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Sistemi e Tecnologie della Comunicazione Lezione 1: introduzione e generalita sulle reti di trasmissione dati.

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Presentazione sul tema: "Sistemi e Tecnologie della Comunicazione Lezione 1: introduzione e generalita sulle reti di trasmissione dati."— Transcript della presentazione:

1 Sistemi e Tecnologie della Comunicazione Lezione 1: introduzione e generalita sulle reti di trasmissione dati

2 2 Informazioni generali Docente: Alessandro Brunengo telefono: [353] 6317 lab: Dipartimento di Fisica, PF1, L107 orario preferenziale: prendere appuntamento Sito del corso:

3 3 Informazioni generali Orario delle lezioni: mercoledi ore aula 711 venerdi ore 9-11 aula 711 Valutazione: prova orale minuti, 3 domande non e prevista una prova intermedia Esami in date da definire (appelli a giugno, luglio, settembre, gennaio, febbraio)

4 4 Testi di riferimento Lucidi delle lezioni (sul sito del corso) A. S. Tanenbaum, Reti di calcolatori, IV ed., Prentice Hall W. Stallings, Trasmissione dati e reti di computer, Jackson Note: i lucidi costituiscono solo una traccia; la lettura del testo di riferimento e essenziale

5 5 Programma Generalita sulle reti di comunicazione Architettura delle reti e modelli di riferimento (OSI, TCP/IP) Phisycal Layer Funzionalita del livello fisico Caratterizzazione di dati, segnali, trasmissione Serie e trasformate di Fourier Caratterizzazione del segnale in frequenza Caratterizzazione del canale Alterazione delle trasmissioni dati Trasmissione dei segnali e codifica dei dati Multiplexing Mezzi trasmissivi

6 6 Programma (2) Data Link Layer (connessioni punto-punto) Funzionalita del livello di data link Framing Checksum e controllo errori Gestione della trasmissione Controllo di flusso Esempi di protocolli

7 7 Programma (3) Data Link Layer (connessioni broadcast) Protocolli di accesso al canale Protocolli Ethernet Altri protocolli LAN Wireless Bridging e switching Virtual LAN

8 8 Programma (4) Network Layer Funzionalita del livello di rete Algoritmi di routing Routing gerarchico Routing multicast e broadcast Controllo congestione Tunneling

9 9 Programma (5) Network Layer in TCP/IP IP: struttura del pacchetto ed indirizzamento ICMP ARP/RARP/BOOTP Protocolli di routing (RIP/OSPF/BGP) IPV6 (cenni)

10 10 Programma (8) Transport Layer Funzionalita del livello di trasporto Indirizzamento Connessione Controllo di flusso Il trasporto in TCP/IP (Protocolli TCP ed UDP)

11 11 Programma (9) Cenni sullo sviluppo di Internet Cenni sulla struttura della rete di Dipartimento e della rete Universitaria Cenni sulla struttura della rete di ricerca nazionale ed internazionale

12 12 Generalita sulle reti Esigenza emergente nel XX secolo: raccolta, trasferimento, archiviazione ed accesso ad informazioni (di tutti i tipi) Le reti di comunicazione telefono radio televisione Le reti di computer Convergenza della rete di comunicazione verso la rete di computer

13 13 Scopi ed applicazioni delle reti di calcolatori Condivisione delle risorse stampanti, scanner, fax, programmi, dati Accesso a risorse centralizzate potenza di calcolo, database, area di storage, accesso alla rete esterna, modelli client-server Comunicazione tra collaboratori , chat, phono e videoconferenza, lavagna virtuale Affidabilita e performance ridondanza dei servizi condivisi distribuzione del carico su piu server Scalabilita

14 14 Evoluzione verso i servizi Servizi bancari/economici/finanziari acquisti, fatturazione, operazioni bancarie Servizi di accesso ad informazioni riviste, giornali, biblioteche, World Wide Web Comunicazione tra individui posta elettronica, video conferenza, chat, newsgroup Intrattenimento video on demand, giochi distribuiti la rete arriva fino a casa

15 15 Reti e sistemi distribuiti Una rete di computer e un insieme di calcolatori interconnesso Laccesso ad una risorsa remota presuppone la connessione esplicita verso un calcolatore della rete (es. terminale remoto, file transfer) Un sistema distribuito e un sistema di calcolatori (interconnesso) e software, che appaiono allutente come una unica risorsa Lesistenza di diversi calcolatori e resa trasparente allutente tramite software (e hardware) opportuno (es. database, WWW)

16 16 Componenti di una rete Calcolatori dedicati alla esecuzione dei programmi utente (host o end system) Sistema di interconnessione degli host (sottorete), costituito da linee di trasmissione (canali) elementi di commutazione (IMP: Interface Message Processor, Intermediate System)

17 17 Caratteristiche di una rete Velocita di trasmissione Affidabilita Flessibilita Scalabilita Costi

18 18 Unita di misura bit: quantita minima di informazione (0 o 1) byte: insieme di 8 bit carattere: gruppo di bit costituente una informazione unitaria (generalmente pari a 1 byte) velocita di trasmissione dei dati: b/s = 1 bit al secondo (anche bps) Kb/s = 1000 b/s (Kbps) Mb/s = 1000 Kb/s (Mbps) Gb/s = 1000 Mb/s (Gbps) velocita di trasmissione dei simboli: baud = 1 simbolo al secondo se 1 simbolo trasporta N bit di informazione, 1 baud = N b/s

19 19 Unita di misura (2) Misure di tempo secondo (s): misura base millisecondo (ms): s ( s) microsecondo (µs): ms ( s) nanosecondo (ns): µs ( s) picosecondo (ps): ns ( s) Misure di occupazione disco: kilobyte (KB): bytes (1.024 bytes) megabyte (MB): bytes ( bytes) gigabyte (GB): bytes ( bytes) terabyte (TB): bytes

20 20 Hardware di rete Le reti si possono classificare in categorie in funzione di: tecnologia trasmissiva: si distinguono reti broadcast, in cui gli oggetti connessi in rete condividono lo stesso mezzo trasmissivo (lo stesso canale) reti punto a punto, in cui ogni canale connette direttamente tra loro solo due oggetti per ciascuna tecnologia esistono diverse topologie, cioe diverse configurazioni di interconnessione tra gli apparati (host e IMP) dimensione: si distinguono LAN (Local Area Network): ufficio, edificio, campus MAN (Metropolitan Area Network): citta, regione WAN (Wide Area Network): nazione, continente Internetwork: pianeta

21 21 Topologie broadcast

22 22 Reti broadcast La trasmissione dei dati di un host raggiunge sempre tutti gli altri. Sono possibili: trasmissioni unicast (verso un singolo host) trasmissioni multicast (verso gruppi di host) trasmissioni broadcast (per tutti gli host connessi) Protocolli semplici, alta affidabilita Va gestito il problema della allocazione del canale Frequente nelle reti di piccole dimensioni (LAN)

23 23 Topologie per reti punto a punto

24 24 Reti punto a punto Fino ad alcuni anni fa, utilizzata solo nelle reti di grandi dimensioni; ora alcune topologie (albero) sono diffuse anche per reti di piccole dimensioni Nelle topologie non completamente interconnesse va gestito il recapito dei dati dalla sorgente alla destinazione tramite linoltro a nodi intermedi, eventualmente attraverso cammini multipli

25 25 Reti locali (LAN) Reti che coprono un edificio o un campus (fino a qualche Km), tipicamente di proprieta e gestite da una unica organizzazione (private) In passato quasi esclusivamente di tipo broadcast – ora realizzate anche con topologie a stella e ad albero Velocita trasmissive elevate (da 10 Mb/s a 10 Gb/s) a basso costo Bassi tassi di errori trasmissivi Esempi di protocolli: Ethernet/Fast Ethernet/Gigabit Ethernet/10GE (bus ed albero) FDDI (anello e doppio anello) Token bus e token ring (bus ed anello)

26 26 Reti metropolitane (MAN) Le reti metropolitane coprono distanze dellordine di decine di Km (tipicamente una citta) Spesso sono una evoluzione in crescita di una o piu reti locali, con topologie tipiche di una rete geografica ma protocolli tipici di una rete locale generalmente di proprieta di una singola organizzazione

27 27 Reti geografiche (WAN) Copertura di aree estese (una regione, una nazione, un continente, il pianeta) Topologie punto a punto Tassi di errore piu elevati (ma in calo con lo sviluppo della tecnologia) Velocita in passato piu basse che nelle LAN, ma lo sviluppo della tecnologia ha reso possibili velocita paragonabili o superiori (a costi elevati) Costituiscono spesso la sottorete di interconnessione tra reti locali Generalmente costituita da linee pubbliche

28 28 Interconnessione di reti Per interconnessione di reti (internet) si intende un insieme di reti (LAN, MAN, WAN) di diverse organizzazioni, potenzialmente differenti nella struttura e nei protocolli utilizzati, interconnesse. Linterconnessione e realizzata attraverso opportune apparecchiature (gateway) capaci di convertire alloccorrenza i protocolli di una rete nei protocolli dellaltra Il termine Internet definisce la internet globale che tutti conoscono

29 29 Standardizzazione Una tecnologia di interesse prima o poi viene prodotta a livello industriale Lesistenza di diversi produttori con implementazioni indipendenti ed incompatibili genera caos La definizione di standard e indispensabile: per poter far cooperare oggetti di produttori diversi perche aumenta il mercato dei prodotti che aderiscono allo standard Esistono standard de jure e de facto

30 30 ITU International Telecommunication Union Nasce come esigenza di definire uno standard per le telecomunicazioni tra i diversi paesi gia nel 1865 (prima telegrafia, poi telefonia) Nel 1947 diviene organismo delle Nazioni Unite Diviso in tre settori: ITU-R (comunicazioni radio) ITU-T (telecomunicazioni, noto fino al 1993 come CCITT) ITU-D (ricerca e sviluppo)

31 31 ITU (2) Costituito essenzialmente da governi nazionali e membri di settore (societa telefoniche, produttori di hardware, produttori di servizi nel settore) Ministreo delle Comunicazioni, FastWeb, Alcatel, TIM, Telecom Italia, Vodafone Omnitel, Wind Produce delle raccomandazioni (suggerimenti che i governi possono adottare o meno) ma spesso diventano standard riconosciuti Esempi: V.24 (EIA RS-232): comunicazione via porta seriale CCITT X.25: standard per la comunicazione dati di tipo circuit switching V.90: standard per la comunicazione via modem a 56 Kbps

32 32 ISO International Standard Organization Organizzazione che produce e pubblica gli standard internazionali (su tutto) Membri: gli organismi di standardizzazione nazionali dei paesi membri (89 nel 2004) ANSI (USA) uno dei membri principali UNI (Ente Nazionale Italiano di Unificazione) per lItalia LISO e membro dellITU

33 33 IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers La piu grossa organizzazione professionale del mondo Sviluppa ricerca e produce standards nei settori di ingegneria elettrica e computers I suoi standard spesso vengono adottati come standard internazionali. Ad es., sulle reti locali: IEEE (Ethernet) IEEE (Token ring) IEEE (Comunicazione wireless)

34 34 Standard di Internet Molti degli standard adottati in Internet sono un esempio di standard de facto Alla creazione della prima rete embrionale Arpanet e stato creato un comitato per la sua supervisione (IAB: Internet Activities Board) In seguito allampliamento della rete si trasforma in organismo perorientare gli sviluppatori con nuovo acronimo (Internet Architecture Board) I rapporti tecnici che produce si chiamano RFC (Request For Comment), numerati sequenzialmente. Non hanno formalmente valore di standard, ma di fatto lo sono. Con la realizzazione di Internet linformalita della gestione non regge piu: vengono creati due organismi: IRTF (ricerca a lungo termine) IETF (soluzioni rapide a problemi specifici) Infine e stata creata la Internet Society, che elegge i membri di IAB. E piu una associazione di interessati che un organismo di standardizzazione.


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