 Stefano Leonardi
 Tel.: 06 49918341
 Email:
[email protected]

URL:
www.dis.uniroma1.it/~leon/didattic
a/reti/
 Ricevimento:
 Venerdì, ore 9-11, Dip.
Informatica e
Sistemistica, via Salaria
113 II piano, stanza 227
 Testo adottato: James F.
Kurose, Keith W. Ross.
Internet e reti. McGraw-Hill.
Edizione originale: Computer
Networking. Addison Wesley
 Testi consigliati:



A. Tanenbaum. Computer
Networks. Prentice-Hall
P. Niemeyer, J. Knudsen.
Learning JAVA. O’ REILLY
Stevens, TCP/IP
illustrated
1: Introduction
1
Parte I: Introduzione
Obiettivi:
 Avere una visione di
insieme del contesto
 I dettagli più avanti
nel corso
 approccio:
 descrittivo
 Uso di Internet
come esempio
Rassegna prima lezione:
 cosa è Internet
 cosa è un protocollo?
 network edge
 network core
 Rete di accesso, mezzi fisici
 prestazioni: loss (perdita), delay
(ritardo)
 strati di un protocollo
(protocol layers) , modelli di servizio
 backbone, NAP, ISP
1: Introduction
2
Cosa è Internet: hardware \
 milioni di dispositivi
collegati: hosts, end-
systems


PC, workstation, server
Palmari, telefoni
router
server

regional ISP
mezzi trasmissivi

mobile
local ISP
eseguono appl. di rete

workstation
fibra, rame, radio, satellite
router: inviano pacchetti
(packets) di dati
attraverso la rete
company
network
1: Introduction
3
Cosa è Internet

Internet: “rete di reti”



Struttura parzialmente
gerarchica
Segmenti pubblici e intranet
private
router
server
workstation
mobile
local ISP
protocolli: regolano la
comunicazione tra sistemi

regional ISP
e.g., TCP, IP, HTTP, FTP, PPP
 Standard Internet
 RFC: Request for comments
 IETF: Internet Engineering
Task Force
http://www.ietf.org
company
network
1: Introduction
4
Cosa è un protocollo?
protocolli umani:
 “che ora è ?”
 “Ho una domanda”
… invio di specifici
messaggi
… in corrispondenza ai
quali vengono prese
opportune azioni
… anche altri eventi
protocolli di rete:
 macchine
 tutte le comunicazioni
in Internet governate
da protocolli
i protocolli definiscono il
formato, l’ordine di invio e
di ricezione dei messaggi
tra i dispositivi e le azioni
prese quando si riceve un
messaggio
1: Introduction
6
Cosa è un protocollo (cont.)?
due esempi :
richiesta di
connessione TCP
ciao
ciao
risposta di
connessione TCP
sai l’ora?
get (prendi)
http://era.dis.uniroma1.it/~impianti/programma
2:00
<file>
tempo
1: Introduction
7
Caratteristiche della rete fisica
 Struttura


Network edge: applicazioni
e host
Network core:
 router
 rete di reti

Rete di accesso
 Mezzo fisico:
caratteristiche dei link di
comunicazione
1: Introduction
8
Network edge:
 end system (hosts):



eseguono applicazioni
es., WWW, email
“edge of network”
 modello client/server


client host requests, receives
service from server
e.g., WWW client (browser)/
server; email client/server
 modello peer-to-peer :


interazione simmetrica tra
host
es.: teleconferenza, Gnutella
1: Introduction
9
Network edge: servizio orientato alla
connessione
Obiettivo: trasferire dati
tra end system.
 handshaking: scambio di
informazione di controllo
prima della comunicazione


Hello, hello ( protocollo
umano)
viene creato uno “stato”
nei due host che
comunicano
 TCP - Transmission Control
Protocol

Servizio orientato alla
connessione in Internet
Servizio TCP [RFC 793]
affidabile
(reliable) e in ordine di flussi di
 trasferimento
byte


controllo di flusso (flow
control):


perdita: conferma
(acknowledgement) e
ritrasmissioni
il sender non “inonda” il receiver
Controllo della congestione
(congestion control):

Si diminuisce il ritmo (rate) di
trasmissione se la rete è
congestionata
1: Introduction
10
Network edge: servizio connectionless
Obiettivo: trasferimento
dati tra host

Lo stesso di prima!
 UDP - User Datagram
Protocol [RFC 768]: il
servizio connectionless
di Internet
 trasferimento dati
non affidabile
 no controllo di flusso
 no controllo della
congestione
App’ni che usano TCP:
 HTTP (WWW), FTP
(file transfer), Telnet
(remote login), SMTP
(email)
App’ni che usano UDP:
 streaming audio/video
teleconferenza,
telefonia su Internet
1: Introduction
11
Network Core
 Rete di router
interconnessi

Questione fondamentale :
come avviene il
trasferimento dei dati?
 circuit switching:
circuito dedicato per
ogni connessione: rete
telefonica
 packet-switching: i
dati sono trasferiti a
“blocchi”, non viene
preallocato un circuito
1: Introduction
12
Network Core: Circuit Switching
Pre-allocazione di
risorse end-to-end
per “chiamata”
 Banda dei link,
capacità degli switch
 Risorse dedicate :
nessuna condivisione
 Prestazioni garantite
per ogni connessione
 Ogni chiamata richiede
una fase di
instaurazione
1: Introduction
13
Network Core: Circuit Switching
Le risorse di rete non sono
condivise
 divisione della banda in
“pezzi”
 divisione di frequenza
 divisione di tempo
 la risorsa non usata (idle)
dalla chiamata a cui è
allocata è sprecata
1: Introduction
14
Network Core: Packet Switching
ogni messaggio è diviso in
pacchetti (packets)
 i pacchetti di piu’ utenti
condividono le risorse
 ogni pacchetto usa tutta la
banda
 le risorse sono usate
quando servono
contesa per le risorse:
 congestione:
possibilità di eccedere
la capacità; i pacchetti
sono in coda
 store and forward
(memorizza e inoltra) :
i pacchetti si muovono
un salto alla volta
Attraversa un link
2.
Aspetta il turno al prossimo
link
Trasmissione in ordine di arrivo
1.
1: Introduction
15
Network Core: Packet Switching
10 Mbs
Ethernet
A
B
multiplexing statistico
C
1.5 Mbs
Coda di pacchetti in attesa
sul link di uscita
D
45 Mbs
E
1: Introduction
16
Network Core: Packet Switching
Esempio
 Messaggio di 7.5 Mbit
 Suddivisione in 5000
pacchetti da 1.5 Kbit
 Capacità dei link: 1.5 Mbps
 Tempi di processamento nei
router trascurabili
 Esercizio: calcolare tempo di
trasferimento se il
messaggio non fosse diviso
Attenzione: 1 Mbit=1000 Kbit !!
1: Introduction
17
Packet switching versus circuit switching
Packet switching permette a più utenti di usare la rete!
 Link da 1 Mbit/s
 Per ogni utente:
 100Kbps se “attivo”
 attivo 10% del tempo
 circuit-switching:
 Max. 10 utenti attivi
N utenti
link da 1 Mbps
 packet switching:
 con 35 utenti, Prob > 10
utenti attivi < .004
1: Introduction
18
Packet switching versus circuit switching
 Ottimo per dati a raffica (bursty)
Condivisione di risorse
 Nessuna instaurazione di chiamata

MA:
 Possibilità di congestione: ritardo e perdita di
pacchetti
 Servono protocolli per il trasporto affidabile e
per gestire la congestione
 Come ottenere un comportamento di tipo circuit
switched?
Problema aperto (cap. 6)
1: Introduction
19
Packet-switched networks:
instradamento (routing)

Obiettivo: trasferire i pacchetti da sorgente a destinazione
seguendo un cammino nella rete

Molti algoritmi di selezione dei cammini (cap. 4)
 Reti a datagramma (datagram networks):



Prossimo salto (hop) determinato dall’indirizzo di destinazione
Il percorso può mutare nel corso della sessione
analogia: servizio postale
 Reti a circuito virtuale (virtual circuit networks):
Ogni pacchetto contiene un identificatore che detetmina il
prossimo salto
 Il cammino è fissato una volta per tutte in fase di instaurazione
 I router attraversati mantengono informazione su ogni chiamata
Attenzione: circuito virtuale e circuit switching sono cose diverse!!

1: Introduction
20
Reti di accesso
 Utenze domestiche
 Reti di istituzioni
(università, aziende)
 Reti mobili
Aspetti importanti:
 banda (bit al secondo)
della rete di accesso
 Condivisa o dedicata?
1: Introduction
21
Residential access: point to point access
 Modem
 Fino
a 56Kbps, accesso
diretto al router (conversione
D/A – A/D)
 ISDN: integrated services
digital network: 128Kbps fino al
router (digitale)
 ADSL: asymmetric digital
subscriber line
 Capacità maggiori
1: Introduction
22
Istituzioni: reti locali
 Rete locale (LAN) che
connette end system a
edge router
 Ethernet:
 Cavo condiviso che
connette sistemi
terminali a un router
 10 Mbs, 100Mbps,
Gigabit Ethernet
1: Introduction
23
Reti di accesso wireless
 Connettono sistemi terminali
a un router mediante un
mezzo condiviso
 wireless LAN:


Collegamento radio al posto
del cavo
es., Lucent Wavelan 10
Mbps
router
Punto di
accesso
 Accesso wireless su aree più
vaste

Es. CDPD (Cellular Digital
Packet Data): accesso
wireless a router di ISP
attraverso una rete
cellulare
Terminali mobili
1: Introduction
24
Ritardo di trasferimento nelle reti
a pacchetto
Quattro sorgenti di
ritardo ad ogni salto
1.
Processamento al nodo:


2.
Attesa in coda


Trasmissione
A
Correzione di errore sui
bit
calcolo link di uscita
Attesa per la
trasmissione
Dipende dalla congestione
nel router
Propagazione
B
Elaborazione
nel nodo
Accodamento
1: Introduction
25
Ritardo di trasferimento nelle reti
a pacchetto (2)
3.
Ritardo di trasmissione



R= banda sul link (bps)
L=lunghezza pacchetto
(bit)
Tempo per trasmettere
pacchetto sul link = L/R
Trasmissione
A
4.
Ritardo di propagazione:
 d = lunghezza link fisico
 s = vel. propagazione nel
mezzo (~2x108 m/sec)
 Ritardo di propagazione
nel mezzo = d/s
Attenzione: 3 e 4 sono
quantità diverse!
Propagazione
B
Elaborazione
nel nodo
Accodamaento
1: Introduction
26
Ritardo di coda nelle reti a
pacchetto (3)
 R=banda del link (bps)
 L=lungh. pacchetto (bit)
 a=frequenza (rate) di
arrivo dei pacchetti
(packets/sec)
Intensità del traffico = La/R
 La/R ~ 0: ritardo medio di coda piccolo
 La/R -> 1: ritardo medio di coda grande
 La/R > 1: più pacchetti di quanti possano
essere smaltiti, il tempo di attesa in coda
tende a divenire infinito! (in realtà perdita)
1: Introduction
27
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cap1a - Dipartimento di Informatica e Sistemistica