2: 140.25.220.128
– 3: 140.25.220.192
– 4: 140.25.221.0
– 5: 140.25.221.64
– 6: 140.25.221.128
– 7: 140.25.221.192
Elencare gli indirizzi (“minimo” e “massimo”) degli host che possono essere assegnati alla
sottorete #6-14-2
– MIN: 140.25.220.129, MAX: 140.25.220.190
Esercizio
Si consideri la rete mostrata in figura. Si chiede di:
Indicare nella tabella sottostante una possibile maschera di rete (netmask) per gli host mostrati in figura;
HOST
Host A
Host F
Host E
Host D
Host H
Host C
Destination
Netmask
Gateway
Netmask
Interfaccia
Nell’ipotesi che fra gli host A e C sia instaurata una sessione di videoconferenza (audio + video),
si disegni l’architettura protocollare a strati delle entità coinvolte nel collegamento, inclusa quella
degli host A e C.
Si determini la tabella di instradamento (routing) del router R;