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FONDAMENTI DI RETI Università degli Studi di Roma La Sapienza Dipartimento INFOCOM Aldo Roveri Lezioni dell a.a. 2009-2010 Aldo Roveri Lezioni dell a.a.

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1 FONDAMENTI DI RETI Università degli Studi di Roma La Sapienza Dipartimento INFOCOM Aldo Roveri Lezioni dell a.a Aldo Roveri Lezioni dell a.a

2 I. ORGANIZZAZIONE FUNZIONALE DI UNA COMUNICAZIONE 2 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a

3 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a INDICE I.1Reti e servizi I.2Architetture di comunicazione I.3Servizi di rete e modi di trasferimento I.1Reti e servizi I.2Architetture di comunicazione I.3Servizi di rete e modi di trasferimento

4 I.1 Reti e servizi 4 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a

5 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a CONTENUTI I.1.1 I servizi I.1.2 Struttura di una rete di telecomunicazione I.1.3 Servizi e sorgenti di informazione I.1.4 La normativa nelle telecomunicazioni I.1.1 I servizi I.1.2 Struttura di una rete di telecomunicazione I.1.3 Servizi e sorgenti di informazione I.1.4 La normativa nelle telecomunicazioni

6 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a I.1 RETI E SERVIZI I.1.1: I servizi

7 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a La comunicazione a distanza Una comunicazione a distanza avviene solitamente sulla base di un rapporto di domanda e di offerta. Oggetto del rapporto è un servizio di telecomunica- zione. Soggetti del rapporto sono: –il cliente del servizio (service customer); –il fornitore del servizio (service provider); –il gestore di rete (network operator). Una comunicazione a distanza avviene solitamente sulla base di un rapporto di domanda e di offerta. Oggetto del rapporto è un servizio di telecomunica- zione. Soggetti del rapporto sono: –il cliente del servizio (service customer); –il fornitore del servizio (service provider); –il gestore di rete (network operator).

8 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Logica del servizio (1/3) La fruizione di un servizio comporta il richiamo e lesecuzione, in un ordine prestabilito, di compo- nenti funzionali, che qualificano il servizio nei suoi vari aspetti e che debbono svolgersi rispettando opportune regole. Queste costituiscono la logica del servizio. Tra le componenti funzionali sono sempre inclusi un trasferimento e una utilizzazione della informa- zione. La fruizione di un servizio comporta il richiamo e lesecuzione, in un ordine prestabilito, di compo- nenti funzionali, che qualificano il servizio nei suoi vari aspetti e che debbono svolgersi rispettando opportune regole. Queste costituiscono la logica del servizio. Tra le componenti funzionali sono sempre inclusi un trasferimento e una utilizzazione della informa- zione.

9 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Logica del servizio (2/3) Il trasferimento deve avvenire da una sorgente ad almeno un collettore tra loro a distanza, ma senza interazione diretta tra queste parti.

10 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Logica del servizio (3/3) Lutilizzazione –deve rispondere alle esigenze applicative degli utenti posti in comunicazione; –deve includere anche quanto è necessario per completare loperazione di trasferimento, e cioè una interazione diretta tra lorigine e la desti- nazione della comunicazione per rendere pos- sibile una fruizione dellinformazione scambiata. Lutilizzazione –deve rispondere alle esigenze applicative degli utenti posti in comunicazione; –deve includere anche quanto è necessario per completare loperazione di trasferimento, e cioè una interazione diretta tra lorigine e la desti- nazione della comunicazione per rendere pos- sibile una fruizione dellinformazione scambiata.

11 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Fornitore del servizio Ha il compito di confezionare la logica del servizio e di rendere questa attivabile secondo forme e moda- lità (ivi compresi gli aspetti di qualità e di costo) definite nei suoi impegni contrattuali con il cliente. Per rendere possibile il trasferimento dellinforma- zione tra lorigine e la destinazione della comuni- cazione, deve poter utilizzare le risorse infrastrut- turali rese disponibili dal gestore di rete. Ha il compito di confezionare la logica del servizio e di rendere questa attivabile secondo forme e moda- lità (ivi compresi gli aspetti di qualità e di costo) definite nei suoi impegni contrattuali con il cliente. Per rendere possibile il trasferimento dellinforma- zione tra lorigine e la destinazione della comuni- cazione, deve poter utilizzare le risorse infrastrut- turali rese disponibili dal gestore di rete.

12 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Rete di telecomunicazione (1/2) E la piattaforma su cui è possibile eseguire il programma contenente la logica di ogni servizio supportato.

13 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Rete di telecomunicazione (2/2) Consente quindi di: –trasferire linformazione a distanza secondo quanto richiesto nellespletamento di ogni servizio; –controllare e gestire le sue parti componenti, in modo che il trasferimento avvenga entro prefissati obiettivi di qualità e di costo; –assicurare al cliente/utente e al fornitore il controllo e la gestione dei servizi supportati. Consente quindi di: –trasferire linformazione a distanza secondo quanto richiesto nellespletamento di ogni servizio; –controllare e gestire le sue parti componenti, in modo che il trasferimento avvenga entro prefissati obiettivi di qualità e di costo; –assicurare al cliente/utente e al fornitore il controllo e la gestione dei servizi supportati.

14 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Gestore di rete Ha il compito di attivare e mantenere operativi i mezzi tecnici e organizzativi che sono atti ad assicurare il supporto infrastrutturale di servizi di telecomunicazioni per una popolazione di utenti. I vincoli da rispettare sono il conseguimento di –una accettabile qualità per ognuno dei servizi supportati; –un costo di fornitura commisurato al beneficio ottenibile. Ha il compito di attivare e mantenere operativi i mezzi tecnici e organizzativi che sono atti ad assicurare il supporto infrastrutturale di servizi di telecomunicazioni per una popolazione di utenti. I vincoli da rispettare sono il conseguimento di –una accettabile qualità per ognuno dei servizi supportati; –un costo di fornitura commisurato al beneficio ottenibile.

15 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Fornitura e fruizione dei servizi Hanno luogo tramite –una rete come piattaforma di fornitura; –apparecchi terminali (TE- Terminal Equipment), questi ultimi costituenti il mezzo attraverso cui un utente usufruisce di uno o più servizi di telecomunicazione. Hanno luogo tramite –una rete come piattaforma di fornitura; –apparecchi terminali (TE- Terminal Equipment), questi ultimi costituenti il mezzo attraverso cui un utente usufruisce di uno o più servizi di telecomunicazione.

16 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Servizi di rete Forniscono, fondamentalmente, la possibilità di trasferire informazioni tra due punti di accesso alla rete.

17 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Servizi applicativi Rispondono alle esigenze applicative degli utenti; forniscono una possibilità di comunicare in senso lato, e cioè comprendente oltre agli aspetti di puro trasferimento dellinformazione, anche quelli legati alla relativa utilizzazione. Rispondono alle esigenze applicative degli utenti; forniscono una possibilità di comunicare in senso lato, e cioè comprendente oltre agli aspetti di puro trasferimento dellinformazione, anche quelli legati alla relativa utilizzazione.

18 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a I.1 RETI E SERVIZI I.1.2: Struttura di una rete di telecomu- nicazione

19 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Topologia della rete (1/2) Il modello più semplice e intuitivo di una rete di telecomunicazioni descrive la relativa configurazio- ne geometrica (topologia). Elementi componenti di questa sono i rami e i nodi. Il modello più semplice e intuitivo di una rete di telecomunicazioni descrive la relativa configurazio- ne geometrica (topologia). Elementi componenti di questa sono i rami e i nodi.

20 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Topologia della rete (2/2) Un ramo, rappresentato graficamente da un segmento di retta o di curva, costituisce elemento di connessione di due nodi. Un nodo è lestremità comune di due o più rami convergenti nello stesso punto. Il significato di queste entità geometriche è diverso a seconda del tipo di operatività che si considera. Un ramo, rappresentato graficamente da un segmento di retta o di curva, costituisce elemento di connessione di due nodi. Un nodo è lestremità comune di due o più rami convergenti nello stesso punto. Il significato di queste entità geometriche è diverso a seconda del tipo di operatività che si considera.

21 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Le funzioni di una rete Nelloperatività di una rete occorre distinguere le funzioni di natura logica da quelle di natura fisica. Entrambe concorrono al trasferimento della infor- mazione tra sorgente e collettore, ma con finalità ben distinte. Nelloperatività di una rete occorre distinguere le funzioni di natura logica da quelle di natura fisica. Entrambe concorrono al trasferimento della infor- mazione tra sorgente e collettore, ma con finalità ben distinte.

22 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Funzioni logiche Nel caso delle funzioni di natura logica, lattenzione è rivolta allinformazione: –come insieme di stati logici aventi significatività in un processo di comunicazione; –come bene immateriale per il quale è richiesto il trasferimento da una o più sorgenti a uno o più collettori tutti dislocati in posizioni tra loro remote. Nel caso delle funzioni di natura logica, lattenzione è rivolta allinformazione: –come insieme di stati logici aventi significatività in un processo di comunicazione; –come bene immateriale per il quale è richiesto il trasferimento da una o più sorgenti a uno o più collettori tutti dislocati in posizioni tra loro remote.

23 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Funzioni fisiche Il trasferimento dellinformazione a distanza (o anche solo la sua memorizzazione in sede locale) richiede in aggiunta lo svolgimento di funzioni di natura fisica. Queste consentono di utilizzare i mezzi elettro- magnetici disponibili (a propagazione libera o guidata) provvedendo al trasferimento dei segnali che supportano linformazione. Si tratta quindi delle funzioni di tipo trasmissivo. Il trasferimento dellinformazione a distanza (o anche solo la sua memorizzazione in sede locale) richiede in aggiunta lo svolgimento di funzioni di natura fisica. Queste consentono di utilizzare i mezzi elettro- magnetici disponibili (a propagazione libera o guidata) provvedendo al trasferimento dei segnali che supportano linformazione. Si tratta quindi delle funzioni di tipo trasmissivo.

24 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Due livelli di rete In una rete si distinguono due sottoinsiemi di risorse funzionali –quello preposto a svolgere compiti di natura logica è chiamato rete logica; –quello invece preposto a svolgere compiti di natura fisica è chiamato rete fisica. In una rete si distinguono due sottoinsiemi di risorse funzionali –quello preposto a svolgere compiti di natura logica è chiamato rete logica; –quello invece preposto a svolgere compiti di natura fisica è chiamato rete fisica.

25 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Rete logica La rete logica è quindi uninfrastruttura che consente il trasferimento di informazione da una o più sorgenti a uno o più collettori, tutti dislocati in posizioni tra loro remote. E la sede di funzion i di natura logica, aventi come fine comune la fornitura di servizi di rete. La rete logica è quindi uninfrastruttura che consente il trasferimento di informazione da una o più sorgenti a uno o più collettori, tutti dislocati in posizioni tra loro remote. E la sede di funzion i di natura logica, aventi come fine comune la fornitura di servizi di rete.

26 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Relazione tra le due reti (1/2) Le due reti fisica e logica sono in stretta relazione gerarchica, dato che le funzioni di natura logica debbono utilizzare quelle di natura fisica e queste ultime sono al servizio delle prime. Entrambe le funzioni sono preposte al trasferimento e quindi al servizio di quelle di utiliz- zazione. Le due reti fisica e logica sono in stretta relazione gerarchica, dato che le funzioni di natura logica debbono utilizzare quelle di natura fisica e queste ultime sono al servizio delle prime. Entrambe le funzioni sono preposte al trasferimento e quindi al servizio di quelle di utiliz- zazione.

27 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Relazione tra le due reti (2/2) Il rapporto tra rete fisica e rete logica segue il modello di interazione client-server, in cui la rete logica agisce come client e quella fisica come server.

28 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Topologia della rete logica (1/3) Un ramo rappresenta il percorso diretto che linformazione segue per essere trasferita da unestremità allaltra. Un nodo descrive il mezzo di scambio tra due o più rami che ad esso fanno capo. Rami e nodi sono coinvolti nella formazione di percorsi di rete. Un ramo rappresenta il percorso diretto che linformazione segue per essere trasferita da unestremità allaltra. Un nodo descrive il mezzo di scambio tra due o più rami che ad esso fanno capo. Rami e nodi sono coinvolti nella formazione di percorsi di rete.

29 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Topologia della rete logica (2/3) Apparecchio terminale Nodo di commutazione Apparecchio terminale Nodo di commutazione a a b b c c

30 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Topologia della rete logica (3/3) Un ramo è in corrispondenza con gli apparati di rete che svolgono la funzione di multiplazione. Un nodo è in corrispondenza con gli apparati di rete che svolgono la funzione di commutazione (commutatori). Un ramo è in corrispondenza con gli apparati di rete che svolgono la funzione di multiplazione. Un nodo è in corrispondenza con gli apparati di rete che svolgono la funzione di commutazione (commutatori).

31 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Rete fisica La rete fisica è linfrastruttura preposta al trasferimento dei segnali che supportano linfor- mazione. E la sede di funzioni di natura fisica, quali sono quelle di tipo trasmissivo. E linfrastruttura di base su cui si definisce la rete logica. La rete fisica è linfrastruttura preposta al trasferimento dei segnali che supportano linfor- mazione. E la sede di funzioni di natura fisica, quali sono quelle di tipo trasmissivo. E linfrastruttura di base su cui si definisce la rete logica.

32 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Topologia della rete fisica I rami rappresentano le vie per il trasferimento dei segnali e sono in corrispondenza modellistica con i sistemi trasmissivi di linea. I nodi rappresentano i punti di trasmissione e/o ricezione dei segnali e sono in corrispondenza modellistica con gli apparati terminali di rice- trasmissione. I rami rappresentano le vie per il trasferimento dei segnali e sono in corrispondenza modellistica con i sistemi trasmissivi di linea. I nodi rappresentano i punti di trasmissione e/o ricezione dei segnali e sono in corrispondenza modellistica con gli apparati terminali di rice- trasmissione.

33 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Distinzione tra rete logica e rete fisica (1/2) Le topologie della rete logica e della rete fisica in generale non coincidono.

34 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Distinzione tra rete logica e rete fisica (2/2) ABC D A'B'C' D' Nodo fisico Nodo logico

35 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Sezioni della rete logica Sezione dorsale o interna (rete di trasporto) Sezione di accesso (rete di accesso) Sezione dorsale o interna (rete di trasporto) Sezione di accesso (rete di accesso)

36 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Nodi della rete di trasporto A : Nodi di accesso, T : Nodi di transito AA A A T T

37 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Rete di trasporto Ha il ruolo di trasferire linformazione tra nodi di accesso, utilizzando, se necessario, anche nodi di transito. E la sede di risorse condivise (di trasferimento e di elaborazione). E supportata da una rete fisica, ove oggi si fa un uso, pressocché esclusivo, delle fibre ottiche. Ha il ruolo di trasferire linformazione tra nodi di accesso, utilizzando, se necessario, anche nodi di transito. E la sede di risorse condivise (di trasferimento e di elaborazione). E supportata da una rete fisica, ove oggi si fa un uso, pressocché esclusivo, delle fibre ottiche.

38 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Rete di accesso Ha il ruolo di consentire laccesso alla rete da parte dei suoi utenti. Relativamente al suo supporto fisico presenta svariate modalità di realizzazione (fibra, doppino, canale radio). E la sede di risorse che in alcuni casi sono indivise e che in altri casi sono condivise. Comprende linterfaccia utente-rete, e cioè il punto di accesso alla rete. Ha il ruolo di consentire laccesso alla rete da parte dei suoi utenti. Relativamente al suo supporto fisico presenta svariate modalità di realizzazione (fibra, doppino, canale radio). E la sede di risorse che in alcuni casi sono indivise e che in altri casi sono condivise. Comprende linterfaccia utente-rete, e cioè il punto di accesso alla rete.

39 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Rete di accesso con linea di utente individuale ET : terminazione di commutatore SW : struttura di commutazione TE : apparecchio terminale NT : terminazione di rete Postazione dutente Interfaccia utente-rete Interfaccia utente-rete Linea dutente Allacciamento dutente Commutatore Locale TE NT ET SW

40 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a I.1 RETI E SERVIZI I.1.3: Servizi e sorgenti di informazioni

41 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Nella fornitura/fruizione di un servizio, le informazioni da trasferire sono in generale –linformazione di utente –linformazione di segnalazione –linformazione di gestione Nella fornitura/fruizione di un servizio, le informazioni da trasferire sono in generale –linformazione di utente –linformazione di segnalazione –linformazione di gestione Informazioni da trasferire

42 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Informazione di utente (1/5) L'informazione di utente include quanto viene emesso da una sorgente ed e' destinato a uno o più collettori di informazione per le finalità di una particolare applicazione; comprende anche quanto viene in generale aggiunto al flusso informativo di sorgente (extra-informazione) per scopi di procedura o di protezione (overhead). Lo scambio dell'informazione di utente e' quindi l'obiettivo primario di un servizio di telecomunicazione. L'informazione di utente include quanto viene emesso da una sorgente ed e' destinato a uno o più collettori di informazione per le finalità di una particolare applicazione; comprende anche quanto viene in generale aggiunto al flusso informativo di sorgente (extra-informazione) per scopi di procedura o di protezione (overhead). Lo scambio dell'informazione di utente e' quindi l'obiettivo primario di un servizio di telecomunicazione.

43 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Informazione di utente (2/5) Costituiscono l'informazione di utente, in alternativa o in unione parziale o totale, le forme codificate di: –voce –suoni musicali, –dati –testi –immagini fisse o in movimento. A parità di natura dell'informazione scambiata, e' la sua forma codificata che pone requisiti al relativo trattamento infrastrutturale. Costituiscono l'informazione di utente, in alternativa o in unione parziale o totale, le forme codificate di: –voce –suoni musicali, –dati –testi –immagini fisse o in movimento. A parità di natura dell'informazione scambiata, e' la sua forma codificata che pone requisiti al relativo trattamento infrastrutturale.

44 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Informazione di utente (3/5) Il mezzo di rappresentazione di uno specifico tipo di informazione è la descrizione di questa tramite la sua forma, a valle di un operazione di codifica con o senza riduzione di ridondanza. Ad esempio la voce può essere individuata dal mezzo di rappresentazione descritto dalla Racc. G.711 dell'ITU-T. Il mezzo di rappresentazione di uno specifico tipo di informazione è la descrizione di questa tramite la sua forma, a valle di un operazione di codifica con o senza riduzione di ridondanza. Ad esempio la voce può essere individuata dal mezzo di rappresentazione descritto dalla Racc. G.711 dell'ITU-T.

45 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Informazione di utente (4/5) Una comunicazione si dice monomediale quando ha capacità di gestire un solo mezzo di rappresen- tazione; si dice invece multimediale quando la capacità di gestione riguarda una pluralità di mezzi di rappresentazione. G li stessi attributi sono utilizzati con riferimento a un servizio o a una applicazione. Una comunicazione si dice monomediale quando ha capacità di gestire un solo mezzo di rappresen- tazione; si dice invece multimediale quando la capacità di gestione riguarda una pluralità di mezzi di rappresentazione. G li stessi attributi sono utilizzati con riferimento a un servizio o a una applicazione.

46 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Informazione di utente (5/5) L'informazione di utente può essere scambiata tra due o più utenti o tra utenti e centri di servizio e, nello scambio, –può essere trattata dall'infrastruttura in modo trasparente; –può essere elaborata, come accade nei casi di una archiviazione, di una conversione di mezzo di rappresentazione (ad esempio, da testo a voce sintetizzata), di una codifica crittografica svolta all'interno della rete. L'informazione di utente può essere scambiata tra due o più utenti o tra utenti e centri di servizio e, nello scambio, –può essere trattata dall'infrastruttura in modo trasparente; –può essere elaborata, come accade nei casi di una archiviazione, di una conversione di mezzo di rappresentazione (ad esempio, da testo a voce sintetizzata), di una codifica crittografica svolta all'interno della rete.

47 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Informazione di segnalazione (1/2) L'informazione di segnalazione (o di controllo) e' di supporto affinché possa avvenire lo scambio dell'informazione di utente.

48 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Informazione di segnalazione (2/2) Ha lo scopo di consentire le interazioni tra cliente/utente e fornitore nell'ambito di quanto previsto –per inizializzare la comunicazione; –per negoziarne le caratteristiche qualitative e quantitative iniziali; –per modificare tali caratteristiche nel corso della comunicazione; –per ottenere un arricchimento dei servizi di base con il coinvolgimento di risorse di elaborazione accessibili nell'ambiente di comunicazione. Ha lo scopo di consentire le interazioni tra cliente/utente e fornitore nell'ambito di quanto previsto –per inizializzare la comunicazione; –per negoziarne le caratteristiche qualitative e quantitative iniziali; –per modificare tali caratteristiche nel corso della comunicazione; –per ottenere un arricchimento dei servizi di base con il coinvolgimento di risorse di elaborazione accessibili nell'ambiente di comunicazione.

49 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Informazione di gestione (1/2) L'informazione di gestione ha lo scopo di consentire il complesso di operazioni necessarie per gestire la fornitura dei servizi e i mezzi necessari allo scopo (ad esempio le risorse preposte al trasferimento delle informazioni di utente e di segnalazione). Tra le operazioni sopra citate vanno menzionate quelle connesse all'erogazione del servizio (operazioni di esercizio), al suo mantenimento (operazioni di manuten- zione) e al suo addebito (operazioni di amministrazione). L'informazione di gestione ha lo scopo di consentire il complesso di operazioni necessarie per gestire la fornitura dei servizi e i mezzi necessari allo scopo (ad esempio le risorse preposte al trasferimento delle informazioni di utente e di segnalazione). Tra le operazioni sopra citate vanno menzionate quelle connesse all'erogazione del servizio (operazioni di esercizio), al suo mantenimento (operazioni di manuten- zione) e al suo addebito (operazioni di amministrazione).

50 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Informazione di gestione (2/2) Per lo svolgimento di tali operazioni deve essere previsto uno scambio di informazioni tra le apparecchiature di rete e quelle terminali. Oggetto dello scambio e' l'informazione di gestione, che e' quindi anch'essa di supporto al trattamento infrastrutturale dell'informazione di utente. Per lo svolgimento di tali operazioni deve essere previsto uno scambio di informazioni tra le apparecchiature di rete e quelle terminali. Oggetto dello scambio e' l'informazione di gestione, che e' quindi anch'essa di supporto al trattamento infrastrutturale dell'informazione di utente.

51 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Trasferimento delle informazioni (1/2) Il trasferimento delle informazioni di utente, di segnalazione e di gestione può essere attuato nell'ambito di un'unica infrastruttura. Questa e' la soluzione adottata in passato per le reti dedicate a un servizio. Il trasferimento delle informazioni di utente, di segnalazione e di gestione può essere attuato nell'ambito di un'unica infrastruttura. Questa e' la soluzione adottata in passato per le reti dedicate a un servizio.

52 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Trasferimento delle informazioni (2/2) Gli attuali orientamenti verso l'integrazione dei servizi e verso "l'intelligenza" nelle reti sono a favore dell'impiego di infrastrutture separate. Per l'informazione di utente si attua allora una rete di trasporto, separata da quella di segnalazione (rete di segnalazione a canale comune) e da quella di gestione (rete di gestione). Gli attuali orientamenti verso l'integrazione dei servizi e verso "l'intelligenza" nelle reti sono a favore dell'impiego di infrastrutture separate. Per l'informazione di utente si attua allora una rete di trasporto, separata da quella di segnalazione (rete di segnalazione a canale comune) e da quella di gestione (rete di gestione).

53 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Tipi di reti Nellambito di infrastrutture uniche o separate si possono avere varii tipi di reti di telecomunicazioni, distinte in base –al tipo di utenza servita; –alla mobilità del terminale; –alla loro estensione; –alla gamma dei servizi supportati. Nellambito di infrastrutture uniche o separate si possono avere varii tipi di reti di telecomunicazioni, distinte in base –al tipo di utenza servita; –alla mobilità del terminale; –alla loro estensione; –alla gamma dei servizi supportati.

54 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Reti in base al tipo di utenza Rete pubblica: se l'accesso e' consentito a chiunque provveda a stabilire un accordo contrattuale con il fornitore di servizi; Rete privata: quando gli utenti abilitati all'accesso costituiscono un insieme chiuso con specifiche esigenze di comunicazione, che richiedono accordi tra cliente e fornitore non assimilabili a quelli in ambito pubblico. Rete pubblica: se l'accesso e' consentito a chiunque provveda a stabilire un accordo contrattuale con il fornitore di servizi; Rete privata: quando gli utenti abilitati all'accesso costituiscono un insieme chiuso con specifiche esigenze di comunicazione, che richiedono accordi tra cliente e fornitore non assimilabili a quelli in ambito pubblico.

55 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Reti in base alla mobilità del terminale Rete fissa : se i servizi supportati dalla rete sono accessibili solo da parte di utenti che, –ogniqualvolta desiderino comunicare, siano in posizione statica; –che, pur in movimento, rimangano in un intorno relativamente ristretto di un sito di riferimento (abitazione, ambiente di lavoro, ecc.). Rete mobile: se invece l'accesso e' consentito ad utenti che sono in movimento senza limitazioni alle loro possibilità di deambulazione (a piedi o su veicoli). Rete fissa : se i servizi supportati dalla rete sono accessibili solo da parte di utenti che, –ogniqualvolta desiderino comunicare, siano in posizione statica; –che, pur in movimento, rimangano in un intorno relativamente ristretto di un sito di riferimento (abitazione, ambiente di lavoro, ecc.). Rete mobile: se invece l'accesso e' consentito ad utenti che sono in movimento senza limitazioni alle loro possibilità di deambulazione (a piedi o su veicoli).

56 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Reti in base alla loro estensione Rete in area geografica (Wide Area Network, WAN): quando gli utenti sono distribuiti su un'area molto estesa (una nazione, un continente, l'intero globo terrestre). Rete in area locale (Local Area Network, LAN): quando larea interessata è ristretta ad un singolo edificio o a un complesso di insediamenti entro il raggio di qualche chilometro. Rete in area geografica (Wide Area Network, WAN): quando gli utenti sono distribuiti su un'area molto estesa (una nazione, un continente, l'intero globo terrestre). Rete in area locale (Local Area Network, LAN): quando larea interessata è ristretta ad un singolo edificio o a un complesso di insediamenti entro il raggio di qualche chilometro.

57 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Reti in base alla gamma dei servizi supportati (1/2) Reti dedicate a un servizio: –sono state concepite e realizzate in passato per la fornitura di un singolo servizio; –possono oggi essere utilizzate anche per un insieme ristretto di altri servizi, seppure con limitazioni severe per ciò che concerne la qualità conseguibile; esempi significativi di reti di questo tipo sono la rete telefonica e le reti per dati. Reti dedicate a un servizio: –sono state concepite e realizzate in passato per la fornitura di un singolo servizio; –possono oggi essere utilizzate anche per un insieme ristretto di altri servizi, seppure con limitazioni severe per ciò che concerne la qualità conseguibile; esempi significativi di reti di questo tipo sono la rete telefonica e le reti per dati.

58 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Reti in base alla gamma dei servizi supportati (2/2) Reti integrate nei servizi: –costituiscono quanto oggi è reso disponibile in un contesto di servizi in cui linformazione è trasferita con modalità numeriche; –il loro obiettivo e' rendere possibile la fornitura di una vasta gamma di servizi di telecomu- nicazione con prestazioni di qualità e di costo decisamente migliori rispetto a quelle ottenibili con le reti dedicate. Reti integrate nei servizi: –costituiscono quanto oggi è reso disponibile in un contesto di servizi in cui linformazione è trasferita con modalità numeriche; –il loro obiettivo e' rendere possibile la fornitura di una vasta gamma di servizi di telecomu- nicazione con prestazioni di qualità e di costo decisamente migliori rispetto a quelle ottenibili con le reti dedicate.

59 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Inizializzazione di una comunicazione Le modalità da seguire per dare inizio e conclusione a un trasferimento di informazione nell'ambito dell'utiliz- zazione di un particolare servizio di telecomunicazione (inizializzazione di una comunicazione) possono essere su basi: chiamata, prenotazione, permanente. Le modalità da seguire per dare inizio e conclusione a un trasferimento di informazione nell'ambito dell'utiliz- zazione di un particolare servizio di telecomunicazione (inizializzazione di una comunicazione) possono essere su basi: chiamata, prenotazione, permanente.

60 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Comunicazione su base chiamata (1/2) In una comunicazione su base chiamata (per brevità, chiamata) si distinguono tre fasi: –una fase iniziale di richiesta del servizio, –una fase intermedia di utilizzazione, –una fase finale di chiusura. In una chiamata è sempre possibile individuare, come attori, almeno due utenti: –da un lato l'utente chiamante, che presenta la richiesta di fornitura di un servizio, –dall'altro, l'utente chiamato, con cui il primo desidera stabilire uno scambio di informazione. In una comunicazione su base chiamata (per brevità, chiamata) si distinguono tre fasi: –una fase iniziale di richiesta del servizio, –una fase intermedia di utilizzazione, –una fase finale di chiusura. In una chiamata è sempre possibile individuare, come attori, almeno due utenti: –da un lato l'utente chiamante, che presenta la richiesta di fornitura di un servizio, –dall'altro, l'utente chiamato, con cui il primo desidera stabilire uno scambio di informazione.

61 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Comunicazione su base chiamata (2/2) Il termine "chiamata" viene normalmente utilizzato con riferimento a una interazione utente-rete in cui la rete risponde alla richiesta dell'utente non appena possibile, e cioè con un ritardo contenuto entro quanto consentito dalla tecnologia realizzativa e dalle condizioni di carico della rete. Il termine "chiamata" viene normalmente utilizzato con riferimento a una interazione utente-rete in cui la rete risponde alla richiesta dell'utente non appena possibile, e cioè con un ritardo contenuto entro quanto consentito dalla tecnologia realizzativa e dalle condizioni di carico della rete.

62 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Comunicazione su base prenotazione Anche in una comunicazione su base prenotazione si ha una organizzazione in fasi del tipo di quella definita per una chiamata, seppure su una diversa scala temporale. La comunicazione –inizia a un istante che è stato definito in precedenza al momento di una prenotazione dell'utente; –termina dopo un tempo che è stato prefissato al momento della prenotazione ovvero richiesto durante la svolgimento della comunicazione. Anche in una comunicazione su base prenotazione si ha una organizzazione in fasi del tipo di quella definita per una chiamata, seppure su una diversa scala temporale. La comunicazione –inizia a un istante che è stato definito in precedenza al momento di una prenotazione dell'utente; –termina dopo un tempo che è stato prefissato al momento della prenotazione ovvero richiesto durante la svolgimento della comunicazione.

63 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Comunicazione su base permanente In una comunicazione su base permanente non esiste una organizzazione in fasi. Esiste invece un contratto tra cliente e fornitore per la erogazione di un servizio senza vincoli sulla sua durata di fruizione. Nell'ambito di tale rapporto la comunicazione può iniziare a un istante qualunque successivo alla stipula del contratto e può continuare, a discrezione dell'utente, fino al termine stabilito contrattualmente. In una comunicazione su base permanente non esiste una organizzazione in fasi. Esiste invece un contratto tra cliente e fornitore per la erogazione di un servizio senza vincoli sulla sua durata di fruizione. Nell'ambito di tale rapporto la comunicazione può iniziare a un istante qualunque successivo alla stipula del contratto e può continuare, a discrezione dell'utente, fino al termine stabilito contrattualmente.

64 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a I.1 RETI E SERVIZI I.1.4: La normativa nelle telecomunicazioni

65 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Organismi Mondiali International Telecommunication Union (ITU) International Standard Organization (ISO) International Electrotechnical Commission (IEC) International Telecommunication Union (ITU) International Standard Organization (ISO) International Electrotechnical Commission (IEC)

66 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a ITU (1/2) E unagenzia specializzata delle Nazioni Unite, con sede in Ginevra e con il compito di armonizzare tutte le iniziative mondiali e regionali nel settore delle Telecomunicazioni Tiene tre tipi di conferenze amministrative tra cui si menziona: –WARC (World Administrative Radio Conference), considera e approva tutti i cambiamenti alle regolamentazioni sulle radio comunicazioni con particolare riferimento alluso dello spettro delle frequenze radio E unagenzia specializzata delle Nazioni Unite, con sede in Ginevra e con il compito di armonizzare tutte le iniziative mondiali e regionali nel settore delle Telecomunicazioni Tiene tre tipi di conferenze amministrative tra cui si menziona: –WARC (World Administrative Radio Conference), considera e approva tutti i cambiamenti alle regolamentazioni sulle radio comunicazioni con particolare riferimento alluso dello spettro delle frequenze radio

67 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a ITU (2/2) Dagli inizi degli anni 90 è organizzato in tre settori: –Sviluppo –Standardizzazione –Radiocomunicazioni Dagli inizi degli anni 90 è organizzato in tre settori: –Sviluppo –Standardizzazione –Radiocomunicazioni

68 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a ITU-TS (1/3) E il settore preposto ad attività di standardizzazione Include le precedenti attività svolte dal CCITT e parte dellattività di normativa precedentemente svolta dal CCIR. E il settore preposto ad attività di standardizzazione Include le precedenti attività svolte dal CCITT e parte dellattività di normativa precedentemente svolta dal CCIR.

69 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a ITU-TS (2/3) LITU-TS è il principale organismo internazionale per la produzione di standard tecnici nel campo delle Telecomunicazioni La sua attività è organizzata in Gruppi di Studio (Study Group-SG), che sono costituiti per trattare le cosiddette Questioni LITU-TS è il principale organismo internazionale per la produzione di standard tecnici nel campo delle Telecomunicazioni La sua attività è organizzata in Gruppi di Studio (Study Group-SG), che sono costituiti per trattare le cosiddette Questioni

70 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a ITU-TS (3/3) Produce Raccomandazioni: queste hanno carattere volontario, ma costituiscono di fatto un linea-guida fondamentale per le attività dei diversi attori nel mondo delle Telecomunicazioni

71 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a ITU-RS E il settore preposto ad attività sulle Radio- comunicazioni. Include il resto delle precedenti attività del CCIR e quella del IFBR (International Frequency Registra- tion Board). E il settore preposto ad attività sulle Radio- comunicazioni. Include il resto delle precedenti attività del CCIR e quella del IFBR (International Frequency Registra- tion Board).

72 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a ISO Ente delle Nazioni Unite, creato con lobiettivo di promuovere lo sviluppo della normativa interna- zionale per facilitare il commercio di beni e servizi nel mondo. Relativamente alle Telecomunicazioni e alle aree collegate, opera tramite un comitato tecnico congiunto con lIEC: Joint Technical Committee on Information Technology (JTC1). LISO-IEC JTC1 è organizzato in Comitati Tecnici (TC), attualmente oltre 170, e in Sotto-comitati (SC). Ente delle Nazioni Unite, creato con lobiettivo di promuovere lo sviluppo della normativa interna- zionale per facilitare il commercio di beni e servizi nel mondo. Relativamente alle Telecomunicazioni e alle aree collegate, opera tramite un comitato tecnico congiunto con lIEC: Joint Technical Committee on Information Technology (JTC1). LISO-IEC JTC1 è organizzato in Comitati Tecnici (TC), attualmente oltre 170, e in Sotto-comitati (SC).

73 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Organismi europei (1/2) European Telecommunication Standards Institute (ETSI) –la preparazione degli standard è effettuata da Comitati Tecnici (TC), che trattano argomenti specifici e che riferiscono allAssemblea Tecnica (TA) European Telecommunication Standards Institute (ETSI) –la preparazione degli standard è effettuata da Comitati Tecnici (TC), che trattano argomenti specifici e che riferiscono allAssemblea Tecnica (TA)

74 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Organismi europei (2/2) CEN (European Committee for Standardization): è lequivalente dellISO in ambito europeo CENELEC (European Committe for Electrotechnical Standardization) prepara standard elettrotecnici di interesse europeo. CEN (European Committee for Standardization): è lequivalente dellISO in ambito europeo CENELEC (European Committe for Electrotechnical Standardization) prepara standard elettrotecnici di interesse europeo.

75 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Gruppi di interesse Sono associazioni tra produttori, gestori e utilizzatori che si occupano di proporre agli organismi preposti la definizione di standard su argomenti specifici per ogni gruppo. Ad esempio: –ATM Forum –Frame Relay Forum –NM (Network Management) Forum –ECMA »associazione tra compagnie che sviluppano, producono e commercializzano componenti H&S e servizi nel campo IT&C Sono associazioni tra produttori, gestori e utilizzatori che si occupano di proporre agli organismi preposti la definizione di standard su argomenti specifici per ogni gruppo. Ad esempio: –ATM Forum –Frame Relay Forum –NM (Network Management) Forum –ECMA »associazione tra compagnie che sviluppano, producono e commercializzano componenti H&S e servizi nel campo IT&C

76 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a IAB (1/2) LInternet Architecture Board (IAB) è lorganizza- zione autonoma che –sovraintende alla organizzazione di Internet; –ne stabilisce le linee generali di funzionamento; –ne approva gli standard. LInternet Architecture Board (IAB) è lorganizza- zione autonoma che –sovraintende alla organizzazione di Internet; –ne stabilisce le linee generali di funzionamento; –ne approva gli standard.

77 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a IAB (2/2) LIAB controlla due organismi: –lInternet Engineering Task Force (IETF), che ha il compito di definire le modalità operative (protocolli e regole di funzionamento) di Internet nel breve-medio termine e che, per questo scopo è suddivisa in Gruppi di Lavoro preposti a argomenti specifici; –lInternet Research Task Force (IRTF), che ha il compito di occuparsi degli sviluppi di Internet a lungo termine. LIAB controlla due organismi: –lInternet Engineering Task Force (IETF), che ha il compito di definire le modalità operative (protocolli e regole di funzionamento) di Internet nel breve-medio termine e che, per questo scopo è suddivisa in Gruppi di Lavoro preposti a argomenti specifici; –lInternet Research Task Force (IRTF), che ha il compito di occuparsi degli sviluppi di Internet a lungo termine.

78 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a RFC In Internet, i documenti che descrivono gli standard sono denominati Request For Comments (RFC) in accordo alla denominazione originaria secondo cui, di fronte a un problema, si chiedeva a chiunque fosse interessato di proporre soluzioni.

79 I.2 Architetture di comunicazione 79 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a

80 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a CONTENUTI I.2.1: Architettura a strati e relativi elementi componenti I.2.2: Modelli di trattamento dellinformazione I.2.1: Architettura a strati e relativi elementi componenti I.2.2: Modelli di trattamento dellinformazione

81 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a I.2 ARCHITETTURE DI COMUNICAZIONE I.2.1: Architettura a strati e relativi elementi componenti

82 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Esigenza di modelli funzionali (1/2) Per progettare e per gestire processi di comunicazione si è dimostrata indispensabile la di- sponibilità di una descrizione astratta delle moda- lità di comunicazione tra due o più parti in posizioni tra loro remote e attraverso una infra-struttura di rete.

83 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Esigenza di modelli funzionali (2/2) Questa descrizione è un modello funzionale che è di riferimento per un rappresentazione dello ambiente di comunicazione. Lidentificazione del modello si svolge in vari passi logici. Il risultato è larchitettura della comunicazione; Elemento distintivo di questa è la presenza costante di interazioni tra due o più parti. Questa descrizione è un modello funzionale che è di riferimento per un rappresentazione dello ambiente di comunicazione. Lidentificazione del modello si svolge in vari passi logici. Il risultato è larchitettura della comunicazione; Elemento distintivo di questa è la presenza costante di interazioni tra due o più parti.

84 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Protocolli di comunicazione Le regole di interazione sono i protocolli di comunicazione; elementi costituenti sono: –la semantica: insieme dei comandi, delle azioni conseguenti e delle risposte attribuibili alle parti; –la sintassi: struttura dei comandi e delle ri- sposte; –la temporizzazione: sequenze temporali di emissione dei comandi e delle risposte. Le regole di interazione sono i protocolli di comunicazione; elementi costituenti sono: –la semantica: insieme dei comandi, delle azioni conseguenti e delle risposte attribuibili alle parti; –la sintassi: struttura dei comandi e delle ri- sposte; –la temporizzazione: sequenze temporali di emissione dei comandi e delle risposte.

85 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a La stratificazione (1/3) Supponiamo che linsieme delle funzioni da svolgere per consentire levoluzione di un processo di comunicazione sia –partizionato in sottoinsiemi funzionali; –organizzato in modo che questi sottoinsiemi funzionali operino in un ordine gerarchico. Coerentemente con queste ipotesi, ogni sotto- insieme è identificato da un numero crescente al crescere del livello gerarchico. Supponiamo che linsieme delle funzioni da svolgere per consentire levoluzione di un processo di comunicazione sia –partizionato in sottoinsiemi funzionali; –organizzato in modo che questi sottoinsiemi funzionali operino in un ordine gerarchico. Coerentemente con queste ipotesi, ogni sotto- insieme è identificato da un numero crescente al crescere del livello gerarchico.

86 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a La stratificazione (2/3) La partizione e lorganizzazione di sono effettuate in modo che ciascun sottoinsieme funzionale –interagisce solo con i sottoinsiemi che gli sono gerarchicamente adiacenti; –si comporta nei confronti di questi secondo il principio del valore aggiunto; –svolge le sue funzioni con modalità indipendenti dagli analoghi svolgimenti negli altri sotto-insiemi. Il soddisfacimento di queste ipotesi significa applicare il principio della stratificazione ad un ambiente di comunicazione. La partizione e lorganizzazione di sono effettuate in modo che ciascun sottoinsieme funzionale –interagisce solo con i sottoinsiemi che gli sono gerarchicamente adiacenti; –si comporta nei confronti di questi secondo il principio del valore aggiunto; –svolge le sue funzioni con modalità indipendenti dagli analoghi svolgimenti negli altri sotto-insiemi. Il soddisfacimento di queste ipotesi significa applicare il principio della stratificazione ad un ambiente di comunicazione.

87 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a La stratificazione (3/3) Secondo questo principio ogni sottoinsieme funzionale –riceve servizio dal sottoinsieme che gli è immediatamente inferiore nellordine gerarchico; –arricchisce questo servizio con il valore derivante dallo svolgimento delle proprie funzioni; –offre il nuovo servizio a valore aggiunto al sottoinsieme che gli è immediatamente superiore nellordine gerarchico. Secondo questo principio ogni sottoinsieme funzionale –riceve servizio dal sottoinsieme che gli è immediatamente inferiore nellordine gerarchico; –arricchisce questo servizio con il valore derivante dallo svolgimento delle proprie funzioni; –offre il nuovo servizio a valore aggiunto al sottoinsieme che gli è immediatamente superiore nellordine gerarchico.

88 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Elementi di base Processi applicativi Sistema A B C Mezzi trasmissivi

89 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Definizione di strato Sistema A B Strato più elevato Strato di rango N Strato più basso Mezzi trasmissivi Sottosistemi omologhi

90 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Servizio di strato Ogni strato di rango N fornisce un servizio allo strato di rango N+1. Per questo scopo utilizza il servizio fornito dallo strato di rango N-1. Arricchisce tale servizio con lo svolgimento di un particolare sottoinsieme delle proprie funzioni. Ogni strato di rango N fornisce un servizio allo strato di rango N+1. Per questo scopo utilizza il servizio fornito dallo strato di rango N-1. Arricchisce tale servizio con lo svolgimento di un particolare sottoinsieme delle proprie funzioni.

91 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Punto di accesso al servizio (N+1)-entità (N)-entità (N)-SAP (N)-entità (N+1)-strato (N)-strato (N)-utente (N+1)-entità (N)-SAP (N)-interfaccia (N)- fornitore

92 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Primitive di servizio (N+1)-entità (N)-entità (N)-fornitore (N+1)-strato (N)-strato (N)-utente (N+1)-entità (N)-protocollo Richiesta ConfermaIndicazione Risposta (N)-SAP

93 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Protocollo di strato Sistema A (N+1)-Servizio (N+1)-SAP (N+1)-Entità (N)-SAP (N)-Servizio (N)-Entità (N-1)-SAP (N+1)-Servizio (N+1)-SAP (N+1)-Entità (N)-SAP (N)-Servizio (N)-Entità (N-1)-SAP (N+1)-Protocollo (N)-Protocollo (N-1)-Strato (N)-Strato (N+1)-Strato Sistema B

94 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Sistemi terminali e intermedi Sistema terminale Sistema terminale Sistema intermedio

95 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a I.2 ARCHITETTURE DI COMUNICAZIONE I.2.2: Modelli di trattamento dellinformazione

96 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Trattamento in sistemi interconnessi Sistema intermedio Processo di origine Processo di destinazione Sistema terminale emittente Sistema terminale ricevente

97 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Comunicazioni di strato (N+1)-entità (N)-entità (N)-SAP (N)-entità (N)-fornitore (N+1)-strato (N)-strato (N)-utente (N+1)-entità (N)-SAP

98 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Flussi informativi sorgente Sistema intermedio collettore Sistema terminale Sistema terminale Flussi intra-strato Flusso inter-strato entità di strato

99 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Gestione dei protocolli Sistema intermedio Sistema terminale Sistema terminale Pila protocollare gestita da estremo a estremo Pile protocollari gestite sezione per sezione

100 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Rigenerazione e conversione P 3-1 P 2-1 P 1-1 P 3-1 P 2-1 P 1-1 P 3-1 P 2-1 P 1-1 P 3-2 P 2-2 P 1-2 Sistema intermedio Rigenerazione Conversione

101 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Modi di servizio Un servizio di strato può essere fruito dalle parti interessate con o senza una loro intesa preliminare; –nel caso in cui l'intesa sussista si parla di servizio con connessione (connection oriented), facendo riferimento con questo termine a un legame, almeno logico e in alcuni casi anche fisico, che viene stabilito tra le parti in comunicazione; –nel caso contrario si tratta di un servizio senza connessione (connection less). Un servizio di strato può essere fruito dalle parti interessate con o senza una loro intesa preliminare; –nel caso in cui l'intesa sussista si parla di servizio con connessione (connection oriented), facendo riferimento con questo termine a un legame, almeno logico e in alcuni casi anche fisico, che viene stabilito tra le parti in comunicazione; –nel caso contrario si tratta di un servizio senza connessione (connection less).

102 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Servizio con connessione Un servizio di strato con connessione ha alcune caratteristiche distintive: –una strutturazione in tre fasi temporali; –un accordo tra tre parti; –una negoziazione dei parametri di trasferimento; –un uso di indirizzamento con identificatori di connessione; –un legame logico tra i segmenti informativi scambiati. Un servizio di strato con connessione ha alcune caratteristiche distintive: –una strutturazione in tre fasi temporali; –un accordo tra tre parti; –una negoziazione dei parametri di trasferimento; –un uso di indirizzamento con identificatori di connessione; –un legame logico tra i segmenti informativi scambiati.

103 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Servizio senza connessione Le caratteristiche distintive di un servizio di strato senza connessione, sono: –una sola fase temporale; -un accordo tra solo due parti; -unassenza di negoziazione; -un uso di indirizzi per lorigine e la destinazione; -una indipendenza e autoconsistenza dei segmen- ti informativi scambiati. Le caratteristiche distintive di un servizio di strato senza connessione, sono: –una sola fase temporale; -un accordo tra solo due parti; -unassenza di negoziazione; -un uso di indirizzi per lorigine e la destinazione; -una indipendenza e autoconsistenza dei segmen- ti informativi scambiati.

104 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Strutturazione dellinformazione Indipendentemente dalla loro natura, le informazioni scambiate nell'ambito di una architettura di comunicazione sono strutturate in unità informative (UI), e cioè in segmenti di informazione per i quali vengono precisati il formato e la finalità. Indipendentemente dalla loro natura, le informazioni scambiate nell'ambito di una architettura di comunicazione sono strutturate in unità informative (UI), e cioè in segmenti di informazione per i quali vengono precisati il formato e la finalità.

105 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Flusso intra-strato (1/2) (N)-SDU (N)-PDU (N)-PCI (N+1)-PDU (N)-SAP (N+1)-Strato (N)-Strato

106 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Flusso intra-strato (2/2) P1 P2 P3 P4 SDU P1 P2 P1P2 P3P1P2 P3P1P2 P1 P2 P3 P4 Sistema emittenteSistema ricevente (N)-strato (N-1)-strato (N-2)-strato (N+1)-strato Incapsulamento Decapsulamento P1 P2 P3 P4 SDU P1 P2 P1P2 P3P1P2 P3P1P2 P1 P2 P3 P4

107 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Connessione di strato Sistema A (N+1)-Servizio (N+1)-SAP (N+1)-Entità (N)-SAP (N)-Servizio (N+1)-Servizio (N+1)-SAP (N+1)-Entità (N)-SAP (N)-Servizio (N)-Connessione (N-1)-Strato (N)-Strato (N+1)-Strato Sistema B

108 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Corrispondenze tra connessioni (1/2)

109 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Corrispondenze tra connessioni (2/2)

110 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Larchitettura OSI Strato di Applicazione Strato di Presentazione Strato di Sessione Strato di Trasporto Strato di Rete Strato di Collegamento Strato Fisico Mezzi trasmissivi Protocollo di Applicazione Protocollo di Presentazione Protocollo di Sessione Protocollo di Trasporto Protocollo di Rete Protocollo di Collegamento Protocollo di Strato Fisico Strato di Applicazione Strato di Presentazione Strato di Sessione Strato di Trasporto Strato di Rete Strato di Collegamento Strato Fisico

111 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Confronto dei modelli OSI e Internet Modello OSI Modello INTERNET Applicazione Presentazione Sessione Trasporto Rete Collegamento Fisico Applicativo Da Estremo a Estremo Internet Accesso di rete

112 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Pile protocollari Apparecchio terminale Apparecchio terminale Protocolli di utilizzazione Strati di utilizzazione Strati di trasferimento Rete di accesso Rete di trasporto Rete di accesso Bordo di rete Strati di trasferimento Strati di trasferimento Strati di trasferimento Strati di trasferimento Strati di utilizzazione Nodo di accesso Nodo di transito Nodo di accesso Protocolli di accesso Protocolli di transito Protocolli di accesso

113 I.3 Servizi di rete e modi di trasferimento 113 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a

114 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a CONTENUTI I.3.1: Obiettivi prestazionali I.3.2: Componenti di un modo di trasferimento I.3.3: Ritardi nel trasferimento a pacchetto I.3.4: Interconnessione di sotto-reti I.3.1: Obiettivi prestazionali I.3.2: Componenti di un modo di trasferimento I.3.3: Ritardi nel trasferimento a pacchetto I.3.4: Interconnessione di sotto-reti

115 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a I.3 SERVIZI DI RETE E MODI DI TRASFERIMENTO I.3.1: Obiettivi prestazionali

116 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Concetti generali Le caratteristiche e le prestazioni di un servizio di rete debbono essere adattate a quelle richieste nella fornitura del servizio applicativo, che fruisce di quanto messo a disposizione dal servizio di rete. La base per la fornitura di un servizio di rete è un modo di trasferimento, e cioè la modalità operativa per trasferire informazione, attraverso la rete logica, a partire da una sorgente (origine della comunicazione) per pervenire a un destinatario. Le caratteristiche e le prestazioni di un servizio di rete debbono essere adattate a quelle richieste nella fornitura del servizio applicativo, che fruisce di quanto messo a disposizione dal servizio di rete. La base per la fornitura di un servizio di rete è un modo di trasferimento, e cioè la modalità operativa per trasferire informazione, attraverso la rete logica, a partire da una sorgente (origine della comunicazione) per pervenire a un destinatario.

117 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Sorgenti informative (1/4) Una sorgente informativa, a seconda della sua natura, può emettere un segnale che può essere in forma –analogica (è il caso della voce); –numerica (è il caso dei dati). Nel seguito, in aderenza con le modalità oggi prevalentemente adottate (per ragioni tecnico- economiche), si supporrà che le emissioni in forma analogica siano sottoposte a una conversione analogico/numerica prima di procedere a una operazione di trasferimento. Una sorgente informativa, a seconda della sua natura, può emettere un segnale che può essere in forma –analogica (è il caso della voce); –numerica (è il caso dei dati). Nel seguito, in aderenza con le modalità oggi prevalentemente adottate (per ragioni tecnico- economiche), si supporrà che le emissioni in forma analogica siano sottoposte a una conversione analogico/numerica prima di procedere a una operazione di trasferimento.

118 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Sorgenti informative (2/4) Conseguentemente, ipotesi costante sarà che le sorgenti informative emettano (direttamente o indirettamente) in forma numerica. Se lutilizzazione dellinformazione trasferita deve essere in forma analogica, a destinazione occorre procedere ad una conversione numerica/analogica. Conseguentemente, ipotesi costante sarà che le sorgenti informative emettano (direttamente o indirettamente) in forma numerica. Se lutilizzazione dellinformazione trasferita deve essere in forma analogica, a destinazione occorre procedere ad una conversione numerica/analogica.

119 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Sorgenti informative (3/4) Il flusso informativo emesso da una sorgente (direttamente o indirettamente) è caratterizzabile con il suo ritmo binario di picco R p, e cioè con il numero massimo di cifre binarie che sono emesse nellunità di tempo. Questo ritmo può essere costante, come avviene nel caso di sorgenti CBR (Constant Bit Rate); variabile, come avviene nel caso di sorgenti VBR (Variable Bit Rate). Il flusso informativo emesso da una sorgente (direttamente o indirettamente) è caratterizzabile con il suo ritmo binario di picco R p, e cioè con il numero massimo di cifre binarie che sono emesse nellunità di tempo. Questo ritmo può essere costante, come avviene nel caso di sorgenti CBR (Constant Bit Rate); variabile, come avviene nel caso di sorgenti VBR (Variable Bit Rate).

120 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Sorgenti informative (4/4) Nelle sorgenti VBR il ritmo binario emesso assume valori, che sono caratterizzabili solo in termini statistici. Una loro caratterizzazione completa richiederebbe quindi la determinazione dei momenti di qualunque ordine del ritmo emesso; normalmente, per ovvii motivi di semplificazione, si preferisce limitare la caratterizzazione alla precisazione del –ritmo binario medio R m (momento del 1° ordine); –grado di intermittenza B, definito da Nelle sorgenti VBR il ritmo binario emesso assume valori, che sono caratterizzabili solo in termini statistici. Una loro caratterizzazione completa richiederebbe quindi la determinazione dei momenti di qualunque ordine del ritmo emesso; normalmente, per ovvii motivi di semplificazione, si preferisce limitare la caratterizzazione alla precisazione del –ritmo binario medio R m (momento del 1° ordine); –grado di intermittenza B, definito da

121 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Flussi informativi (1/4) Nel trasferimento linformazione è organizzata sotto forma di stringhe di cifre binarie. Queste stringhe possono essere sostanzialmente di due tipi, a seconda della loro appartenenza a: –un flusso intermittente, che è organizzato a messaggi (message type); –un flusso continuo (senza soluzione di continuità), che si presenta sotto forma di un getto ininterrotto (stream type) di cifre binarie. Nel trasferimento linformazione è organizzata sotto forma di stringhe di cifre binarie. Queste stringhe possono essere sostanzialmente di due tipi, a seconda della loro appartenenza a: –un flusso intermittente, che è organizzato a messaggi (message type); –un flusso continuo (senza soluzione di continuità), che si presenta sotto forma di un getto ininterrotto (stream type) di cifre binarie.

122 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Flussi informativi (2/4) Circa lorganizzazione del flusso informativo emesso da una sorgente, ogni stringa di cifre binarie (sequenza di cifre binarie consecutive) che lo compongono può essere trasferita, in alternativa, senza alcuna informazione aggiuntiva; con informazione aggiuntiva. Circa lorganizzazione del flusso informativo emesso da una sorgente, ogni stringa di cifre binarie (sequenza di cifre binarie consecutive) che lo compongono può essere trasferita, in alternativa, senza alcuna informazione aggiuntiva; con informazione aggiuntiva.

123 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Flussi informativi (3/4) Nel secondo caso (presenza di informazione aggiun- tiva), il trasferimento opera su unità informative (UI), che comprendono un testo e una intestazione, come in Figura I.3.1 : oil testo è il contenitore (parziale o totale) della stringa da trasferire; olintestazione è sede delle informazioni protocollari da associare alla stringa e, in particolare, delle informazioni di indirizzo a cui la stringa deve essere recapitata. Nel secondo caso (presenza di informazione aggiun- tiva), il trasferimento opera su unità informative (UI), che comprendono un testo e una intestazione, come in Figura I.3.1 : oil testo è il contenitore (parziale o totale) della stringa da trasferire; olintestazione è sede delle informazioni protocollari da associare alla stringa e, in particolare, delle informazioni di indirizzo a cui la stringa deve essere recapitata.

124 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Flussi informativi (4/4) Intestazione Testo UI Figura I.3.1

125 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Caratterizzazione di un elemento di rete Facciamo riferimento ad un elemento di rete, che è preposto a trasferire un flusso di cifre binarie. Per caratterizzare la domanda di utilizzazione di questo elemento e la relativa risposta, si possono definire: un carico medio (mean load); una capacità di trasferimento (transfer capacity); una portata media (throughput); un rendimento di utilizzazione. Dato che lutilizzazione dellelemento comporta ritardi di trasferimento, definiamo anche questi ritardi e precisiamo quali sono le loro componenti. Facciamo riferimento ad un elemento di rete, che è preposto a trasferire un flusso di cifre binarie. Per caratterizzare la domanda di utilizzazione di questo elemento e la relativa risposta, si possono definire: un carico medio (mean load); una capacità di trasferimento (transfer capacity); una portata media (throughput); un rendimento di utilizzazione. Dato che lutilizzazione dellelemento comporta ritardi di trasferimento, definiamo anche questi ritardi e precisiamo quali sono le loro componenti.

126 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Carico medio Il carico medio g di un elemento di rete è il numero medio (a lungo termine) di cifre binarie (bit) che lelemento dovrebbe trasferire nellunità di tempo per soddisfare la domanda di utilizzazione.

127 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Capacità di trasferimento Alla domanda rappresentata dal carico lelemento di rete risponde entro quanto consentito dalla sua capacità di trasferimento C. Tale capacità è il numero massimo di cifre binarie che lelemento di rete è in grado di trasferire nellunità di tempo: –riguarda esclusivamente la potenzialità dellelemento a svolgere i compiti che gli sono propri; –è quindi il dato di targa che qualifica la risorsa. Alla domanda rappresentata dal carico lelemento di rete risponde entro quanto consentito dalla sua capacità di trasferimento C. Tale capacità è il numero massimo di cifre binarie che lelemento di rete è in grado di trasferire nellunità di tempo: –riguarda esclusivamente la potenzialità dellelemento a svolgere i compiti che gli sono propri; –è quindi il dato di targa che qualifica la risorsa.

128 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Portata media La risposta di un elemento di rete al carico che lo interessa a seguito delle richieste di utilizzazione che gli sono presentate è costituita dalla portata media. La portata media s di un elemento di rete è il numero medio (a lungo termine) di cifre binarie che lelemento trasferisce nellunità di tempo. E ovviamente non superiore alla capacità s C. La risposta di un elemento di rete al carico che lo interessa a seguito delle richieste di utilizzazione che gli sono presentate è costituita dalla portata media. La portata media s di un elemento di rete è il numero medio (a lungo termine) di cifre binarie che lelemento trasferisce nellunità di tempo. E ovviamente non superiore alla capacità s C.

129 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Rendimento di utilizzazione (1/2) Il rendimento di utilizzazione U di un elemento di rete è definito dal rapporto tra la portata media e la capacità di trasferimento dellelemento U s / C. Esprime quindi la quota parte media del tempo in cui lelemento è utilizzato in base alla domanda esistente. Il rendimento di utilizzazione U di un elemento di rete è definito dal rapporto tra la portata media e la capacità di trasferimento dellelemento U s / C. Esprime quindi la quota parte media del tempo in cui lelemento è utilizzato in base alla domanda esistente.

130 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Rendimento di utilizzazione (2/2) Il rendimento di utilizzazione U è quindi una qualificazione della efficienza di utilizzazione dellelemento di rete. Lobiettivo prestazionale è assicurare, per ogni elemento e, ove possibile, un elevato rendimento di utilizzazione. Ciò corrisponde allesigenza economica di –limitare la quantità o la qualità delle risorse da rendere disponibili; –affrontare quindi un costo adeguato al beneficio ottenibile. Il rendimento di utilizzazione U è quindi una qualificazione della efficienza di utilizzazione dellelemento di rete. Lobiettivo prestazionale è assicurare, per ogni elemento e, ove possibile, un elevato rendimento di utilizzazione. Ciò corrisponde allesigenza economica di –limitare la quantità o la qualità delle risorse da rendere disponibili; –affrontare quindi un costo adeguato al beneficio ottenibile.

131 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Ritardo di trasferimento (1/4) Il ritardo di trasferimento di un flusso informativo attraverso un elemento di rete può essere definito distinguendo tra flussi intermittenti e flussi continui. In un flusso intermittente, tale ritardo è riferito ad un messaggio che compone il flusso ed è lintervallo di tempo che intercorre tra lemissione del primo bit del messaggio da parte dellorigine dellelemento di rete e la ricezione dellultimo bit del messaggio da parte della destinazione; tale definizione è illustrata in Figura I.3.2. Il ritardo di trasferimento di un flusso informativo attraverso un elemento di rete può essere definito distinguendo tra flussi intermittenti e flussi continui. In un flusso intermittente, tale ritardo è riferito ad un messaggio che compone il flusso ed è lintervallo di tempo che intercorre tra lemissione del primo bit del messaggio da parte dellorigine dellelemento di rete e la ricezione dellultimo bit del messaggio da parte della destinazione; tale definizione è illustrata in Figura I.3.2.

132 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Ritardo di trasferimento (2/4) inizio dellemissione ricezione a destinazione Messaggio Ritardo di trasferimento emissione allorigine TEMPI conclusione della ricezione Messaggio Figura I.3.2

133 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Ritardo di trasferimento (3/4) Nel caso di flusso continuo, il ritardo di trasferimento è invece riferito a ogni cifra binaria entrante nellelemento di rete ed è lintervallo di tempo che intercorre tra listante in cui un dato bit entra nellelemento di rete e listante in cui lo stesso bit ne esce.

134 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Ritardo di trasferimento (4/4) Concorrono in generale al suo valore le seguenti quattro componenti additive: –il ritardo di propagazione; –il ritardo di trasmissione; –il ritardo di elaborazione; –il ritardo di accodamento. Alcune di queste componenti possono mancare o essere trascurabili. I ritardi di propagazione e di trasmissione dipendono dalle caratteristiche del mezzo di trasferimento utilizzato nellelemento di rete. Concorrono in generale al suo valore le seguenti quattro componenti additive: –il ritardo di propagazione; –il ritardo di trasmissione; –il ritardo di elaborazione; –il ritardo di accodamento. Alcune di queste componenti possono mancare o essere trascurabili. I ritardi di propagazione e di trasmissione dipendono dalle caratteristiche del mezzo di trasferimento utilizzato nellelemento di rete.

135 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Ritardo di propagazione E lintervallo di tempo Δ che intercorre tra lemissione di un bit allorigine e la sua ricezione a destinazione. Dipende unicamente –dalla velocità di propagazione v p delle perturbazioni elettromagnetiche sul mezzo di trasferimento; –dalla distanza d tra lorigine e la destinazione su questo mezzo Ad esempio su un mezzo a propagazione guidata il ritardo di propagazione è di circa 4 s/km, mentre nel caso di propagazione libera tale ritardo è uguale a 3,3 s/km. E lintervallo di tempo Δ che intercorre tra lemissione di un bit allorigine e la sua ricezione a destinazione. Dipende unicamente –dalla velocità di propagazione v p delle perturbazioni elettromagnetiche sul mezzo di trasferimento; –dalla distanza d tra lorigine e la destinazione su questo mezzo Ad esempio su un mezzo a propagazione guidata il ritardo di propagazione è di circa 4 s/km, mentre nel caso di propagazione libera tale ritardo è uguale a 3,3 s/km.

136 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Ritardo di trasmissione (1/3) È riferito a una emissione, sia intermittente che continua, e riguarda una stringa di cifre binarie, ad es. una UI, emessa da un trasmettitore ad una estremità di un elemento di rete. Nel caso in cui il riferimento sia ad una UI, il ritardo di trasmissione è lintervallo di tempo T t tra la trasmissione del primo bit della UI e la trasmissione dellultimo bit da parte di un unità emittente ad una estremità dellelemento di rete; la definizione è illustrata in Figura I.3.3. È riferito a una emissione, sia intermittente che continua, e riguarda una stringa di cifre binarie, ad es. una UI, emessa da un trasmettitore ad una estremità di un elemento di rete. Nel caso in cui il riferimento sia ad una UI, il ritardo di trasmissione è lintervallo di tempo T t tra la trasmissione del primo bit della UI e la trasmissione dellultimo bit da parte di un unità emittente ad una estremità dellelemento di rete; la definizione è illustrata in Figura I.3.3.

137 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Ritardo di trasmissione (2/3) tempo inizio dellemissioneconclusione della emissione ritardo di trasmissione UI Figura I.3.3

138 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Ritardo di trasmissione (3/3) Tale ritardo T t dipende da –la lunghezza F (ad es. in bit) della UI; –la capacità di trasferimento C (ad es. in bit/s) del mezzo alluscita del trasmettitore ed è espresso da Tale ritardo T t dipende da –la lunghezza F (ad es. in bit) della UI; –la capacità di trasferimento C (ad es. in bit/s) del mezzo alluscita del trasmettitore ed è espresso da

139 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Ritardo di elaborazione Con riferimento al trattamento di una stringa di cifre binarie (ad es. di una UI), il ritardo di elaborazione è lintervallo di tempo necessario affinché una unità di elaborazione effettui unazione richiesta sulla stringa quando questa attraversa un dispositivo di rete contenente questa unità di elaborazione.

140 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Ritardo di accodamento E lintervallo di tempo in cui una stringa di cifre binarie (ad es. una UI) aspetta in un buffer (coda) prima di ricevere un certo tipo di servizio, come ad es. un trattamento protocollare o una trasmissione su una risorsa di trasferimento.

141 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Carattere aleatorio dei ritardi Con lesclusione del ritardo di propagazione, il ritardo di trasferimento e quelli di trasmissione, di elaborazione e di accodamento hanno tipicamente carattere aleatorio. Dovranno quindi essere caratterizzati attraverso i momenti (ad es. il valore atteso, la varianza, ecc.) delle relative distribuzioni di probabilità. Con lesclusione del ritardo di propagazione, il ritardo di trasferimento e quelli di trasmissione, di elaborazione e di accodamento hanno tipicamente carattere aleatorio. Dovranno quindi essere caratterizzati attraverso i momenti (ad es. il valore atteso, la varianza, ecc.) delle relative distribuzioni di probabilità.

142 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Trasferimento di un flusso informativo (1/6) Si desidera caratterizzare il trasferimento di un flusso informativo attraverso un elemento di rete; il flusso –è lingresso di una unità emittente (emettitore), collocata a una estremità dellelemento di rete; –è diretto a una unità ricevente (ricevitore), collocata a unaltra estremità dellelemento di rete. Si desidera caratterizzare il trasferimento di un flusso informativo attraverso un elemento di rete; il flusso –è lingresso di una unità emittente (emettitore), collocata a una estremità dellelemento di rete; –è diretto a una unità ricevente (ricevitore), collocata a unaltra estremità dellelemento di rete.

143 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Trasferimento di un flusso informativo (2/6) Supponiamo che –il flusso sia sezionato in stringhe utilizzate come testo di UI; –lemettitore operi a pieno carico e cioè emetta UI senza soluzione di continuità. Supponiamo che –il flusso sia sezionato in stringhe utilizzate come testo di UI; –lemettitore operi a pieno carico e cioè emetta UI senza soluzione di continuità.

144 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Trasferimento di un flusso informativo (3/6) Denotiamo con L la lunghezza (in bit) del testo di una UI, supposta costante; H la lunghezza (in bit) dellintestazione di una UI, supposta anchessa costante. Conseguentemente, la lunghezza costante F di una UI è data da in cui β = H /L è la quota di extra-informazione (e cioè la quota di informazione aggiuntiva che è necessaria per un trasfe- rimento tramite UI) Denotiamo con L la lunghezza (in bit) del testo di una UI, supposta costante; H la lunghezza (in bit) dellintestazione di una UI, supposta anchessa costante. Conseguentemente, la lunghezza costante F di una UI è data da in cui β = H /L è la quota di extra-informazione (e cioè la quota di informazione aggiuntiva che è necessaria per un trasfe- rimento tramite UI)

145 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Trasferimento di un flusso informativo (4/6) Sia inoltre T la durata di impegno dellemettitore per trasferire una UI. Le durate T sono quantità che assumono valori non inferiori al ritardo di trasmissione T t = F/C di una UI; la differenza T - T t >0 è leffetto di possibili vincoli protocollari; sono descrivibili solo in termini statistici a seguito di possibili riemissioni (per un eventuale recupero di errore) aventi natura aleatoria. Sia inoltre T la durata di impegno dellemettitore per trasferire una UI. Le durate T sono quantità che assumono valori non inferiori al ritardo di trasmissione T t = F/C di una UI; la differenza T - T t >0 è leffetto di possibili vincoli protocollari; sono descrivibili solo in termini statistici a seguito di possibili riemissioni (per un eventuale recupero di errore) aventi natura aleatoria.

146 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Trasferimento di un flusso informativo (5/6) Se Λ s è la portata media binaria netta dellemettitore, e cioè il numero medio di bit utili (ovvero di bit appartenenti al testo delle UI) che sono emessi nellunità di tempo; E[T] è il valore atteso della durata T, per definizione si ha Se Λ s è la portata media binaria netta dellemettitore, e cioè il numero medio di bit utili (ovvero di bit appartenenti al testo delle UI) che sono emessi nellunità di tempo; E[T] è il valore atteso della durata T, per definizione si ha

147 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Trasferimento di un flusso informativo (6/6) Conseguentemente, se C è la capacità del mezzo di trasferimento, il rendimento di utilizzazione U dellelemento di rete, sempre per definizione, è dato da Conseguentemente, se C è la capacità del mezzo di trasferimento, il rendimento di utilizzazione U dellelemento di rete, sempre per definizione, è dato da

148 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Prestazioni di un servizio di rete Le prestazioni più significative di un servizio di rete riguardano: -la flessibilità di accesso; -lintegrità informativa; -la trasparenza temporale. Le prestazioni più significative di un servizio di rete riguardano: -la flessibilità di accesso; -lintegrità informativa; -la trasparenza temporale.

149 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Flessibilità di accesso Rende conto delladattabilità del servizio di rete nel trattare flussi informativi aventi origine da sorgenti con caratteristiche di emissione (ritmo binario medio e grado di intermittenza) fra loro anche molto diverse; nellassicurare, in modo indipendente da dette caratte- ristiche, un accettabile rendimento di utilizzazione delle risorse condivise. Il grado di flessibilità di accesso misura lintervallo di variazione (dinamica) dei ritmi binari trattabili dal servizio di rete ed è di valore tanto più elevato quanto più largo è tale intervallo. Rende conto delladattabilità del servizio di rete nel trattare flussi informativi aventi origine da sorgenti con caratteristiche di emissione (ritmo binario medio e grado di intermittenza) fra loro anche molto diverse; nellassicurare, in modo indipendente da dette caratte- ristiche, un accettabile rendimento di utilizzazione delle risorse condivise. Il grado di flessibilità di accesso misura lintervallo di variazione (dinamica) dei ritmi binari trattabili dal servizio di rete ed è di valore tanto più elevato quanto più largo è tale intervallo.

150 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Integrità informativa Rende conto delle diversità che si possono manifestare in modo aleatorio (per cause di natura fisica o logica) tra linformazione emessa e quella ricevuta. Il grado di integrità informativa è misurabile dalla distanza tra le due sequenze di emissione e di ricezione ed è tanto più elevato quanto minore è tale distanza. Rende conto delle diversità che si possono manifestare in modo aleatorio (per cause di natura fisica o logica) tra linformazione emessa e quella ricevuta. Il grado di integrità informativa è misurabile dalla distanza tra le due sequenze di emissione e di ricezione ed è tanto più elevato quanto minore è tale distanza.

151 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Trasparenza temporale (1/2) Come considerato in Figura I.3.4, riguarda i ritardi che differenti segmenti della sequenza di ricezione possono presentare rispetto ai corrispondenti segmenti della sequenza di emissione. Il grado di trasparenza temporale può essere valutato quantitativamente con un parametro che qualifichi la variabilità dei ritardi e che sia di valore tanto più elevato quanto minore è tale variabilità. Come considerato in Figura I.3.4, riguarda i ritardi che differenti segmenti della sequenza di ricezione possono presentare rispetto ai corrispondenti segmenti della sequenza di emissione. Il grado di trasparenza temporale può essere valutato quantitativamente con un parametro che qualifichi la variabilità dei ritardi e che sia di valore tanto più elevato quanto minore è tale variabilità.

152 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Trasparenza temporale (2/2) TT T Tempo 1 T 2 T 3 T Figura I.3.4

153 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a I.3 SERVIZI DI RETE E MODI DI TRASFERIMENTO I.3.2: Componenti di un modo di trasferimento

154 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Componenti di un modo di trasferimento (1/4) Le componenti di un servizio di rete e del modo di trasferimento ad esso associato sono: la multiplazione; la commutazione; larchitettura protocollare. Le componenti di un servizio di rete e del modo di trasferimento ad esso associato sono: la multiplazione; la commutazione; larchitettura protocollare.

155 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Componenti di un modo di trasferimento (2/4) Lo schema di multiplazione identifica le modalità logiche adottate per utilizzare la capacità di trasferimento dei rami della rete, sia nella rete di accesso che in quella di trasporto, e cioè i modi in cui la banda disponibile di questi rami viene condivisa logicamente dai flussi informativi che li attraversano.

156 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Componenti di un modo di trasferimento (3/4) Il principio di commutazione riguarda i concetti generali sui quali è basato il funzionamento logico dei nodi di rete, e cioè i modi secondo cui l'informazione è trattata in un nodo per essere guidata verso la destinazione desiderata. In particolare questo principio descrive le modalità logiche adottate per attraversare i nodi e per utilizzarne la relativa capacità di elaborazione. Il principio di commutazione riguarda i concetti generali sui quali è basato il funzionamento logico dei nodi di rete, e cioè i modi secondo cui l'informazione è trattata in un nodo per essere guidata verso la destinazione desiderata. In particolare questo principio descrive le modalità logiche adottate per attraversare i nodi e per utilizzarne la relativa capacità di elaborazione.

157 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Componenti di un modo di trasferimento (4/4) Infine, l'architettura protocollare definisce la stratificazione delle funzioni di trasferimento, sia nell'ambito degli apparecchi terminali che in quello delle apparecchiature di rete (nodi di accesso o di transito). In particolare questa architettura individua le funzioni che ogni nodo deve svolgere sull'informazione in esso entrante e da esso uscente. Si tratta quindi dell'organizzazione delle funzioni che sono espletate, nelle reti di accesso e di trasporto, per assicurare il trasferimento entro fissati obiettivi prestazionali. Infine, l'architettura protocollare definisce la stratificazione delle funzioni di trasferimento, sia nell'ambito degli apparecchi terminali che in quello delle apparecchiature di rete (nodi di accesso o di transito). In particolare questa architettura individua le funzioni che ogni nodo deve svolgere sull'informazione in esso entrante e da esso uscente. Si tratta quindi dell'organizzazione delle funzioni che sono espletate, nelle reti di accesso e di trasporto, per assicurare il trasferimento entro fissati obiettivi prestazionali.

158 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Multiplatore a divisione di tempo (1/4) In un multiplatore TDM (Time Division Multiplexer) la funzione di multiplazione è svolta nel dominio del tempo; l asse dei tempi secondo cui opera lapparato può essere »strutturato in trame e queste suddivise in intervalli temporali (modalità SF); »suddiviso in intervalli temporali (modalità S); »non strutturato e non suddiviso (modalità U). In un multiplatore TDM (Time Division Multiplexer) la funzione di multiplazione è svolta nel dominio del tempo; l asse dei tempi secondo cui opera lapparato può essere »strutturato in trame e queste suddivise in intervalli temporali (modalità SF); »suddiviso in intervalli temporali (modalità S); »non strutturato e non suddiviso (modalità U).

159 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Multiplatore a divisione di tempo (2/4) Con la modalità SF si può attuare una multiplazione statica, nella quale a ogni comunicazione da multiplare è assegnato, allatto della sua inizializzazione, per tutta la sua durata, In modo indiviso, un canale fisico ottenuto da una suddivisione della capacità del canale multiplato. Con la modalità SF si può attuare una multiplazione statica, nella quale a ogni comunicazione da multiplare è assegnato, allatto della sua inizializzazione, per tutta la sua durata, In modo indiviso, un canale fisico ottenuto da una suddivisione della capacità del canale multiplato.

160 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Multiplatore a divisione di tempo (3/4) Con tutte e tre le modalità SF, S e U è attuabile una multiplazione dinamica, nella quale ogni comuni- cazione da multiplare può utilizzare lintera capacità del canale multiplato, ma in intervalli temporali distinti da quelli utilizzati da altre comunicazioni; lutilizzazione dellintero canale multiplato avviene quindi in modo condiviso; in accordo alle necessità di trasferimento; nel rispetto di opportune regole di controllo. Con tutte e tre le modalità SF, S e U è attuabile una multiplazione dinamica, nella quale ogni comuni- cazione da multiplare può utilizzare lintera capacità del canale multiplato, ma in intervalli temporali distinti da quelli utilizzati da altre comunicazioni; lutilizzazione dellintero canale multiplato avviene quindi in modo condiviso; in accordo alle necessità di trasferimento; nel rispetto di opportune regole di controllo.

161 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Multiplatore a divisione di tempo (4/4) Nel caso di multiplazione statica, ogni flusso multiplato non richiede informazione aggiuntiva. Nel caso di multiplazione dinamica, ogni flusso è segmentato in unità informative, nelle quali il testo è la parte utile, mentre lintestazione è extra- informazione. Nel caso di multiplazione statica, ogni flusso multiplato non richiede informazione aggiuntiva. Nel caso di multiplazione dinamica, ogni flusso è segmentato in unità informative, nelle quali il testo è la parte utile, mentre lintestazione è extra- informazione.

162 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Multiplazione statica (1/2) In un multiplatore statico (operante come gia detto nella modalità SF) indichiamo con T f la durata di una singola trama, detta di base; L s la lunghezza di un generico intervallo temporale (IT) e cioè il numero di bit in questo contenuti. Il rapporto L s /T f definisce un canale fisico, detto di base, ottenuto assegnando a una comunicazione da multiplare un IT utilizzato a periodicità di trama- base. In un multiplatore statico (operante come gia detto nella modalità SF) indichiamo con T f la durata di una singola trama, detta di base; L s la lunghezza di un generico intervallo temporale (IT) e cioè il numero di bit in questo contenuti. Il rapporto L s /T f definisce un canale fisico, detto di base, ottenuto assegnando a una comunicazione da multiplare un IT utilizzato a periodicità di trama- base.

163 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Multiplazione statica (2/2) La capacità C s del canale di base è quindi uguale a C s = L s /T f = L s C M / L f, (I.3.1) ove C M è la capacità del canale multiplato e L f è la lunghezza della trama-base che, per defini- zione, è data da L f = T f C M. (I.3.2) La capacità C s del canale di base è quindi uguale a C s = L s /T f = L s C M / L f, (I.3.1) ove C M è la capacità del canale multiplato e L f è la lunghezza della trama-base che, per defini- zione, è data da L f = T f C M. (I.3.2)

164 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Attuazioni di una multiplazione statica (1/3) Per analizzare le possibili attuazioni di una multiplazione statica supporremo costantemente che: i flussi da multiplare siano omogenei; il loro ritmo binario di picco sia uguale a R p ; a ogni comunicazione sia assegnata in modo statico una porzione dellasse dei tempi che si ripete con periodicità di una singola trama-base o di un multiplo di trame basi. Per analizzare le possibili attuazioni di una multiplazione statica supporremo costantemente che: i flussi da multiplare siano omogenei; il loro ritmo binario di picco sia uguale a R p ; a ogni comunicazione sia assegnata in modo statico una porzione dellasse dei tempi che si ripete con periodicità di una singola trama-base o di un multiplo di trame basi.

165 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Attuazioni di una multiplazione statica (2/3) In relazione ai valori della capacità C s del canale di base e al ritmo binario di picco R p, che caratterizza il flusso scambiato in una comunicazione da multiplare, si hanno le seguenti tre possibilità di multiplazione statica: se R p =C s, si effettua una multiplazione di base, in cui alla comunicazione è assegnato un IT singolo a periodicità di trama-base; In relazione ai valori della capacità C s del canale di base e al ritmo binario di picco R p, che caratterizza il flusso scambiato in una comunicazione da multiplare, si hanno le seguenti tre possibilità di multiplazione statica: se R p =C s, si effettua una multiplazione di base, in cui alla comunicazione è assegnato un IT singolo a periodicità di trama-base;

166 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Attuazioni di una multiplazione statica (3/3) se R p >C s, si opera una sovramultiplazione in cui alla comunicazione sono assegnati due o più IT da utilizzare a periodicità di trama-base (multiplazione a IT multiplo); se R p C s, si opera una sovramultiplazione in cui alla comunicazione sono assegnati due o più IT da utilizzare a periodicità di trama-base (multiplazione a IT multiplo); se R p

167 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Multiplazione statica a IT multiplo Supponiamo che sia R p /C s > 1. Siamo allora nel caso di una sovramultiplazione. Detto allora m > 1 il numero di IT per trama assegnato alla sorgente, la capacità così resa disponibile è uguale a mC s. Se m min è il numero minimo di IT per trama assegnato alla sorgente che emette al ritmo binario netto di picco R p, si può ottenere cioè m min deve essere il più piccolo intero non minore del rapporto R p /C s. Supponiamo che sia R p /C s > 1. Siamo allora nel caso di una sovramultiplazione. Detto allora m > 1 il numero di IT per trama assegnato alla sorgente, la capacità così resa disponibile è uguale a mC s. Se m min è il numero minimo di IT per trama assegnato alla sorgente che emette al ritmo binario netto di picco R p, si può ottenere cioè m min deve essere il più piccolo intero non minore del rapporto R p /C s. (I.3.3)

168 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Multiplazione statica a multitrama Se R p /C s < 1, è richiesta una sottomultiplazione, che, in questo caso, è realizzata con la modalità a multitrama. Indichiamo con n il numero di trame-base assegnato alla sorgente: la capacità così resa disponibile utilizzando un IT a periodicità di n trame-base, è uguale a L s /nT f = C s / n. Se allora n max è il numero massimo di trame-base assegnato alla sorgente, si può ottenere cioè n max deve essere il più grande intero non maggiore del rapporto C s /R p. Se R p /C s < 1, è richiesta una sottomultiplazione, che, in questo caso, è realizzata con la modalità a multitrama. Indichiamo con n il numero di trame-base assegnato alla sorgente: la capacità così resa disponibile utilizzando un IT a periodicità di n trame-base, è uguale a L s /nT f = C s / n. Se allora n max è il numero massimo di trame-base assegnato alla sorgente, si può ottenere cioè n max deve essere il più grande intero non maggiore del rapporto C s /R p. (I.3.4)

169 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Multiplazione statica a frazione di IT Se R p /C s < 1 e se si effettua una multiplazione statica a frazione di IT, indichiamo con L b < L s il numero di bit che sono assegnati alla sorgente in un IT a periodicità di trama-base; la capacità così ottenuta è uguale a L b /T f. Se allora L bmin è il numero minimo di bit per IT utilizzato a periodicità di trama – base, si ottiene Se R p /C s < 1 e se si effettua una multiplazione statica a frazione di IT, indichiamo con L b < L s il numero di bit che sono assegnati alla sorgente in un IT a periodicità di trama-base; la capacità così ottenuta è uguale a L b /T f. Se allora L bmin è il numero minimo di bit per IT utilizzato a periodicità di trama – base, si ottiene cioè L bmin deve essere il più piccolo intero non minore del prodotto R p T f. (I.3.5)

170 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Multiplazione dinamica: modalità di accesso (1/4) Supponiamo che le comunicazioni interessate a condividere lutilizzazione dellintero canale di uscita di un multiplatore TDM dinamico siano associate a sorgenti di informazione che emettono in modo intermittente: cioè a intervalli di attività seguano intervalli di latenza. Ognuna di queste comunicazioni utilizza lintero canale multiplato solo nei suoi intervalli di attività e rende accessibile lutilizzazione del canale ad altre comunicazioni nei suoi intervalli di latenza. Supponiamo che le comunicazioni interessate a condividere lutilizzazione dellintero canale di uscita di un multiplatore TDM dinamico siano associate a sorgenti di informazione che emettono in modo intermittente: cioè a intervalli di attività seguano intervalli di latenza. Ognuna di queste comunicazioni utilizza lintero canale multiplato solo nei suoi intervalli di attività e rende accessibile lutilizzazione del canale ad altre comunicazioni nei suoi intervalli di latenza.

171 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Multiplazione dinamica: modalità di accesso (2/4) Questa modalità di condivisione richiede però lo svolgimento di un controllo che risolva le condizioni di contesa, che si possono manifestare quando il canale risulta occupato da una comunicazione e altre comunicazioni presentano intervalli di attività parzialmente o totalmente sovrapposti nel tempo. Per facilitare la risoluzione delle contese, sono previste due modalità di accesso alla risorsa. Questa modalità di condivisione richiede però lo svolgimento di un controllo che risolva le condizioni di contesa, che si possono manifestare quando il canale risulta occupato da una comunicazione e altre comunicazioni presentano intervalli di attività parzialmente o totalmente sovrapposti nel tempo. Per facilitare la risoluzione delle contese, sono previste due modalità di accesso alla risorsa.

172 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Multiplazione dinamica: modalità di accesso (3/4) Nella prima di queste, ogni comunicazione, senza alcun altro vincolo rispetto alle altre comunicazioni interessate, presenta la sua richiesta di accesso quando si manifesta un suo intervallo di attività; se la richiesta può essere accolta la comunicazione accede al canale; se non lo può dovrà presentare una richiesta successiva. Questa modalità di accesso è detta a domanda. Nella prima di queste, ogni comunicazione, senza alcun altro vincolo rispetto alle altre comunicazioni interessate, presenta la sua richiesta di accesso quando si manifesta un suo intervallo di attività; se la richiesta può essere accolta la comunicazione accede al canale; se non lo può dovrà presentare una richiesta successiva. Questa modalità di accesso è detta a domanda.

173 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Multiplazione dinamica: modalità di accesso (4/4) La seconda modalità è detta a prenotazione e prevede che ogni comunicazione interessata prenoti un accesso allinizio della sua evoluzione e si comporti come nella modalità a domanda solo quando riceve unaccettazione della sua prenota- zione. Il vantaggio rispetto alla modalità a domanda risiede nel restringimento del numero di comunica- zioni abilitate allaccesso. La seconda modalità è detta a prenotazione e prevede che ogni comunicazione interessata prenoti un accesso allinizio della sua evoluzione e si comporti come nella modalità a domanda solo quando riceve unaccettazione della sua prenota- zione. Il vantaggio rispetto alla modalità a domanda risiede nel restringimento del numero di comunica- zioni abilitate allaccesso.

174 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Multiplazione dinamica: accettazione (1/2) Laccettazione è il criterio che consente di accettare o meno una nuova prenotazione di accesso a una multiplazione dinamica da parte di una comunicazione che ne fa richiesta. Il criterio di accettazione si basa su dati forniti da ogni comunicazione richiedente e su una loro elaborazione effettuata dagli organi preposti alla decisione. Laccettazione è il criterio che consente di accettare o meno una nuova prenotazione di accesso a una multiplazione dinamica da parte di una comunicazione che ne fa richiesta. Il criterio di accettazione si basa su dati forniti da ogni comunicazione richiedente e su una loro elaborazione effettuata dagli organi preposti alla decisione.

175 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Multiplazione dinamica: accettazione (2/2) Tra i criteri di accettazione di accesso, se ne possono ipotizzare di due tipi principali: –lassegnazione a domanda media; –lassegnazione a domanda di picco. che sono applicabili con riferimento a due ipotesi riguardanti la modalità di risoluzione delle contese di utilizzazione: modalità puramente a ritardo modalità puramente a perdita. È anche considerabile una modalità a ritardo con perdita. Tra i criteri di accettazione di accesso, se ne possono ipotizzare di due tipi principali: –lassegnazione a domanda media; –lassegnazione a domanda di picco. che sono applicabili con riferimento a due ipotesi riguardanti la modalità di risoluzione delle contese di utilizzazione: modalità puramente a ritardo modalità puramente a perdita. È anche considerabile una modalità a ritardo con perdita.

176 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Multiplazione dinamica: prestazioni (1/3) Se le contese di utilizzazione sono risolte con trattamento puramente a ritardo: –il grado di trasparenza temporale subisce un peggioramento, in quanto il tempo di sosta nel buffer di multiplazione è una quantità variabile aleatoriamente; –il grado di integrità informativa non subisce variazioni legate alloperazione di multiplazione. Se le contese di utilizzazione sono risolte con trattamento puramente a ritardo: –il grado di trasparenza temporale subisce un peggioramento, in quanto il tempo di sosta nel buffer di multiplazione è una quantità variabile aleatoriamente; –il grado di integrità informativa non subisce variazioni legate alloperazione di multiplazione.

177 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Multiplazione dinamica: prestazioni (2/3) Se le contese di utilizzazione sono risolte con trattamento puramente a perdita: –il grado di trasparenza temporale non subisce deterioramenti; –il grado di integrità informativa subisce un peggioramento, in quanto si scartano le UI che incontrano congestione. Se le contese di utilizzazione sono risolte con trattamento puramente a perdita: –il grado di trasparenza temporale non subisce deterioramenti; –il grado di integrità informativa subisce un peggioramento, in quanto si scartano le UI che incontrano congestione.

178 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Multiplazione dinamica: prestazioni (3/3) Indipendentemente dalle modalità di risoluzione delle contese di utilizzazione, il grado di flessibilità di accesso è il massimo possibile, dato che la capacità di trasferimento del canale multiplato è utilizzata, di volta in volta, secondo le necessità delle sorgenti tributarie.

179 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a La commutazione (1/2) Per un nodo della rete logica, la commutazione definisce il modo secondo cui un qualunque ingresso del nodo (ramo di ingresso) viene associato logicamente con una qualunque uscita (ramo di uscita).

180 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a La commutazione (2/2) Lo scopo è attuare uno scambio, tra ingresso e uscita del nodo, operato sul flusso di informazione che perviene al nodo nellambito dellespletamento di un servizio di rete. La definizione riguarda comunicazioni punto- punto, ma può essere generalizzata al caso di comunicazioni multipunto. Lo scopo è attuare uno scambio, tra ingresso e uscita del nodo, operato sul flusso di informazione che perviene al nodo nellambito dellespletamento di un servizio di rete. La definizione riguarda comunicazioni punto- punto, ma può essere generalizzata al caso di comunicazioni multipunto.

181 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Funzioni componenti (1/2) Una commutazione è attuata per mezzo delle funzioni di – instradamento –attraversamento. Una commutazione è attuata per mezzo delle funzioni di – instradamento –attraversamento.

182 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Funzioni componenti (2/2) In un nodo della rete logica, –linstradamento è la funzione decisionale, che ha lo scopo di stabilire il ramo di uscita verso cui deve essere inoltrato un segmento informativo che perviene da un ramo dingresso; –lattraversamento è la funzione attuativa, che ha lo scopo di trasferire, attraverso quel nodo, un segmento informativo da un ramo dingresso ad uno di uscita. In un nodo della rete logica, –linstradamento è la funzione decisionale, che ha lo scopo di stabilire il ramo di uscita verso cui deve essere inoltrato un segmento informativo che perviene da un ramo dingresso; –lattraversamento è la funzione attuativa, che ha lo scopo di trasferire, attraverso quel nodo, un segmento informativo da un ramo dingresso ad uno di uscita.

183 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Attraversamento (1/2) Lattraversamento di un nodo avviene con due differenti modi : –modo diretto, in cui »i flussi informativi allingresso e alluscita del nodo sono multiplati staticamente; »il percorso interno ingresso-uscita è temporalmente trasparente. Lattraversamento di un nodo avviene con due differenti modi : –modo diretto, in cui »i flussi informativi allingresso e alluscita del nodo sono multiplati staticamente; »il percorso interno ingresso-uscita è temporalmente trasparente.

184 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Attraversamento (2/2) –modo ad immagazzinamento e rilancio, in cui »i flussi informativi allingresso e alluscita del nodo, strutturati in UI, sono multiplati dinamicamente; »ogni UI attraversante il nodo viene memo- rizzata prima di essere rilanciata verso luscita. –modo ad immagazzinamento e rilancio, in cui »i flussi informativi allingresso e alluscita del nodo, strutturati in UI, sono multiplati dinamicamente; »ogni UI attraversante il nodo viene memo- rizzata prima di essere rilanciata verso luscita.

185 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Immagazzinamento e rilancio (1/2) La memorizzazione di ogni UI allinterno del nodo attraversato ha un triplice scopo: consentire il trattamento protocollare della UI, ad esempio per rivelare la presenza di errori e per individuare lindirizzo di destinazione della UI; facilitare la gestione di differenti capacità di trasferimento sui rami entranti nel nodo e da questo uscenti; risolvere con modalità a ritardo (bufferizzazione) le contese che possono manifestarsi sui rami uscenti dal nodo. La memorizzazione di ogni UI allinterno del nodo attraversato ha un triplice scopo: consentire il trattamento protocollare della UI, ad esempio per rivelare la presenza di errori e per individuare lindirizzo di destinazione della UI; facilitare la gestione di differenti capacità di trasferimento sui rami entranti nel nodo e da questo uscenti; risolvere con modalità a ritardo (bufferizzazione) le contese che possono manifestarsi sui rami uscenti dal nodo.

186 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Immagazzinamento e rilancio (2/2) La memorizzazione che normalmente si effettua per questi scopi è completa e riguarda quindi lintera UI. Tuttavia, se il trattamento protocollare riguarda la sola intestazione (ad es. per la lettura dellindirizzo di destinazione) e quando non sussiste contesa in uscita, si può limitare la memorizzazione alla sola intestazione della UI; ciò riduce ovviamente il ritardo di attraversamento del nodo. La memorizzazione che normalmente si effettua per questi scopi è completa e riguarda quindi lintera UI. Tuttavia, se il trattamento protocollare riguarda la sola intestazione (ad es. per la lettura dellindirizzo di destinazione) e quando non sussiste contesa in uscita, si può limitare la memorizzazione alla sola intestazione della UI; ciò riduce ovviamente il ritardo di attraversamento del nodo.

187 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Relazioni tra le parti Un servizio di rete può essere – con connessione; – senza connessione. Nel primo caso, si possono avere due alternative: Un servizio di rete può essere – con connessione; – senza connessione. Nel primo caso, si possono avere due alternative: MODO DI SERVIZIO TIPO DI CONNESSIONE Con connessione fisica o virtuale commutata semi-permanente

188 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Principi di commutazione SERVIZIO DI RETE ASSEGNAZIONE DELLE RISORSE MODO DI ATTRAVERSAMENTO MULTIPLAZIONE tecnica a circuito tecnica a pacchetto con connessione tecnica a pacchetto senza connessione diretto a immagazzinamen to e rilancio statica dinamica con connessione fisica con connessione virtuale senza connessione

189 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Modo di trasferimento a circuito Servizio di rete: –con connessione fisica Multiplazione: –statica Commutazione: –attraversamento nel modo diretto Architettura protocollare: –strato MT nello strato 1. Servizio di rete: –con connessione fisica Multiplazione: –statica Commutazione: –attraversamento nel modo diretto Architettura protocollare: –strato MT nello strato 1.

190 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Modo di trasferimento a pacchetto Servizio di rete: –con connessione virtuale o senza connessione Multiplazione: –dinamica Commutazione: –attraversamento nella modalità ad immagazzina- mento e rilancio Architettura protocollare: –strato MT nello strato 3. Servizio di rete: –con connessione virtuale o senza connessione Multiplazione: –dinamica Commutazione: –attraversamento nella modalità ad immagazzina- mento e rilancio Architettura protocollare: –strato MT nello strato 3.

191 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a I.3 SERVIZI DI RETE E MODI DI TRASFERIMENTO I.3.3 Ritardi nel trasferimento a pacchetto

192 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Quadro di riferimento (1/2) Vengono svolte alcune considerazioni sul ritardo di trasferimento D che deve subire un flusso informativo nel suo transito attraverso una rete operante con modo di trasferimento a pacchetto. Distinguiamo i due casi di –flusso intermittente –flusso continuo e supponiamo che il percorso di rete seguito dai due tipi di flussi sia descritto da un modello geometrico includente rami e nodi tra una sorgente e un collettore. Vengono svolte alcune considerazioni sul ritardo di trasferimento D che deve subire un flusso informativo nel suo transito attraverso una rete operante con modo di trasferimento a pacchetto. Distinguiamo i due casi di –flusso intermittente –flusso continuo e supponiamo che il percorso di rete seguito dai due tipi di flussi sia descritto da un modello geometrico includente rami e nodi tra una sorgente e un collettore.

193 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Quadro di riferimento (2/2) Indichiamo con Q il numero dei rami componenti il percorso; C i la capacità di trasferimento del ramo i-esimo ( i = 1,2…Q ); Δ i il ritardo di propagazione sul ramo i-esimo (i = 1,2..Q ). Indichiamo con Q il numero dei rami componenti il percorso; C i la capacità di trasferimento del ramo i-esimo ( i = 1,2…Q ); Δ i il ritardo di propagazione sul ramo i-esimo (i = 1,2..Q ).

194 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Caso di flusso intermittente (1/4) Facciamo riferimento ad un generico messaggio che compone il flusso considerato e indichiamo con M la sua lunghezza in bit, che supponiamo essere una quantità aleatoria. Tale messaggio è segmentato in pacchetti, in ognuno dei quali è presente una intestazione di lunghezza costante uguale ad H bit. La lunghezza del testo di tutti i pacchetti è supposta costante e uguale a L bit,salvo nellultimo pacchetto ove il testo è costituito dallo sfrido della segmentazione ed ha quindi una lunghezza in generale inferiore ad L. Facciamo riferimento ad un generico messaggio che compone il flusso considerato e indichiamo con M la sua lunghezza in bit, che supponiamo essere una quantità aleatoria. Tale messaggio è segmentato in pacchetti, in ognuno dei quali è presente una intestazione di lunghezza costante uguale ad H bit. La lunghezza del testo di tutti i pacchetti è supposta costante e uguale a L bit,salvo nellultimo pacchetto ove il testo è costituito dallo sfrido della segmentazione ed ha quindi una lunghezza in generale inferiore ad L.

195 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Caso di flusso intermittente (2/4) In accordo allattraversamento dei nodi con modalità ad immagazzinamento e rilancio, il trasferimento del messaggio avviene attraverso una successione di salti che consentono al messaggio di passare da un nodo a quello successivo e dallorigine alla destinazione.

196 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Caso di flusso intermittente (3/4) Conseguentemente, il ritardo D dipende da: –le capacità di trasferimento dei rami attraversati dal percorso di rete; –i ritardi di propagazione su questi rami; –le lunghezze (in cifre binarie) del messaggio e delle parti in cui il messaggio viene segmentato; –il numero di salti intermedi; –il ritardo di accodamento e quello di elaborazione in ogni nodo coinvolto nel trasferimento. Conseguentemente, il ritardo D dipende da: –le capacità di trasferimento dei rami attraversati dal percorso di rete; –i ritardi di propagazione su questi rami; –le lunghezze (in cifre binarie) del messaggio e delle parti in cui il messaggio viene segmentato; –il numero di salti intermedi; –il ritardo di accodamento e quello di elaborazione in ogni nodo coinvolto nel trasferimento.

197 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Caso di flusso intermittente (4/4) Esaminiamo come questi vari contributi si combinano per determinare il ritardo D. Il ritardo di propagazione complessivo tra origine e destinazione, a parità della velocità di propagazione sui mezzi trasmissivi utilizzati sui rami, dipende unicamente dalla lunghezza del percorso di rete. I ritardi di accodamento/elaborazione nei nodi coinvolti dipendono dal carico di lavoro che interessa i rami e i nodi componenti il percorso di rete. Infine i tempi di trasmissione sui rami attraversati forniscono un contributo a D che è determinato da due fattori: leffetto pipelining e quello overhead. Esaminiamo come questi vari contributi si combinano per determinare il ritardo D. Il ritardo di propagazione complessivo tra origine e destinazione, a parità della velocità di propagazione sui mezzi trasmissivi utilizzati sui rami, dipende unicamente dalla lunghezza del percorso di rete. I ritardi di accodamento/elaborazione nei nodi coinvolti dipendono dal carico di lavoro che interessa i rami e i nodi componenti il percorso di rete. Infine i tempi di trasmissione sui rami attraversati forniscono un contributo a D che è determinato da due fattori: leffetto pipelining e quello overhead.

198 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Effetto pipelining (1/4) Per valutare lincidenza del primo di questi effetti, sup- poniamo che ogni nodo operi in modo che un pacchetto sia completamente memorizzato prima di essere rilanciato verso il nodo successivo lungo il percorso di rete. Allora è immediato convincersi che il contributo dei tempi di trasmissione può essere ridotto segmentando il messaggio in pacchetti più corti. Per valutare lincidenza del primo di questi effetti, sup- poniamo che ogni nodo operi in modo che un pacchetto sia completamente memorizzato prima di essere rilanciato verso il nodo successivo lungo il percorso di rete. Allora è immediato convincersi che il contributo dei tempi di trasmissione può essere ridotto segmentando il messaggio in pacchetti più corti.

199 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Effetto pipelining (2/4) Ad esempio, consideriamo il caso di un percorso di rete a due salti come nel diagramma tempo-spazio mostrato in Figura I.3.5. Se il messaggio non è segmentato, questo contributo è uguale a 2 volte il tempo di trasmissione dellintero mes-saggio, dato che questo, una volta effettuato il primo salto, può essere riemesso solo dopo essere stato completamente memorizzato. Se invece il messaggio è segmentato in due pacchetti e se si trascura laggiunta dei bit di intestazione, il contributo è uguale a 1,5 volte il tempo di trasmissione dellintero messaggio. Ad esempio, consideriamo il caso di un percorso di rete a due salti come nel diagramma tempo-spazio mostrato in Figura I.3.5. Se il messaggio non è segmentato, questo contributo è uguale a 2 volte il tempo di trasmissione dellintero mes-saggio, dato che questo, una volta effettuato il primo salto, può essere riemesso solo dopo essere stato completamente memorizzato. Se invece il messaggio è segmentato in due pacchetti e se si trascura laggiunta dei bit di intestazione, il contributo è uguale a 1,5 volte il tempo di trasmissione dellintero messaggio.

200 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Effetto pipelining (3/4) Spazio C PHM D Δ C HL Tempo Origine Destin. 123 Figura I.3.5 (Q = 2 ; P = 3)

201 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Effetto pipelining (4/4) Questa riduzione è legata al fatto che il secondo nodo può rilanciare il primo pacchetto non appena ne ha completata la memorizzazione e mentre sta ancora completando la memorizzazione del secondo pacchetto. Questo parallelismo tra le emissioni successive su rami consecutivi di un percorso di rete è reso possibile dalla segmentazione del messaggio; si tratta delleffetto pipelining. Quanto ora detto potrebbe indurre alla conclusione che convenga incrementare la segmentazione e quindi operare con pacchetti più corti a parità di lunghezza del messaggio. Questa riduzione è legata al fatto che il secondo nodo può rilanciare il primo pacchetto non appena ne ha completata la memorizzazione e mentre sta ancora completando la memorizzazione del secondo pacchetto. Questo parallelismo tra le emissioni successive su rami consecutivi di un percorso di rete è reso possibile dalla segmentazione del messaggio; si tratta delleffetto pipelining. Quanto ora detto potrebbe indurre alla conclusione che convenga incrementare la segmentazione e quindi operare con pacchetti più corti a parità di lunghezza del messaggio.

202 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Effetto overhead (1/3) Aumentando però il numero di pacchetti in cui viene segmentato il messaggio, aumenta anche il numero di bit di extra-informazione, da aggiungere come intestazione al testo di ogni pacchetto. Ad esempio, se si segmenta il messaggio in P pacchetti, allora il numero totale di cifre binarie da trasferire aumenta da M a M+PH. Questo incremento, costituente leffetto overhead, com- porta un corrispondente aumento del contributo legato al tempo di trasmissione. Aumentando però il numero di pacchetti in cui viene segmentato il messaggio, aumenta anche il numero di bit di extra-informazione, da aggiungere come intestazione al testo di ogni pacchetto. Ad esempio, se si segmenta il messaggio in P pacchetti, allora il numero totale di cifre binarie da trasferire aumenta da M a M+PH. Questo incremento, costituente leffetto overhead, com- porta un corrispondente aumento del contributo legato al tempo di trasmissione.

203 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Effetto overhead (2/3) Daltra parte il numero P di pacchetti risultanti dalla segmentazione è uguale a Di questi pacchetti i primi P - 1 hanno un testo che è costituito da L bit, mentre il testo del pacchetto finale ha lunghezza compresa tra 1 e L. Il numero totale B di cifre binarie dopo la formazione dei pacchetti con le loro intestazioni è quindi dato da Dalle espressioni di B e di P si può valutare come variano lefficienza di trasferimento e il carico di elaborazione in funzione della lunghezza L. Daltra parte il numero P di pacchetti risultanti dalla segmentazione è uguale a Di questi pacchetti i primi P - 1 hanno un testo che è costituito da L bit, mentre il testo del pacchetto finale ha lunghezza compresa tra 1 e L. Il numero totale B di cifre binarie dopo la formazione dei pacchetti con le loro intestazioni è quindi dato da Dalle espressioni di B e di P si può valutare come variano lefficienza di trasferimento e il carico di elaborazione in funzione della lunghezza L.

204 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Effetto overhead (3/3) Se M tende allinfinito, la inefficienza di trasferimento (complemento a 1 dellefficienza) è uguale a H/(H + L) e quindi aumenta al diminuire di L; al decrescere di L a parità di M, diminuisce allora lefficienza di trasferimento. Daltra parte il carico di elaborazione aumenta al crescere del numero P di pacchetti per un fissato M; ma P aumenta se si diminuisce L; quindi al decrescere di L a parità di M aumenta il carico di elaborazione. In sintesi lefficienza di trasferimento e il carico di elaborazione consigliano di operare con elevati valori di L. Se M tende allinfinito, la inefficienza di trasferimento (complemento a 1 dellefficienza) è uguale a H/(H + L) e quindi aumenta al diminuire di L; al decrescere di L a parità di M, diminuisce allora lefficienza di trasferimento. Daltra parte il carico di elaborazione aumenta al crescere del numero P di pacchetti per un fissato M; ma P aumenta se si diminuisce L; quindi al decrescere di L a parità di M aumenta il carico di elaborazione. In sintesi lefficienza di trasferimento e il carico di elaborazione consigliano di operare con elevati valori di L.

205 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Ritardo di trasferimento (1/6) Per il calcolo del ritardo D, –indichiamo con C e Δ i valori posti separatamente uguali per le capacità e i ritardi di propagazione dei rami del percorso di rete; –assumiamo che, come duso, lattraversamento di ogni nodo avvenga con una memorizzazione completa dei pacchetti prima del loro rilancio; Per il calcolo del ritardo D, –indichiamo con C e Δ i valori posti separatamente uguali per le capacità e i ritardi di propagazione dei rami del percorso di rete; –assumiamo che, come duso, lattraversamento di ogni nodo avvenga con una memorizzazione completa dei pacchetti prima del loro rilancio;

206 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Ritardo di trasferimento (2/6) –supponiamo che »la rete sia debolmente caricata in modo che possa essere trascurato il ritardo di attraversa- mento/elaborazione dei nodi appartenenti al percorso di rete; »siano trascurabili gli eventi di errore su ogni ramo; »risulti M L. –supponiamo che »la rete sia debolmente caricata in modo che possa essere trascurato il ritardo di attraversa- mento/elaborazione dei nodi appartenenti al percorso di rete; »siano trascurabili gli eventi di errore su ogni ramo; »risulti M L.

207 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Ritardo di trasferimento (3/6) In base a queste posizioni e a queste ipotesi, il ritardo di trasferimento D della stringa lunga M bit nel caso in cui questa sia trasferita con modo a pacchetto è, come si deduce anche dalla Figura I.3.5, dato da È significativo commentare gli addendi al secondo membro di questa relazione. In base a queste posizioni e a queste ipotesi, il ritardo di trasferimento D della stringa lunga M bit nel caso in cui questa sia trasferita con modo a pacchetto è, come si deduce anche dalla Figura I.3.5, dato da È significativo commentare gli addendi al secondo membro di questa relazione. (I.3.6)

208 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Ritardo di trasferimento (4/6) Il primo addendo è il contributo dei ritardi di propagazione sui Q rami attraversati dal percorso di rete. Il secondo addendo è il contributo del ritardo di trasmissione del primo pacchetto (comprensivo della sua intestazione) conteggiato sui primi Q – 1 rami del percorso di rete e valutato tenendo conto che, per ipotesi, ogni pacchetto (e quindi anche il primo) viene completamente memorizzato in ogni nodo prima di essere rilanciato in avanti. Il primo addendo è il contributo dei ritardi di propagazione sui Q rami attraversati dal percorso di rete. Il secondo addendo è il contributo del ritardo di trasmissione del primo pacchetto (comprensivo della sua intestazione) conteggiato sui primi Q – 1 rami del percorso di rete e valutato tenendo conto che, per ipotesi, ogni pacchetto (e quindi anche il primo) viene completamente memorizzato in ogni nodo prima di essere rilanciato in avanti.

209 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Ritardo di trasferimento (5/6) Il terzo addendo è il contributo del ritardo di trasmissione, sullultimo ramo del percorso di rete, dellintero insieme di cifre binarie risultante dopo la segmentazione e laggiunta dellintestazione a ogni pacchetto; tale aggiunta comporta che la lunghezza M venga incrementata da M a M + PH. Inoltre, per effetto del terzo addendo e dato che M, per ipotesi, è una quantità aleatoria, tale è anche il ritardo D. Il terzo addendo è il contributo del ritardo di trasmissione, sullultimo ramo del percorso di rete, dellintero insieme di cifre binarie risultante dopo la segmentazione e laggiunta dellintestazione a ogni pacchetto; tale aggiunta comporta che la lunghezza M venga incrementata da M a M + PH. Inoltre, per effetto del terzo addendo e dato che M, per ipotesi, è una quantità aleatoria, tale è anche il ritardo D.

210 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Ritardo di trasferimento (6/6) A parte il ritardo di propagazione che dipende unicamente dalla lunghezza del percorso di rete, il ritardo D è quindi determinato dal secondo e dal terzo addendo della (I.3.6): a parità di H, Q e C, il secondo addendo cresce, con legge lineare, al crescere di L, mentre il terzo addendo decresce, con legge iperbolica, al crescere di L. Ogni realizzazione del ritardo D presenta quindi un minimo quando, a parità di H, Q e C, si fa variare L. A parte il ritardo di propagazione che dipende unicamente dalla lunghezza del percorso di rete, il ritardo D è quindi determinato dal secondo e dal terzo addendo della (I.3.6): a parità di H, Q e C, il secondo addendo cresce, con legge lineare, al crescere di L, mentre il terzo addendo decresce, con legge iperbolica, al crescere di L. Ogni realizzazione del ritardo D presenta quindi un minimo quando, a parità di H, Q e C, si fa variare L.

211 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Pacchetto ottimo (1/2) Determiniamo il valore L opt per il quale risulta minimo il valore atteso del prodotto CD che rappresenta il valore del ritardo D normalizzato rispetto al tempo di trasmissione di un bit. Facendo lapprossimazione che è ragionevole se la distribuzione di M è uniforme su intervalli di L bit, si ottiene Determiniamo il valore L opt per il quale risulta minimo il valore atteso del prodotto CD che rappresenta il valore del ritardo D normalizzato rispetto al tempo di trasmissione di un bit. Facendo lapprossimazione che è ragionevole se la distribuzione di M è uniforme su intervalli di L bit, si ottiene

212 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Pacchetto ottimo (2/2) Da questa espressione, per differenziazione rispetto ad L, si ottiene ed uguagliando a 0, risulta infine Conseguentemente, quando H cresce, aumenta anche L opt. Quando invece cresce la lunghezza del percorso (rappresentata dal numero Q di rami), si ha una diminuzione di L opt. Quando infine aumenta la lunghezza media del messaggio, cresce anche L opt. Da questa espressione, per differenziazione rispetto ad L, si ottiene ed uguagliando a 0, risulta infine Conseguentemente, quando H cresce, aumenta anche L opt. Quando invece cresce la lunghezza del percorso (rappresentata dal numero Q di rami), si ha una diminuzione di L opt. Quando infine aumenta la lunghezza media del messaggio, cresce anche L opt. (I.3.7)

213 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Diagrammi tempo-spazio (1/3) Sempre nellipotesi di Figura I.3.5 corrispondente ad un percorso di rete formato da due rami, per generalizzare i risultati precedenti al caso di ritardi di propagazione Δ 1 e Δ 2 differenti (Δ 1 C 2. Invece la Figura I.3.7 è il diagramma tempo- spazio quando C 1 < C 2. In entrambi i casi N è il numero di pacchetti risultanti dalla segmentazione del messaggio e F è la lunghezza di ogni pacchetto comprensiva della relativa intestazione. Sempre nellipotesi di Figura I.3.5 corrispondente ad un percorso di rete formato da due rami, per generalizzare i risultati precedenti al caso di ritardi di propagazione Δ 1 e Δ 2 differenti (Δ 1 C 2. Invece la Figura I.3.7 è il diagramma tempo- spazio quando C 1 < C 2. In entrambi i casi N è il numero di pacchetti risultanti dalla segmentazione del messaggio e F è la lunghezza di ogni pacchetto comprensiva della relativa intestazione.

214 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Diagrammi tempo-spazio (2/3) N F/C F/C 1 D 123 Figura I.3.6: caso C 1 >C 2

215 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Diagrammi tempo-spazio (3/3) Figura I.3.7: caso C 1 < C F/C1F/C1 (N-1) F/C 1 + F/C 2 D 123

216 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Caso di flusso continuo (1/6) Con riferimento al caso di flusso continuo, determiniamo il ritardo di trasferimento D che lo riguarda e cioè lintervallo di tempo tra listante in cui un dato bit entra nella rete e listante in cui lo stesso bit ne esce. Si assume che il flusso in esame sia emesso da una sorgente operante con un ritmo costante uguale a R. Il ritardo D dipende dagli stessi fattori considerati nel caso di flusso intermittente, ma con laggiunta di una nuova componente di ritardo rappresentata dal ritardo di pacchettizzazione: questo è definito dal tempo necessario per riempire un pacchetto. Con riferimento al caso di flusso continuo, determiniamo il ritardo di trasferimento D che lo riguarda e cioè lintervallo di tempo tra listante in cui un dato bit entra nella rete e listante in cui lo stesso bit ne esce. Si assume che il flusso in esame sia emesso da una sorgente operante con un ritmo costante uguale a R. Il ritardo D dipende dagli stessi fattori considerati nel caso di flusso intermittente, ma con laggiunta di una nuova componente di ritardo rappresentata dal ritardo di pacchettizzazione: questo è definito dal tempo necessario per riempire un pacchetto.

217 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Caso di flusso continuo (2/6) Supponiamo che –il ritardo di propagazione sui rami del percorso sia trascurabile; –Il testo dei pacchetti sia di lunghezza costante e uguale a L, in modo che la lunghezza di ogni pacchetto sia costante e uguale a L + H; –la rete sia debolmente caricata in modo che possa essere trascurato il ritardo di attraversamento dei nodi appartenenti al percorso di rete; –sia inoltre trascurabile il ritardo di processamento nei nodi. Supponiamo che –il ritardo di propagazione sui rami del percorso sia trascurabile; –Il testo dei pacchetti sia di lunghezza costante e uguale a L, in modo che la lunghezza di ogni pacchetto sia costante e uguale a L + H; –la rete sia debolmente caricata in modo che possa essere trascurato il ritardo di attraversamento dei nodi appartenenti al percorso di rete; –sia inoltre trascurabile il ritardo di processamento nei nodi.

218 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Caso di flusso continuo (3/6) Ipotizziamo infine che –ogni pacchetto sia completamente memorizzato nei nodi attraversati prima di essere rilanciato verso il nodo successivo; –per ogni ramo appartenente al percorso di rete, risulti cioè i pacchetti siano trasferiti con intervallo temporale imposto dal ritardo di pacchettizzazione e subiscano su ogni ramo un ritardo di trasmissione, che è sempre non superiore a quello di pacchet- tizzazione. Ipotizziamo infine che –ogni pacchetto sia completamente memorizzato nei nodi attraversati prima di essere rilanciato verso il nodo successivo; –per ogni ramo appartenente al percorso di rete, risulti cioè i pacchetti siano trasferiti con intervallo temporale imposto dal ritardo di pacchettizzazione e subiscano su ogni ramo un ritardo di trasmissione, che è sempre non superiore a quello di pacchet- tizzazione.

219 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Caso di flusso continuo (4/6) Con queste ipotesi, si ha allora ove il primo addendo è il ritardo di pacchettiz- zazione, mentre il secondo è il tempo di trasmissione di un pacchetto sullinsieme dei vari rami che costituiscono il percorso del flusso informativo. Con queste ipotesi, si ha allora ove il primo addendo è il ritardo di pacchettiz- zazione, mentre il secondo è il tempo di trasmissione di un pacchetto sullinsieme dei vari rami che costituiscono il percorso del flusso informativo. (I.3.8)

220 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Caso di flusso continuo (5/6) Si vede che: D diminuisce quando L diminuisce, finché per uno o più rami risulti questa condizione fornisce il minimo valore di D. Si vede che: D diminuisce quando L diminuisce, finché per uno o più rami risulti questa condizione fornisce il minimo valore di D.

221 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Caso di flusso continuo (6/6) diminuendo ulteriormente L, il ritardo di trasferi- mento diventa infinito, in quanto si ha accumulo indefinito di pacchetti sul ramo per cui allaumentare della capacità di trasferimento C i, laddendo dominante nellespressione di D è L/R, termine che non è influenzato dalla presenza di altro traffico. diminuendo ulteriormente L, il ritardo di trasferi- mento diventa infinito, in quanto si ha accumulo indefinito di pacchetti sul ramo per cui allaumentare della capacità di trasferimento C i, laddendo dominante nellespressione di D è L/R, termine che non è influenzato dalla presenza di altro traffico.

222 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a I.3 SERVIZI DI RETE E MODI DI TRASFERIMENTO I.3.4: Interconnessione di sotto-reti

223 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Interconnessione di sotto-reti SINT Sotto-rete 1 Sotto-rete 2 Interfaccia fisica Verso unaltra sotto-rete Figura I.3.8

224 Aldo Roveri, Fondamenti di reti Univ. di Roma La Sapienza - a.a Architettura di una inter-rete Host H1Host H2 Mezzo trasmissivo 1 Strati applicativi S 4 S 3.1 S 2.1 S 1.1 S 4 S 3.2 S 2.2 S 1.2 P4 P 3.1 P 2.1 P 1.1 P 3.2 P 2.2 P 1.2 SINT S 3.1 S 2.1 S 1.1 S 3.2 S 2.2 S 1.2 Ordine di trattamento di IS Strati applicativi Mezzo trasmissivo 2 sotto-rete 1 sotto-rete 2 Figura I.3.9


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