Redes de Computadores 26a Lista de exercíciosCamada de enlace: introdução, enquadramento e detecção de erros

1. Se já existe comunicação digital na camada fisica, porque se diz que a camada de enlace é a primeira camada onde há de fato comunicação de dados ?

2. Quais são os serviços providos pela camada de enlace ?

3. Marque abaixo os equipamentos que atuam SOMENTE até o nível de enlace. Para aqueles que forem marcados, explique ao lado porque são equipamentos de enlace.

( ) Transceiver ótico: conversor de sinal elétrico em sinal ótico, e vice-versa

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( ) Switch ethernet: interliga vários computadores em uma rede local ethernet, comutando quadros entre eles

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( ) Roteador IP: descobre rotas (caminhos) e encaminha datagramas IP para seus destinos

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( ) Hub ethernet: interliga vários computadores em uma rede local ethernet, repetindo e regenerando o sinal transmitido

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( ) Modem analógico: modula e demodula um sinal digital para que possa ser transmitido por um canal de voz

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( ) Transceiver RF OFDM: provê a transmissão de um sinal digital por meio de uma modulação com múltiplas subportadoras

( ) Access Point: intermedia as transmissões de quadros em redes sem-fio IEEE 802.11 (WiFi); pode também prover o intercâmbio transparente de quadros com uma rede local ethernet

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4. Dentre os serviços de camada de enlace, quais obrigatoriamente precisam ser implementados por todos os protocolos de enlace ?

5. Porque é necessário sincronizar quadros (serviço de enquadramento) ?

6. Em um determinado circuito em que se usa o protocolo PPP, a taxa de erro de bit (BER) sugere que se use MTU de 512 bytes. Com esse valor de MTU, qual o maior tamanho de quadro que pode ser transmitido (assuma FCS de 4 bytes, e que 20% dos bytes de um

quadro podem ser especiais) ?

7. Com relação ao protocolo PPP, relacione na coluna da direita a ação correspondente aos eventos mostrados na coluna da esquerda:

A. Alguns bits do quadro foram invertidos durante a transmissão

( ) Receptor detecta um erro de enquadramento (framing error), descartando bytes recebidos

Falhou a autenticação com PAP ( ) Payload repassado para protocolo de camada superior

C. Teve sucesso a verificação de CRC de quadro recebido

( ) Receptor remove bytes de escape

D. Quadro transmitido não foi recebido pela outra ponta do enlace

( ) Quadro descartado no receptor

E. Após receber 1507 bytes (incluindo o byte inicial 7E), e após desfazer os escapes, foi recebido um byte 7F (Obs.: MTU=1500 bytes)

( ) Receptor envia ACKe avança a janela de recepção

( ) Termina o enlace, e tenta reiniciá-lo

( ) Protocolo nada faz

8. Um equipamento de enlace recebe o seguinte conteúdo de quadro dado pelos bytes 01 18 20 08 00 FF 7C 88 1A 93 B0 43 2A D4 15 1D EE (em hexadecimal). Para detecção de erros é usado o polinômio x16 + x15 + x8 + x6 + x + 1. O formato de quadro desse protocolo é:

6 bytes <= 1500 bytes

Com base nisto responda o seguinte:

i) Quais são os bytes de cabeçalho desse quadro ?

ii) Quantos bytes de Payload há nesse quadro ?

iii) Quais são os bytes de FCS ?

9. Seja o quadro PPP abaixo recebido numa ponta de um enlace. Sabendo que ele acabou de ser recebido – isto é, o equipamento apenas o delimitou na sequência de bits recebida da camada física, devem-se remover os caracteres de preenchimento. Mostre como ficará o quadro após essa operação.

Cabeçalho Payload FCS

FF 03 00 08 30 00 7D 5E 7D 5D 7F 10 11 AB 7D 21 00 76 5A

10. Seja a mensagem “MAR”. Converta-a para uma sequência de bytes dada pelos códigos ASCII de seus caracteres, e calcule seu valor de CRC de acordo com:

i. CRC-4: x4 + x + 1

◦ CRC-8: x8 + x7 + x6 + x4 + x2 + 1

11. Um equipamento de enlace recebe o seguinte conteúdo de quadro dado pelos bytes 52 45 44 45 (em hexadecimal). Para detecção de erros é usado CRC-8, e o valor de CRC recebido junto com esse quadro foi 42 (também em hexadecimal). O quadro chegou corretamente ?

12. Por que muitos protocolos atuais fazem apenas detecção de erros, mas não correção de erros ?

13. Seja um protocolo de enlace que usa detecção e correção de erros com paridade bidimensional. Os quadros posuem tamanho fixo de 256 bytes. A taxa de erro do meio de transmissão (ou BER – Bit Error Rate) é de 10-6, e sua taxa de transmissão é de 1 Mbps. Se o enlace estiver transmitindo continuamente, calcule o seguinte:

i. A utilização efetiva do meio de transmissão, dada pela razão entre bits de dados e número total de bits transmitidos. Considere que não ocorram erros.

ii. A utilização efetiva do meio de transmissão se fosse usada detecção de erros com CRC-16, e não ocorressem erros.

iii. A utilização efetiva do meio de transmissão, considerando a taxa de erro e detecção de erros com CRC-16.

14. Em um enlace ponto-a-ponto se usa um mecanismo ARQ do tipo stop-and-wait. As características do enlace e do protocolo seguem abaixo:

Taxa de bits: 512 kbps

Atraso de propagação: 2 ms

Tamanho do quadro ACK: 8 bytes

Usando esses valores, calcule a utilização do meio e a taxa efetiva de transmissão para os seguintes tamanhos de quadros de dados:

i) 128 bytes

ii) 256 bytes

iii) 512 bytes

iv) 1024 bytes

v) 1500 bytes

15. Considerando a questão 13, calcule o tamanho de quadro de dados que proporcionaria uma utilização do meio de 99 %.

16. Em um enlace ponto-a-ponto se usa um mecanismo ARQ do tipo stop-and-wait. As características do enlace e do protocolo seguem abaixo:

Tamanho do quadro de dados: 1500 bytes

Atraso de propagação: 5 ms

Tamanho do quadro ACK: 8 bytes

Usando esses valores, calcule a utilização do meio e a taxa efetiva de transmissão para as seguintes taxas de bits nominais:

i) 256 kbps

ii) 512 kbps

iii) 1 Mbps

iv) 2 Mbps

v) 10 Mbps

Faça em seguida um gráfico da taxa efetiva de transmissão em função da taxa nominal, usando os valores calculados acima. O que você pode concluir da relação entre ambas ?

17. Considerando a questão 15, calcule a taxa nominal que proporcionaria uma utilização do meio de 99 %.

18. O enlace descrito na questão 13 está sujeito a uma taxa de erros de bit (BER) de 10-4. Sendo o timeout de espera pelo ACK de 64 ms, qual a utilização do meio e taxa efetiva de transmissão nessas condições ?

19. Calcule a taxa efetiva de transmissão do enlace da questão 13, assumindo um timeout de espera por ACK de 64 ms e os seguintes valores de taxa de erro de bits (BER):

i) 10-4

ii) 10-6

iii) 10-8

iv) 10-10

20. Numa rede sem-fio IEEE 802.11 (WiFi) usa-se controle de erros com stop-and-wait. O tamanho máximo de quadro é de 1534 bytes (1500 bytes de carga de dados, ou payload, e 34 bytes de cabeçalho). O quadro de confirmação possui 14 bytes. Ao receber um quadro de dados, o receptor envia de volta um quadro de confirmação, mas espera 16 us antes de enviá-lo. Ao receber o quadro de confirmação, o transmissor deve aguardar 34 us antes de enviar um novo quadro de dados. Sendo assim, para uma taxa nominal de 54 Mbps, qual a taxa efetiva de transmissão obtida ao se transmitir um arquivo de grande tamanho (considere uma transmissão unidirecional), caso a MTU seja:

i) 512 bytes

ii) 1500 bytes