Μετάβαση στο περιεχόμενο

Δίκτυα Δημόσιας Χρήσης και Διασύνδεση Δικτύων — Ιούλιος 2023

Μεταγραφή από τη φωτογραφία IMG_3637.jpg της τυπωμένης εξέτασης.

IMG_3637.jpg

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ

ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ

Τμήμα Μηχανικών Ηλεκτρονικών Υπολογιστών & Πληροφορικής

Τομέας Εφαρμογών και Θεμελιώσεων της Επιστήμης των Υπολογιστών

[Σχήμα: λογότυπο Πανεπιστημίου Πατρών]

ΔΙΚΤΥΑ ΔΗΜΟΣΙΑΣ ΧΡΗΣΗΣ ΚΑΙ ΔΙΑΣΥΝΔΕΣΗ ΔΙΚΤΥΩΝ

Τετάρτη 5 Ιουλίου 2023

Διάρκεια: 2 ώρες

ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ: [όνομα παραλείπεται]

Ζήτημα 1º (40%)

  1. [10%] Τι είναι η «μεταγωγή κυκλώματος» στα τηλεπικοινωνιακά δίκτυα;
  2. [10%] Τι είναι η «μεταγωγή πακέτου»;
  3. [20%] Αναφέρετε τα βασικά πλεονεκτήματα της χρήσης μεταγωγής πακέτου σε σχέση με τη χρήση μεταγωγής κυκλώματος.

Ζήτημα 2º (30%)

  1. [15%] Τι γνωρίζετε για τα hub σαν δικτυακές συσκευές; Σημείωση: Περιγράψτε το ρόλο τους, το επίπεδο OSI στο οποίο ανήκουν και τις τρεις διαφορετικές κατηγορίες hub σε σχέση με τον τρόπο λειτουργίας τους.
  2. [15%] Τι γνωρίζετε για τους μεταγωγείς (switches) σαν δικτυακές συσκευές; Ποια είναι η κύρια διαφορά τους σε σχέση με τα hub που τα κάνει πιο αποδοτικά;

Ζήτημα 3º (30%)

  1. [15%] Τι γνωρίζετε για το πρωτόκολλο Address Resolution Protocol (ARP);
  2. [15%] Ποια η διαφορά του πρωτοκόλλου ARP με το πρωτόκολλο Reverse Address Resolution Protocol (RARP);

ΚΑΛΗ ΕΠΙΤΥΧΙΑ

Λύσεις (⚪ AI, μη επαληθευμένο)

Κατάσταση: ⚪ AI, μη επαληθευμένο Πηγή: λύσεις AI (deepseek-flash), ανεξάρτητη επανάληψη και αντιπαραβολή· καμία δεν έχει ελεγχθεί από άνθρωπο

Προσοχή

Λύση από AI — ελέγξτε την· δεν έχει επαληθευτεί από άνθρωπο. Η ένδειξη «δύο λύσεις συμφωνούν» δεν σημαίνει ότι η απάντηση είναι σωστή.

AI λύσεις — 2023-07

Οι λύσεις γράφτηκαν από μοντέλα AI και δεν έχουν ελεγχθεί από άνθρωπο. Η αρίθμηση ακολουθεί το αρχείο θεμάτων.

Ζήτημα 1º

Αξιοπιστία: μία λύση AI, δεν έχει αντιπαραβληθεί με δεύτερη · εμπιστοσύνη λύτη: υψηλή

  1. [10%] Μεταγωγή κυκλώματος είναι η τεχνική κατά την οποία, πριν από τη μετάδοση δεδομένων, εγκαθίσταται μια αφιερωμένη διαδρομή (κύκλωμα) από τον αποστολέα στον παραλήπτη. Κατά τη διάρκεια της επικοινωνίας δεσμεύονται σταθερά δικτυακοί πόροι (ζεύξεις, κανάλια), ανεξάρτητα από το αν υπάρχουν δεδομένα προς αποστολή. Η επικοινωνία γίνεται σε τρεις φάσεις: εγκατάσταση κλήσης/κυκλώματος, μεταφορά δεδομένων, αποδέσμευση. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι το κλασικό τηλεφωνικό δίκτυο. Πλεονεκτεί στην σταθερή καθυστέρηση και στην εγγυημένη χωρητικότητα, αλλά σπαταλά πόρους όταν η κίνηση είναι ριπική ή όταν το κύκλωμα μένει αδρανές.

  2. [10%] Μεταγωγή πακέτου είναι η τεχνική κατά την οποία τα δεδομένα τεμαχίζονται σε πακέτα. Κάθε πακέτο φέρει επικεφαλίδα με διευθύνσεις και άλλες πληροφορίες ελέγχου και προωθείται ανεξάρτητα από κόμβο σε κόμβο, συνήθως με αποθήκευση και προώθηση (store-and-forward) σε δρομολογητές/μεταγωγείς. Δεν δεσμεύεται αφιερωμένη διαδρομή για όλη τη διάρκεια της επικοινωνίας· οι πόροι μοιράζονται δυναμικά με πολυπλεξία στατιστικής φύσης. Αυτό επιτρέπει αποδοτική χρήση του δικτύου, αλλά μπορεί να εμφανιστούν μεταβλητή καθυστέρηση, jitter, απώλειες ή αναδιάταξη πακέτων.

  3. [20%] Βασικά πλεονεκτήματα της μεταγωγής πακέτου έναντι της μεταγωγής κυκλώματος:

  4. Αποδοτικότερη χρήση των πόρων λόγω στατιστικής πολυπλεξίας· δεν δεσμεύεται σταθερό εύρος ζώνης όταν δεν υπάρχει κίνηση.
  5. Καταλληλότητα για ριπική και μεταβλητού ρυθμού κίνηση, όπως δεδομένα, web, email, video κ.λπ.
  6. Μεγαλύτερη ευελιξία και επεκτασιμότητα: τα πακέτα μπορούν να δρομολογηθούν από εναλλακτικές διαδρομές.
  7. Ανθεκτικότητα σε βλάβες: αν μια ζεύξη αποτύχει, η δρομολόγηση μπορεί να αλλάξει.
  8. Χαμηλότερο κόστος συνήθως, αφού οι πόροι κοινοποιούνται και αξιοποιούνται καλύτερα.
  9. Δυνατότητα υποστήριξης πολλαπλών τύπων υπηρεσιών και εφαρμογών στο ίδιο δίκτυο.

Μειονεκτήματα που συνήθως αντισταθμίζουν τα παραπάνω είναι η επικεφαλίδα/overhead, η μεταβλητή καθυστέρηση και η πιθανή απώλεια ή αναδιάταξη πακέτων.

Ζήτημα 2º

Αξιοπιστία: μία λύση AI, δεν έχει αντιπαραβληθεί με δεύτερη · εμπιστοσύνη λύτη: υψηλή

  1. [15%] Τα hub είναι απλές δικτυακές συσκευές διασύνδεσης πολλών σταθμών σε τοπικό δίκτυο. Λειτουργούν κυρίως στο φυσικό επίπεδο (Layer 1) του OSI: δεν εξετάζουν διευθύνσεις MAC ή IP, αλλά αναμεταδίδουν το λαμβανόμενο σήμα/bit σε όλες τις άλλες θύρες. Έτσι, όλοι οι συνδεδεμένοι σταθμοί βρίσκονται συνήθως στο ίδιο πεδίο συγκρούσεων (collision domain), και το hub λειτουργεί ουσιαστικά ως επαναλήπτης πολλαπλών θυρών (multiport repeater), συνήθως half-duplex. Οι τρεις βασικές κατηγορίες με βάση τον τρόπο λειτουργίας είναι:
  2. Παθητικό hub (passive hub): απλώς συνδέει καλώδια/θύρες χωρίς ενίσχυση ή αναγέννηση του σήματος· δεν απαιτεί τροφοδοσία.
  3. Ενεργό hub (active hub): ενισχύει και/ή αναγεννά το σήμα πριν το αναμεταδώσει, άρα απαιτεί τροφοδοσία και επιτρέπει μεγαλύτερες αποστάσεις.
  4. Ευφυές/έξυπνο hub (intelligent/smart hub): περιλαμβάνει ηλεκτρονικά διαχείρισης, δυνατότητες παρακολούθησης, διάγνωσης ή/και απομονώσεως προβληματικών θυρών· σε ορισμένες περιπτώσεις υποστηρίζει στοιχειώδεις λειτουργίες μεταγωγής.

Σε ορισμένες διατυπώσεις απαντάται και ο όρος switching hub, αλλά τότε πρόκειται ουσιαστικά για μεταγωγέα που λειτουργεί σε επίπεδο ζεύξης δεδομένων και όχι για κλασικό hub φυσικού επιπέδου.

  1. [15%] Οι μεταγωγείς (switches) είναι δικτυακές συσκευές που λειτουργούν συνήθως στο επίπεδο ζεύξης δεδομένων (Layer 2) του OSI και προωθούν πλαίσια με βάση τις διευθύνσεις MAC. Διατηρούν πίνακα MAC (forwarding table), τον οποίο μαθαίνουν παρατηρώντας τις πηγαίες MAC διευθύνσεις των εισερχόμενων πλαισίων. Έτσι, προωθούν ένα πλαίσιο μόνο στη θύρα από την οποία είναι προσβάσιμος ο προορισμός, ενώ αν η διεύθυνση είναι άγνωστη ή πρόκειται για broadcast/multicast, το προωθούν στις κατάλληλες θύρες (flooding). Κάθε θύρα ενός switch αποτελεί ξεχωριστό πεδίο συγκρούσεων και συχνά μπορεί να λειτουργεί full-duplex. Υποστηρίζουν επίσης προηγμένες λειτουργίες όπως VLANs, STP, QoS κ.λπ.

Η κύρια διαφορά από τα hub είναι ότι το hub αναμεταδίδει το σήμα σε όλες τις θύρες, δημιουργώντας ένα κοινό πεδίο συγκρούσεων, ενώ ο switch μαθαίνει MAC διευθύνσεις και προωθεί επιλεκτικά τα πλαίσια μόνο στη σωστή θύρα. Έτσι μειώνονται οι συγκρούσεις, αυξάνεται η συνολική απόδοση, επιτρέπεται full-duplex και η κίνηση διαχωρίζεται καλύτερα.

Ζήτημα 3º

Αξιοπιστία: μία λύση AI, δεν έχει αντιπαραβληθεί με δεύτερη · εμπιστοσύνη λύτη: υψηλή

  1. [15%] Το Address Resolution Protocol (ARP) είναι πρωτόκολλο που χρησιμοποιείται για την αντιστοίχιση μιας διεύθυνσης IPv4 σε μια διεύθυνση MAC ενός σταθμού στο ίδιο τοπικό δίκτυο. Όταν ένας υπολογιστής θέλει να στείλει πλαίσιο Ethernet σε μια IP και δεν γνωρίζει τη MAC της, ελέγχει τον πίνακα ARP. Αν δεν υπάρχει καταχώριση, στέλνει ARP request ως broadcast (Ethernet broadcast, π.χ. FF:FF:FF:FF:FF:FF) ρωτώντας ποιος έχει τη συγκεκριμένη IP. Ο σταθμός που έχει τη ζητούμενη IP απαντά με ARP reply, συνήθως unicast, δίνοντας τη MAC του. Η αντιστοίχιση αποθηκεύεται προσωρινά στον πίνακα/μνήμη ARP. Το ARP είναι βοηθητικό πρωτόκολλο του IP και τα μηνύματά του μεταφέρονται απευθείας σε πλαίσιο ζεύξης δεδομένων (π.χ. Ethernet), όχι μέσα σε IP datagram. Είναι ευάλωτο σε επιθέσεις όπως ARP spoofing/poisoning.

  2. [15%] Η διαφορά του ARP από το Reverse Address Resolution Protocol (RARP) είναι η κατεύθυνση της αντιστοίχισης και η χρήση του:

  3. Το ARP αντιστοιχίζει IP σε MAC: «Ποια είναι η MAC διεύθυνση για αυτή την IP;».
  4. Το RARP αντιστοιχίζει MAC σε IP: ένας σταθμός που γνωρίζει μόνο τη MAC του ρωτά έναν RARP server «ποια IP πρέπει να χρησιμοποιήσω;». Χρησιμοποιήθηκε κυρίως από παλιούς diskless σταθμούς κατά την εκκίνηση για να πάρουν διεύθυνση IP.
  5. Το RARP είναι παλαιότερο και πλέον θεωρείται ξεπερασμένο· τη λειτουργία του την καλύπτουν καλύτερα πρωτόκολλα όπως το BOOTP και το DHCP.

✔ Επιβεβαίωσε · ✖ Βρήκα λάθος

✖ Βρήκα λάθος στη μεταγραφή