Asioita, mitä vastausten haluttiin sisältävän sekä hieman arvosteluperusteista.

Yleisesti, mitä enemmän oikeaa asiaa vastaus sisältää, sitä enemmän siitä saa pisteitä.
Vaikka kirjoittaisi useita sivuja käsittävän vastauksen kysymykseen, jonka maksimipistemäärä on 2 pistettä, niin voi saada vain 2 pistettä, vaikka vastaus sisältäisikin kaiken oleellisen ja paljon ylimääräistä asiaan liittyvää.

1. Internetissä TCP-protokolla huolehtii ruuhkanvalvonnasta
a) Anna esimerkkejä tilanteista, joissa TCP:n käyttämä perinteinen ruuhkanvalvonta on ongelmallinen. (4 p)

a) TCP-ruuhkanvalvonnan ongelmia

• Erilaiset yhteydet
  • langattomat yhteydet: virheellisen paketin ajastimen laukeaminen tulkitaan ruuhkan syyksi ja lähetysnopeutta pienennetään => virhealttiilla linjalla ollaan koko ajan hitaassa aloituksessa eikä lainkaan päästä kunnolla lähettämään. Langaton linkki on muutenkin langallista hitaampi.
  • Erittäin nopeat yhteydet: hitaan aloituksen takia kestää kauan ennenkuin linkin nopeutta pystytään todella käyttämään.
  • Satelliittiyhteydet: pitkä viive ja kohtalaisen suuri nopeus => taas kuluu pitkä aika ennenkuin päästään käyttämään linkin koko kapasiteettia. Ei pystytä hyödyntämään linkin kapasiteettia.
• Sovellukset:
  • ääni ja videolähetykset vaativat tasaista lähetysnopeutta. Hidas aloitus vie usean edestakaisen viiveen (RTT) verran aikaa, ennenkuin päästään lähettämään riittävällä nopeudella. Jos paketti katoaa tai sen kuittaus viivästyy, niin tämä tulkitaan heti ruuhkaksi ja lähettäminen aloitetaan taas segmennti kerrallaan eli hyvin hitaasti
  • Tosiaikaiset lähetykset
  • havaittu ongelmia jo HTTP-protokollan kanssa => monta TCP-yhteyttä
• verkon käytön tehokkuus
  • Verkon oskillointi ruuhkan ja vajaaakäytön välillä
  • Vaikka ei olisikaan ruuhkaa, aloitetaan ensin varovasti, jolloin kapasiteetti vajaakäytössä. Melko nopeasti taas törmätään ruuhkaan, josta seuraa hukkakäyttöä.
• Hienosäätöä TCP:n uudistusten avulla: fast recovery, fast retransmission, limited transmit, SACK

b) Miten RED-puskuri (Random Early Detection) toimii ja mitä hyötyä siitä on? (5 p)

RED-puskuri:

• pyrkii ennalta estämään ruuhkan pudottamalla satunnaisesti paketteja jo ennen kuin ruuhkaa pääsee todella muodostumaan.
• Mitä enemmän puskuri täyttyy, sitä suuremmalla todennäköisyydellä paketteja pudotetaan; TMIN, TMAX.
• Mitä pitempään ei ole lähetetty, sitä suurempi todennäköisyys.
• Purskeista liikennettä ei sorsita.

Arvostelusta: pisteitä on annettu 0-5 sen mukaan, paljonko vastauksessa on tämäntyyppisiä asioita käsitelty. Yleensä yhdestä asiasta on saanut yhden pisteen.

c) Eräs ehdotus ruuhkanvalvonnan tehostamiseen on ECN ( Explicit congestion notification). Piirrä riittävin selityksin varustettu kaaviokuva, josta käy ilmi ECN:n toiminta pääpiirteiltään eli mitkä laitteet ja mitkä protokollakerrokset osallistuvat toimintaan ja mitä tietoja niiden välillä vaihdetaan.(6 p)

Tästä nyt puuttuu vielä se kuva ECN:n toiminnasta.

Oleellista on, että mukana on ensin reititin, joka merkkaa pakettiin ruuhkabitin (CE) sen matkalla lähettältä vastaanottajalle, kun havaitsee ruuhkaa ja toteaa paketissaa olevasta ECT-bitistä, että ruuhkailmoituksia pystytään käsittelemään. Käytössä voi olla RED-puskuri. Tämä merkkaus tapahtuu verkkokerroksella eli merkataan IP-datagrammiin, jonka vastaanottajan IP-kerros huomaa ja välittää tiedon omalle TCP-kerrokselle eli vastaanottajan TCP-kerrokselle.
Vastaanottajan TCP kuittauksissaan kertoo lähettäjän TCP:lle ruuhkasta (ENC echo). Lähettäjän TCP:n tulee toimia samalla tavoin kuin ko. segmentti olisi todella hävinnyt eli vähentää lähetysmääräänsä sekä lisäksi ilmoittaa vastaanottajalle näin tehneensä (CWR), jotta tämä lopettaisi ruuhkailmoitusten lähettämisen kuittauksissaan.

Käytöstä on sovittava TCP-yhteyttä muodostettaessa käyttäen bittejä ECN Echo ja CWR.

Arvostelusta: Pisteitä jaossa oli 6. Yhden pisteen sai jos tiesi jotain ECN:stä. Lisätiedoista sai sitten lisää pisteitä. Jos kuvasta + selostuksesta ei selvästi käynyt ilmi, mitä milläkin kerroksella suoritettiin, niin pisteitä vähennettiin 1-2, vaikka toiminnot muuten olisivat olleet oikeat.

2. Millä tavoin IPv6-protokolla pyrkii korjaamaan IPv4-protokollan puutteita eli mitä piirteitä tai toimintoja siihen on lisätty, siitä on poistettu tai siihen on otettu mukaan muutettuna? Millä perustein näin on tehty? (10 p)

IPv6 (ss. 368 – 371)
Vastauksessa haluttiin seuraavanlaisia asioita:

• osoitekoon kasvattaminen, koska IP-osoitteet uhkasivat loppua; tärkein syy; anycast -osoite => 2 p
• kehyksen käsittelyn nopeuttaminen => 3 p
  • yksinkertaisempi, kiinteämittainen kehys, jotta reitittimet pystyisivät käsittelemään nopeammin
  • tarkistussumman laskeminen pois, koska laskettava joka reitittimessä uudelleen ja näin hidastaa otsakkeen käsittelyä; ei ongelmia, koska sekä alempi että ylempi kerros tarkastivat lisäksi verkot kehittyneet virheettömämmiksi (mobiiliverkot tosin aika huonoja), enemmän pakettien katoamisia ruuhkan takia ja näitä ei havaita tarkistusummilla.
  • paloittelu (fragmentation) pois otsikosta, koska näin käsittely taas nopeutuu. Ei ole ongelma, sillä kaikkien verkkojen on pystyttävä käsittelemään suurempia paketteja ja käytettävissä on laajennusotsikko, joka suorittaa paloittelun samalla tavoin kuin IPv4.
• soveltuvuus erilaisiin tarpeisiin => 3p, koska IPv4 ei ollut varautunut tarpeeksi tällaiseen
  • laajennusotsikoilla saadaan lisää erikoistoimintoja hyvinkin paljon
  • superkoneen jumbogrammi
  • multimedia ja tosiaikaisuus lisää bittejä (traffic class , Flow label)
  • liikkuvat koneet
• turvallisuuspiirteet, koska niiden puuttuminen oli yhä lisääntyvä huoli => 2p
  • autentisointi
  • salaus
  Tosin IPsec-piirteet on mahdollista liittää myös IPv4:een.

3. Monilähetysreitityksessä tarvitaan monilähetysosoite, monilähetysryhmä ja monilähetyspuu.
a) Kuinka monilähetysosoitteet eroavat tavallisista IP-osoitteista? (1 p)

Internetissä käytetään D-luokan osoitetta on monilähetysryhmän osoitteena. Nämä eivät mitenkään eroa muista Internet-osoitteista. (s. 378) (1 p)

b) Miten monilähetysryhmiä hallitaan? (4 p)

Monilähetysryhmiä hallitaan IGMP-protokollalla (ss. 379-382):

• joka toimii isännän ja sen lähimmän reitittimen välissä
• vastaanottajapohjainen: isäntä voi ilmoittaa haluavansa liittyä tiettyyn monilähetysryhmään
• reititin kyselee (kyselysanoma) ja isännät ilmoittavat, missä ryhmissä ovat jäseninä (ilmoitussanoma) tai kertovat lopettaneensa jäsennyyden (eroilmoitus)
• tehokkuus: riittää, kun yksi vastaa, jäsennyys kestää vain tietyn ajan

Monilähetyspuita: millaisia on? (ss. 383-388)
Monilähetysryhmän monilähetyspuussa ovat mukana kaikki ne reitittimet, joilla on kyseisen monilähetysryhmän jäseniä ja lisäksi sellaiset muut reitittimet, joita tarvitaan, jotta nämä ryhmän jäsenien reittittimet voidaan saavuttaa ja yhdistää puuksi.

• ryhmäpuu tai erikseen oma puu kullekin lähettäjälle (lähdepohjainen puu)
• ryhmäpuu: kustannuksiltaan pienin puu, joka yhdistää kaikki ryhmään kuuluvat reitittimet
  • Steiner-puu NP-ongelma, heuristisia ratkaisuja
  • keskussolmun varaan rakennettu puu; mikä valitaan keskukseksi
• Lähdepohjainen puu eli oma puu kullekin lähettäjälle:
  • pienimmän kustannuksen puu voidaan laskea Dijkstran algoritmilla
  • käänteispolkulähettäminen

d) Mitä tarkoitetaan käänteispolkulähettämisellä (reverse path forwarding) ja mikä rooli sillä on Internetin monilähetysreitityksessä? (4 p)

'reverse path forwarding' (ss. 387-388)

• toiminta: lähetetään edelleen muille vain jos tulee siitä portista, johon alkuperäiselle lähettäjälle tarkoitetut paketit lähetetään: tämä nähdään suoraan reititystaulusta (2 -3 p)
• rooli Internetin monilähetyksessä (2 -1p)

4. Vastaa lyhyesti muutamalla lauseella seuraaviin kysymyksiin.
a) Miksi analogisella puhelinlinjalla on hyvä käyttää melko kapeata kaistanleveyttä? Miksi taas digitaaliseen signallointiin tarvitaan mahdollisimman paljon kaistanleveyttä? (4 p)

Analoginen puhelinlinja: mitä laajempi kaista sitä enemmän häiriöitä (eri taajuudet etenevät eri nopeudella, eri taajuudet vaimenevat eri tavoin eli mitä suuremmat taajuuserot sitä voimakkaammin signaali vääristyy) => mahdollisimman pieni kaista pitää säilyttää signaalin muodon parhaimmin. Noin 3200 Hz alue kattaa melkein kokonaan ihmisäänen ihmiskorvan kuultavat taajuudet. Analogilsella puhelinlinjalla käytetty kaistanleveys on siis kompromissi äänen esittämisen laadun ja linjan häiriöiden välillä.

Digitaalinen signaali taas hyötyy laajasta kaistasta, sillä mitä enemmän taajuuksia on käytettävissä, sitä tarkemmin signaali pystytään esittämään ja sitä tarkemmin tunnistamaan ja sitä suurempiin nopeuksiin päästään.

Arvostelusta: sekä analoginen että digitaalinen 2 p kumpikin.

b) Mihin Traceroute-ohjelman toiminta perustuu ja mitä hyötyä ohjelmasta on? (2 p)

Traceroute-ohjelmalla saadaan selville, mitä reittiä pitkin eli minkä reitittimien kauta lähetetty paketti kulkee lähettäjältä vastaanottajalle.

Sen toiminta perustuu siihen, että lähetetään toistuvasti IP-pakettia, jonka elinaikakenttää (TTL) kasvatetaan 1:stä eteenpäin yhdellä hypyllä kerrallaan siihen saakka, että saavutetaan vastaanottaja. => Matkan varrella olevat reitittimet peräjälkeen huomaavat paketin vanhentuneeksi ja ilmoittavat tästä ICMP-sanomalla lähettäjälle. Vastaanotetusta ICMP-paketista saadaan tieto reitittimestä sekä k.o. reitittimeen kulkemiseen kulunut aika.

Arvostelusta: 0-2 pistettä sen mukaan, miten hyvin tämäntyyppisiä asioita on selostanut.

c) Mihin tarvitaan RTP-protokollaa (Real-time Transport Protocol). Mitä toimintoja se tarjoaa? (4 p) Video- ja audiosovellukset käyttävät yleensä UDP:tä, joka ei tarjoa mitään välineitä lähetettyjen pakettien järjestämiseen tai puuttuvan paketin havaitsemiseen. Ainoa palvelu pelkän prosessilta prosessille kuljetuksen lisäksi on on valinnainen tarkistussumma, jonka avulla virheellinen paketti voidaan havaita ja joko hävittää tai antaa sovelluskerrokselle varoituksen kera.

Tarjoaa pakettien numeroinnin ja järjestämisen. RTP-osakkeen. Kullekin lähteelle oma pakettijono. RTP-istunto. Koostuu dataosuudesta ja kontrolliprotokollasta RTCP

Arvostelusta: mihin tarvitaan 1 -2 p, mitä toimintoja 3-2 p.
Huom. Nimestään huolimatta protokolla ei takaa lähetyksen tosiaikaisuutta!

RTP: Overview
RTP is the Internet-standard protocol for the transport of real-time data, including audio and video. It can be used for media-on-demand as well as interactive services such as Internet telephony. RTP consists of a data and a control part. The latter is called RTCP.

The data part of RTP is a thin protocol providing support for applications with real-time properties such as continuous media (e.g., audio and video), including timing reconstruction, loss detection, security and content identification.

RTCP provides support for real-time conferencing of groups of any size within an internet. This support includes source identification and support for gateways like audio and video bridges as well as multicast-to-unicast translators. It offers quality-of-service feedback from receivers to the multicast group as well as support for the synchronization of different media streams.

While UDP/IP is its initial target networking environment, efforts have been made to make RTP transport-independent so that it could be used, say, over CLNP, IPX or other protocols. RTP is currently also in experimental use directly over AAL5/ATM. RTP does not address the issue of resource reservation or quality of service control; instead, it relies on resource reservation protocols such as RSVP. Other applications, such as real-time control and distributed simulation, are also targets.