Introduction1-1 Reti di calcolatori e Sicurezza -- Overview --- Part of these slides are adapted from the slides of the book: Computer Networking: A Top.

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1 Introduction1-1 Reti di calcolatori e Sicurezza -- Overview --- Part of these slides are adapted from the slides of the book: Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 2nd edition. Jim Kurose, Keith Ross Addison-Wesley, July 2002. (copyright 1996-2002 J.F Kurose and K.W. Ross, All Rights Reserved)

2 Introduction1-2 Overview  Cosa è una rete  Cosa è Internet m Componenti Cosa è un protocollo m Servizi Client/server e peer-to-peer Connectionless e connection-oriented  Network core m Circuit/packet switching TDM/FDM packet network e VC  Perdite e ritardi in packet-switched network  Struttura a livelli  Internet structure and ISPs  Accessi alla rete e mezzi fisici (self study)  Storia di Internet (self study)

3 Introduction1-3 Overview  Cosa è una rete  Cosa è Internet m Componenti Cosa è un protocollo m Servizi Client/server e peer-to-peer Connectionless e connection-oriented  Network core m Circuit/packet switching TDM/FDM packet network e VC  Perdite e ritardi in packet-switched network  Struttura a livelli  Internet structure and ISPs  Accessi alla rete e mezzi fisici (self study)  Storia di Internet (self study)

4 Introduction1-4 Reti e Sistemi Distribuiti  Cosa e’ una rete: m Un insieme interconnesso di computer autonomi  Differenza tra Reti e Sistemi Distribuiti m L’esistenza di più computer è trasparente

5 Introduction1-5 Reti e Sistemi Distribuiti  Cosa e’ una rete: m Un insieme interconnesso di computer autonomi  Differenza tra Reti e Sistemi Distribuiti m L’esistenza di più computer è trasparente

6 Introduction1-6 Mainframe + terminali

7 Introduction1-7 Overview  Cosa è una rete  Cosa è Internet m Componenti Cosa è un protocollo m Servizi Client/server e peer-to-peer Connectionless e connection-oriented  Network core m Circuit/packet switching TDM/FDM packet network e VC  Perdite e ritardi in packet-switched network  Struttura a livelli  Internet structure and ISPs  Accessi alla rete e mezzi fisici (self study)  Storia di Internet (self study)

8 Introduction1-8 Internet: l’HW  Milioni di dispositivi computazionali connessi in rete: hosts, end- systems m Pc, workstation, server m PDA, cellulari, frigoriferi  Collegamenti m Fibre ottiche, ponti radio, satellite  router: compito di inoltrare pezzi di dati (pacchetti) lungo la rete ISP: Milano Rete di Ateneo ISP: Catania router workstation server mobile

9 Introduction1-9 Internet: SW  Protocolli di comunicazione: meccanismi per la trasmissione dei messaggi m TCP, IP, HTTP, FTP, PPP  Internet: “network of networks” m gerarchica  Internet: standard m RFC: Request for comments m IETF: Internet Engineering Task Force ISP Milano Rete di Ateneo Pisa ISP Catania router workstation server mobile

10 Introduction1-10 Cos’è un protocollo? Protocolli umani:  “pronto..”  “pronto, sono Pippo, come stai?” … regole che governano la condotta delle persone (azioni - reazioni) nello scambio dei messaggi Protocolli di rete:  calcolatori invece che persone  tutte le attività di comunicazione in Internet sono governate da protocolli I protocolli definiscono il formato e l’ordine, dei messaggi inviati e ricevuti tra entità della rete e le azioni che vengono fatte per la trasmissione e ricezione dei messaggi

11 Introduction1-11 Cos’è un protocollo? Un protocollo umano e protocollo di rete di calcolatori ciao Sai l’ora? Sono le 2 Connessione TCP richiesta Connessione TCP risposta Get http://gaia.cs.umass.edu/index.htm tempo

12 Introduction1-12 Internet: una visione a servizi  Infrastruttura di comunicazione che permette l’esecuzione di applicazioni distribuite: m WWW, email, e-commerce, Information Retrieval, GIS, m altro?  Servizi: m connectionless m connection-oriented  Nessuna garanzia sul tempo richiesto (ancora)

13 Introduction1-13 Internet: Sezione accesso alla rete  hosts: m Applicazioni e servizi di rete m e.g., WWW, email  Modello client/server m Host (client) host rinvia una richiesta di servizio, host (server) fornisce il servizio m e.g., WWW client (browser)/ server; email client/server  peer2peer: m Non ci sono server dedicati m Interazione è simmetrica m e.g.: FreeNet, GNUTELLA

14 Introduction1-14 Servizi orientati alla connessione Obiettivo: trasferimento di dati tra host  handshaking: fase iniziale di inizializzazione m “set up” dello stato  TCP - Transmission Control Protocol m Servizio orientato alla connessione di Internet TCP [RFC 793]  Trasferimento di dati affidabile m Ack+Ritrasmissione  Controllo del flusso: m Sender non deve trasmettere troppo velocemente (da affogare il receiver!)  Controllo della congestione control: m Sender non deve congestionare il traffico di rete (anche se il mittente riceverebbe pacchetti la rete (I router) non ce la fa)

15 Introduction1-15 Servizi non orientati alla connessione Obiettivo: trasferimento di dati tra host  UDP - User Datagram Protocol [RFC 768]: m Trasferimento non affidabile m Non sono previsti meccanismi per il controllo del flusso e della congestione TCP:  HTTP (WWW), FTP (file transfer), Telnet (remote login), SMTP (email) UDP:  Apps video/Audio, teleconferenze, telefonia su Internet

16 Introduction1-16 Esercizio divertente  2004:Chi conosce progetto SETIatHome?  2004: Trovare una descrizione del protocollo di comunicazione su rete di seti e descriverlo

17 Introduction1-17 Overview  Cosa è una rete  Cosa è Internet m Componenti Cosa è un protocollo m Servizi Client/server e peer-to-peer Connectionless e connection-oriented  Network core m Circuit/packet switching TDM/FDM packet network e VC  Perdite e ritardi in packet-switched network  Struttura a livelli  Internet structure and ISPs  Accessi alla rete e mezzi fisici (self study)  Storia di Internet (self study)

18 Introduction1-18 Nucleo della rete  Ragnatela di router  La domanda fondamentale: Come avviene il trasferimento dei dati nelle reti? m Commutazione di circuito: circuito dedicato per ogni chiamata (rete telefonica) m Commutazione di pacchetto: i dati sono inviati in rete scomponendoli in “pezzi”

19 Introduction1-19  Commutazione di circuito  Commutazione di pacchetto

20 Introduction1-20 Commutazione di circuito Allocazione delle risorse per la gestione della chiamata  Banda di trasmissione  Risorse dedicate  Performance elevata  Fase di inizializzazione m Creazione circuito

21 Introduction1-21 Commutazione di circuito Le risorse di comunicazione di rete (bandwidth) sono suddivise in “parti” allocate alle chiamate  Una parte della risorsa rimane inattiva (idle) se non viene utilizzata (no sharing)  Due soluzioni possibili m frequency division (FDM) m time division (TDM)

22 Introduction1-22 Circuit Switching: TDMA and TDMA FDMA frequency time TDMA frequency time 4 users Example:

23 Introduction1-23 Packet Switching Dati sono suddivisi in packets  Packet degli utenti A e B condividono le risorse di rete  ogni packet utilizza la banda al massimo della sua capacità  “resources used as needed”. Non è necessaria una allocazione iniziale di tutte le risorse Problematiche:  Richiesta di risorse può essere superiore della disponibilità  congestione: code  “store and forward”: packet fanno un passo alla volta m Trasmissione su un link m Attesa al link successivo

24 Introduction1-24 Statistical Multiplexing Le sequenze di pacchetti di A e B non hanno un pattern fisso  statistical multiplexing. A B C 10 Mbs Ethernet 1.5 Mbs D E statistical multiplexing queue of packets waiting for output link

25 Introduction1-25 Packet-switching: store-and-forward  Takes L/R seconds to transmit (push out) packet of L bits on to link or R bps  Entire packet must arrive at router before it can be transmitted on next link: store and forward  delay = 3L/R Example:  L = 7.5 Mbits  R = 1.5 Mbps  delay = 15 sec R R R L

26 Introduction1-26  Commutazione di pacchetto  Vs  Commutazione di messaggio

27 Introduction1-27 V alutazione  Collegamento ad 1 Mbit  Utente generico: m 100Kbps se “attivo” m Attivo solo 10% del tempo  Commutazione di circuito: m 10 utenti  Commutazione di pacchetto: m 35 utenti, probabilità di avere un numero di utenti attivi maggiore di 10 è minore di.004 Commutazione di pacchetto permette di avere un maggior numero di utenti N utenti 1 Mbps link

28 Introduction1-28 Packet Switching: Message Segmenting Now break up the message into 5000 packets  Each packet 1,500 bits  1 msec to transmit packet on one link  pipelining: each link works in parallel  Delay reduced from 15 sec to 5.002 sec

29 Introduction1-29  Datagram  Vs  Virtual circuit

30 Introduction1-30 Packet-switched networks: forwarding  Goal: move packets through routers from source to destination m we’ll study several path selection (i.e. routing)algorithms (chapter 4)  datagram network: 1. destination address in packet determines next hop m routes may change during session m analogy: driving, asking directions  virtual circuit network: 1. each packet carries tag (virtual circuit ID), tag determines next hop m fixed path determined at call setup time, remains fixed thru call m routers maintain per-call state

31 Introduction1-31 Network Taxonomy Telecommunication networks Circuit-switched networks FDM TDM Packet-switched networks Networks with VCs Datagram Networks Datagram network is not either connection-oriented or connectionless. Internet provides both connection-oriented (TCP) and connectionless services (UDP) to apps.

32 Introduction1-32 Overview  Cosa è una rete  Cosa è Internet m Componenti Cosa è un protocollo m Servizi Client/server e peer-to-peer Connectionless e connection-oriented  Network core m Circuit/packet switching TDM/FDM packet network e VC  Perdite e ritardi in packet-switched network  Struttura a livelli  Internet structure and ISPs  Accessi alla rete e mezzi fisici (self study)  Storia di Internet (self study)

33 Introduction1-33 How do loss and delay occur? packets queue in router buffers  packet arrival rate to link exceeds output link capacity  packets queue, wait for turn A B packet being transmitted (delay) packets queueing (delay) free (available) buffers: arriving packets dropped (loss) if no free buffers

34 Introduction1-34 Four sources of packet delay  1. nodal processing: m check bit errors m determine output link A B propagation transmission nodal processing queueing  2. queueing m time waiting at output link for transmission m depends on congestion level of router

35 Introduction1-35 Delay in packet-switched networks 3. Transmission delay:  R=link bandwidth (bps)  L=packet length (bits)  time to send bits into link = L/R 4. Propagation delay:  d = length of physical link  s = propagation speed in medium (~2x10 8 m/sec)  propagation delay = d/s A B propagation transmission nodal processing queueing Note: s and R are very different quantities!

36 Introduction1-36 Nodal delay  d proc = processing delay m typically a few microsecs or less  d queue = queuing delay m depends on congestion  d trans = transmission delay m = L/R, significant for low-speed links  d prop = propagation delay m a few microsecs to hundreds of msecs

37 Introduction1-37 Queueing delay (revisited)  R=link bandwidth (bps)  L=packet length (bits)  a=average packet arrival rate traffic intensity = La/R  La/R ~ 0: average queueing delay small  La/R -> 1: delays become large  La/R > 1: more “work” arriving than can be serviced, average delay infinite!

38 Introduction1-38 “Real” Internet delays and routes  What do “real” Internet delay & loss look like?  Traceroute program: provides delay measurement from source to router along end-end Internet path towards destination. For all i: m sends three packets that will reach router i on path towards destination m router i will return packets to sender m sender times interval between transmission and reply. 3 probes

39 Introduction1-39 “Real” Internet delays and routes 1 cs-gw (128.119.240.254) 1 ms 1 ms 2 ms 2 border1-rt-fa5-1-0.gw.umass.edu (128.119.3.145) 1 ms 1 ms 2 ms 3 cht-vbns.gw.umass.edu (128.119.3.130) 6 ms 5 ms 5 ms 4 jn1-at1-0-0-19.wor.vbns.net (204.147.132.129) 16 ms 11 ms 13 ms 5 jn1-so7-0-0-0.wae.vbns.net (204.147.136.136) 21 ms 18 ms 18 ms 6 abilene-vbns.abilene.ucaid.edu (198.32.11.9) 22 ms 18 ms 22 ms 7 nycm-wash.abilene.ucaid.edu (198.32.8.46) 22 ms 22 ms 22 ms 8 62.40.103.253 (62.40.103.253) 104 ms 109 ms 106 ms 9 de2-1.de1.de.geant.net (62.40.96.129) 109 ms 102 ms 104 ms 10 de.fr1.fr.geant.net (62.40.96.50) 113 ms 121 ms 114 ms 11 renater-gw.fr1.fr.geant.net (62.40.103.54) 112 ms 114 ms 112 ms 12 nio-n2.cssi.renater.fr (193.51.206.13) 111 ms 114 ms 116 ms 13 nice.cssi.renater.fr (195.220.98.102) 123 ms 125 ms 124 ms 14 r3t2-nice.cssi.renater.fr (195.220.98.110) 126 ms 126 ms 124 ms 15 eurecom-valbonne.r3t2.ft.net (193.48.50.54) 135 ms 128 ms 133 ms 16 194.214.211.25 (194.214.211.25) 126 ms 128 ms 126 ms 17 * * * 18 * * * 19 fantasia.eurecom.fr (193.55.113.142) 132 ms 128 ms 136 ms traceroute: gaia.cs.umass.edu to www.eurecom.fr Three delay measements from gaia.cs.umass.edu to cs-gw.cs.umass.edu * means no reponse (probe lost, router not replying) trans-oceanic link

40 Introduction1-40 Packet loss  queue (aka buffer) preceding link in buffer has finite capacity  when packet arrives to full queue, packet is dropped (aka lost)  lost packet may be retransmitted by previous node, by source end system, or not retransmitted at all

41 Introduction1-41 Overview  Cosa è una rete  Cosa è Internet m Componenti Cosa è un protocollo m Servizi Client/server e peer-to-peer Connectionless e connection-oriented  Network core m Circuit/packet switching TDM/FDM packet network e VC  Perdite e ritardi in packet-switched network  Struttura a livelli  Internet structure and ISPs  Accessi alla rete e mezzi fisici (self study)  Storia di Internet (self study)

42 Introduction1-42 Protocol “Layers” Networks are complex!  many “pieces”: m hosts m routers m links of various media m applications m protocols m hardware, software Question: Is there any hope of organizing structure of network? Or at least our discussion of networks?

43 Introduction1-43 Why layering? Dealing with complex systems:  explicit structure allows identification, relationship of complex system’s pieces m layered reference model for discussion  modularization eases maintenance, updating of system m change of implementation of layer’s service transparent to rest of system m e.g., change in gate procedure doesn’t affect rest of system  layering considered harmful?

44 Introduction1-44 Internet protocol stack  application: supporting network applications m FTP, SMTP, STTP  transport: host-host data transfer m TCP, UDP  network: routing of datagrams from source to destination m IP, routing protocols  link: data transfer between neighboring network elements m PPP, Ethernet  physical: bits “on the wire” application transport network link physical

45 Introduction1-45 Layering: logical communication application transport network link physical application transport network link physical application transport network link physical application transport network link physical network link physical Each layer:  distributed  “entities” implement layer functions at each node  entities perform actions, exchange messages with peers

46 Introduction1-46 Layering: logical communication application transport network link physical application transport network link physical application transport network link physical application transport network link physical network link physical data E.g.: transport  take data from app  add addressing, reliability check info to form “datagram”  send datagram to peer  wait for peer to ack receipt  analogy: post office data transport ack

47 Introduction1-47 Layering: physical communication application transport network link physical application transport network link physical application transport network link physical application transport network link physical network link physical data

48 Introduction1-48 Protocol layering and data Each layer takes data from above  adds header information to create new data unit  passes new data unit to layer below application transport network link physical application transport network link physical source destination M M M M H t H t H n H t H n H l M M M M H t H t H n H t H n H l message segment datagram frame

49 Introduction1-49 Overview  Cosa è una rete  Cosa è Internet m Componenti Cosa è un protocollo m Servizi Client/server e peer-to-peer Connectionless e connection-oriented  Network core m Circuit/packet switching TDM/FDM packet network e VC  Perdite e ritardi in packet-switched network  Struttura a livelli  Internet structure and ISPs  Accessi alla rete e mezzi fisici (self study)  Storia di Internet (self study)

50 Introduction1-50 Internet structure: network of networks  roughly hierarchical  at center: “tier-1” ISPs (e.g., UUNet, BBN/Genuity, Sprint, AT&T), national/international coverage m treat each other as equals Tier 1 ISP Tier-1 providers interconnect (peer) privately NAP Tier-1 providers also interconnect at public network access points (NAPs)

51 Introduction1-51 Internet structure: network of networks  “Tier-2” ISPs: smaller (often regional) ISPs m Connect to one or more tier-1 ISPs, possibly other tier-2 ISPs Tier 1 ISP NAP Tier-2 ISP Tier-2 ISP pays tier-1 ISP for connectivity to rest of Internet  tier-2 ISP is customer of tier-1 provider Tier-2 ISPs also peer privately with each other, interconnect at NAP

52 Introduction1-52 Internet structure: network of networks  “Tier-3” ISPs and local ISPs m last hop (“access”) network (closest to end systems) Tier 1 ISP NAP Tier-2 ISP local ISP local ISP local ISP local ISP local ISP Tier 3 ISP local ISP local ISP local ISP Local and tier- 3 ISPs are customers of higher tier ISPs connecting them to rest of Internet

53 Introduction1-53 Internet structure: network of networks  a packet passes through many networks! Tier 1 ISP NAP Tier-2 ISP local ISP local ISP local ISP local ISP local ISP Tier 3 ISP local ISP local ISP local ISP

54 Introduction1-54 Situazione attuale in Italia?  Eunet, primo fornitore di accessi in Italia  Definizione di un backbone per le reti verso la fine degli anni ‘80

55 Introduction1-55 La rete Garr-B Back bone linee blu a 2.5 Gbps Linee rosse a 155 Mbps Collegamenti Internazionali MI-GEANT 2.5 Gbps MI-GX 2.5 Gbps RM-KQ 622 Mbps (in attivazione) Collegamenti tra Backbone e POP di accesso RM-AQ 2 x 34 Mbps

56 Introduction1-56 Collegamenti con la rete GARR Chieti-L’Aquila 4Mbps (ora di piu!) L’Aquila-Roma 64Mbps

57 Introduction1-57 Che cosa è Internet oggi  Una vasta metarete (una rete di reti) di computer (hosts)  Un insieme di oltre 100,000 reti capaci di trasportare dati utilizzando il protocollo TCP/IP  Un servizio utilizzato da istituzioni di ogni tipo - commerciali, accademiche e governative m per collaborare con colleghi m per coordinare rapidamente complesse attività di livello mondiale m per raccogliere e offrire informazione  Un servizio utilizzato da professionisti di ogni tipo - specialmente nel campo della ricerca e sviluppo  Un servizio utilizzato da organizzazioni specializzate nella raccolta e fornitura di informazioni

58 Introduction1-58 Come è organizzata  Non ha proprietari  È governata dalla Internet Society, m ISOC (Internet SOCiety) 7000 soci individuali (100 italiani) 250 soci organizational (3 italiani)  un gruppo di volontari che m Promuove lo sviluppo armonico m Pianifica l’evoluzione m Mantiene gli standard

59 Introduction1-59 Internet Governance  ICANN - Internet Corporation for Assigned Names and Numbers (si chiamava IANA) m Organizzazione americana con sede in California m Protocolli m Indirizzi IP m Nomi a Dominio m Root Server System

60 Introduction1-60 Le “Supporting Organizations” di ICANN  Protocol SO m IAB (Internet Architecture Board) m IETF (Internet Engineering Task Force)  Address SO m RIPE-NCC (Reseaux IP Europeenne - Network Control Center) m ARIN (American Registry for Internet Numbers) m APNIC (Asian Pacific Network Information Center)

61 Introduction1-61 Overview  Cosa è una rete  Cosa è Internet m Componenti Cosa è un protocollo m Servizi Client/server e peer-to-peer Connectionless e connection-oriented  Network core m Circuit/packet switching TDM/FDM packet network e VC  Perdite e ritardi in packet-switched network  Struttura a livelli  Internet structure and ISPs  Accessi alla rete e mezzi fisici (self study)  Storia di Internet (self study)

62 Introduction1-62 Netiquette  Spirito collaborativo e regole di comportamento (netiquette) m Non sprecare risorse (es. la banda di trasmissione) m Non fare niente che possa danneggiare la rete (es. Virus) m Rispetto della privatezza, della proprietà m Non inviare propaganda non richiesta (spamming) m Intercettare le comunicazioni (sniffing) m Uso non autorizzato di risorse protette (cracking) m Agire sotto mentite spoglie (spoofing)

63 Introduction1-63 Access networks and physical media Q: How to connection end systems to edge router?  residential access nets  institutional access networks (school, company)  mobile access networks Keep in mind:  bandwidth (bits per second) of access network?  shared or dedicated?

64 Introduction1-64 Residential access: point to point access  Dialup via modem m up to 56Kbps direct access to router (often less) m Can’t surf and phone at same time: can’t be “always on”  ADSL: asymmetric digital subscriber line m up to 1 Mbps upstream (today typically < 256 kbps) m up to 8 Mbps downstream (today typically < 1 Mbps) m FDM: 50 kHz - 1 MHz for downstream 4 kHz - 50 kHz for upstream 0 kHz - 4 kHz for ordinary telephone

65 Introduction1-65 Residential access: cable modems  HFC: hybrid fiber coax m asymmetric: up to 10Mbps upstream, 1 Mbps downstream  network of cable and fiber attaches homes to ISP router m shared access to router among home m issues: congestion, dimensioning  deployment: available via cable companies, e.g., MediaOne

66 Introduction1-66 Residential access: cable modems Diagram: http://www.cabledatacomnews.com/cmic/diagram.html

67 Introduction1-67 Cable Network Architecture: Overview home cable headend cable distribution network (simplified) Typically 500 to 5,000 homes

68 Introduction1-68 Cable Network Architecture: Overview home cable headend cable distribution network (simplified)

69 Introduction1-69 Cable Network Architecture: Overview home cable headend cable distribution network server(s)

70 Introduction1-70 Cable Network Architecture: Overview home cable headend cable distribution network Channels VIDEOVIDEO VIDEOVIDEO VIDEOVIDEO VIDEOVIDEO VIDEOVIDEO VIDEOVIDEO DATADATA DATADATA CONTROLCONTROL 1234 56789 FDM:

71 Introduction1-71 Company access: local area networks  company/univ local area network (LAN) connects end system to edge router  Ethernet: m shared or dedicated link connects end system and router m 10 Mbs, 100Mbps, Gigabit Ethernet  deployment: institutions, home LANs happening now  LANs: chapter 5

72 Introduction1-72 Wireless access networks  shared wireless access network connects end system to router m via base station aka “access point”  wireless LANs: m 802.11b (WiFi): 11 Mbps  wider-area wireless access m provided by telco operator m 3G ~ 384 kbps Will it happen?? m WAP/GPRS in Europe base station mobile hosts router

73 Introduction1-73 Home networks Typical home network components:  ADSL or cable modem  router/firewall/NAT  Ethernet  wireless access point wireless access point wireless laptops router/ firewall cable modem to/from cable headend Ethernet (switched)

74 Introduction1-74 Physical Media  Bit: propagates between transmitter/rcvr pairs  physical link: what lies between transmitter & receiver  guided media: m signals propagate in solid media: copper, fiber, coax  unguided media: m signals propagate freely, e.g., radio Twisted Pair (TP)  two insulated copper wires m Category 3: traditional phone wires, 10 Mbps Ethernet m Category 5 TP: 100Mbps Ethernet

75 Introduction1-75 Physical Media: coax, fiber Coaxial cable:  two concentric copper conductors  bidirectional  baseband: m single channel on cable m legacy Ethernet  broadband: m multiple channel on cable m HFC Fiber optic cable:  glass fiber carrying light pulses, each pulse a bit  high-speed operation: m high-speed point-to-point transmission (e.g., 5 Gps)  low error rate: repeaters spaced far apart ; immune to electromagnetic noise

76 Introduction1-76 Physical media: radio  signal carried in electromagnetic spectrum  no physical “wire”  bidirectional  propagation environment effects: m reflection m obstruction by objects m interference Radio link types:  terrestrial microwave m e.g. up to 45 Mbps channels  LAN (e.g., WaveLAN) m 2Mbps, 11Mbps  wide-area (e.g., cellular) m e.g. 3G: hundreds of kbps  satellite m up to 50Mbps channel (or multiple smaller channels) m 270 msec end-end delay m geosynchronous versus LEOS

77 Introduction1-77 Overview  Cosa è una rete  Cosa è Internet m Componenti Cosa è un protocollo m Servizi Client/server e peer-to-peer Connectionless e connection-oriented  Network core m Circuit/packet switching TDM/FDM packet network e VC  Perdite e ritardi in packet-switched network  Struttura a livelli  Internet structure and ISPs  Accessi alla rete e mezzi fisici (self study)  Storia di Internet (self study)

78 Introduction1-78 Internet History  1961: Kleinrock - queueing theory shows effectiveness of packet- switching  1964: Baran - packet- switching in military nets  1967: ARPAnet conceived by Advanced Research Projects Agency  1969: first ARPAnet node operational  1972: m ARPAnet demonstrated publicly m NCP (Network Control Protocol) first host- host protocol m first e-mail program m ARPAnet has 15 nodes 1961-1972: Early packet-switching principles

79 Introduction1-79 Internet History  1970: ALOHAnet satellite network in Hawaii  1973: Metcalfe’s PhD thesis proposes Ethernet  1974: Cerf and Kahn - architecture for interconnecting networks  late70’s: proprietary architectures: DECnet, SNA, XNA  late 70’s: switching fixed length packets (ATM precursor)  1979: ARPAnet has 200 nodes Cerf and Kahn’s internetworking principles: m minimalism, autonomy - no internal changes required to interconnect networks m best effort service model m stateless routers m decentralized control define today’s Internet architecture 1972-1980: Internetworking, new and proprietary nets

80 Introduction1-80 Internet History  1983: deployment of TCP/IP  1982: SMTP e-mail protocol defined  1983: DNS defined for name-to-IP- address translation  1985: FTP protocol defined  1988: TCP congestion control  new national networks: Csnet, BITnet, NSFnet, Minitel  100,000 hosts connected to confederation of networks 1980-1990: new protocols, a proliferation of networks

81 Introduction1-81 Internet History  Early 1990’s: ARPAnet decommissioned  1991: NSF lifts restrictions on commercial use of NSFnet (decommissioned, 1995)  early 1990s: Web m hypertext [Bush 1945, Nelson 1960’s] m HTML, HTTP: Berners-Lee m 1994: Mosaic, later Netscape m late 1990’s: commercialization of the Web Late 1990’s – 2000’s:  more killer apps: instant messaging, peer2peer file sharing (e.g., Naptser)  network security to forefront  est. 50 million host, 100 million+ users  backbone links running at Gbps 1990, 2000’s: commercialization, the Web, new apps

82 Introduction1-82 Sommario  Internet: un po’ di Storia

83 Introduction1-83 L’evoluzione di Internet rete sperimentale rete per la ricercainfrastruttura Darpa - Arpanet NSF - Internet (National Science Foundation ) Internet globale 196719841991

84 Introduction1-84 Il 4 Ottobre 1957  Il 4 Ottobre 1957, viene messo in orbita dall’Unione Sovietica lo Sputnik, il primo satellite artificiale della storia, battendo sul tempo gli U.S.A  Gli Stati Uniti creano l’ARPA, Advanced Research Project Agency, per ristabilire il primato scientifico nel campo militare  Nasce una scommessa bellica, che quasi inevitabilmente rivoluziona il modo di comunicare: Internet

85 Introduction1-85 L’inizio e motivi della nascita  Il DOD, Department of Defense, incarica l’ARPA di costruire una rete telematica tra le basi militari dislocate sul territorio nazionale n L'impianto diviene attivo il 2 settembre 1969 e nasce così ARPANET  Tra il 1968 ed il 1969 l’ARPA collega 4 università diverse, ognuna con un IMP, cioè con un Interface Message Processor, usando la linea telefonica

86 Introduction1-86 ARPANET  comunicazione tra città e basi militari dopo un conflitto nucleare  funzionamento anche dopo la scomparsa di alcuni nodi  nessun nodo di controllo possibile obiettivo di un attacco  Commutazione di pacchetto o packet switching m tutti i nodi della rete con pari importanza e capacità di inviare, smistare e ricevere messaggi m messaggi suddivisi in pacchetti di lunghezza fissa m ogni pacchetto contiene il mittente, il destinatario ed il messaggio, con un percorso non predeterminato

87 Introduction1-87 Funzionamento di ARPANET  Ogni singolo pacchetto è un’entità a se stante, dotata di una serie di informazioni  Dopo una serie di passaggi tra i vari nodi, tutti i pacchetti inviati da A giungono al nodo G, e ricomposti nel messaggio originale  Qualunque sia lo stato della rete, c’è una via alternativa per giungere alla propria destinazione

88 Introduction1-88 All’inizio...  Settembre 1969: m University of California Los Angeles (UCLA),  Dicembre 1969: m University of California Santa Barbara (UCSB), m University of Utah m Stanford Research Institute (SRI).  ARPANET (Advanced Research Projects Agency)

89 Introduction1-89 ARPANET  Settembre 1971  Ottobre 1980

90 Introduction1-90 Miriade di *net...  usenet (1979)  1981, m NSF costruisce CSNET, Computer Science Network m rete del Department of Energy m rete della NASA, National Aeronautics and Space Administration m HEPNET, High Energy Physics Network che riuniva i ricercatori della fisica delle alte energie m MFNET, Magnetic Fusion Energy Network m BITNET, Because It's Time Network, una rete con tecnologia IBM per lo scambio di messaggi tra le università

91 Introduction1-91 Miriade di *net...  eunet (1982)  milnet, earnet, Fidonet (1983)  junet, janet (1984)  nsfnet = Internet Backbone (1986)

92 Introduction1-92 Connessioni con l’Europa  Dorsale comune, con allacciate diverse reti regionali identificate in seguito come Regional Network Provider JANET, Joint Academic Network JANET, Joint Academic Network NORDUNET JVNCNET, John von Neumann Center Network 1987: 64 kbps 1989: 128 kbps Nel 1987 connessione diretta con ARPANET con protocolli comuni  15 giugno 1987 NSF pubblica un bando d’appalto per la realizzazione di una nuova dorsale con i protocolli TCP/IP Gli anni ‘80: Nascita di NSFNET, la prima vera grande dorsale di Internet

93 Introduction1-93 La prima vera grande dorsale  Appalto quinquennale di 57,9 milioni di dollari concesso a: IBM, MCI e Merit Network  Nuova dorsale o backbone con nome NSFNET, linee ad alta velocità T1 (1,5 Mbit per secondo)  Preclusa al traffico commerciale, come definito nel documento AUP, Accetable User Policy  La rete entra fisicamente in funzione nel luglio 1988 e resta attiva fino al luglio 1989, rimpiazzata da una nuova dorsale  1990, DOD dichiara ARPANET obsoleta e ufficialmente smantellata Gli anni ‘80: Nascita di NSFNET, la prima vera grande dorsale di Internet

94 Introduction1-94 NSFNet  1988: CA, DK, FI, FR, IS, NO, SE  1989: AU, DE, IL, IT, JP, MX, NL, NZ, PR, UK  1990: AR, AT, BE, BR, CL, GR, IN, IE, KR, ES, CH  1991: HR, CZ, HK, HU, OL, PT, SG, ZA, TW, TN  1992: AQ, CM, CY, EC, EE, KW, LV, LU, MY, SK, SI, TH, VE  1993: BG, CR, EG, FJ, GH, GU, ID, KZ, KE, LI, PE, RO, RU, TR, UA, AE, VI  1994:...

95 Introduction1-95 Dal 1991...

96 Introduction1-96 … al 1997

97 Introduction1-97 Un po’ di numeri...

98 Introduction1-98 … e gli hosts...

99 Introduction1-99 Il World Wide Web  1992 istituita l’Internet Society con presidente Vinton Cerf  Il CERN di Ginevra, ovvero il Consiglio Europeo per la Ricerca Nucleare introduce il WWW, il world wide web  1992, il NCSA, presso la University of Illinois, rilascia l’interfaccia utente Mosaic  Il linguaggio HTML e il protocollo HTTP  A partire dal 1994 il web trasforma Internet in un fenomeno di massa non più accessibile esclusivamente ad università ed enti di ricerca Gli anni ‘90: il World Wide Web

100 Introduction1-100 NCSA Mosaic

101 Introduction1-101 Il www...

102 Introduction1-102 navigatori internet nel mondo

103 Introduction1-103 Lingua della popolazione on-line

104 Introduction1-104 Penetrazione Internet in Europa

105 Introduction1-105 Accessi Internet in Italia 1999-2004

106 Introduction1-106 Quota di web buyers nei paesi europei

107 Introduction1-107 L'E-commerce in Italia

108 Introduction1-108 Introduction: Summary Covered a “ton” of material!  Internet overview  what’s a protocol?  network edge, core, access network m packet-switching versus circuit-switching  Internet/ISP structure  performance: loss, delay  layering and service models  history You now have:  context, overview, “feel” of networking  more depth, detail to follow!