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Übungen: Ein Protokoll entwerfen

Zehn Übungen zu Syntax, Semantik und Ablauf, zu Rahmen und Paketen.

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Übungsaufgaben

Zehn Übungen zum Klicken, Zuordnen, Rechnen und Knobeln — von AFB I bis AFB III. Jede Übung gibt sofort Rückmeldung; wenn Sie nicht weiterkommen, helfen die gestuften Tipps.

A1
Syntax, Semantik oder Ablauf?
AFB I

Ordnen Sie jede Protokollregel dem richtigen Bereich zu.

Ziehen Sie jede Karte in den passenden Korb — oder wählen Sie sie mit Enter aus und drücken dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1Syntax
2Semantik
3Ablauf
Syntax regelt die Form, Semantik die Bedeutung, der Ablauf die Reihenfolge und Zeit.
Ansatz: Syntax = Aussehen, Semantik = Bedeutung.
Weiter: Wörter wie „warten“, „nach“, „erneut“ deuten auf den Ablauf.
A2
Stimmt's? — Rahmen und Pakete
AFB I

Nennen Sie zu jeder Aussage, ob sie stimmt.

5 Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann starten Sie die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5

Ein Protokoll besteht aus Syntax, Semantik und Ablauf.
Ansatz: Denken Sie an das Applet.
Weiter: Was regelt ein Protokoll außer dem Format?
A3
Einen Rahmen bilden
AFB I

Das Protokoll verwendet das Format #nr;daten$. Geben Sie den Rahmen für Paket Nummer 3 mit den Nutzdaten OK an.

Tragen Sie die Bitfolge ohne Leerzeichen ein — Enter prüft direkt.
Startzeichen, Nummer, Semikolon, Nutzdaten, Endzeichen: #3;OK$.
Ansatz: Format Zeichen für Zeichen übernehmen.
Weiter: Keine Leerzeichen.
A4
Rahmen auswerten
AFB II

Ein Empfänger erhält Rahmen im Format #nr;länge;daten$. Analysieren Sie die Rahmen.

Füllen Sie alle Felder aus und prüfen Sie dann. Enter in einem Feld prüft ebenfalls.
RahmenNummerLängeNutzdaten
#7;3;TOR$
#12;5;KAT;Z$
#0;0;$(leer)
Im zweiten Rahmen enthält die Nachricht selbst ein Semikolon. Dank des Längenfelds liest der Empfänger trotzdem genau 5 Zeichen: KAT;Z. Der dritte Rahmen ist leer — auch das muss ein Protokoll erlauben.
Ansatz: Nach dem zweiten Semikolon genau so viele Zeichen lesen, wie die Länge sagt.
Weiter: Die Länge steht vor den Daten.
A5
Ablauf eines Seitenabrufs
AFB II

Ein Browser ruft eine Webseite ab. Stellen Sie den Ablauf in der richtigen Reihenfolge dar.

Ziehen Sie die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Browser baut eine Verbindung zum Server auf
2Browser sendet die Anfrage GET /index.html
3Server antwortet mit Statuszeile 200 OK
4Server schickt den HTML-Text
5Browser stellt die Seite dar
Ohne Verbindung kann keine Anfrage ankommen; die Statuszeile kommt vor dem Inhalt, damit der Browser weiß, ob die Anfrage geklappt hat.
Ansatz: Wer spricht zuerst?
Weiter: Statuszeile vor Inhalt.
A6
Wie viel Kopf steckt drin?
AFB II

Eine Nachricht aus 1000 Zeichen wird in Pakete mit höchstens 50 Zeichen Nutzdaten zerlegt. Jeder Rahmen hat zusätzlich 6 Zeichen für Start, Kopf und Ende. Berechnen Sie den Aufwand.

Rechnen Sie die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. Anzahl Pakete
  2. Zeichen für Kopfdaten
  3. Zeichen insgesamt
  4. Anteil der Kopfdaten %
\(1000:50=20\) Pakete, \(20\cdot6=120\) Zeichen Verwaltung, zusammen 1120. Anteil: \(\tfrac{120}{1120}\approx10{,}7\,\%\). Mit 10-Zeichen-Paketen wären es schon 37,5 %.
Ansatz: Pakete = Zeichen : Paketgröße.
Weiter: Anteil = Kopf : Gesamt.
A7
Ein Protokollentwurf
AFB III

Eine Gruppe entwirft ein Chat-Protokoll. Überprüfen Sie den Entwurf — zwei Regeln sind problematisch.

In diesem Text stecken Fehler. Klicken Sie genau die falschen Zeilen an — die richtigen müssen stehen bleiben.
Gute Protokolle werden an Sonderfällen gemessen: Sonderzeichen in den Daten, verlorene Rahmen, verlorene Quittungen.
Ansatz: Was passiert bei „Preis: 5$ pro Stück“?
Weiter: Was passiert, wenn das ACK verloren geht?
A8
Protokolle im Netz
AFB II Mix

Ordnen Sie jedem Protokoll seine Aufgabe zu.

Klicken Sie links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Die Protokolle arbeiten in Schichten zusammen: HTTP nutzt TCP, TCP nutzt IP.
Ansatz: T in TCP: Transmission Control.
Weiter: DNS = Domain Name System.
A9
Warum ein Längenfeld?
AFB III

Statt eines Endzeichens soll der Rahmen ein Längenfeld bekommen: #nr;länge;daten. Beurteilen Sie diese Änderung — markieren Sie alle zutreffenden Aussagen.

Mehrere Antworten sind richtig. Markieren Sie alle zutreffenden und klicken Sie dann auf „Prüfen“.
Das Längenfeld löst das Trennzeichenproblem, nicht das Fehler- oder Reihenfolgeproblem. Ein gekipptes Bit im Längenfeld lässt den Empfänger sogar falsch viele Zeichen lesen.
Ansatz: Welches Problem aus dem Entwurf oben löst es?
Weiter: Was leistet die Nummer weiterhin?
A10
Paketgröße wählen
AFB III Trick

Jedes Paket hat 20 Byte Kopf. Entscheiden Sie für jede Situation die sinnvollere Paketgröße (Nutzdaten).

Wählen Sie in jedem Menü den passenden Eintrag und prüfen Sie dann alle auf einmal.

Stabile Glasfaserleitung, große Dateien:

Funkstrecke, bei der oft einzelne Pakete verloren gehen:

Kopfanteil bei 40 Byte Nutzdaten:

Kopfanteil bei 1400 Byte Nutzdaten:

Große Pakete sparen Kopfdaten (\(\tfrac{20}{1420}\approx1{,}4\,\%\)), aber ein verlorenes Paket kostet dann viel Wiederholung. Bei gestörten Kanälen sind kleinere Pakete trotz \(\tfrac{20}{60}\approx33\,\%\) Kopf oft günstiger.
Ansatz: Kopfanteil = Kopf : (Kopf + Nutzdaten).
Weiter: Was kostet ein verlorenes großes Paket?