Arquitetura de Redes

Exercícios

Lista 1

Questão 1 – Qual é a diferença entre um hospedeiro e um sistema final? Cite os tipos de sistemas finais. Um servidor Web é um sistema final?

Não há diferença entre hospedeiros e sistemas finais, na realidade, eles são dispositivos que estão nas “bordas” da internet. Atualmente existem vários tipos de sistemas finais, desde os tradicionais computadores até smartphones, televisores, entre outros dispositivos eletrônicos. Um servidor Web é um sistema final, porque ele está na borda e recebe/envia informação para outros sistemas conectados a internet.

Questão 3 – O que é um programa cliente? O que é um programa servidor? Um programa servidor requisita e recebe serviços de um programa cliente?

O programa cliente é o programa que funciona em um sistema final, que solicita e recebe um serviço de um programa servidor. O programa servidor administra e fornece serviços e informações para os outros sistemas da rede. Não, um programa servidor não recebe serviços de um programa cliente

Questão 7 – Qual é a taxa de transmissão de LANs Ehternet? Para uma dada taxa de transmissão, cada usuário da LAN pode transmitir continuamente a essa taxa?

A taxa de transmissão da Ethernet é de 10 Mbps ou 100 Mbps, ou até mesmo de 1 Gbps e 10 Gbps. Sim, cada usuário pode transmitir continuamente a essa taxa.

Questão 8 – Cite alguns meios físicos utilizados para instalar a Ethernet.

Par de fios trançados ou cabo coaxial

Questão 11 – Qual é a vantagem de uma rede de comutação de circuitos em relação a uma de comutação de pacotes? Quais são as vantagens da TDM sobre a FDM em uma rede de comutação de circuitos?

A comutação de circuitos é mais adequada a serviços de tempo real, é um circuito dedicado Numa rede de comutação de pacotes cada pacote tem que ser recebido integralmente por cada comutador antes de ser retransmitido, o que provoca atraso. No TDM a transmissão é digital (bits). Portanto pode haver correção de erros a cada estágio da transmissão (em cada comutador ou multiplexador TDM). Na TDM, como são alocados fatias de tempo para cada elemento que transmite, quando há silêncio em um determinado elemento, a fatia de tempo alocada a ele pode ser usada por outro, o que não é o caso no FDM onde a freqüência está alocada todo o tempo a cada elemento.

Questão 12 – Por que se afirma que a comutação de pacotes emprega multiplexação estatística? Compare a multiplexação estatística com a multiplexação que ocorre em TDM.

Porque o compartilhamento de recursos é por demanda. A multiplexação que ocorre em TDM aloca previamente a utilização do enlace de transmissão independente da demanda, com desperdício de tempo de enlace desnecessários alocado e não utilizado, já a multiplexação estatística compartilha os recursos por demanda

Questão 13 – Suponha que exista exatamente um comutador de pacotes entre um computador de origem e um de destino. As taxas de transmissão entre a máquina de origem e o comutador e entre este e a máquina de destino são R1 e R2, respectivamente. Admitindo que um roteador use comutação de pacotes do tipo armazena e reenvia, qual é o atraso total fim a fim para enviar um pacote de comprimento L? (Desconsidere formação de fila, atraso de propagação e atraso de processamento).

Resposta:

Tempo = (L/R1) + (L/R2)

Explicação:

Como tem um comutador de pacotes entre o destino e a origem e a taxa de transmissão entre origem e o comutador é R1, o tempo para levar o pacote ate o comutador sera de L/R1 (Bits/(Bits/Seg)) e do comutador ate o destino seta L/R2, logo basta somar!

Questão 16 – Considere o envio de um pacote de uma máquina de origem a uma de destino por uma rota fixa. Relacione os componentes do atraso que formam o atraso fim a fim. Quais deles são constantes e quais são variáveis?

O atraso fim-a-fim é formado pela soma dos atrasos nodais. Cada atraso nodal é formado por quatro tipos de atrasos: Atraso de processamento, Atraso de fila, Atraso de transmissão, Atraso de propagação. Esses são:
- Atraso de processamento - Constante, pois sempre haverá análises de cabeçalho, análise de integridade de pacotes.
- Atraso de fila - variável, pois dependerá do trafego no momento da transmissão.
- Atraso de transmissão - Apesar de sempre haver transmissão de bits do enlace de saída para o meio de propagação, esse processo pode ser rápido ou não. Por isso dependerá do tamanho do pacote e portanto da quantidade de bits que deverá ser transmitido, logo, é um atraso variável no tempo.
- Atraso de propagação - variável, pois dependerá da distancia de destino.
Questão 18 – Quanto tempo um pacote de 1.000 bytes leva para se propagar através de um enlace de 2.500 km de distância, com uma velocidade de propagação de 2,5 * 10^8 m/s e uma taxa de transmissão de 2 Mbps? Geralmente, quanto tempo um pacote de comprimento L leva para se propagar através de um enlace de distância d, velocidade de propagação s, e taxa de transmissão de Rbps? Esse atraso depende do comprimento do pacote? Esse atraso depende da taxa de transmissão?

R = 2 Mbps = 2.000.000 bits / seg tprop = distância (metros) / velocidade (metros/seg) Distância = 2.500 Km = 2.500 x 1.000 metros = 2,5*10^6 metros Velocidade = 2,5 x 10^8 metros / seg Portanto: distância / velocidade = tprop = 10^-2 s = 0,1 segundo

Lembrando que o tempo total de um ponto a outro, desconsiderando os atrasos de fila, é dado por: Total = tprop + ttrans = d/s + L/R d = distância de um ponto a outro s = velocidade do sinal L = comprimento do pacote R = banda da rede. Portanto o atraso depende tanto do comprimento do pacote (L) quanto da taxa de transmissão da Rede (R). Este tempo total é o tempo que o pacote levou para ser transmitido no enlace somado com o tempo que ele levou para percorrer o enlace.

Questão 19 – Suponha que o Hospedeiro A queira enviar um arquivo grande para o Hospedeiro B. O percurso do Hospedeiro A para o Hospedeiro B possui três enlaces, de taxas R1 = 500 kbps, R2 =2Mbps, e R3 = 1 Mbps.

a)Considerando que não haja nenhum outro tráfego na rede, qual é a vazão para a transferência de arquivo?

A vazão para transferência de arquivo é limitada pelo enlace que possuir menor taxa de transmissão, ou seja, 500 kbps (R1). Resposta: 500 kbps.

b)Suponha que o arquivo tenha 4 milhões de bytes. Dividindo o tamanho do arquivo pela vazão, quanto tempo levará a transferência para o Hospedeiro B?

Tempo para transferência = Tamanho do arquivo/ Vazão Tempo para transferência = 4.000.000 Bytes/ (500 kbps) (1 Byte = 8 Bits) Tempo para transferência = 64s

c)Repita os itens “a” e “b”, mas agora com R2 reduzido a 100kbps.

A vazão para transferência de arquivo é limitada pelo enlace que possuir menor taxa de transmissão, ou seja, 100 kbps (R2).

Tempo para transferência = Tamanho do arquivo/ Vazão Tempo para transferência = 4.000.000 Bytes/ (100 kbps) (1 Byte = 8 Bits)

Tempo para transferência = 320s Considerando 1kbps = 1x10³ bps.

Questão 23 – Quais são as cincos camadas da pilha de protocolo da Internet? Quais as principais responsabilidades de cada uma dessas camadas?

As cinco camadas são:

Aplicação → residem as aplicações de rede e seus protocolos Transporte → transporta mensagens da camada de aplicação entre os lados do cliente e servidor de uma aplicação Rede → é responsável pela movimentação, de uma máquina para outra, dos datagramas (pacotes da camada de rede). Enlace → é responsável por rotear um datagrama por meio de uma serie de comutadores de pacotes (roteadores de internet) entre a origem e o destino. Física → movimenta os bits individuais que estão dentro do quadro de um nó para o seguinte.

Questão 24 – O que é uma mensagem de camada de aplicação? Umsegmento de camada de transporte? Um datagrama de camada derede? Um quadro de camada de enlace?

Uma mensagem da camada de aplicação é o conjunto de dados que uma aplicação deseja enviar e transferir para a camada de transporte; Um segmento de camada de transporte é um pacote gerado pela camada de transporte; Um pacote é gerado pelo “encapsulamento” de uma mensagem da camada de aplicação com o cabeçalho da camada de transporte; Um datagrama de camada de rede é um pacote gerado pela camada de rede. Ele é gerado pelo “encapsulamento” do segmento de camada de transporte com o cabeçalho de camada de rede; Um quadro da camada de enlace é um pacote gerado pela camada de enlace. Ele é gerado pelo “encapsulamento” de um datagrama da camada de rede com o cabeçalho da camada de rede.

Questão 25 – Que camadas da pilha do protocolo da Internet um roteador implementa? Que camadas um comutador de camada de enlace implementa? Que camadas um sistema final implementa?

Um roteador implementa as camadas física, de enlace e de rede; Um comutador de camada de enlace implementa as camadas física e de enlace; Um sistema final implementa todas as camadas da pilha do protocolo da Internet, ou seja, um sistema final implementa as camadas física, de enlace, de rede, de transporte e de aplicação.
Lista 2

Questão 5 – Que informação é usada por um processo que está rodando em um hospedeiro para identificar um processo que está rodando em outro hospedeiro?

É utilizada a informação da porta de serviço, uma vez que o endereçamento IP não é suficiente para estabelecer a qual serviço um pacote deve ser repassado.

Questão 6 – Suponha que você queira fazer uma transação de um cliente remoto para um servidor da maneira mais rápida possível. Você usaria o UDP ou o TCP? Por quê?

O protocolo de transporte mais rápido e irresponsável seria o UDP! Devido a sua falta de responsabilidade quanto a garantia de entrega e o sincronismo de conexão, este protocolo levaria teria apenas 1 RTT( Round Trip Time) em seu processo, enquanto que o TCP por ser provido de responsabilidades maiores, gastaria 2 RTT´s

Questão 7 – Com referência a Figura 2.4, vemos que nenhuma das aplicações relacionadas nela requer “sem perda de dados” e “temporização”. Você consegue imaginar uma aplicação que requeira “sem perda de dados” e seja também altamente sensível ao atraso?

Não, garantir que todos os dados cheguem necessariamente sacrifica tempo, colocando a sensibilidade ao atraso em cheque.

Questão 11 – Por que HTTP, FTP, SMTP, POP3 rodam sobre TCP e não sobre UDP?

Como todos são protocolos em que acontecem trocas de informações sensíveis, é necessário garantir a integridade dos dados, sendo que apenas o protocolo TCP é capaz de garantir esta característica

Questão 13 – Descreva como o cache Web pode reduzir o atraso na recepção de um objeto desejado. O cache Web reduzirá o atraso para todos os objetos requisitados por um usuário ou somente para alguns objetos? Por quê?

Cache web pode trazer o conteúdo desejado mais rapidamente para o usuário. Cache web pode reduzir o atraso para todos os objetos, inclusive aqueles que não estão em cache, uma vez que a utilização de cache reduz o tráfego, melhorando toda a rede.

Questão 15 – Por que se diz que o FTP envia informações de controle “fora da banda”?

O protocolo FTP trabalha com duas conexões paralelas, uma para troca de dados e uma para troca de informações de controle. Esta conexão de controle é dita estar fora da banda pois a banda alocada para o FTP contabiliza apenas a conexão de dados.

Questão 16 – Suponha que Alice envie uma mensagem a Bob por meio de uma conta de e-mail da Web (como o Hotmail), e que Bob acesse seu e-mail por seu servidor de correio usando POP3. Descreva como a mensagem vai do hospedeiro de Alice até o hospedeiro de Bob. Não se esqueça de relacionar a séria de protocolos de camada de aplicação usados para movimentar a mensagem entre os dois hospedeiros.

A mensagem é enviada de Alice para seu servidor de email através de HTTP. O servidor de email de Alice envia a mensagem ao servidor de email de Bob sobre SMTP. Bob então transfere a mensagem do seu servidor de email para o seu host utilizando POP3.

Questão 18 – Da perspectiva de um usuário, qual é a diferença entre o modo ler-e-apagar e o modo ler-e-guardar no POP3?

Com ler e apagar, depois que um usuário recupera as suas mensagens a partir de um servidor POP, as mensagens são eliminadas. Com o modo ler e guardar, o usuário poderia ler e reler seus emails de qualquer máquina.

Questão 19 – É possível que o servidor Web e o servidor de correio de uma organização tenham exatamente o mesmo apelido para um nome de hospedeiro (por exemplo, foo.com)? Qual seria o tipo de RR que contém o nome de hospedeiro do servidor de correio?

Sim, é possível que o servidor Web e o servidor de correio de uma organização tenham exatamente o mesmo apelido para um nome de hospedeiro. O tipo de RR (registro de recurso) seria o Type MX.

Questão 22 – O que é uma rede de sobreposição em um sistema de compartilhamento de arquivos P2P? Ela inclui roteadores? Como a rede de sobreposição de inundação de consultas é criada e como é mantida?

Uma rede de sobreposição consiste dos nós de participantes no sistema de compartilhamento de arquivos e as conexões lógicas entre esses nós. Existe uma ligação Lógica entre esses nós (Uma borda em termos da teoria dos grafos) do nó A para o nó B se houver uma conexão TCP semi-permanente entre A-B. Uma rede de sobreposição não inclui roteadores. Com o Gnutella, quando um nó quer se juntar a rede, primeiro ele descobre (“fora da banda”) o endereço IP de um ou mais nós que já estão na rede. Em seguida envia mensagens para se juntar a estes nós. Quando o nó recebe confirmações, torna-se membro da rede Gnutella. Os nós mantém suas ligações lógicas com mensagens de atualização periódicas.

Questão 24 – Considere uma DHT com uma topologia da rede de sobreposição (ou seja, cada par rastreia todos os pares no sistema).Quais são as vantagens e desvantagens de uma DHT circular (sem atalhos)?

Malha DHT: A vantagem é que a rota para os pares mais próximos da chave, apenas um salto (hop) é necessário. A desvantagem é que cada par deve rastrear todos os outros pares participantes do DHT.

DHT Circular: A vantagem é que cada par precisa acompanhar apenas alguns poucos outros pares. A desvantagem é que O(n) saltos são necessários para encaminhar uma mensagem para um colega responsável pela chave.
Lista 3
Lista 4
Lista 5

Arquitetura de Redes

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Questão 1 – Qual é a diferença entre um hospedeiro e um sistema final? Cite os tipos de sistemas finais. Um servidor Web é um sistema final?

Questão 3 – O que é um programa cliente? O que é um programa servidor? Um programa servidor requisita e recebe serviços de um programa cliente?

Questão 7 – Qual é a taxa de transmissão de LANs Ehternet? Para uma dada taxa de transmissão, cada usuário da LAN pode transmitir continuamente a essa taxa?

Questão 8 – Cite alguns meios físicos utilizados para instalar a Ethernet.

Questão 11 – Qual é a vantagem de uma rede de comutação de circuitos em relação a uma de comutação de pacotes? Quais são as vantagens da TDM sobre a FDM em uma rede de comutação de circuitos?

Questão 12 – Por que se afirma que a comutação de pacotes emprega multiplexação estatística? Compare a multiplexação estatística com a multiplexação que ocorre em TDM.

Questão 16 – Considere o envio de um pacote de uma máquina de origem a uma de destino por uma rota fixa. Relacione os componentes do atraso que formam o atraso fim a fim. Quais deles são constantes e quais são variáveis?

Questão 19 – Suponha que o Hospedeiro A queira enviar um arquivo grande para o Hospedeiro B. O percurso do Hospedeiro A para o Hospedeiro B possui três enlaces, de taxas R1 = 500 kbps, R2 =2Mbps, e R3 = 1 Mbps.

a)Considerando que não haja nenhum outro tráfego na rede, qual é a vazão para a transferência de arquivo?

b)Suponha que o arquivo tenha 4 milhões de bytes. Dividindo o tamanho do arquivo pela vazão, quanto tempo levará a transferência para o Hospedeiro B?

c)Repita os itens “a” e “b”, mas agora com R2 reduzido a 100kbps.

Questão 23 – Quais são as cincos camadas da pilha de protocolo da Internet? Quais as principais responsabilidades de cada uma dessas camadas?

Questão 24 – O que é uma mensagem de camada de aplicação? Umsegmento de camada de transporte? Um datagrama de camada derede? Um quadro de camada de enlace?

Questão 25 – Que camadas da pilha do protocolo da Internet um roteador implementa? Que camadas um comutador de camada de enlace implementa? Que camadas um sistema final implementa?

Questão 5 – Que informação é usada por um processo que está rodando em um hospedeiro para identificar um processo que está rodando em outro hospedeiro?

Questão 6 – Suponha que você queira fazer uma transação de um cliente remoto para um servidor da maneira mais rápida possível. Você usaria o UDP ou o TCP? Por quê?

Questão 7 – Com referência a Figura 2.4, vemos que nenhuma das aplicações relacionadas nela requer “sem perda de dados” e “temporização”. Você consegue imaginar uma aplicação que requeira “sem perda de dados” e seja também altamente sensível ao atraso?

Questão 11 – Por que HTTP, FTP, SMTP, POP3 rodam sobre TCP e não sobre UDP?

Questão 13 – Descreva como o cache Web pode reduzir o atraso na recepção de um objeto desejado. O cache Web reduzirá o atraso para todos os objetos requisitados por um usuário ou somente para alguns objetos? Por quê?

Questão 15 – Por que se diz que o FTP envia informações de controle “fora da banda”?

Questão 18 – Da perspectiva de um usuário, qual é a diferença entre o modo ler-e-apagar e o modo ler-e-guardar no POP3?

Questão 19 – É possível que o servidor Web e o servidor de correio de uma organização tenham exatamente o mesmo apelido para um nome de hospedeiro (por exemplo, foo.com)? Qual seria o tipo de RR que contém o nome de hospedeiro do servidor de correio?

Questão 22 – O que é uma rede de sobreposição em um sistema de compartilhamento de arquivos P2P? Ela inclui roteadores? Como a rede de sobreposição de inundação de consultas é criada e como é mantida?

Questão 24 – Considere uma DHT com uma topologia da rede de sobreposição (ou seja, cada par rastreia todos os pares no sistema).Quais são as vantagens e desvantagens de uma DHT circular (sem atalhos)?