Δίκτυα Δημόσιας Χρήσης και Διασύνδεση Δικτύων — Ιανουάριος 2025¶

Μεταγραφή από τη φωτογραφία rn_image_picker_lib_temp_374d9492-a01c-4d78-9f47-9a480483068c.jpg της τυπωμένης εξέτασης.

rn_image_picker_lib_temp_374d9492-a01c-4d78-9f47-9a480483068c.jpg¶

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ Τμήμα Μηχανικών Ηλεκτρονικών Υπολογιστών & Πληροφορικής Τομέας Εφαρμογών και Θεμελιώσεων της Επιστήμης των Υπολογιστών

ΔΙΚΤΥΑ ΔΗΜΟΣΙΑΣ ΧΡΗΣΗΣ ΚΑΙ ΔΙΑΣΥΝΔΕΣΗ ΔΙΚΤΥΩΝ

Πέμπτη 23 Ιανουαρίου 2025 Διάρκεια: 2 ώρες ΚΑΘΗΓΗΤΕΣ: [ονόματα παραλείφθηκαν]

Ζήτημα 1º (30%)

α. [15%] Αναφέρετε τα κανάλια μετάδοσης της τεχνολογίας Integrated Services Digital Network (ISDN), την ταχύτητα του κάθε καναλιού και τον τύπο πληροφορίας που μεταφέρουν (δεδομένα ή σηματοδοσία).

β. [15%] Ποιοι είναι οι τύποι πρόσβασης σε ένα δίκτυο ISDN και με τη χρήση ποιων καναλιών επιτυγχάνονται;

Ζήτημα 2º (40%)

α. [20%] Περιγράψτε αναλυτικά τον τρόπο επικοινωνίας με το πρωτόκολλο Transmission Control Protocol (TCP). Στην απάντησή σας κάνετε αναφορά και στον τρόπο χρήσης των πεδίων της TCP κεφαλίδας.

β. [10%] Αναφέρετε τη δομή της κεφαλίδας στο πρωτόκολλο User Datagram Protocol (UDP).

γ. [10%] Σε ποιες εφαρμογές είναι προτιμότερη η χρήση του UDP αντί για το TCP και για ποιο λόγο;

Ζήτημα 3º (30%)

α. [15%] Περιγράψτε τις διαθέσιμες αρχιτεκτονικές διαχείρισης ενός δικτύου και για κάθε μία αναφέρετε τον αριθμό διαχειριστών και το βαθμό επικοινωνίας - ανεξαρτησίας τους.

β. [15%] Αναφέρετε τα κυριότερα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των Πρωτοκόλλων Διαχείρισης Δικτύων Simple Network Management Protocol (SNMP) και Common Management Information Protocol (CMIP).

ΚΑΛΗ ΕΠΙΤΥΧΙΑ

[Χειρόγραφα σημάδια (ticks, υπογραμμίσεις, κύκλος) δίπλα σε ορισμένα ερωτήματα. Δεν υπάρχουν χειρόγραφες απαντήσεις.]

[Υποσέλιδο με στοιχεία επικοινωνίας των διδασκόντων: παραλείφθηκε.]

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 — 2025-01¶

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

Θέμα 1º¶

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

α. Κανάλια ISDN

Τα βασικά κανάλια μετάδοσης στο ISDN είναι:

B (Bearer) κανάλι: ρυθμός \(64\ \mathrm{kbps}\). Μεταφέρει πληροφορία χρήστη (φωνή, δεδομένα, εικόνα, βίντεο), δηλαδή δεδομένα.
D (Data/Signaling) κανάλι: ρυθμός \(16\ \mathrm{kbps}\) στη βασική πρόσβαση BRI και \(64\ \mathrm{kbps}\) στην πρωτεύουσα πρόσβαση PRI. Μεταφέρει κυρίως σηματοδοσία ελέγχου κλήσεων και μπορεί να μεταφέρει και πακετοποιημένα δεδομένα χαμηλού ρυθμού.
H κανάλια: κανάλια υψηλής ταχύτητας για δεδομένα χρήστη:
\(H_0=384\ \mathrm{kbps}\),
\(H_{11}=1536\ \mathrm{kbps}\),
\(H_{12}=1920\ \mathrm{kbps}\).

Σε ορισμένες περιγραφές αναφέρεται και E κανάλι ρυθμού \(64\ \mathrm{kbps}\) για εσωτερική σηματοδοσία.

β. Τύποι πρόσβασης ISDN

Οι βασικοί τύποι πρόσβασης είναι:

Βασική πρόσβαση — BRI/BRA: χρησιμοποιεί \(2B+D\), δηλαδή \(2\) B κανάλια των \(64\ \mathrm{kbps}\) και \(1\) D κανάλι των \(16\ \mathrm{kbps}\). Χρήσιμος ρυθμός: \(2\cdot64+16=144\ \mathrm{kbps}\) (με πλαισίωση στο φυσικό μέσο φτάνει περίπου \(192\ \mathrm{kbps}\)).
Πρωτεύουσα πρόσβαση — PRI/PRA:
Στην Ευρώπη, με E1: \(30B+D\), όπου το D είναι \(64\ \mathrm{kbps}\). Ρυθμός: \(30\cdot64+64=1984\ \mathrm{kbps}\) (φυσικό E1: \(2048\ \mathrm{kbps}\)).
Στη Βόρεια Αμερική, με T1: \(23B+D\), όπου το D είναι \(64\ \mathrm{kbps}\). Ρυθμός: \(23\cdot64+64=1536\ \mathrm{kbps}\) (φυσικό T1: \(1544\ \mathrm{kbps}\)).

Στην PRI μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ομάδες B ή/και H καναλιών ανάλογα με την υπηρεσία.

Θέμα 2º¶

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

α. Επικοινωνία με TCP

Το TCP είναι connection-oriented, αξιόπιστο, προσανατολισμένο στη ροή bytes πρωτόκολλο μεταφοράς. Η επικοινωνία περιλαμβάνει:

Εγκατάσταση σύνδεσης — three-way handshake:
Ο client στέλνει SYN=1 με αρχικό sequence number \(x\).
Ο server απαντά με SYN=1, ACK=1, sequence number \(y\) και acknowledgment \(x+1\).
Ο client στέλνει ACK=1 με acknowledgment \(y+1\). Έτσι συμφωνούνται αρχικοί αριθμοί ακολουθίας και παράμετροι όπως MSS/window scaling.
Μεταφορά δεδομένων: Τα δεδομένα τεμαχίζονται σε TCP segments. Κάθε byte έχει αριθμό ακολουθίας. Ο δέκτης επιβεβαιώνει σωρευτικά το επόμενο byte που περιμένει με το πεδίο acknowledgment. Αν χαθεί segment, γίνεται επαναμετάδοση μετά από timeout ή με fast retransmit λόγω τριών διπλών ACK. Το TCP παρέχει έλεγχο ροής με το advertised window και έλεγχο συμφόρησης με αλγορίθμους όπως slow start, congestion avoidance, fast retransmit/recovery.
Τερματισμός σύνδεσης: Κάθε κατεύθυνση κλείνει με ανταλλαγή FIN και ACK (συνήθως four-way termination). Υπάρχει και το RST για απότομη ματαίωση σύνδεσης.

Χρήση πεδίων TCP κεφαλίδας:

Source Port / Destination Port: ταυτοποιούν τις εφαρμογές/υποδοχές (multiplexing).
Sequence Number: δείχνει τη θέση του πρώτου byte δεδομένων του segment στη ροή bytes· βοηθά στην ορθή σειροθέτηση και ανίχνευση απωλειών.
Acknowledgment Number: δηλώνει το επόμενο byte που περιμένει ο δέκτης.
Data Offset: μήκος της κεφαλίδας TCP.
Reserved: δεσμευμένα bits για μελλοντική χρήση.
Flags: URG, ACK, PSH, RST, SYN, FIN, καθώς και CWR, ECE για έλεγχο συμφόρησης/ECN. Χρησιμοποιούνται για εγκατάσταση/τερματισμό, επιβεβαιώσεις, push παράδοση, reset, urgent data κ.λπ.
Window: παράθυρο λήψης του δέκτη για έλεγχο ροής.
Checksum: ανίχνευση σφαλμάτων στην κεφαλίδα και τα δεδομένα, με χρήση ψευδοκεφαλίδας.
Urgent Pointer: δείχνει το τέλος επειγόντων δεδομένων όταν τεθεί το URG.
Options/Padding: πρόσθετες λειτουργίες, π.χ. MSS, window scaling, SACK, timestamps.

β. Δομή κεφαλίδας UDP

Η UDP κεφαλίδα έχει σταθερό μέγεθος \(8\) bytes και περιέχει:

Source Port — \(16\) bits
Destination Port — \(16\) bits
Length — \(16\) bits, μήκος UDP header + δεδομένων
Checksum — \(16\) bits, έλεγχος σφάλματος (στο IPv4 είναι προαιρετικός· στο IPv6 είναι υποχρεωτικός)

Δεν υπάρχουν πεδία sequence number, acknowledgment ή window, αφού το UDP είναι connectionless και δεν παρέχει αξιόπιστη παράδοση.

γ. Εφαρμογές όπου προτιμάται το UDP

Το UDP προτιμάται σε εφαρμογές όπου έχει μεγαλύτερη αξία η χαμηλή καθυστέρηση και το μικρό overhead από την απόλυτη αξιοπιστία, όπως:

μετάδοση φωνής/βίντεο σε πραγματικό χρόνο (VoIP, RTP/streaming),
διαδικτυακά παιχνίδια,
DNS, DHCP, NTP, SNMP,
TFTP,
multicast/broadcast εφαρμογές.

Ο λόγος είναι ότι το UDP δεν κάνει handshake, δεν επαναμεταδίδει χαμένα πακέτα και δεν επιβάλλει έλεγχο συμφόρησης/ροής, αποφεύγοντας καθυστερήσεις και head-of-line blocking. Όπου χρειάζεται αξιοπιστία, την υλοποιεί η ίδια η εφαρμογή ή αρκεί η ανανέωση/επανάληψη σε ανώτερο επίπεδο.

Θέμα 3º¶

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

α. Αρχιτεκτονικές διαχείρισης δικτύου

Κεντρικοποιημένη αρχιτεκτονική (centralized): υπάρχει ένας κεντρικός διαχειριστής (manager) και πολλοί πράκτορες (agents) στις συσκευές. Η επικοινωνία είναι κυρίως manager–agent. Δεν υπάρχει συνεργασία μεταξύ διαχειριστών· η ανεξαρτησία των επιμέρους κόμβων/πρακτόρων είναι χαμηλή.
Ιεραρχική αρχιτεκτονική (hierarchical): υπάρχουν περισσότεροι διαχειριστές σε διαφορετικά επίπεδα, π.χ. κεντρικός manager και ενδιάμεσοι/περιφερειακοί managers για υποδίκτυα. Η επικοινωνία είναι κυρίως κάθετη (υφιστάμενος–ανώτερος manager). Οι ενδιάμεσοι έχουν μερική αυτονομία, αλλά δεσμεύονται από τους ανώτερους.
Κατανεμημένη/ομότιμη αρχιτεκτονική (distributed / peer-to-peer / cooperative): υπάρχουν πολλοί διαχειριστές, συνήθως ισότιμοι, καθένας υπεύθυνος για τομέα/περιοχή. Απαιτείται υψηλός βαθμός οριζόντιας επικοινωνίας και συνεργασίας· οι διαχειριστές έχουν μεγάλη ανεξαρτησία, αλλά και μεγαλύτερη πολυπλοκότητα συντονισμού.

β. SNMP και CMIP — πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

SNMP (Simple Network Management Protocol):
Πλεονεκτήματα: απλό, ελαφρύ, ευρέως διαδεδομένο και υποστηριζόμενο, χαμηλό κόστος υλοποίησης, μικρό overhead, εύκολη ανάπτυξη σε IP δίκτυα. Χρησιμοποιεί MIB/SMI και πράξεις όπως GET, SET, TRAP/INFORM. Η έκδοση SNMPv3 προσθέτει ασφάλεια και πιστοποίηση.
Μειονεκτήματα: βασίζεται συνήθως σε UDP, άρα η μεταφορά δεν είναι εγγυημένη· η κλιμάκωση με polling μπορεί να είναι προβληματική· οι παλαιότερες εκδόσεις (v1/v2c) έχουν αδύναμη ασφάλεια· δεν έχει την πλούσια αντικειμενοστρεφή σημασιολογία/διαχείριση συμβάντων του CMIP· μπορεί να είναι λιγότερο κατάλληλο για πολύ σύνθετα τηλεπικοινωνιακά δίκτυα.
CMIP (Common Management Information Protocol):
Πλεονεκτήματα: ισχυρό, αντικειμενοστρεφές πρωτόκολλο OSI διαχείρισης, με πλούσιες λειτουργίες (get, set, create, delete, action, event report), καλό μοντέλο συμβάντων, scoping/filtering, ισχυρότερη υποστήριξη ασφάλειας και ελέγχου πρόσβασης· κατάλληλο για μεγάλα, σύνθετα δίκτυα και τηλεπικοινωνιακά περιβάλλοντα.
Μειονεκτήματα: πολύπλοκο, βαρύ, με μεγάλο overhead και απαιτητικό σε πόρους· δύσκολη υλοποίηση και εκπαίδευση· μικρότερη διάδοση και εμπορική υποστήριξη σε σχέση με το SNMP· απαιτεί πλήρη ή βαρύτερη στοίβα OSI, γεγονός που περιόρισε την πρακτική του χρήση.

✔ Επιβεβαίωσε · ✖ Βρήκα λάθος

✖ Βρήκα λάθος στη μεταγραφή