ו" תשע חורף מבוא לרשתות מחשבים – 1 שאלה Binary Exponential Backoff

‫מבוא לרשתות מחשבים חורף תשע"ו‬
‫תרגיל בית ‪4‬‬
‫תאריך הגשה‪31.12.15 :‬‬
‫האחראי על התרגיל‪ :‬רנה‪ ,‬דוא"ל ‪rinalevy@tx.technion.ac.il‬‬
‫נמקו היטב אך בקצרה את כל תשובותיכם‪ .‬תשובה לא מנומקת לא תזכה במלוא הניקוד!‬
‫הגשה מוקלדת תזכה בבונוס של ‪ 5‬נקודות‪ .‬נא להדפיס דו‪-‬צדדי )אבל אם כבר הדפסתם אחרת‪ ,‬אל‬
‫תדפיסו שוב!)‬
‫ההגשה הינה בזוגות בלבד!‬
‫שאלה ‪Binary Exponential Backoff – 1‬‬
‫נתונה רשת ‪ Ethernet‬מחורצת הפועלת בשיטת ‪ 1-persistent CSMA/CD‬כפי שנלמד בתרגול‪.‬‬
‫במקרה של התנגשות התחנות ממתינות לשקט ואז מגרילות זמן לשידור ע"פ אלגוריתם ‪Binary‬‬
‫‪.Exponential Backoff‬‬
‫נתון כי ברשת שתי תחנות פעילות בלבד‪ ,‬תחנה ‪ A‬ותחנה ‪.B‬‬
‫ידוע כי ברגע ‪ t0‬התרחשה התנגשות בין ניסיון השידור ה‪ N-‬של חבילה מ‪ ,A-‬לניסיון השידור ה‪M-‬‬
‫של חבילה מ‪.B-‬‬
‫לשם פשטות הניחו כי כל חבילה הינה בגודל חריץ בודד‪ ,‬וכי תחנות ‪ A‬ו‪ B-‬ממוקמות כה קרוב זו אל זו‬
‫עד כי זמן ההתפשטות ביניהן זניח‪.‬‬
‫הניחו כי ‪N  M  10‬‬
‫א‪ .‬מהי ההסתברות להתנגשות בניסיון השידור הבא של התחנות?‬
‫ב‪ .‬מהי ההסתברות שתחנה ‪ A‬תשדר לפני תחנה ‪?B‬‬
‫ג‪ .‬מהי ההסתברות שתחנה ‪ B‬תשדר לפני תחנה ‪?A‬‬
‫שאלה ‪DOCSIS -2‬‬
‫יותם ופזית מעוניינים לערוך שיפורים על מנת לשפר את ניצולת הפרוטוקול ‪.DOCSIS‬‬
‫יותם מציע להשתמש בפרוטוקול ‪ CSMA/CD‬במקום בפרוטוקול ‪ Reservation Aloha‬לצורך ניהול‬
‫הגישה לערוץ העולה‪.‬‬
‫א‪ .‬מדוע מעדיף יותם שימוש ב‪ CSMA/CD-‬על פני ‪?Reservation Aloha‬‬
‫ב‪ .‬האם הפתרון של יותם אפשרי?‬
‫פזית מציעה שתחנה אשר מעוניינת לשדר‪ ,‬תשלח במקום הזמנה את החלק הראשון מהמידע אותו‬
‫היא מעוניינת לשלוח‪ ,‬במידה והוא הגיע ל‪ CMTS-‬באופן תקין‪ ,‬ה‪ CMTS-‬יעניק לתחנה השולחת ‪T-1‬‬
‫חריצי שידור‪.‬‬
‫ג‪ .‬תחת ההנחות אשר ניתנו בתרגול (תרגול ‪ 8‬שאלה ‪ ,)1‬חשבו מה היא ניצולת הפרוטוקול‬
‫החדש‪ ,‬והשוו אותה לניצולת הפרוטוקול המקורי‪.‬‬
‫שאלה ‪Aloha, Slotted Aloha – 3‬‬
‫‪ 9‬חברים טכניונים מגניבים (כלומר ממדעי המחשב) שלא רצו להיפרד זה מזה עם סיום הלימודים‪,‬‬
‫החליטו להקים את החברות שלהם בסמיכות באופן הבא‪:‬‬
‫‪3‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1‬‬
‫‪6‬‬
‫‪5‬‬
‫‪4‬‬
‫‪9‬‬
‫‪8‬‬
‫‪7‬‬
‫בכל אחת מן החברות מס' גדול מאוד של תחנות שידור המתקשרות ביניהן בלבד (אין תקשורת בין‬
‫החברות השונות)‪.‬‬
‫בשל שינויים בבסיס הטכנולוגי של כל אחת מהחברות‪ ,‬החברות האי‪-‬זוגיות משתמשות בפרוטוקול‬
‫‪ ,Slotted Aloha‬ואילו החברות הזוגיות משתמשות בפרוטוקול ‪ Aloha‬המקורי‪ .‬קצב הגעת ההודעות‬
‫בכל אחת מהחברות הינו ‪ G‬הודעות בפרק זמן של חריץ‪.‬‬
‫אך אבוי‪ ,‬בשל הקרבה של החברות‪ ,‬הודעות המשודרות בחברה מסוימת נשמעות בכל החברות‬
‫סביבה (לא באלכסון) ומפריעות לשידוריה‪.‬‬
‫למשל שידור של חברה ‪ 4‬נשמע גם בחברות ‪ 5 ,1‬ו‪.7-‬‬
‫א‪ .‬בהנחה כי רק החברות הזוגיות משדרות‪ ,‬מהי הניצולת הכללית המתקבלת?‬
‫ב‪ .‬בהמשך לסעיף הקודם‪ ,‬עבור איזה ערך של ‪ G‬נקבל את הניצולת המקסימלית ומהי?‬
‫ג‪ .‬כעת הניחו כי כל החברות משדרות‪ ,‬מהי הניצולת הכללית של המערכת?‬
‫(רמז – חלקו את המשבצות לשלוש קבוצות ומצאו מהי הניצולת עבור כל סוג של קבוצה)‬
‫שאלה ‪Bit - Map – 4‬‬
‫לאחר שיוני למד בכיתה על פרוטוקול ה‪ ,Bit-Map -‬החליט ליצור פרוטוקול משודרג ‪Yoni-Bit-Map‬‬
‫במטרה לחסוך בתקורת שליחת המפה אשר אינו נדרש לשלוח מפה בת ‪ N‬ביטים בכל מחזור‪.‬‬
‫פרוטוקול ‪ Yoni-Bit-Map‬עובד באופן הבא‪:‬‬
‫בתחילת כל מחזור נשלחת מפה באורך ‪ , N / 2‬כאשר כל ביט במפה משרת ‪ 2‬תחנות‪ ,‬במידה‬
‫ולפחות אחת מהן רוצה לשדר‪ ,‬הביט יסומן ב‪.1-‬‬
‫תחנות אשר מאזינות למפה ורואות כי ביט מסוים סומן ב‪ 1‬מניחות כי ‪ 2‬התחנות המיוצגות ע"י הביט‬
‫מעוניינות לשדר‪.‬‬
‫דוגמא‪:‬‬
‫נניח כי קיימות ‪ 6‬תחנות‪ ,‬וכן כי תחנות ‪ 1,3‬ו‪ 4-‬מעוניינות לשדר‪ ,‬מחזור שליחת המפה והשידור ייראה‬
‫כך‪:‬‬
‫בהנחה כי אורך חבילת מידע בודדת הינו ‪ d‬וכי כל תחנה מעוניינת לשדר בכל מחזור בהסתברות ‪.p‬‬
‫א‪.‬‬
‫ב‪.‬‬
‫ג‪.‬‬
‫ד‪.‬‬
‫מהי תוחלת הביטים היעילים המשודרים במחזור?‬
‫מהי תוחלת כל הביטים המשודרים במחזור (מפה‪+‬חבילות‪+‬חבילות ריקות)?‬
‫מהי ניצולת הפרוטוקול שהציע יוני?‬
‫האם ההצעה כדאית ברוב המקרים? ענו איכותית‪ ,‬אין צורך בחישובים‪.‬‬