Arvostelusta yleisesti: mitä enemmän oikeasta asiasta on kirjoittanut, sitä enemmän pisteitä on saanut

Erilliskuulustelu 19.3. 2004

1. TCP:n ruuhkanvalvontaan on ehdotettu useita parannuksia. Selvitä, mitä ruuhkanvalvontaan liittyviä ongelmia seuraavat ehdotukset pyrkivä ratkaisemaan ja millä keinoin ne ongelman ratkaisevat eli kerro niiden toiminta pääpiirteissään:
a) rajoitettu lähetys (Limited transmit) (6 p)

Ongelma: Nopea uudelleenlähetys ei ole mahdollista, jos ikkunan koko on liian pieni. Tällöin ei koskaan saada sitä tarvittavaa 3 toistokuittausta, joiden jälkeen voidaan heti lähettää toistokuitattu data uudelleen. Aina on toivuttava hitaan aloituksen kautta. (3 p)
Ratkaisu on rajoitettu uudelleenlähetys: Kun saadaan 1. ja 2. toistokuittaus, niin voidaan lähettää uusi segmentti, vaikka ikkuna ei sitä sallisikaan. Näin tilapäisesti ikkunankokoa kasvattamalla saadaan aikaiseksi tarpeeksi kuittauksia (3. toistokuittaus), jotta nopea uudelleenlähetys ja nopea toipuminen on mahdollista. (3 p)

b) SACK (Selective Acknowledgement) (6 p)

Ongelma: Jos on useita peräkkäisiä virheellisiä kehyksiä, niin toipuminen on hidasta, sillä jokaisesta virheestä toivutaan erikseen eli yhdellä 'kierroksella' pystytään havaitsemaan vain yksi virheellinen segmentti ja 3. toistokuittauksen jälkeen lähettämään se uudelleen. Syynä tähän on TCP:n käyttämä kuittaustapa, joka kertoo vain sen, mihin asti kehykset on vastaanotettu virheettöminä ja oikeassa järjestyksessä. (3 p)
Ratkaisu: Käytetään valikoivaa kuittausta SACK, jossa vastaanottaja ilmoittaa, mitkä segmentit se on vastaanottanut virheettömiä ja samalla paljastaa, mitkä segmentit vielä puuttuvat. Toipumistilanteessa lähettäjä voi lähettää yhdellä kertaa usean puuttuvan segmentin. SACK-kuittauksen käytöstä sovitaan yhteyttä muodostettaessa ja sen käyttö edellyttää tiuhaa kuittaamista. (3 p)

c) ECN (Explicit Congestion Notification) (8 p)

Ongelma : TCP:ssä ruuhkan havaitseminen on TCP-protokollan tehtävä. Jos kuittaukset eivät tule riittävän nopeasti, niin uudelleenlähetysajastin laukeaa ja TCP tulkitsee tilanteen ruuhkaksi. TCP huomaa tilanteen vasta, kun ruuhka on jo käyttäjien havaittavissa. Lisäksi TCP tulkitsee tilanteen ruuhkaksi, vaikka kyseessä voi olla vain virhe. Verkkotasolla toimiva reititin voi huomata ruuhkan paremmin omasta kuormastaan: jos jonot kasvavat, niin vaarana on ruuhkatuminen. (3 p)
Ratkaisu: ECN eli hyödynnetään reittimen tietoja. Kun reititin huomaa ruuhkautuvansa, se asettaa sen kautta kulkeviin IP-datasähkeisiin merkin ruuhkasta (CE-bitti päälle). Vastaanottava IP-kerros kertoo tästä vastaanottavalle TCP-kerrokselle, joka kuittauksissaan (ECN Echo -bitti) taas kertoo ruuhkasta lähettäjälle. Ruuhkailmoituksen saaneen TCP-protokollan tulee toimia kuin sen ajastin olisi lauennut: vähentää lähettämistään samalla tavoin ja lisäksi sen tulee ilmoittaa vastaanottajalle vähentäneensä lähettämistään (CWR-bitti), jotta tämä lopettaa varoitusten lähettämisen. ECN:n käytöstä sovitaan yhteyttä muodostettaessa. ECN:n kanssa voidaan käyttää ns. RED-puskuria. (5 p)

2. Reititys Internetissä
a)Selvitä Internetin reitityksen perustoiminnot. (4 p)

- reititystaulujen päivittäminen käyttäen reititysprotokollaa
- koneilla yksikäsitteiset osoitteet
- reititystaulun käyttö paketin ohjaamiseen oikeaan suuntaan
- reitittäminen verkko-osoitteen avulla
- hierarkkinen reititys

b)Internetin kasvu aiheuttaa ongelmia myös reititykseen. Millaisia ongelmia kasvusta voi aiheuta? Millaisia ratkaisuja on ehdotettu parantamaan Internetin reitityksen skaalautuvuutta? (6 p)

Ongelmia:
- osoitteiden riittämättömyys luokkaosoitteiden takia
- reititystaulujen koon kasvaminen, koska tunnettava kaikki verkot
- reititysprotokolla: reititystaulujen laskenta hankaloituu (OSPF), reititystietojen vaihto vie paljon kapasiteettiä (paljon reitittimiä, suuret tietomäärät)
- reitittimet joutuvat koville kun liikennettä on paljon (2 p)

Ratkaisuja:
- NAT ja CIDR: saadaan osoitteet riittämään
- hierarkkinen reititys mm. maanosien mukaan => pienemmät reititystaulut, koska ei tarvitse tuntea enää kaikkia verkkoja. Reititystietojen vaihto ja laskenta helpompaa
- Ipv6: ratkaisee osoiteongelman kasvattamalla osoitteen bittimäärän 128:aan. Tehostaa IP-protokollan toimintaa: virtaviivainen kehys + turhat toiminnot pois. (4 p)

c) Mitä ongelmia on liikkuvien työasemien reitityksessä? Miten liikkuvien asemien reititys hoidetaan Internetissä? (10 p)

Tässä tuli kertoa liikkuvien asemien (kannettavat, kännykät, ...) reititysongelmasta sekä siihen esitetystä ratkaisusta, Mobile IP:stä. Näistä on kerrottu Kurose & Rossin kirjassa ss. 391-404.

3. Kerro lyhyesti, mitä seuraavilla termeillä ja lyhenteillä tarkoitetaan ja missä niitä käytetään tai missä ne esiintyvät.
a)eriytyneet palvelut (differentiated services) ( 5 p)
katso Kurose & Ross: ss. 587- 594
b)Reverse path forwarding (5 p)
katso Kurose & Ross: 387-388
c)piiloaseman ongelma (hidden station problem)(5 p)
katso Kurose & Ross: 484-485
d)vuoromerkkiämpäri (token bucket) (5 p)
katso Kurose & Ross: 576 -577 (tosin nimellä Leaky Bucket)