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2.7 Epilog . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
2.8 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3 Other LANs 61
3.1 Virtual Private Network . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3.2 Carrier Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.3 Token Ring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.4 Virtual Circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.5 Asynchronous Transfer Mode: ATM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.6 Adventures in Radioland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
3.7 Wi-Fi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
3.8 WiMAX and LTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
3.9 Fixed Wireless . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
3.10 Epilog . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
3.11 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
4 Links 99
4.1 Encoding and Framing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
4.2 Time-Division Multiplexing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
4.3 Epilog . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
4.4 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
5 Packets 111
5.1 Packet Delay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
5.2 Packet Delay Variability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
5.3 Packet Size . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
5.4 Error Detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
5.5 Epilog . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
5.6 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
6 Abstract SlidingWindows 125
6.1 Building Reliable Transport: Stop-and-Wait . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
6.2 Sliding Windows . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
6.3 Linear Bottlenecks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
6.4 Epilog . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
6.5 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
7 IP version 4 143

8 IP version 6 175
8.1 The IPv6 Header . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
8.2 IPv6 addresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
8.3 Network Prefixes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
8.4 IPv6 Multicast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
8.5 IPv6 Extension Headers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
8.6 Neighbor Discovery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
8.7 IPv6 Host Address Assignment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
8.8 Globally Exposed Addresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
8.9 ICMPv6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
8.10 IPv6 Subnets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
8.11 Using IPv6 and IPv4 Together . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
8.12 IPv6 Examples Without a Router . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
8.13 IPv6 Connectivity via Tunneling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196
8.14 IPv6-to-IPv4 connectivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
8.15 Epilog . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
8.16 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
9 Routing-Update Algorithms 201
9.1 Distance-Vector Routing-Update Algorithm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
9.2 Distance-Vector Slow-Convergence Problem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
9.3 Observations on Minimizing Route Cost . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
9.4 Loop-Free Distance Vector Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
9.5 Link-State Routing-Update Algorithm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
9.6 Routing on Other Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
9.7 Epilog . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
9.8 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
10 Large-Scale IP Routing 223
10.1 Classless Internet Domain Routing: CIDR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
10.2 Hierarchical Routing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
10.3 Legacy Routing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
10.4 Provider-Based Routing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
10.5 Geographical Routing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
10.6 Border Gateway Protocol, BGP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
10.7 Epilog . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
10.8 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
11 UDP Transport 253
11.1 User Datagram Protocol – UDP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
11.2 Fundamental Transport Issues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264
11.3 Trivial File Transport Protocol, TFTP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
11.4 Remote Procedure Call (RPC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270
18.8 Hierarchical Weighted Fair Queuing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482
18.9 Token Bucket Filters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488
18.10 Applications of Token Bucket . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493
18.11 Token Bucket Queue Utilization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 494
18.12 Hierarchical Token Bucket . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 496
18.13 Fair Queuing / Token Bucket combinations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 498
18.14 Epilog . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 500
18.15 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 500
19 Quality of Service 505
19.1 Net Neutrality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 506
19.2 Where the Wild Queues Are . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 506
19.3 Real-time Traffic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 507
19.4 Integrated Services / RSVP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 509
19.5 Global IP Multicast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 510
19.6 RSVP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 514
19.7 Differentiated Services . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516
19.8 RED with In and Out . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 520
19.9 NSIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 520
19.10 Comcast Congestion-Management System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 521
19.11 Real-time Transport Protocol (RTP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 522
19.12 Multi-Protocol Label Switching (MPLS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 527
19.13 Epilog . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 529
19.14 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 529
20 Network Management and SNMP 531
20.1 Network Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533
20.2 SNMP Basics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533
20.3 SNMP Naming and OIDs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534
20.4 MIBs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 536
20.5 SNMPv1 Data Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537
20.6 ASN.1 Syntax and SNMP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 538
20.7 SNMP Tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 539
20.8 SNMP Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 543
20.9 MIB Browsing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 548
20.10 MIB-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 549
20.11 SNMPv1 communities and security . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 557
20.12 SNMP and ASN.1 Encoding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 559
20.13 SNMPv2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 561
20.14 Table Row Creation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 572
20.15 SNMPv3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 580
20.16 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 589
21 Security 593
21.1 Code-Execution Intrusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 594
21.2 Stack Buffer Overflow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 595
21.3 Heap Buffer Overflow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 604
21.4 Network Intrusion Detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 609

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