LAN

Question 1

Cos’è una LAN e per cosa sta?

Answer 1

Local Area Network
rete che si basa su un unico mezzo trasmissivo che viene condiviso e su cui viene effettuata una comunicazione broadcast (e quindi anche unica se necessario)

Question 2

Quali topologie di canale vengono usate in una LAN?

Answer 2

anello, bus e bus unidirezionale, stella

Question 3

Quali sono i parametri di valutazione dei protocolli LAN?

Answer 3

throughput, ritardo di accesso propagazione e consegna, equità per i vari nodi, numeri di nodi, lunghezza della rete

Question 4

in una LAN si usa accesso multiplo o multiplazione? perchè?

Answer 4

Si usa accesso multiplo perchè è meglio una coda a velocità NC piuttosto che N code a velocità C. Quindi si usa accesso multiplo che richiede allocazione

Question 5

Quali sono i gruppi di protocolli per le LAN?

Answer 5

(tutti ad accesso multiplo)
- a contesa o accesso casuale: quando un nodo deve trasmettere trasmette la trama alla velocità R del canale senza coordinarsi con altri nodi. Se la conferma di ricezione non arriva dopo un tempo timeout avviene la ri-trasmissione. La mancata ricezione è dovuta a vari disturbi sul canale oppure a una collisione. I protocolli MAC ad accesso casuale possono specificare come rendere meno probabile, riconoscere e recuperare (ritrasmissione) a fronte di collisione
- ad accesso ordinato (Token Ring, Token Bus, FDDI): il token ring funzionava tramite un token (pacchetto) che girava sulla configurazione ad anello e permetteva al trasmettitore di trasmettere.
- a slot con prenotazione (DQDB)

Question 6

Qual è il primo protocollo ad accesso casuale per LAN? Quando è nato?

Answer 6

Aloha di Abramson, 1970

Question 7

Qual è l’idea alla base del protocollo Aloha?

Answer 7

Implementare la commutazione di pacchetto su onde radio

Question 8

Come funziona il protocollo Aloha?

Answer 8

• non richiede sincronizzazione quindi un nodo inizia a trasmettere quando vuole
• la trasmissione dai nodi al master avviene sul canale 1 e la ricezione sul canale 2
• le collisioni sono possibili solo sul canale condiviso che va dai nodi al master
• la conferma di ricezione avviene sul canale che va dal master ai nodi
• in caso di collisione si usa lo stop and wait
• la probabilità di collisione è elevata con tutte le trame trasmesse nello stesso intervallo di tempo
• backoff

Question 9

Cosa succede in caso di collisione nel protocollo Aloha?

Answer 9

Backoff: le stazioni che hanno colliso aspettano un tempo casuale prima di ritrasmettere la PDU. In caso di ulteriore collisione si raddoppia il tempo massimo di attesa casuale (backoff esponenziale).

Question 10

A cosa serve nei protocolli ad accesso casuale ritrasmettere dopo un tempo CASUALE?

Answer 10

Il tempo casuale serve per rompere il determinismo. Se le due stazioni aspettassero lo stesso tempo, si avrebbe di nuovo collisione con probabilità $1$.

Question 11

Cosa cambia dall’Alosa nello slotted Aloha?

Answer 11

• divisione del tempo in istanti fissi detti slot.
• Un utente deve aspettare l’inizio di uno slot per poter iniziare a trasmettere e deve farlo esattamente all’inizio di clock dello slot oppure aspettare il successivo.
• Viene rimossa solo in parte la casualità, poichè la collisione di un pacchetto x avviene solo con i pacchetti che erano già pronti contemporaneamente a x.
• Se c’è collisione si ritrasmette in un altro slot con distribuzione geometrica e non esponenziale : per ogni slot successivo ho probabilità $p$ di trasmettere e $1-p$ di non trasmettere

Question 12

Quali sono la massima efficienza di alpha e slotted alpha?

Answer 12

Slotted Aloha raggiunge 0.37 di efficienza

alpha raggiunge il 0.18

Question 13

Quali sono le caratteristiche generali di ALoha e slotted Alpha?

Answer 13

• protocolli semplici
• throughput massimo è molto basso
• ## però a basso carico il ritardo di accesso è quasi nullo ed è il motivo per cui ancora oggi vengono utilizzati

Question 14

perchè aloha ha bassa efficienza?

Answer 14

perchè i nodi trasmettono senza coordinare tra loro

Question 15

Quale soluzione post-alpha si è trovata per aumentare il throughput?

Answer 15

protocollo CSMA - Carrier Sense Multipple Access

Question 16

Quali possibili soluzioni per il ritardo di trasmissione di CSMA ci sono?

Answer 16

• CSMA 1 - persistente: si aspetta (nel senso che si rimane proprio lì in attesa) che si liberi il canale, poi trasmetto immediatamente
• CSMA non - persistente: si riprova a sentire il canale dopo tempo casuale senza rimanere costantemente in attesa, se libero si trasmette. Questa strategia è stata standardizzata con il protocollo CSMA/CA e ha poi portato alla definizione delle reti Wi-Fi.
• CSMA p - persistente: aspetto che si liberi il canale e trasmetto con probabilità $p$ o rimando la trasmissione con probabilità $(1-p)$.

Question 17

Qual è la differenza tra il backoff dell’aloha e il CSMA non-persistente?

Answer 17

Anche il CSMA non persistente, come quella usata per le collisioni in Aloha è detta backoff. A differenza della prima, in cui il backoff viene attuato per mancata conferma ACK di ricezione (e quindi anche nel caso di una collisione), questa strategia evita in principio la collisione.

Question 18

Che ruolo ha la distanza nel protocollo CSMA?

Answer 18

maggiore è la distanza maggiore è la probabilità di collisione. Da questo punto di vista conviene mandare trame di grandi dimensioni: se ho 2 trame grandi e 10 piccole nel primo caso rischio di collidere 2 volte, nel secondo 10, e la probabilità di collisione non dipende dalla lunghezza della trama. Con trame di grandi dimensioni (nel tempo), a parità di traffico trasmesso, riduco il numero di contese, e quindi di collisioni.

Question 19

Rappresenta il grafico che mostra andamento di aloha e CSMA

Answer 19

pagina 49

a livello di efficienza hanno tutte la forma della curva di aloha nell ordine aloha, slotted aloha, 1 persistente, 0.5 oersistente, 0.01 persistente ecc. invece il non persistente è esponenziale

Question 20

Quali sono le varianti di CSMA?

Answer 20

CSMA Collision detection e collision avoidance

Question 20

Caratteristiche del CSMA-CD

Answer 20

è utilizzato nei mezzi cablati (doppini). È banale rilevare una collisione su un cavo di rame poichè è immediato misurare la potenza ai lati: se da un lato c’è potenza è chiaro che si sta cercando di mandare un segnale.
Con il CSMA/CD la stazione che trasmette monitora il canale durante la trasmissione: se sente solo la propria trasmissione prosegue, ma se sente altre trasmissioni contemporanee (collisione), interrompe la propria. Non occorre conferma di ricezione se la trasmissione si è conclusa senza collisione (anche perchè con un mezzo cablato si è quasi certi che non ci siano errori) purché la durata minima della trama sia superiore al doppio del tempo massimo di propagazione nella rete.

Question 21

Nei protocolli a contesa si possono evitare collisioni?

Answer 21

NO

Question 22

Cos’è il dominio di collisione? Da cosa dipende?

Answer 22

Il dominio di collisione è la porzione di rete in cui, se due stazioni CSMA trasmettono simultaneamente o quasi, le due trame collidono. È importante la relazione tra:
- Dimensione minima delle trame
- Distanza tra le stazioni nello stesso dominio di collisione
Se due stazioni sono troppo distanti, la trama raggiunge una delle due quando l’altra ha già terminato di trasmettere e quindi la collisione non è rilevata. Si rileva invece quando la durata della trama $d$ è minore del $RTT$ che corrisponde a $2tP$.

Question 23

Cosa fa il CMSA-CD in caso di collisione?

Answer 23

può sospendere la trasmissione della trama e ridurre lo spreco dovuto ad una trasmissione inutile (sulla ritrasmissione invece non si può fare nulla).

Question 24

periodo di vulnerabilità CSMA-CD DOMANDA

Answer 24

a = t_p / t_TX

Question 25

Quale variante di ritrasmissione si preferisce per CSMA-CD?

Answer 25

1-persistente perché:
- è migliore a basso carico visto che si ha un ritardo di accesso inferiore
- il costo di collisione è piccolo su reti piccole (perché mi accorgo subito della collisione, fermo e lascio il canale libero)

Si ha comunque instabilità: il backoff è esponenziale sulle ritrasmissioni. È inoltre difficile separare il traffico a diversa priorità.

Question 26

Caratteristiche del protocollo CSMA-CA

Answer 26

Le stazioni utilizzano una variante del protocollo CSMA non persistente: il canale non può essere ascoltato come nel CSMA/CD quindi si viene a conoscenza di una collisione solo tramite ACK.
Il ricevitore deve inviare ACK di ricezione e le stazioni non possono trasmettere e ricevere contemporaneamente (collisione non rilevabile).
Una stazione che deve trasmettere ascolta il canale:

• Il canale viene ascoltato per un intervallo di tempo (che nello standard è chiamato \textit{DIFS (Distributed Inter Frame Space)}) molto breve. Se il canale dopo questo tempo è rimasto libero, si inizia a trasmettere.
• Se il canale è occupato o diventa occupato durante questo intervallo, la stazione interrompe la trasmissione e determina un tempo di backoff (casuale).
• Una stazione decrementa il backoff solo mentre il canale rimane \underline{libero}. Se il canale è occupato il tempo di backoff non scorre.
• Quando il backoff arriva a 0 viene ripetuta la procedura di trasmissione.

Il ricevitore verifica la correttezza della trama. Se è corretta, si risponde con una trama di ACK dopo un tempo SIFS (Short Interframe Space) tale che $SIFS < DIFS$, perché la trama di ACK ha la priorità su ogni altra trama. Se il trasmettitore non riceve ACK (potrebbe aver colliso), dopo un timeout:
- estrae tempo di backoff e inizia a decrementarlo
- quando backoff è 0, riprova la procedura di trasmissione

Nonostante si tratti di Collision Avoidance, le collisioni si possono comunque verificare in caso di contemporaneo inizio di trasmissioni. Il nome è deviante!
Nel caso di collisione il trasmettitore estrae un numero $\in [0, 15]$ e lo moltiplica per il tempo di slot equivalente a $20 \mu s$ determinando così il tempo di attesa. Se la collisione avviene una seconda volta il tempo di backoff raddoppia perchè il numero è estratto in $[0, 31]$, poi tra $[0, 63]$ e così via.
Le stazioni coinvolte ripetono trasmissione raddoppiando il massimo backoff.

Come prima, questa variante ha più successo nelle reti piccole.

Question 27

dove viene utilizzato il CSMA-CA

Answer 27

mezzi radio