Aufgabe 5

Rechnerkommunikation
Aufgabenblatt 5
HTTP-Verzögerungszeiten
In dieser Aufgabe soll die Latenz (Zeit zwischen der ersten Anfrage und dem vollständigen
Empfang des letzten Objekts, das zur Darstellung der Webseite nötig ist - also vor dem letzten
ACK) verschiedener HTTP-Varianten untersucht werden. Nehmen Sie dazu an, dass eine
Basis-HTML-Seite und M darin eingebettete Grafik-Dateien übertragen werden sollen. Um
den Sachverhalt einfacher zu gestalten, soll angenommen werden, dass alle der M +1 Objekte
die Größe O Bits haben. Weiterhin sollen alle auf Folie 156 des Transportschicht-Kapitels
getroffenen Annahmen gelten (ein Link zwischen Client und Server mit Round-Trip-Time
RT T und Rate R, genügend großer Schwellwert für das Überlastfenster, Segment-Größe
L, keine Sendewiederholungen). Alle Berechnungen können manuell durchgeführt werden,
bequemer könnte es jedoch sein, ein kleines (Java-)Programm zu diesem Zweck zu schreiben.
Aufgabe 5.1: Nichtpersistentes HTTP mit sequentiellen
Verbindungen
Entwickeln Sie eine Formel für die Latenz, wenn nichtpersistentes HTTP mit sequentiellen
Verbindungen verwendet wird. (Tip: Hier muss nur die Latenz für die Übertragung eines Objektes
über eine TCP-Verbindung mit der Anzahl der zu übertragenden Objekte multipliziert
werden.)
Aufgabe 5.2: Nichtpersistentes HTTP mit parallelen Verbindungen
Entwickeln Sie eine Formel für die Latenz beim Einsatz von nichtpersistentem HTTP mit
parallelen Verbindungen. Das bedeutet, dass nach der Übertragung der Basis-HTML-Datei
die referenzierten Bilder mit maximal X parallelen TCP-Verbindungen übertragen werden.
Entsprechend muss der Client M
X (sequentielle) Bündel von je X parallelen Verbindungen öffnen.
Zu Vereinfachung kann M
X als ganze Zahl angenommen werden. Zeichnen Sie zuerst ein
Diagramm wie auf Folie 159 des Transportschicht-Kapitels, das die ausgetauschten Nachrichten
zeigt, um die Zusammenhänge besser verständlich zu machen. Zeigen Sie, dass die Formel
der Grundform (M + 1) O M
R + 2( X + 1)RT T + Slow − Start − Latenz entspricht. Beachten Sie
dabei, dass sich die parallelen Verbindungen die verfügbare Bandbreite teilen. Vervollständigen
Sie den letzen Teil der Formel, indem Sie die gleichen Überlegungen anstellen wie bei
nichtpersistentem HTTP mit sequentiellen Verbindungen.
Aufgabe 5.3: Persistentes HTTP mit Pipelining
Entwickeln Sie eine Formel für die Latenz bei persistentem HTTP mit Pipelining. Pipelining
bedeutet, dass der Client nach Erhalt der Basis-HTML-Datei alle referenzierten Bilder mit einem
Request anfordert. Zeichnen Sie zunächst ein Diagramm der ausgetauschten Nachrichten
ähnlich wie auf Folie 159 des Transportschicht-Kapitels.
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Entwickeln Sie eine Näherungsformel, bei der die Tatsache vernachlässigt wird, dass der
Server auf das Eintreffen des Requests für die referenzierten Grafiken warten muss. (Tip: Die
Formel muss der Form (M + 1) O
R + 2RT T + Slow − Start − Latenz genügen.)
Die tatsächliche Latenz ist etwas größer als die Näherung. Dies ist dadurch bedingt, dass
der Server auf eine Anforderung der Bilder warten muss, bevor sie versendet werden können.
Nehmen Sie an, dass das letzte Übertragungsfenster der Basis-HTML-Datei komplett mit
Segmenten gefüllt ist (d.h. das K-te Fenster enthält 2K−1 Segmente). Die Wartezeit zwischen
dem K-ten und dem (K + 1)-ten Fenster beträgt dann nicht max L
R + RT T − 2K−1 ( L
R ), 0 ,
sondern ist RT T . Entwickeln Sie die auf Basis dieser Beobachtung die korrekte Formel.
Aufgabe 5.4: Vergleich der drei Varianten
Zeichnen Sie Kurven für die reine Übertragungszeit O
R und die Latenzen nach den drei Szenarien
aus 4.1, 4.2 und 4.3. Nehmen Sie dazu eine Objektgröße von 5kBytes, M = 10,
L = 536Bytes und X = 10 an. Betrachten Sie die Bitraten 28kbps, 100kbps, 1Mbps, und
10Mbps. Zeichnen Sie zwei Diagramme, eines für RT T = 100ms und eines für RT T = 1s.
Kommentieren Sie die Unterschiede der Latenzen: Wann sind sie deutlich und wann nicht?
Aufgabe 5.5: Fragen zu den HTTP-Varianten
Welche der folgenden Aussagen sind richtig?
1. Wenn eine Webseite aus genau einem Objekt besteht, dann entsteht durch nichtpersistentes
und persistentes HTTP genau die gleiche Antwortzeit.
2. 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.
3. Nehmen Sie an, eine Webseite bestünde aus zehn Objekten mit jeweils der Größe O
Bits. Für persistentes HTTP ist der RT T -Anteil an der Antwortzeit 20RT T .
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 RT T -Anteil
an der Antwortzeit 12RT T .
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