Problemas sobre Dispositivos de Interconexión y Redes Inalámbricas Sistemas Telemáticos I

Transcripción

1 Problemas sobre Dispositivos de Interconexión y Redes Inalámbricas Sistemas Telemáticos I Universidad Rey Juan Carlos Mayo de 2005 Problema 1 1. Dada la red de la figura, indica razonadamente las características que debe tener el dispositivo R en cada uno de los siguientes casos: A B C Red 1 R Red 2 D E F a) si la Red 1 tiene tecnología Ethernet y la Red 2 tiene tecnología Fast Ethernet b) si la máquina A tiene la dirección IP y la máquina D tiene la dirección IP c) si la máquina A tiene la dirección IP y la máquina D tiene la dirección IP Las dos redes de la figura funcionan con tecnología Ethernet. Indica la diferencia de comportamiento entre ambas en cuanto a congestión en la Ethernet A B C A B C coaxial bridge D E F D E F 1

2 Problema 1: Solución 1. a) R debe ser un concentrador (hub) o un conmutador (switch) capaz de trabajar Ethernet y en Fast Ethernet. b) Como las direcciones lo son de dos redes (clase C) distintas, R debe ser capaz de realizar funciones de encaminamiento, es decir, debe ser un encaminador (router). c) Como las direcciones lo son de la misma red, bastaría con que R fuera un concentrador o conmutador. Al no darse datos de si ambas redes utilizan el mismo protocolo de nivel de enlace o no, no se puede precisar más la respuesta. 2. En la figura con coaxial, todas las máquinas están en el mismo dominio de colisión, compartiendo el ancho de banda. Cada vez que dos máquinas quieren transmitir simultáneamente se produce una colisión. En la otra figura puede haber varios dominios de colisión, dependiendo de si el dispositivo es un hub o un switch. Si se trata simplemente de un concentrador (hub), la situación es muy parecida a la del coaxial, produciéndose colisión en el concentrador cuando dos máquinas trasnmiten a la vez. Si se trata de un conmutador (switch), no hay colisión si dos máquinas transmiten a la vez, y en cambio puede aparecer congestión en el conmutador, que descarta tramas si recibe demasiadas para su capacidad de almacenamiento y reenvío. 2

3 Problema 2 A B C D E F G H I 1. Sean A, B, C, D, E, F, G, H, I las estaciones de una red inalámbrica situadas como en la figura. Supongamos que el alcance de todas las antenas es tal que permiten la comunicación de una estación con todas sus estaciones vecinas, pero no con las más alejadas. Explica cómo se manifiesta el problema de los nodos expuestos de CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) para dicha red. 2. Supón que en la red anterior se utiliza para la siguiente aplicación: Las estaciones A, C, G e I recogen con un sensor la temperatura local (en grados centígrados) y de vez en cuando se la pasan a E. Cada minuto toman una nueva medida, y si el valor ha variado respecto al último que enviaron en más de medio grado, lo envían; no haciendo nada en caso contrario. Cada 5 minutos, E pasa los últimos valores que ha recibido de A, C, G e I a las estaciones B, D, F y H. Estas estaciones, con esos valores, hacen cálculos y generan informes que almacenan localmente. En estas condiciones, es más conveniente o no utilizar MACA (Medium Access Collision Avoidance) en vez de CSMA/CA? Justifica tu respuesta. 3

4 Problema 2: Solución 1. Por ejemplo, cuando B envía a C, A oiría la comunicación, y evitaría transmitir a la vez, aun cuando su transmisión podría ir dirigida a D, lo que no originaría ningún conflicto con la comunicación de B a C. 2. Si se utiliza CSMA/CA, existe un problema de nodos ocultos cuando, por ejemplo, A y C envían sus datos a E, por lo que podría pensarse en utilizar MACA para solucionarlo. Ahora bien, con las condiciones del enunciado: resultan poco probables las colisiones: Las comunicaciones hacia E son a la vez, pero sólo si los relojes de todas las estaciones están perfectamente sincronizados, y en caso contrario es fácil que se entrelacen en el tiempo. Lo mismo ocurre con los envíos de E, que podrían colisionar raramente con los envíos hacia él mismo. en caso que se produzcan, la información que se transfiere es poca: no hay gran volumen de datos a comunicar a otra estación; por lo que es de esperar que las técnicas de espectro expandido palíen los efectos de estas colisiones Por todo ello, no resulta una gran mejora usar MACA para esta aplicación concreta. 4

5 Problema 3 En la red de la figura, H1 y H2 son dos dispositivos para interconectar las máquinas A, B, C, D, E y F. La máscara en todas las subredes es B E A C D F H1 H2 Responde las siguientes cuestiones: 1. Supongamos que todas las tomas de H1 son idénticas entre sí, y lo mismo para las tomas de H2. Explica razonadamente por qué entonces el cable que une H1 y H2 tiene que ser un cable cruzado. 2. Indica razonadamente las posibilidades de comunicación a nivel IP entre las máquinas A, B, C, D, E y F (cuáles pueden comunicarse con cuáles) en los casos siguientes: a) H1 y H2 son concentradores (hubs) no inteligentes b) H1 y H2 son concentradores (hubs) inteligentes 3. Explica razonadamente si en este escenario hay ventajas o no en que H1 y H2 sean concentradores inteligentes o no inteligentes. 4. Suponiendo que H1 y H2 sean concentradores no inteligentes, para permitir todas las posibilidades de intercomunicación, se piensa en conectar una máquina adicional R que haga de encaminador. Explica razonadamente la forma de interconectarla y asígnale razonadamente las direcciones IP que sean necesarias, para cada uno de los casos siguientes: a) R tiene dos tarjetas de red y se conecta a H1 y a H2 b) R tiene dos tarjetas de red y sólo se conecta a H1 c) R tiene una tarjeta de red y sólo se conecta a H1 5

6 Problema 3: Solución 1. Todas las bocas (iguales) tienen previsto que se conecte en ellas una máquina. Si se conecta en su lugar otro concentrador en cascada, la situación es diferente, pues la señal saliente de H1 tiene que convertirse en señal entrante en H2, y viceversa. Así el concentrador H1 piensa que tiene en esa boca una máquina más a la que envía y de la que recibe datos, y el concentrador H2 piensa que tiene en esa boca una máquina más de la recibe y a la que envía datos. Algunos concentradores tienen prevista esta situación teniendo una boca con sus pines de emisión y recepción cruzados, pero si todas las bocas son iguales y se quiere conectar un segundo concentrador en cascada no hay más remedio que hacerlo mediante un cable que tenga cruzados sus pares emisor y receptor. 2. En la figura se ven máquinas pertencientes a 2 subredes IP: A, C y E pertenecen a la subred , y B, D y F pertenecen a la subred En cada concentrador hay máquinas de las 2 subredes. Sean H1 y H2 inteligentes o no, la presencia del cable cruzado permite que se puedan comunicar entre sí a nivel IP máquinas de la misma subred. Por ejemplo, si A quiere enviar un datagrama IP a E al estar en su misma subred hará una solicitud de ARP (broadcast) que H1 pasará a H2, que la hará llegar a E para que conteste, etcétera. Por otro lado, sean H1 y H2 inteligentes o no, no permiten que se comuniquen a nivel IP máquinas de distintas subredes (estén o no en en mismo concentrador). Por ejemplo cuando A quiera enviar a B un datagrama IP, al ser de distinta subred, buscará en la tabla de encaminamiento un encaminador en su subred que le permita llegar a la otra subred. Como no hay ningún encaminador en la figura (ni H1 ni H2 lo son), no puede enviarle el datagrama. Así pues, independientemente de que H1 y H2 sean inteligentes o no, sólo hay posibilidad de comunicación a nivel IP entre A, C y E por un lado, y entre B, D y F por otro. 3. La ventaja principal de que H1 y H2 sean inteligentes es que en ese caso se dificultará la captura indiscriminada de tráfico desde una de las máquinas, ya que sólo llegarán a ella las tramas dirigidas a su dirección Ethernet. 4. a) R se conectaría con 1 tarjeta a cada concentrador. A una tarjeta (da igual cuál) se le pondría una dirección IP de una de las subredes (por ejemplo, ) y a la otra, una dirección de la otra subrede (por ejemplo, ). Así a A, C y E se les indicaría que su encaminador por defecto es , y a B, D y F que su encaminador por defecto es De esta forma cuando una máquina quiere comunicarse a nivel IP con una de la otra subred, envía su datagrama primero a R, y R lo reenvía a la máquina destino. El cable cruzado necesita seguir estando para permitir la comunicación entre máquinas de la misma subred (por ejemplo entre A y E), que se hace directamente, sin pasar por R. b) Es igual que en el apartado anterior, con la diferencia de que las dos tarjetas de R se conectan ahora a 2 bocas de H1. Las direcciones IP y todo lo demás no varía. Es indifente que R tenga una tarjeta en cada concentrador o las dos en el mismo. c) A la única tarjeta de R hay que asignarle las dos direcciones IP ( y ), con lo que el resto es igual que en los apartados anteriores. Posiblemente esta es la solución más sencilla para dar conectividad a nivel IP a todas las máquinas. 6

7 Problema 4 En la red de la figura, los dispositivos A, B y C son concentradores (hubs) no inteligentes 100BaseTX, y R es un encaminador (router) IP. R tiene 4 interfaces de comunicaciones: r1, r2, r3 y r4 (4 tarjetas Fast Ethernet), de las cuales r2 y r3 actualmente no se están utilizando, pero de las que puede disponerse libremente para lo que sea necesario. A1 A2 A3 B1 B2 B3 A B r1: R r4: r2 r3 C Internet C1 C2 C3 Responde las siguientes cuestiones: 1. Si se desea que las máquinas A1, A2, y A3 tengan acceso a Internet, es posible que sus direcciones IP sean de la subred ? En caso negativo, explica razonadamente los motivos, y en caso afirmativo indica cuál sería la configuración de red o encaminamiento que habría que efectuar en A1, A2 y A3 (R no puede tocarse). 2. Supongamos que A1, A2 y A3 tienen direcciones IP de la subred Supongamos que B1, B2 y B3 tienen direcciones IP de la misma subred. Indica como conectarías B y como configurarías B1, B2 y B3 para que esas 3 máquinas tengan acceso a Internet. 3. Supongamos que A1, A2 y A3 tienen direcciones IP de la subred Supongamos que C1, C2 y C3 tienen direcciones IP de la subred Indica como conectarías C y como configurarías C1, C2 y C3 para que esas 3 máquinas tengan acceso a Internet. 4. Supongamos que tenemos adicionalmente 3 máquinas D1, D2 y D3 con tarjetas inalámbricas IEEE b. Supongamos que D1, D2 y D3 tienen direcciones IP de la subred Indica la conexión y configuración de esas máquinas para que tengan acceso a Internet en cada uno de estos dos supuestos: a) se dispone adicionalmente de un Punto de Acceso IEEE (access point) que llamaremos D b) no se dispone de ningún Punto de Acceso 5. Supongamos que una vez conectadas todas las máquinas de los apartados 2, 3 y 4 se estropean las tarjetas de red r2 y r3 del encaminador R. Indica qué cambios habría que hacer de cableado, en las máquinas y en la configuración de R para que todo siguiera funcionando (todas las máquinas tienen acceso a Internet). Problema 4: Solución 1. No es posible, pues no tendrían forma de encaminar sus paquetes a Internet al tener el router R una dirección de otra subred. Posibles soluciones serían poner una doble dirección IP a cada máquina A1, A2 y A3, siendo la segunda IP de la subred , o configurar una de estas máquinas como encaminador, y darle una doble IP sólo a ella. 7

8 2. La solución más sencilla en cuanto a configuración de máquinas y equipos es conectar los concentradores A y B mediante un cable cruzado, y configurar las máquinas B1, B2 y B3 con un router por defecto en la dirección IP La solución más sencilla en cuanto a configuración de máquinas y equipos es conectar la tarjeta r2 de R al concentrador C, asignar a dicha tarjeta la dirección IP , y configurar las máquinas C1, C2 y C3 con un router por defecto en esa dirección IP. 4. a) La solución más sencilla en cuanto a configuración de máquinas y equipos es conectar la tarjeta Fast Ethernet que tiene que tener el punto de acceso D a uno de los concentradores, la tarjeta r3 de R al mismo concentrador, asignar a dicha tarjeta r3 la dirección IP , configurar el AP como puente y configurar las máquinas D1, D2 y D3 con un router por defecto en esa dirección IP. b) La solución más sencilla en cuanto a configuración de máquinas y equipos es colocar una tarjeta FastEthernet a D1 (por ejemplo), conectarla a uno de los concentradores, la tarjeta r3 de R al mismo concentrador, asignar a dicha tarjeta r3 la dirección IP , configurar D1 como puente, configurar las tarjetas inalámbricas D1, D2 y D3 en modo ad-hoc, y configurar las máquinas D1, D2 y D3 con un router por defecto en esa dirección IP. 5. La solución más sencilla en cuanto a configuración de máquinas y equipos es conectar C y D al concentrador A, y asignar al interfaz r1 de R otras dos direcciones IP adicionales: y No habría que hacer más cambios. 8

9 Problema 5 En la red de la figura, los dispositivos S1, S2 y S3 son conmutadores (switches) 10/100, AP es un punto de acceso (access point) inalámbrico b, y R es un encaminador (router) IP. Responde a las siguientes cuestiones: 1. Suponiendo que ninguna otra máquina (aparte de R) se configura como encaminador, asigna razonadamente direcciones IP a la interfaz superior de R para permitir que la máquina A pueda enviar con normalidad datagramas IP a C, así como la tabla de encaminamiento que tendrían que tener dichas máquinas A y C. 2. Suponiendo que ninguna otra máquina (aparte de R) se configura como encaminador, asigna razonadamente direcciones IP a la interfaz superior de R para permitir que la máquina A pueda enviar con normalidad datagramas IP a B, así como la tabla de encaminamiento que tendrían que tener dichas máquinas A y B. 3. Suponiendo que AP se configura de forma que junto con F, G, y H trabajen en modo infraestructura, indica si resulta imprescindible asignarle una o más direcciones IP a AP, y en ese caso, cuáles pueden ser. 4. Supón que se desea probar un nuevo protocolo de nivel de enlace inalámbrico entre AP, F, G y H. Dicho protocolo no usa las tramas RTS y CTS, sino simplemente CSMA/CA. Explica razonadamente si se manifestará el problema de los nodos ocultos, teniendo en cuenta que AP, F, G y H se configuran en modo infraestructura. 5. Explica razonadamente por qué máquinas y dispositivos viajará un datagrama IP con origen en A y destino en B. Detalla el número de boca de cada switch que se atraviese. No puede configurarse como encaminador ninguna otra máquina distinta de R. Asigna razonadamente a R las direcciones IP que consideres necesarias. 6. Explica razonadamente por qué máquinas y dispositivos viajará un datagrama IP con origen en F y destino en G (modo infraestructura). Detalla el número de boca de cada switch que se atraviese. No puede configurarse como encaminador ninguna otra máquina distinta de R. Asigna razonadamente a R las direcciones IP que consideres necesarias. 9

10 Problema 5: Solución 1. Al ser A y C máquinas con direcciones IP de la misma subred, los datagramas viajan directamente de una a otra sin atravesar ningún encaminador. Por lo tanto resultan indiferentes las direcciones IP que tenga asignadas R y las tablas de encaminamiento de A y C. 2. Al ser A y B máquinas con direcciones IP de distintas subredes, los datagramas tienen que pasar por un encaminador intermedio. Por lo tanto habrá que asignar al interfaz superior de R dos direcciones IP, una de cada subred; por ejemplo: y La tablas de encaminamiento de A y B podrían ser: Tabla de A Tabla de B Si las máquinas F, G y H están en modo infraestructura, AP hace sólo de puente (bridge) entre la red inalámbrica y la red fija, y por lo tanto no necesita una dirección IP (no hace encaminamiento IP). 4. En modo infraestructura las transmisiones inalámbricas siempre se hace pasando por AP. Si la antena de H es incapaz de escuchar a F (por alcance), podría intentar transmitir al AP mientras ya lo está haciendo F, por lo que sí puede darse el problema de los nodos ocultos. 5. Suponiendo que se asignen al interfaz superior de R las direcciones IP y , las máquinas y bocas atravesadas serían: A S1-1 S1-7 S3-1 S3-6 R S3-6 S3-1 S1-7 S1-5 B 6. Suponiendo que se asignen al interfaz superior de R las direcciones IP y , las máquinas y bocas atravesadas serían: F AP S3-8 S3-6 R S3-6 S3-8 AP G 10

11 Problema 6 Para cada una de las cuestiones siguientes, elige la única respuesta correcta: 1. Sea una máquina X con la dirección IP , y sea una máquina Y con la dirección IP , siendo la máscara de subred en los dos casos Puede X enviar a Y un datagrama IP encapsulado en una trama Ethernet con dirección Ethernet de origen la dirección Ethernet de X y dirección Ethernet de destino la dirección Ethernet de Y? Sí, si ambas máquinas están conectadas a un mismo concentrador (hub). Sí, si ambas máquinas están conectadas a un mismo conmutador (switch). Sí, si ambas máquinas, y un encaminador (router) están conectadas a un mismo conmutador (switch). No. 2. El utilizar un concentrador (hub) inteligente en vez de uno no inteligente tiene como consecuencia que: se aislan dominios de colisión se reduce el número de colisiones se dificulta la monitorización del tráfico desde un ordenador conectado a ese concentrador inteligente se disminuye el tráfico de broadcasts innecesarios A1 A2 A3 B1 B2 B A B r1: R r2: r 3: Internet 3. De acuerdo con la figura adjunta, siendo A y B conmutadores (switches), y siendo R un encaminador (router): El cable que conecta A y B es imprescindible para que A1 pueda enviar datagramas IP a A2. El cable que conecta A y B es imprescindible para que A2 pueda enviar datagramas IP a B2. El cable que conecta A y B es totalmente innecesario El cable que conecta A y B hace que las colisiones del dispositivo A se manifiesten también en B. 11

12 4. De acuerdo con la figura adjunta, siendo A y B conmutadores (switches), y siendo R un encaminador (router), la tabla de encaminamiento de A1: Debe tener una ruta por defecto hacia para poder enviar datagramas IP a B1. Debe tener una ruta por defecto hacia para poder enviar datagramas IP a Internet. No necesita ninguna ruta por defecto para poder enviar datagramas IP a B2. No puede tener ruta por defecto para poder enviar datagramas IP a Internet. 5. De acuerdo con la figura adjunta, siendo A y B conmutadores (switches), y siendo R un encaminador (router), para que A1 pueda enviar datagramas IP a B1, cuál de las siguientes afirmaciones ES FALSA? La interfaz r2 de R puede desconectarse de B y conectarse a A, pero hay que cambiar la(s) tabla(s) de encaminamiento de A1, B1 y/o R. La interfaz r2 de R puede desconectarse de B y conectarse a A, y no hay que cambiar ninguna tabla de encaminamiento. La interfaz r2 de R puede desconectarse de B y dejarse sin conectar, pero hay que asignar como segunda IP a r1 la Las interfaces r1 y r2 de R pueden desconectarse y dejarse sin conectar, pero hay que configurar otra máquina (A1, A2, A3, B1, B2 o B3) como encaminador (router), asignarle una segunda IP y cambiar la(s) tabla(s) de encaminamiento de A1, B1 y/o R. 12

13 Problema 6: Solución 1. d 2. c 3. a 4. c 5. a 13

14 Problema 7 Para cada una de las cuestiones siguientes, elige la única respuesta correcta: 1. El objeto de utilizar hoy en día las técnicas de espectro expandido en redes inalámbricas es: Evitar escuchas. Utilizar una franja mayor del espectro radioeléctrico para, disponiendo de un mayor ancho de banda, transmitir más rápido. Minimizar las probabilidades de que se produzcan colisiones Poder transmitir más información con menor cantidad de bits 2. En redes inalámbricas: No se emplea CSMA/CD por ser inviable técnicamente escuchar el medio antes de transmitir No se emplea CSMA/CD por ser ineficiente en cuanto a ancho de banda ocupado Se emplea CSMA/CD en algunos casos. No se emplea CSMA/CD por ser inviable técnicamente la detección de colisiones B A D C 3. En la figura adjunta supóngase que todos los nodos trabajan empleando exclusivamente CSMA/CA. Suponiendo que los alcances de las antenas son: A alcanza a B y C D alcanza a B y C B alcanza a todos los demás C alcanza a todos los demás Considérese el caso en que B está transmitiendo a D y A quiere transmitir simultáneamente a C. En esta situación: Se produce un problema de nodos ocultos. Se produce un problema de nodos expuestos. No se produce un problema de nodos ocultos ni de nodos expuestos, pero CSMA/CA no permite transmitir y en realidad la transmisión NO causaría problemas No se produce un problema de nodos ocultos ni de nodos expuestos, pero CSMA/CA no permite transmitir y de hecho la transmisión simultánea SÍ causaría problemas. 4. En la figura adjunta supóngase que todos los nodos trabajan empleando exclusivamente CSMA/CA. Suponiendo que los alcances de las antenas son: A alcanza a B y C D alcanza a B y C B alcanza a todos los demás 14

15 C alcanza a todos los demás Considérese el caso en que D está transmitiendo a B y A quiere transmitir simultáneamente a C. En esta situación: Se produce un problema de nodos ocultos. Se produce un problema de nodos expuestos. No se produce un problema de nodos ocultos ni de nodos expuestos, pero CSMA/CA no permite transmitir y en realidad la transmisión NO causaría problemas No se produce un problema de nodos ocultos ni de nodos expuestos, pero CSMA/CA no permite transmitir y de hecho la transmisión simultánea SÍ causaría problemas. 5. En la figura adjunta supóngase que todos los nodos trabajan empleando exclusivamente MACA. Suponiendo que los alcances de las antenas son: A alcanza a B y C D alcanza a B y C B alcanza a todos los demás C alcanza a todos los demás Considérese el caso en que A está transmitiendo a B y D quiere transmitir simultáneamente a C. En esta situación: D espera a que termine la transmisión de A, pues la está oyendo. D espera a que termine la transmisión pues vio el RTS. D espera a que termine la transmisión pues vio el CTS. D transmite pues, al no ver el RTS, puede hacerlo 15

16 Problema 7: Solución 1. c 2. d 3. d 4. a 5. c 16