581363-2 Tietoliikenne II Kurssikoe 20.10. 2005 Kirjoita jokaisen vastauspaperisi alkuun kurssin nimi ja kokeen päivämäärä sekä nimesi, syntymäaikasi tai opiskelijanumerosi ja allekirjoituksesi. Kokeessa ei saa käyttää kirjoja eikä laskimia. 1. Ruuhkanhallinta a) Selitä lyhyesti TCP-protokollan ruuhkanhallinassa käyttämät algoritmit: hidas aloitus (Slow Start), ruuhkan välttäminen (Congestion Avoidance), nopea uudelleenlähetys (Fast Retransmit) ja nopea toipuminen (Fast Recovery). Kerro toimintaperiaatteet pääpiirteissään. (10 p) RFC 2581 (ja RFC 3782 sekä RFC 3571); Luentokalvot 23-28, 32-38, 45-47 Hidas aloitus: käytetään yhteyden alussa, uudelleenlähetysajastimen lauetua ja jos ei ole ollut lähetettävää vähään aikaan. Ruuhkaikkuna (CWND) asetetaan 1-4 MSS:ksi (RTO: 1 MSS) ja kutakin uutta kuittausta kohden kasvatetaan CWND:tä yhdellä MSS:llä. Näin CWN kasvaa n. kaksinkertaiseksi per RTT. Jatketaan kunnes havaitaan paketin katoaminen tai CWND > SSTHRESH. Ruuhkan vältäminen: käytetään aina kun CWND > SSTHRESH eli toipumisen jälkeen sekä CWND:n kasvettua hitaassa aloituksessa yli SSTHRESH:n. Ruuhkan välttämisvaiheessa CWND:tä kasvatetaan: cwnd =cwnd = cwnd + SMSS*SMSS/cwnd eli n. yhdellä MSS:llä per RTT. Nopea uudelleenlähetys: kun lähettäjä saa 3 toistokuittausta se lähettää välittömästi uudelleen ensimmäisen kuittaamattoman segmentin Nopea toipuminen: Nopean uudelleenlähetyksen jälkeen jatketaan nopealla toipumisella kunnes saapuu uusi kuittaus (Reno) tai kaikki segmentit kuitattu (NewReno ja SACK). Myös uudelleenlähetysajastimen laukeaminen päättää nopean toipumisen. Aluksi CWND ja SSTHRESH puolitetaan. Jokainen toistokuittaus kasvattaa CWND:tä yhdellä, mikä voi mahdollistaa uuden datan lähettämisen toipumisen aikana. NewReno ja SACK mahdollistavat nopean toipumisen, vaikka ikkunasta on kadonnut useita segmenttejä. Nopean toipumisen jälkeen jatketaa ruuhkan vältämisvaiheella. Pisteytys: n. 2p per algoritmi ja 2p yleisesti toiminnan ymmärtämisestä.
b) Eräs tapa tehostaa TCP:n ruuhkanhallintaa on ECN (Explicit Congestion Notification). Selitä lyhyesti ECN:n toimintaidea ja kunkin toimintaan osallistuvan osapuolen tehtävät. (6 p) Tavallisesti lähettäjä saa tiedon ruuhkasta vasta, kun segmentti/segmenttejä on kadonnut, jolloin myös joudutaan toipumaan katoamisesta. Hidasta, tuhlaa resursseja. ECN-mekanismilla ruuhkaan pyritään reagoimaan ilman, että paketteja tarvitsee kadottaa. RFC3168: ECN:n toteuttamiseen osallistuvat TCP-lähettäjä ja vastaanottaja sekä reitittimet. Otetaan käyttöön 2 bittiä IPotsakkeesta(CE ja ECT-lipukkeet) ja TCP-otsakkeessa ECN Echo ja CWR -lipukkeet. TCP-yhteyden osapuolet sopivat ECN-käytöstä yhteyttä muodostettaessa (SYN:ECN Echo ja CWR; SYN ACK: ECN Echo). Jos molemmat tukevat ECN:ää, niin yhteyden paketit voidaan merkitä ECN-kelpoisiksi (ECT). Reititin käyttää jotakin aktiivista jononhallintamenetelmää (alkavan) ruuhkatilan havaitsemiseksi (tyypillisesti RED), jolloin paketin pudottamisen sijaan se merkitään). Ruuhkautuessaan reititin asettaa ruuhkan merkiksi CE-lipukkeen pakettiin (edellyttäen että ECT-lipuke asestettu). Kun TCPvastaanottaja saa CE-merkityn paketin, se asettaa ko. paketin kuittaukseen sekä sitä seuraavien pakettien kuittauksiin ECN Echolipukkeen, jolla ilmoittaa lähetäjälle ruuhkasta. Kun lähetäjä saa ECN Echo -merkityn kuittauksen se hidastaa lähetystahtia samalla tavoin kuin paketin kadotessa eli puolittaa ruuhkaikkunan sekä ssthresh-kynnysarvon. Tämän lisäksi lähettäjä asettaa CWRlipukkeen seuraavaksi lähtevään segmenttiin ilmoittaakseen vastaanottajalle, että on reagoinut ruuhkaan ja että vastaanottaja voi lopettaa ECN Echo-lipukeen asettamisen kuittauksiin. Lähettäjä reagoi ruuhkaan vain yhden kerran per RTT. Pisteytys: karkeasti n. 2 p / toimintaan osallistuva osapuoli
2. Reititys a) Miksi Internetin reititys on organisoitu autonomisiksi järjestelmiksi (Autonomous Systems)? Miten reititys tapahtuu AS:ien sisällä ja vastavasti AS:ien välillä? (10 p) Miksi? Tähän vaikuttaa lähinnä kaksi tekijää: Reitityksen skaalautuvuusongelmat Jos ei käytetä mitään hierarkiaa, niin kaikkien reitittien on tunnettava kaikki Internetin koneet (nykyisin satoja miljoonia): reititystaulujen koko kasvaa hyvin suureksi => vaihdettavien reititystietojen määrä kasvaa reittien laskeminen monimutkaistuu ja vie paljon resursseja ja aikaa suuressa verkossa tapahtuu koko ajan muutoksia => muutosten suuri määrä =>paljon päivityksiä => vaihdetaan koko ajan reititystietoja. Mikään reititysalgoritmi ei selviydy koko Internetin kokoisesta 'litteästä' reitityksestä.! Organisaatioiden autonomia: itsenäinen organisaatio vapaasti päättää, millaista reititystä sen sisällä käytetään. Myös reitittimien hallinta ja esim. reitittimien päivittäminen ongelmallista. Pisteitä 0-4 sen mukaan, miten paljon näitä asioita on käsitellyt. Miten? AS:n sisällä tärkeää on tehokkuus. Pyritään saamaan aikaan mahdollisimman tehokkaasti toimiva reititys. Käytetään sama reititysalgoritmia koko AS:n alueella, esim. RIP, RIP2 tai OSPF. AS:ien välisessä reitityksessä vaikuttavat monet muut tekijät, kuten turvallisuus, kustannukset, lait ja säädökset, organisaation toimintapolitiikka, ei vain pelkkä tehokkuus. Protokollana on käytetään esim. BGP4:tä., joka kertoo muille koko tietämänsä polun. AS:ien välillä reititetään yhdysreitittimien kautta. AS:n sisällä voi olla alueita (varsinkin suuret AS:t), jotka on yhdistetty toisiinsa runkolinjaalueella. Tässä voi myös lyhyesti kertoa erilaisista reitittimistä ja niiden tehtävistä. Näitä on käsitelty Kurose & Rossin kirjan sivuilla 366-371. Itse reititysprotokollista ei ole tarpeen kertoa yksityiskohtaisesti. Pisteitä on saanut 0-8 pistettä osiosta.
b) Tarkastellaan alla olevaa verkkoa. Oletetaan, että kaikkien linkkien kustannukset ovat samat ja että käytössä on käänteispolkulähetys (Reverse path forwarding) yhdistettynä karsinalla (Pruning). Minkälainen lähettäjän monilähetyspuu muodostetaan H:lle, kun ko. monilähetysryhmään kuuluvat A, D, G ja L? Miten puu syntyy? (6 p) B --------------------------------------------- C E ---------------------------------- A H ------------------ I ------------- F --------------- D.. L... K --- P M ------- N -- O J --------------------- G H:n lähettäjän monilähetyspuu E ---------------------------------- A H ---------------- I ---------------- F -------------- D \ L \ / \ / \ K J --------------------------G Miten syntyy? Tässä piti selittää käänteispolkulähetyksen (kirjan sivu 387) sekä karsinnan idea. (kirjan sivu 397). Pisteitä sai 0-6. Virheet puussa vähensivät psteitä samoin väärät tai liian niukat selitykset.
3. Kerro lyhyesti a) Miten reititys liikkuville työasemille hoidetaan Internetissä, kun käytössä on Mobile IP? (6 p) b) Minkälaisia haasteita multimedian välittäminen Internetissä kohtaa? (6 p) c) Mikä on DHCP-protokollan (Dynamic Host Configuration Protocol) toimintaperiaate? (6 p) a) Mobile IP:n perusasiat (kirja sivut 546-550) b) Multimedian haasteet (kirjan sivut 569-570, 585-587) c) DHCP:n toimintaperiaate (kirjan sivut 451-454) Pisteitä sai jokaisesta kohdasta 0-6 sen mukaan, miten hyvin oli selittänut kussakin kohdassa kysytyn asian tärkeimmät piirteet tai haasteet.