1: Introduction 1

Stefano Leonardi Tel.: 06 49918341 Email:

leon@dis.uniroma1.it

URL: www.dis.uniroma1.it/~leon/didattica/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 2

Parte I: IntroduzioneObiettivi: 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 3

Cosa è Internet: hardware \

milioni di dispositivi collegati: hosts, end-systems PC, workstation, server Palmari, telefoni

eseguono appl. di rete mezzi trasmissivi

fibra, rame, radio, satellite

router: inviano pacchetti (packets) di dati attraverso la rete

local ISP

companynetwork

regional ISP

router workstation

servermobile

1: Introduction 4

Cosa è Internet

Internet: “rete di reti” Struttura parzialmente

gerarchica Segmenti pubblici e intranet

private

protocolli: regolano la comunicazione tra sistemi e.g., TCP, IP, HTTP, FTP,

PPP

Standard Internet RFC: Request for comments IETF: Internet Engineering

Task Forcehttp://www.ietf.org

local ISP

companynetwork

regional ISP

router workstation

servermobile

1: Introduction 6

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 7

Cosa è un protocollo (cont.)?due esempi :

ciao

ciao

sai l’ora?

2:00

richiesta di connessione TCP

risposta diconnessione TCP

get (prendi) http://era.dis.uniroma1.it/~impianti/programma

<file>tempo

1: Introduction 8

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 9

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 10

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] trasferimento affidabile

(reliable) e in ordine di flussi di byte perdita: conferma

(acknowledgement) e ritrasmissioni

controllo di flusso (flow control): 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 11

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 12

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 13

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 14

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 15

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 volta1. Attraversa un link2. Aspetta il turno al prossimo

linkTrasmissione in ordine di arrivo

1: Introduction 16

Network Core: Packet Switching

A

B

C10 MbsEthernet

1.5 Mbs

45 Mbs

D E

multiplexing statistico

Coda di pacchetti in attesa sul link di uscita

1: Introduction 17

Network Core: Packet SwitchingEsempio 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 18

Packet switching versus circuit switching

Link da 1 Mbit/s Per ogni utente:

100Kbps se “attivo” attivo 10% del tempo

circuit-switching: Max. 10 utenti attivi

packet switching: con 35 utenti, Prob >

10 utenti attivi < .004

Packet switching permette a più utenti di usare la rete!

N utenti

link da 1 Mbps

1: Introduction 19

Packet switching versus circuit switching Ottimo per dati a raffica (bursty)

Condivisione di risorse Nessuna instaurazione di chiamataMA:

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 20

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 chiamataAttenzione: circuito virtuale e circuit switching sono cose diverse!!

1: Introduction 21

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 22

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 23

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 24

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 Accesso wireless su aree

più vaste Es. CDPD (Cellular Digital

Packet Data): accesso wireless a router di ISP attraverso una rete cellulare

Punto di accesso

Terminali mobili

router

1: Introduction 25

Ritardo di trasferimento nelle reti a pacchetto

Quattro sorgenti di ritardo ad ogni salto

1. Processamento al nodo: Correzione di errore sui

bit calcolo link di uscita

2. Attesa in coda Attesa per la

trasmissione Dipende dalla

congestione nel router

A

B

Propagazione

Trasmissione

Elaborazionenel nodo Accodamento

1: Introduction 26

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

4. Ritardo di propagazione: d = lunghezza link fisico s = vel. propagazione nel

mezzo (~2x108 m/sec) Ritardo di propagazione

nel mezzo = d/s

A

B

Propagazione

Trasmissione

Elaborazionenel nodo Accodamaento

Attenzione: 3 e 4 sono quantità diverse!

1: Introduction 27

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)