Hausaufgaben Rechnerkommunikation SS2017

# Hausaufgaben Rechnerkommunikation SS2017 - Veronika Stengl: `21914070` - Valentin Olpp: `21771438` - Julian Neureuther: `21807112` ## Aufgabenblatt 1 - Verzögerungszeiten in Netzen ### Aufgabe 1.1 #### 1.) $d_{ges}= d_{con} + (N + E - 1) \cdot \frac{L+h}{R}$ #### 2.) $d_{ges}= (N + E - 1) \cdot \frac{L+2h}{R}$ #### 3.) $d_{ges}= E \cdot \frac{O+2h}{R}$ #### 4.) $d_{ges} = \frac{O+h}{R} + d_{con}$ ### Aufgabe 1.2 ```graphviz digraph{ rankdir=LR; node [shape = circle]; A->B [label="Datei", color=red] Switch [shape = re] A-> Switch Switch ->B } ``` Dateigröße $O$ Anzahl Pakete $= \frac{O}{L}$ Paketgröße $L_h = 40+L$ $$ d(L) = \frac{40+L}{R} \cdot (\frac{O}{L} + 2 - 1)= \\ \frac{1}{R} \cdot (L + \frac{40 \cdot O}{L} + 40 + O)= \\ $$ Minimum suchen $\hat{=}$ Ableiten und Nullstelle finden $$ \frac{d(L)}{dL}= \underbrace{\frac{1}{R}}_{\neq 0} \cdot \left(1 - \frac{40\cdot O}{L^2}\right) \stackrel{!}{=} 0\\ 0 = 1 - \frac{40 \cdot O}{L^2}\\ 1 = \frac{40 \cdot O}{L^2} \\ \Rightarrow L = \sqrt{40 \cdot O} $$ ### Aufgabe 1.3 ```graphviz digraph{ rankdir=LR; node [shape = circle]; A->B [label="1m, R bps"] } ``` #### 1.) $d_{prop} = \frac{l}{v}$ #### 2.) $d_{trans} = \frac{L}{R}$ #### 3.) $d_{ges} - d_{proc} = d_{prop} +d_{trans} + d_{queue}$ #### 4.) bei Host A #### 5.) zwischen Host A und Host B bei $v \cdot d_{trans}$ #### 6.) bei Host B #### 7.) $v= 2,5 \cdot 10^8 \mathrm{m}/\mathrm{s}, L = 100\mathrm{bits}, R = 28\mathrm{kbps}$ $$ d_{prop} \stackrel{!}{=} d_{trans}\\ \frac{l}{v} = \frac{L}{R}\\ \Rightarrow l = \frac{L\cdot v}{R} = \frac{ 100\mathrm{bits} \cdot 2,5 \cdot \frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}}{28 \mathrm{kbps}} \approx 892,9 km $$ ## Aufgabenblatt 2 ### Aufgabe 2.1 HTTP ```shell › telnet www7.cs.fau.de 80 Trying 131.188.16.200... Connected to www7.cs.fau.de. Escape character is '^]'. GET /en/ HTTP/1.0 HTTP/1.1 404 Not Found Date: Thu, 25 May 2017 12:10:06 GMT Server: Apache Accept-Ranges: bytes Connection: close Content-Type: text/html; charset=utf-8 [...] ``` > Wieso wird nicht die korrekte HTML-Datei ausgespielt? Von dem Webserver werden Webseiten für mehrere Domains/IPs ausgeliefert (Virtual Hosting). Dem Webserver muss daher z.B. über einen dedizierten Header (`Host`) mitgeteilt werden, welche Seite er ausliefern soll. ```shell › telnet www7.cs.fau.de 80 Trying 131.188.16.200... Connected to www7.cs.fau.de. Escape character is '^]'. GET /en/ HTTP/1.0 Host: www7.cs.fau.de HTTP/1.0 200 OK Date: Thu, 25 May 2017 12:20:30 GMT Server: Apache Expires: Wed, 11 Jan 1984 05:00:00 GMT Cache-Control: no-cache, must-revalidate, max-age=0 Link: <http://www7.cs.fau.de/en/wp-json/>; rel="https://api.w.org/" Link: </en/>; rel=shortlink Vary: Accept-Encoding Connection: close Content-Type: text/html; charset=UTF-8 [...] ``` > Was bewirkt diese Option? Diese Option bewirkt, dass der Server die vom Client gewünschte Domain erkennen kann. Er kann dann mit der passenden Antwort antworten. > Wofür stehen die `Date:`-Zeile und die `Expires:`-Zeile im Header? Wofür steht eine `Last modified:`-Zeile im Header und warum wird diese hier nicht übertragen? - `Date:` Datum und Zeit zum Sendezeitpunkt der Anfrage - `Expires:` Ab wann die Antwort als veraltet angesehen werden kann. - `Last modified:` Zeitpunkt der letzten Änderung an dem angefragten Objekt (als RFC 2822). ==Die Zeile wird nicht übertragen, da im `Cache-Control` Header Caching ausgeschaltet wird (must-revalidate ist gesetzt und die Ressource ist bereits bei der Auslieferung veraltet gewesen (`Expires` in der Vergangenheit und max-age=0)) und damit der `Last-modified` Header nicht benötigt wird. Normalerweise wird mit diesem Header sichergestellt, dass eine ältere Version im Cache des Browsers ggf. ersetzt wird.== > Versuchen Sie, die Basis-HTML-Datei der Homepage von Prof. German abzurufen. ![](https://i.imgur.com/sJRxgdL.jpg) Der vom Server zurückgelieferte HTML-Text wurde in eine Textdatei gespeichert. Diese wurde mit Firefox geöffnet. ```shell › telnet www7.cs.fau.de 80 Trying 131.188.16.200... Connected to www7.cs.fau.de. Escape character is '^]'. GET /en/people/german/ HTTP/1.0 Host: www7.cs.fau.de HTTP/1.0 200 OK Date: Sun, 11 Jun 2017 16:55:18 GMT Server: Apache Expires: Wed, 11 Jan 1984 05:00:00 GMT Cache-Control: no-cache, must-revalidate, max-age=0 Link: <http://www7.cs.fau.de/en/wp-json/>; rel="https://api.w.org/" Link: </en/?p=83>; rel=shortlink Vary: Accept-Encoding Connection: close Content-Type: text/html; charset=UTF-8 <!DOCTYPE html> [...] <head> <meta charset="UTF-8" /> <meta name="viewport" content="width=device-width" /> <title>Prof. Dr.-Ing. Reinhard German | Computer Science 7</title> [...] ``` ### Aufgabe 2.2 DNS >Bekommen Sie eine oder mehrere IP-Adressen als Antwort? `www.informatik.uni-erlangen.de` liefert direkt keine IP-Adresse, sondern ein CNAME-Record. Dieser verweist auf `infwww.informatik.uni-erlangen.de`, welche zu `131.188.34.49` auflöst. `www.yahoo.com` löst zu zwei IP-Adressen auf ```shell www.yahoo.com. 19 IN CNAME atsv2-fp.wg1.b.yahoo.com. atsv2-fp.wg1.b.yahoo.com. 19 IN A 188.125.80.144 atsv2-fp.wg1.b.yahoo.com. 19 IN A 188.125.80.145 ``` >Wie lauten die Hostnamen der Nameserver? zu www.informatik.uni-erlangen.de ``` ;; AUTHORITY SECTION: uni-erlangen.de. 5719 IN NS ns1.rrze.uni-erlangen.de. uni-erlangen.de. 5719 IN NS rrzs2.rz.uni-regensburg.de. uni-erlangen.de. 5719 IN NS ns2.rrze.uni-erlangen.de. uni-erlangen.de. 5719 IN NS tuminfo1.informatik.tu-muenchen.de. ``` zu www.yahoo.com ```shell ;; AUTHORITY SECTION: wg1.b.yahoo.com. 159181 IN NS yf4.a1.b.yahoo.net. wg1.b.yahoo.com. 159181 IN NS yf3.a1.b.yahoo.net. wg1.b.yahoo.com. 159181 IN NS yf1.yahoo.com. wg1.b.yahoo.com. 159181 IN NS yf2.yahoo.com. ``` >Versuchen Sie, weitere Hosts mit mehreren Adressen zu finden. apple.com, web.de, amazon.com, ebay.com > Ermitteln Sie mittels dig i7.informatik.uni-erlangen.de mx die Hostnamen und IP- Adressen der Mailserver des Lehrstuhls. ```shell › dig i7.informatik.uni-erlangen.de mx [...] ;; ANSWER SECTION: i7.informatik.uni-erlangen.de. 3600 IN MX 20 faui45.informatik.uni-erlangen.de. i7.informatik.uni-erlangen.de. 3600 IN MX 30 mx-rz-1.rrze.uni-erlangen.de. i7.informatik.uni-erlangen.de. 3600 IN MX 10 faui7s0.informatik.uni-erlangen.de. i7.informatik.uni-erlangen.de. 3600 IN MX 30 mx-rz-3.rrze.uni-erlangen.de. i7.informatik.uni-erlangen.de. 3600 IN MX 30 mx-rz-2.rrze.uni-erlangen.de. [...] ;; ADDITIONAL SECTION: faui7s0.informatik.uni-erlangen.de. 18051 IN A 131.188.37.210 faui45.informatik.uni-erlangen.de. 3854 IN A 131.188.34.45 faui45.informatik.uni-erlangen.de. 3944 IN AAAA 2001:638:a000:4134::ffff:45 mx-rz-1.rrze.uni-erlangen.de. 3944 IN A 131.188.11.20 mx-rz-1.rrze.uni-erlangen.de. 3944 IN AAAA 2001:638:a000:1025::14 mx-rz-2.rrze.uni-erlangen.de. 3944 IN A 131.188.11.21 mx-rz-2.rrze.uni-erlangen.de. 3944 IN AAAA 2001:638:a000:1025::15 mx-rz-3.rrze.uni-erlangen.de. 3944 IN A 131.188.11.22 mx-rz-3.rrze.uni-erlangen.de. 3944 IN AAAA 2001:638:a000:1025::16 ns1.rrze.uni-erlangen.de. 3737 IN A 131.188.3.2 [...] ``` > Überlegen Sie einen praktischen Grund, weshalb mehrere angegeben sind. Ausfallsicherheit. ### Aufgabe 2.3 SMTP 25.05.2017 - Neureuther, Olpp, Stengl Beweis: https://fsv.tf/rkabgabe ### Aufgabe 2.4: TCP/UDP-Client-Server-Programmierung in Java >Welcher Unterschied besteht zwischen UDP und TCP Variante? In der Implementierung besteht allgemein der Unterschied der UDP von TCP unterscheidet. TCP ist verbindungsorientiert und paketvermittelt, UDP verbindungslos. ==UDP sendet Daten, deren Überprüfung nur via Checksumme stattfindet. TCP dagegen stellt sicher, dass der Client die Daten in richtiger Reihenfolge und korrekt erhält, ist aber dafür langsamer. Der TCP-Server muss im Gegensatz zum UDP-Server für jeden Client eine neue Verbindung öffnen, um auf eventuelle Übertragungsfehler zu reagieren und Pakete erneut zu senden.== >Welche Fehlermeldungen gibt Java aus, wenn Sie >- versuchen, die Server-Applikationen zweimal auf dem gleichen Rechner zu starten? (TCP/TCP, UDP/UDP, TCP/UDP) Warum? TCP/TCP: ```shell › java tcpserver 1337 Exception in socket open: Address already in use (Bind failed) ``` UDP/UDP: ```shell › java UDPServer 1337 Exception in socket open: Address already in use (Bind failed) ``` TCP/UDP: ```shell › java TCPServer 1337 › java UDPServer 1337 ``` ==Keine Fehlermeldung, da Sockets über drei Parameter erstellt werden: IP, Port und Protokoll. So lange sich einer der beiden anderen Parameter unterscheided ist es möglich mehrere Sockets auf dem gleichen Port zu erstellen.== Da sowohl TCP als auch UDP einen dedizierten Port belegen. >- eine Client-Applikation mit einem Namen eines Computers, den es nicht gibt, starten? ```shell › java UDPClient foobar 1337 Unknown Host: foobar › java TCPClient foobar 1337 Unknown Host: foobar ``` ==`Unknown Host` bedeutet, dass der Server mit der angegebenen Adresse nicht gefunden werden konnte. Zum Beispiel, wenn ein hostname nicht im DNS aufgelöst werden kann.== >- die Client-Applikation mit dem Namen eines Rechners starten, auf dem der Server nicht läuft? ```shell › time java UDPClient example.com 1337 java UDPClient example.com 1337 4,33s user 12,62s system 107% cpu 15,836 total › time java TCPClient example.com 1337 # does not terminate ``` ==Erklärung: Da UDP ein verbindungsloses Protokoll ist bemerkt der Client nicht, dass der Server nicht läuft. Bei TCP warted der Client auf ein explizites ACK. Unser TCPClient ist dabei ohne Timeout implementiert, weshalb das Programm nicht terminiert.== >- Wie verändert sich die Fehlerrate, wenn Sie eine Wartezeit zwischen den Sendeversuchen des UDP-Clients einbauen und diese verändern? - Keine Wartezeit: 383 Fehler - 0,1 mS Wartezeit: 32 Fehler - 1mS Wartezeit: 1 Fehler ==Die Wahrscheinlichkeit, dass ein später abgesendetes Pakt vor einem früher abgesendeten Paket ankommt ist geringer, je länger die Zeit zwischen dem Absenden der einzelnen Pakete ist.== ### Aufgabe 2.5: Wireshark >Wann begann und wann endete die Paketaufzeichnung? Beginn: `Apr 20, 2005 09:53:14.648946000 CEST` Ende: `Apr 20, 2005 09:54:35.499049000 CEST` >Auf welche Webserver wurde zugegriffen? Bitte geben Sie zusätzlich zur IP-Adresse den kanonischen Hostnamen an. - `193.99.144.250` ivwbox.heise.de - `193.99.144.85` www.heise.de - `66.216.68.48` kein Hostname >Welche Objekttypen wurden dort abgerufen? - Line-based text data - Compuserve GIF - JPEG File Interchange Format - Portable Network Graphics >Bei welchem Host wurden die meisten Objekte angefragt? www.heise.de (83,78%) >Wieviele HTTP-Requests wurden verschickt? 37 > Wie oft wurde welcher Statuscode von den Webservern zuruckgeliefert? - `200 OK`: 32 - `302 Found`: 4 - `301 Moved Permanently`: 1 >Auf welchen FTP-Server wurde zugegriffen? `131.188.37.33` >Wie lautete der Benutzername und das Kennwort? Benutzername: ti4uebung Passwort: FTP_inseCure > Warum wird z.B. an der Uni kein Zugriff per FTP auf das Home-Directory erlaubt? Vermutlich weil FTP keinerlei Transportverschlüsselung verwendet und man jeglichen Traffic inklusive Passwörter unter Umständen mitlesen kann. >Welche Datei wurde übertragen? `/8fau110.txt` >Um welchen Text handelt es sich dabei? Project Gutenberg Etext "Faust: Der Trag.die erster Teil", von Goethe https://pastebin.com/5ppS7TMv >Warum wird zwischen den Protokollen FTP und FTP-DATA unterschieden? Da FTP zwei separate Verbindungen für Befehls und Datenübertragungen aufbaut. >Wie viele Bytes wurden jeweils fur FTP und FTP-DATA übertragen? - FTP: `562` - FTP-DATA: `208347` ## Aufgabenblatt 5 - HTTP-Verzögerungszeiten ### Aufgabe 5.1: Nichtpersistentes HTTP mit sequentiellen Verbindungen $$\textrm{Latenz} = \underbrace{(M + 1)}_{\textrm{Objekte}} \cdot \\ \underbrace{(\overbrace{2RTT}^{Verbindungsaufbau} + \overbrace{\frac{O}{R}}^{\textrm{Übertragung eines Objekts}\\ \textrm{der Größe }O\textrm{ über einen Link}\\ \textrm{der Bitrate }R} + \overbrace{P\left(RTT + \frac{L}{R}\right) - (2^P -1) \cdot \frac{L}{R})}^{Slow-Start-Wartezeiten}}_{\textrm{Latenz für die Übertragnung eines Objektes via TCP}}$$ ### Aufgabe 5.2: Nichtpersistentes HTTP mit parallelen Verbindungen ![](https://i.imgur.com/hJbcVIz.png) Es müssen nacheinander $\frac MX+1$ Verbindungen Aufgebaut werden (siehe Grafik) $$\textrm{Latenz} = (M + 1) \cdot \frac{O}{R} + \left(\frac{M}{X} + 1\right) \cdot 2RTT + \\ \underbrace{P\left(RTT + \frac{L}{R}\right) - (2^P -1) \cdot \frac{L}{R}}_{\textrm{Slow-Start-Wartezeit Basis-HTML}} + \\ \underbrace{\frac{M}{X}\cdot \left(P\left(RTT + \frac{L}{R}\right) - (2^P -1) \cdot \frac{L}{R}\right)}_{\textrm{Slow-Start-Wartezeit Bilder}}=\\ \\ (M + 1) \cdot \frac{O}{R} + \left(\frac{M}{X} + 1\right) \cdot 2RTT + \\ \underbrace{\left(\frac{M}{X}+1\right)\cdot \left(P\left(RTT + \frac{L}{R}\right) - (2^P -1) \cdot \frac{L}{R}\right)}_{\textrm{Slow-Start-Wartezeiten}} $$ ### Aufgabe 5.3: Persistentes HTTP mit Pipelining ![](https://i.imgur.com/4KGW06S.png) $$\textrm{Latenz}_{\textrm{Näherung}} = (M+1) \cdot \frac{O}{R} + 2RTT + P\left(RTT + \frac{L}{R}\right) - (2^P -1) \cdot \frac{L}{R} $$ $$\textrm{Latenz}_{\textrm{korrekt}} = (M+1) \cdot \frac{O}{R} + 3RTT + P\left(RTT + \frac{L}{R}\right) - (2^P -1) \cdot \frac{L}{R}) \\- max\left(\frac{L}{R} + RTT - 2^{K-1}\cdot \frac{L}{R}, 0\right) $$ ### Aufgabe 5.4: Vergleich der drei Varianten ![](https://i.imgur.com/hfaiTQw.png) Für geringe Bitraten wird die Antwortzeit durch die Übertragungszeit dominiert; persistente Verbindungen ergeben nur geringen Vorteil gegenüber parallelen Verbindungen. ![](https://i.imgur.com/7B7s8XM.png) Für große RTTs wird die Antwortzeit durch Slow-Start-Wartezeiten dominiert, persistente Verbindungen ergeben insbesondere für große Bitraten-Verzögerungs-Produkte Vorteile. ### Aufgabe 5.5: Fragen zu den HTTP-Varianten #### 1. - [x] Wenn eine Webseite aus genau einem Objekt besteht, dann entsteht durch nichtpersistentes und persistentes HTTP genau die gleiche Antwortzeit. #### 2. - [x] Betrachten Sie die Übertragung eines Objekts der Größe $O$ von einem Server zum Browser über TCP. Wenn $O > L$, wobei $L$ die maximale Segmentgröße ist, muss der Server mindestens einmal warten. :::info Der Server muss auf das ACK (für das erste Segment) des Clients warten. ::: #### 3. - [ ]Nehmen Sie an, eine Webseite bestünde aus zehn Objekten mit jeweils der Größe $O$ Bits. Für persistentes HTTP ist der RTT-Anteil an der Antwortzeit 20RTT. :::info Nein, es sind nur 3RTT (2RTT + 1RTT). ::: #### 4. - [ ] Nehmen Sie an, eine Webseite bestünde aus zehn Objekten mit jeweils der Größe O Bits. Für nichtpersistentes HTTP mit 5 parallelen Verbindungen ist der RTT-Anteil an der Antwortzeit 12RTT. :::info Nein, es sind nur 6RTT ($(M/X + 1) \cdot 2 \cdot RTT$). :::

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