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1: Introduction1 r Stefano Leonardi m Tel.: 06 49918341 m URL: a/reti/ r Ricevimento: m.

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1 1: Introduction1 r Stefano Leonardi m Tel.: m URL: a/reti/ r Ricevimento: m Venerdì, ore 9-11, Dip. Informatica e Sistemistica, via Salaria 113 II piano, stanza 227 r Testo adottato: James F. Kurose, Keith W. Ross. Internet e reti. McGraw-Hill. Edizione originale: Computer Networking. Addison Wesley r Testi consigliati: m A. Tanenbaum. Computer Networks. Prentice-Hall m P. Niemeyer, J. Knudsen. Learning JAVA. O REILLY m Stevens, TCP/IP illustrated

2 1: Introduction2 Parte I: Introduzione Obiettivi: r Avere una visione di insieme del contesto r I dettagli più avanti nel corso r approccio: m descrittivo m Uso di Internet come esempio Rassegna prima lezione: r cosa è Internet r cosa è un protocollo? r network edge r network core r Rete di accesso, mezzi fisici r prestazioni: loss (perdita), delay (ritardo) r strati di un protocollo (protocol layers), modelli di servizio r backbone, NAP, ISP

3 1: Introduction3 Cosa è Internet: hardware \ r milioni di dispositivi collegati: hosts, end- systems m PC, workstation, server m Palmari, telefoni eseguono appl. di rete r mezzi trasmissivi m fibra, rame, radio, satellite r router: inviano pacchetti (packets) di dati attraverso la rete local ISP company network regional ISP router workstation server mobile

4 1: Introduction4 Cosa è Internet r Internet: rete di reti m Struttura parzialmente gerarchica m Segmenti pubblici e intranet private r protocolli: regolano la comunicazione tra sistemi m e.g., TCP, IP, HTTP, FTP, PPP r Standard Internet m RFC: Request for comments m IETF: Internet Engineering Task Force local ISP company network regional ISP router workstation server mobile

5 1: Introduction5 Cosa è Internet : i servizi r la rete di comunicazione permette di eseguire applicazioni: m WWW, , giochi, e- commerce, basi di dati ecc. r comunicazioni: m connectionless m connection-oriented r cyberspace [Gibson]: a consensual hallucination experienced daily by billions of operators, in every nation,...."

6 1: Introduction6 Cosa è un protocollo? protocolli umani: r che ora è ? r Ho una domanda … invio di specifici messaggi … in corrispondenza ai quali vengono prese opportune azioni … anche altri eventi protocolli di rete: r macchine r tutte le comunicazioni in Internet governate da protocolli i protocolli definiscono il formato, lordine di invio e di ricezione dei messaggi tra i dispositivi e le azioni prese quando si riceve un messaggio

7 1: Introduction7 Cosa è un protocollo (cont.)? due esempi : ciao sai lora? 2:00 richiesta di connessione TCP risposta di connessione TCP get (prendi) tempo

8 1: Introduction8 Caratteristiche della rete fisica r Struttura m Network edge: applicazioni e host m Network core: router rete di reti m Rete di accesso r Mezzo fisico: caratteristiche dei link di comunicazione

9 1: Introduction9 Network edge: r end system (hosts): m eseguono applicazioni m es., WWW, m edge of network r modello client/server m client host requests, receives service from server m e.g., WWW client (browser)/ server; client/server r modello peer-to-peer : m interazione simmetrica tra host m es.: teleconferenza, Gnutella

10 1: Introduction10 Network edge: servizio orientato alla connessione Obiettivo: trasferire dati tra end system. r handshaking: scambio di informazione di controllo prima della comunicazione m Hello, hello ( protocollo umano) m viene creato uno stato nei due host che comunicano r TCP - Transmission Control Protocol m Servizio orientato alla connessione in Internet Servizio TCP [RFC 793] r trasferimento affidabile (reliable) e in ordine di flussi di byte m perdita: conferma (acknowledgement) e ritrasmissioni r controllo di flusso (flow control): m il sender non inonda il receiver r Controllo della congestione (congestion control): m Si diminuisce il ritmo (rate) di trasmissione se la rete è congestionata

11 1: Introduction11 Network edge: servizio connectionless Obiettivo: trasferimento dati tra host m Lo stesso di prima! r UDP - User Datagram Protocol [RFC 768]: il servizio connectionless di Internet m trasferimento dati non affidabile m no controllo di flusso m no controllo della congestione Appni che usano TCP: r HTTP (WWW), FTP (file transfer), Telnet (remote login), SMTP ( ) Appni che usano UDP: r streaming audio/video teleconferenza, telefonia su Internet

12 1: Introduction12 Network Core r Rete di router interconnessi r Questione fondamentale : come avviene il trasferimento dei dati? m circuit switching: circuito dedicato per ogni connessione: rete telefonica m packet-switching: i dati sono trasferiti a blocchi, non viene preallocato un circuito

13 1: Introduction13 Network Core: Circuit Switching Pre-allocazione di risorse end-to-end per chiamata r Banda dei link, capacità degli switch r Risorse dedicate : nessuna condivisione r Prestazioni garantite per ogni connessione r Ogni chiamata richiede una fase di instaurazione

14 1: Introduction14 Network Core: Circuit Switching Le risorse di rete non sono condivise r divisione della banda in pezzi m divisione di frequenza m divisione di tempo r la risorsa non usata (idle) dalla chiamata a cui è allocata è sprecata

15 1: Introduction15 Network Core: Packet Switching ogni messaggio è diviso in pacchetti (packets) r i pacchetti di piu utenti condividono le risorse r ogni pacchetto usa tutta la banda r le risorse sono usate quando servono contesa per le risorse: r congestione: possibilità di eccedere la capacità; i pacchetti sono in coda r store and forward (memorizza e inoltra) : i pacchetti si muovono un salto alla volta 1. Attraversa un link 2. Aspetta il turno al prossimo link Trasmissione in ordine di arrivo

16 1: Introduction16 Network Core: Packet Switching A B C 10 Mbs Ethernet 1.5 Mbs 45 Mbs D E multiplexing statistico Coda di pacchetti in attesa sul link di uscita

17 1: Introduction17 Network Core: Packet Switching Esempio r Messaggio di 7.5 Mbit r Suddivisione in 5000 pacchetti da 1.5 Kbit r Capacità dei link: 1.5 Mbps r Tempi di processamento nei router trascurabili r Esercizio: calcolare tempo di trasferimento se il messaggio non fosse diviso Attenzione: 1 Mbit=1000 Kbit !!

18 1: Introduction18 Packet switching versus circuit switching r Link da 1 Mbit/s r Per ogni utente: m 100Kbps se attivo m attivo 10% del tempo r circuit-switching: m Max. 10 utenti attivi r packet switching: m con 35 utenti, Prob > 10 utenti attivi <.004 Packet switching permette a più utenti di usare la rete! N utenti link da 1 Mbps

19 1: Introduction19 Packet switching versus circuit switching r Ottimo per dati a raffica (bursty) m Condivisione di risorse m Nessuna instaurazione di chiamata MA: r Possibilità di congestione: ritardo e perdita di pacchetti m Servono protocolli per il trasporto affidabile e per gestire la congestione r Come ottenere un comportamento di tipo circuit switched? Problema aperto (cap. 6)

20 1: Introduction20 Packet-switched networks: instradamento (routing) r Obiettivo: trasferire i pacchetti da sorgente a destinazione seguendo un cammino nella rete m Molti algoritmi di selezione dei cammini (cap. 4) r Reti a datagramma (datagram networks): m Prossimo salto (hop) determinato dallindirizzo di destinazione m Il percorso può mutare nel corso della sessione m analogia: servizio postale r Reti a circuito virtuale (virtual circuit networks): m Ogni pacchetto contiene un identificatore che detetmina il prossimo salto m Il cammino è fissato una volta per tutte in fase di instaurazione m I router attraversati mantengono informazione su ogni chiamata Attenzione: circuito virtuale e circuit switching sono cose diverse!!

21 1: Introduction21 Reti di accesso r Utenze domestiche r Reti di istituzioni (università, aziende) r Reti mobili Aspetti importanti: r banda (bit al secondo) della rete di accesso r Condivisa o dedicata?

22 1: Introduction22 Residential access: point to point access r Modem m Fino a 56Kbps, accesso diretto al router (conversione D/A – A/D) r ISDN: integrated services digital network: 128Kbps fino al router (digitale) r ADSL: asymmetric digital subscriber line m Capacità maggiori

23 1: Introduction23 Istituzioni: reti locali r Rete locale (LAN) che connette end system a edge router r Ethernet: m Cavo condiviso che connette sistemi terminali a un router m 10 Mbs, 100Mbps, Gigabit Ethernet

24 1: Introduction24 Reti di accesso wireless r Connettono sistemi terminali a un router mediante un mezzo condiviso r wireless LAN: m Collegamento radio al posto del cavo m es., Lucent Wavelan 10 Mbps r Accesso wireless su aree più vaste m Es. CDPD (Cellular Digital Packet Data): accesso wireless a router di ISP attraverso una rete cellulare Punto di accesso Terminali mobili router

25 1: Introduction25 Ritardo di trasferimento nelle reti a pacchetto Quattro sorgenti di ritardo ad ogni salto 1. Processamento al nodo: m Correzione di errore sui bit m calcolo link di uscita 2. Attesa in coda m Attesa per la trasmissione m Dipende dalla congestione nel router A B Propagazione Trasmissione Elaborazione nel nodo Accodamento

26 1: Introduction26 Ritardo di trasferimento nelle reti a pacchetto (2) 3. Ritardo di trasmissione m R= banda sul link (bps) m L=lunghezza pacchetto (bit) m Tempo per trasmettere pacchetto sul link = L/R 4. Ritardo di propagazione: m d = lunghezza link fisico m s = vel. propagazione nel mezzo (~2x10 8 m/sec) m Ritardo di propagazione nel mezzo = d/s A B Propagazione Trasmissione Elaborazione nel nodo Accodamaento Attenzione: 3 e 4 sono quantità diverse!

27 1: Introduction27 Ritardo di coda nelle reti a pacchetto (3) r R=banda del link (bps) r L=lungh. pacchetto (bit) r a=frequenza (rate) di arrivo dei pacchetti (packets/sec) Intensità del traffico = La/R r La/R ~ 0: ritardo medio di coda piccolo r La/R -> 1: ritardo medio di coda grande r La/R > 1: più pacchetti di quanti possano essere smaltiti, il tempo di attesa in coda tende a divenire infinito! (in realtà perdita)


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