Corso MIUR C2 Modulo 2. Hardware di rete 1. Ing. Gabriele Davini Ing. Fabio De Vito

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1 Corso MIUR C2 Modulo 2 Hardware di rete 1 Ing. Gabriele Davini Ing. Fabio De Vito

2 11:15:19 am Sommario Dispositivi attivi e passivi Il cablaggio Standard internazionali Mezzi trasmissivi: elettrici, etere, ottici Principali caratteristiche di hub, switch e router Connessione alle WAN: PSTN, ISDN, xdsl, collegamenti radio 2

3 11:15:19 am Dispositivi attivi e passivi Si definiscono attivi tutti i dispositivi il cui bilancio energetico, vale a dire la differenza fra energia assorbita ed energia fornita, non è nullo Esempi: pc, schede di rete, router, switch, hub, commutatori, alimentatori Si definiscono passivi tutti i dispositivi il cui bilancio energetico è nullo Esempi: cavi, prese, connettori, permutatori, adattatori, apparati di protezione elettrica 3

4 11:15:19 am Cablaggio Il cablaggio è l'insieme dei dispositivi passivi posati in opera, che permettono di interconnettere i dispositivi attivi di un sistema di elaborazione Si definisce cablaggio strutturato la progettazione ragionata di sistemi di cablaggio Per esigenze di uniformità, indipendenza dai dispositivi installati, efficienza ed interoperabilità, sono stati definite regole normative per la progettazione e l'installazione di sistemi di cablaggio Possono essere proprietarie/internazionali 4

5 11:15:19 am Cablaggio Le regole di cablaggio strutturato specificano: Le caratteristiche dei mezzi trasmissivi Le topologie di cablaggio e tutto ciò che ad esse può riferirsi, come le distanze massime ammesse, i livelli gerarchici e le regole di interconnessione I connettori Le norme di installazione Le norme di collaudo 5

6 11:15:19 am Standard internazionali I più importanti sono: EIA/TIA 518: è lo standard de facto per gli edifici commerciali EIA/TIA 570: standard per edifici residenziali ISO/IEC DIS 11801: importante in ambito europeo I cablaggi devono essere certificati! Prima di cablare una struttura, occorre verificare se questa risponde a requisiti meccanici, edili ed elettrici 6

7 11:15:19 am Mezzi trasmissivi I mezzi trasmissivi sono i dispositivi attraverso i quali l'informazione si propaga a distanza Tre tipologie: Elettrici Radio Ottici 7

8 11:15:19 am Parametri prestazionali Larghezza di banda (banda passante): è l'intervallo di frequenze all'i nterno del quale il segnale può essere trasmesso sul mezzo senza essere sensibilmente distorto Unità di misura: [Hertz] Velocità trasmissiva: è la quantità (massima) di dati che può essere correttamente trasferita dal mezzo Dipende dalla larghezza di banda e dalla modulazione scelta (efficienza di modulazione) Unità di misura: [bit/s] Affidabilità: è la probabilità di errore (sul bit) 8

9 11:15:19 am Parametri prestazionali Lunghezza massima del collegamento Unità di misura: [m] Caratteristiche fisiche: ad esempio l'impedenza [Ohm] il massimo valore di resistenza specifica [Ohm/m] la velocità di propagazione [m/s] l'attenuazione [db/m] il NEXT (Near End Cross Talk) [db] 9

10 11:15:19 am Mezzi trasmissivi elettrici Cavi coassiali: Sono costituiti da un conduttore centrale (anima), una parte isolante ed uno o più schermi (camicia) Standard: 10Base5 (ThickEthernet), 10Base2 (ThinEthernet) Bitrate: 10Mbit/s Topologia a bus, codifica Manchester (per sincronia) Lunghezza massima del bus: 200m 10

11 11:15:19 am Mezzi trasmissivi elettrici Il cavo deve essere terminato con un carico adattato per evitare riflessioni del segnale Al più 30 macchine per cavo 11

12 11:15:19 am Mezzi trasmissivi elettrici Doppini in rame intrecciato (ritorto): Sono costituiti da una o più coppie di conduttori di rame ritorti (binati) Standard 10BaseT, 100BaseT, 1000BaseT Banda: 10Mbit/s, 100Mbit/s, 1Gbit/s Topologia a stella, codifica Manchester, MLT 3, 8B/10B Può essere schermato (Shielded Twisted Pair, STP) o no (Unshielded Twisted Pair, UTP) 12

13 11:15:19 am Mezzi trasmissivi elettrici Doppini in rame intrecciato: Per poter usare indifferentemente FastEthernet (100Mbit/s) e GigabitEthernet (1Gbit/s), occorre cablare con cavi UTP Categoria 5 Enhanced, non bastano i semplici UTP Categoria 5 Lunghezza del collegamento: 100 metri fra hub e terminale Nel caso di switch, si può avere distanza maggiore, secondo l'attenuazione del segnale nel cavo 13

14 11:15:19 am Etere I sistemi radio sfruttano la propagazione elettromagnetica libera per il trasferimento dell'informazione Standard dell'ieee: Wireless LAN (WLAN) GPRS BlueTooth 14

15 11:15:19 am Mezzi trasmissivi ottici Fibre ottiche: Sono costituite da un nucleo centrale, detto core, e un rivestimento, detto cladding, entrambi di materiale vetroso, ma con indici di rifrazione diversi, rivestiti da una guaina protettiva 15

16 11:15:19 am Mezzi trasmissivi ottici Fibre ottiche: Standard: 1000BaseSX, 1000BaseLX Lunghezza massima del collegamento: 550m, 550m in modalità multimodale, 10km in modalità monomodale Le fibre possono essere utilizzate solo per collegamenti punto punto, non essendo possibile prelevare o inserire il segnale in un punto intermedio 16

17 11:15:19 am Propagazione guidata La propagazione avviene per riflessioni succesive, secondo l'ottica geometrica (legge di Snell): Valori tipici per gli indici di rifrazione sono n 2 = per il cladding e n 1 = 1.5 per il core 17

18 11:15:19 am Propagazione guidata Si sfrutta il fenomeno della riflessione totale, che si verifica quando l'angolo di incidenza è superiore all'angolo critico: c = sin 1 (n 2 / n 1 ) Tipicamente, c =

19 11:15:19 am Tipologie Le fibre possono essere monomodali o multimodali, ammettere cioè uno o più modi (percorsi) di propagazione Le fibre si dividono in: Step index Graded index (solo le fibre multimodali) Le fibre multimodali più diffuse sono la 50/125 e la 62.5/125 (diametri di core/cladding in m) La fibra monomodale più diffusa è la 10/125 19

20 11:15:19 am Fibre multimodali Nelle fibre step index, l'indice di rifrazione varia bruscamente (a scalino) fra il core ed il cladding La luce immessa è generata da LED (Light Emitting Diode) Si ha il fenomeno della dispersione modale: i raggi luminosi percorrono cammini di lunghezza diversa, cui corrispondono tempi di propagazioni diversi 20

21 11:15:19 am Fibre multimodali Si ha anche il fenomeno della dispersione cromatica: le componenti cromatiche della luce del LED si propagano a velocità diverse, distorcendo il segnale Ne risulta un vincolo sulla durata minima di un impulso luminoso e, di conseguenza, un vincolo sul bitrate Tipicamente, la banda passante è 1MHz/Km 21

22 11:15:19 am Fibre multimodali Nelle fibre graded index, l'indice di rifrazione varia gradualmente fra un massimo al centro del core ed un minimo al confine fra core e cladding Si sfrutta il fenomeno per cui la velocità di propagazione della luce è inversamente proporzionale all'indice di rifrazione del mezzo, limitando così la dispersione modale 22

23 11:15:19 am Fibre multimodali Tarando opportunamente il profilo radiale dell'indice di rifrazione, si può diminuire la velocità dei raggi che hanno il cammino più breve (quelli centrali) Tipicamente, la banda passante è 10Mhz/Km 23

24 11:15:19 am Fibre monomodali Nelle fibre monomodali, si impone un unica modalità propagativa (annullando così la dispersione modale) riducendo fortemente la dimensione del core (fino a 10 m) 24

25 11:15:19 am Fibre monomodali Per trasmettere, non si possono utilizzare i LED (che sono ad ampio spettro), ma bisogna impiegare i laser, che emettono luca monocromatica e coerente L'uso dei laser consente di annullare la dispersione cromatica La banda passante può arrivare a centinaia di GHz/Km 25

26 11:15:19 am Finestre Si utilizzano 3 finestre di lavoro all'interno delle quali l'attenuazione si mantiene pressoché costante: 26

27 11:15:19 am Cavi in fibra ottica Cavi di tipo tight, suddivisi in: Cavi multimonofibra Cavi multifibra Cavi di tipo loose Cavi di tipo slotted core 27

28 11:15:19 am Cavi tight Sono cavi rigidi, adatti all'uso in ambienti interni I cavi multimonofibra contengono al più 8 fibre, ciascuna con un rivestimento di circa 2 3mm di diametro I cavi multifibra possono contenere fino a 32 fibre, ciascuna con un rivestimento di circa 0.9mm di diametro 28

29 11:15:19 am Cavi loose I cavi loose possono contenere oltre 200 fibre Ogni fibra è inserita in un tubetto contenente gel, che protegge contro l'umidità Adatti per installazioni in luoghi esterni, soggetti ad acqua ed umidità 29

30 11:15:19 am Cavi slotted core Le fibre sono poste in cave aderenti al bordo esterno e contenenti gel (contro l'umidità) L'elemento dielettrico centrale dà rigidità al cavo Per la protezione contro agenti esterni (umidità, roditori) e per maggior robustezza, il cavo è rivestito di uno strato in acciaio termosaldato Cavo costoso, adatto per l'uso in ambienti esterni 30

31 11:15:19 am Cavi slotted core 31

32 11:15:19 am Connessioni fra fibre Esistono tre modalità di connessioni fra fibre: Terminare gli estremi in connettori ed inserirli in apposite prese Unire meccanicamente le fibre in una speciale manica Fondere i due spezzoni di fibra (il percorso deve essere rettilineo) La prima soluzione è di facile realizzazione, ma le perdite possono arrivare al 20% La seconda e la terza danno buoni risultati 32

33 11:15:19 am Amplificatori ottici Amplificatore di potenza (booster): da impiegare quando non si vuole far funzionare il laser ad alte potenze per problemi di affidabilità, stabilità e purezza spettrale Preamplificatore di segnale: da piazzare prima del rivelatore Ripetitore non rigenerativo (senza passaggio in elettronico, per evitare il vincolo sulla velocità trasmissiva) Compensatore: da piazzare dopo alcuni stadi di suddivisione 33

34 11:15:19 am Confronto: prestazioni Ethernet WLAN Fibra Velocità trasmissive elevate (fino a 1Gbit/s) e probabilità di errore basse (~10^-9) Velocità trasmissive basse (fino a 54Mbit/s) e probabilità di errore alte (~10^-5/10^-6) Velocità trasmissive elevatissime (fino a 1Tbit/s) e probabilità di errore molto basse (10^-12) 34

35 11:15:19 am Confronto: costi Ethernet WLAN Fibra Elevato quello del cablaggio; basso quello dei dispositivi Molto basso quello del cablaggio; basso, ma comunque significativo quello dei dispositivi Molto elevato sia quello del cablaggio che quello dei dispositivi 35

36 11:15:19 am Confronto: interferenza EM Ethernet WLAN Fibra Poco sensibile Molto sensibile Completamente insensibile 36

37 11:15:19 am Confronto: sicurezza Ethernet WLAN Fibra Abbastanza sicuro: per violarla, occorre un accesso fisico al canale Intrinsecamente insicuro Molto sicuro: per violarla, occorre un accesso fisico al canale che tuttavia è immediatamente rilevato dal ricevitore 37

38 11:15:19 am Confronto: spazio richiesto Ethernet WLAN Fibra Significativo (cavi, canaline, connettori) Molto ridotto Significativo (cavi, canaline, connettori); gli apparati devono essere protetti accuratamente dagli urti perché alcuni di essi sono molto sensibili 38

39 11:15:19 am Hub e switch Funzionalità di impilamento (stackability): consente di ottenere un unico dispositivo logico da più dispositivi fisici, sommando le proprietà di ciascuno di questi ultimi 10/100/1000 auto sensing: è l'autoconfigurazione della velocità trasmissiva da adottare su ogni interfaccia Se non fanno auto sensing, bisogna porre attenzione nel cablaggio 39

40 11:15:19 am Hub e switch Auto MDI/MDIX (Medium Dependent Interface/Medium Dependent Interface Crossover): è l'autoconfigurazione delle polarità delle porte Funzionalità di gestione e SNMP (Simple Network Management Protocol): consente il controllo remoto del dispositivo, il controllo del traffico e l'invio di segnali di allarme in caso di guasti o malfunzionamenti 40

41 Hub e switch Filtraggio MAC (solo su switch): permette di garantire una maggiore sicurezza rifiutando gli indirizzi MAC non riconosciuti Supporto VLAN (Virtual LAN): consente di instaurare LAN virtuali, ovvero suddividere gli host attestati su uno switch in modo da raggrupparli su LAN idealmente divise 41

42 VLAN LAN 2 Switch LAN 1 42

43 Router In aggiunta alle funzionalità di hub e switch (tranne quella dell'impilamento): Routing: statico/dinamico, centralizzato/distribuito Supporto routing multicast Supporto di DiffServ Algoritmi di accodamento e scheduling: RED, WFQ, etc. Network Address Translator (NAT) Sicurezza: Firewalling 43

44 Dispositivi di interconnessione La scelta di interconnessione tramite hub, switch o router dipende dal compromesso fra costi e prestazioni offerte I tre dispositivi operano a livelli diversi ed offrono funzionalità differenti Hub: livello 1 Switch: livello 2 Router: livello 3 44

45 Hub Le collisioni vengono risolte dagli host Hub Collisioni 45

46 Hub Gli hub ricevono il segnle su una delle porte e lo ripetono su tutte le uscite, tranne quella da cui il segnale arriva Gli host si vedono direttamente L'hub: Non separa i domini di collisione Non necessita di memoria Non controlla in alcun modo il traffico che lo attraversa 46

47 Switch Le collisioni vengono risolte dallo switch Switch Il traffico viene instradato solo sull'uscita opportuna 47

48 Switch Il segnale ricevuto viene replicato Solo sulla porta opportuna se si conosce già la posizione della destinazione Su tutte le porte diverse da quella di arrivo se non si sa dove è attestata la destinazione Ogni host vede solo il traffico generato dallo switch sul quale è posizionato, e non sa cosa succede negli altri domini di collisione della LAN 48

49 Switch Lo switch: Separa i domini di collisione Accoda i pacchetti se ci sono più comunicazioni verso la stessa destinazione (necessita di memoria) 49

50 Switch È un dispositivo intelligente Backward learning Può filtrare i pacchetti in base all'indirizzo fisico (MAC address) Alcune macchine possono essere isolate semplicemente chiudendo la porta su cui sono posizionate 50

51 Backward learning Il processo di backward learning consente di scoprire su quale porta dello switch è attestato un indirizzo MAC senza dover fare un'esplicita interrogazione Ogni volta che un pacchetto arriva allo switch, l'indirizzo MAC sorgente viene associato alla porta da cui il pacchetto è giunto Se la porta della destinazione non è conosciuta, i pacchetti vengono replicati su tutte le uscite finchè l'algoritmo non scopre dove si trova 51

52 Switch vs. hub Hub: Semplice ed economico Adatto per reti domestiche o con basso traffico Switch: Più complesso e costoso Consente di smaltire più traffico in quanto separa i domini di collisione Permette di controllare gli host 52

53 Interconnessione switch hub Hub Un solo dominio di collisione: basso throughput; se l'hub non funziona, gli host non comunicano più fra di loro 53

54 Interconnessione switch hub Switch Domini di collisione separati: throughput alto, ma ancora un malfunzionamento del centro stella non consente agli host la comunicazione 54

55 Interconnessione switch hub La struttura ad albero consente un migliore comportamento in caso di guasti Hub Il dominio di collisione è ancora unico: basso throughput Hub Hub 55

56 Interconnessione switch hub Basso throughput fra host sullo stesso hub Switch Throughput più alto fra i due domini di collisione Hub Hub 56

57 Interconnessione switch hub Domini di collisione completamente separati Switch Switch Switch 57

58 Router Le collisioni vengono risolte nel router Router Dal punto divista macroscopico funziona come uno switch, ma ha funzionalità di livello 3 58

59 Router Dispositivo intelligente Separa i domini di collisione e di broadcast Sulle sue porte vede altri router oppure delle reti Invia i pacchetti sull'uscita corrispondente all'indirizzo della rete che contiene la destinazione, secondo quanto indicato nelle tabelle di routing Utilizza il longest prefix matching 59

60 Router Se il router non ha una entry nella tabella di routing che corrisponda alla rete cercata, sceglie un percorso detto default route Se la default route non è settata, il pacchetto viene scartato (destination host unreachable) 60

61 Longest prefix matching Per scegliere la porta sulla quale inviare un pacchetto, il router esplora la propria tabella di instradamento (routing table) Poichè l'indirizzo IP non è in grado da solo di identificare una rete (necessita anche della maschera di sottorete), il router invia sull'uscita indicata per la rete che ha più bit in comune con l'indirizzo IP scritto nell'header di pacchetto 61

62 Router vs. switch Switch: Lavora a livello 2 > vede solo la rete locale Fa comunicare gli host su scala di LAN Router Livello 3 > vede l'intera rete mondiale Instrada sull'uscita indicata nella tabella di routing come la più conveniente per raggiungere la rete di appartenenza della destinazione Può contenere un firewall 62

63 Interconnessione router switch Il router separa le reti locali R H H H H S H S S S H H S S Reti locali 63

64 Interconnessione router switch Il router non sa come è implementata la rete locale Rete di origine R R R R R R R R Rete di destinazione 64

65 Architettura di un router È sostanzialmente formato da una matrice di interconnessione fra un insieme di interfacce di ingresso e un insieme di interfacce di uscita Questa matrice solitamente è detta switch fabric ed è costituita da un crossbar Il compito della switch fabric è quello di spostare i pacchetti dagli ingressi alle uscite il più velocemente possibile 65

66 Architettura di un router Esempio di crossbar Contatti chiusi

67 Architettura di un router I router possono essere anche implementati in modo diverso dal crossbar Reti di Banyan, di Clos, etc Possono essere visti come delle reti nelle reti Invece di instradare pacchetti fra due host, li instradano fra un'ingresso ed un'uscita 67

68 Architettura di un router Tre tipologie: Input buffer: i pacchetti vengono accodati all'ingresso Output buffer: i pacchetti sono accodati all'uscita Mixed input/output buffer Per risolvere le collisioni interne al router, si impiega un algoritmo di scheduling In principio, è simile ad un protocollo di livello 2 di risoluzione delle contese, ma l'implementazione è differente 68

69 Architettura di un router Il compito dell'algoritmo di scheduling è quello di collegare in modo opportuno le coppie ingresso/uscita Switch fabric Ingressi X Uscite Algoritmo di scheduling 69

70 Collisioni interne al router Si verificano quando due ingressi vogliono inviare pacchetti verso la stessa uscita Nel caso di collisione interna al router, non si può scartare un pacchetto e richiedere alla sorgente di rinviarlo Si risolvono tramite lo scheduling 70

71 Collisioni interne al router Input Output Collisione Switch fabric 71

72 Input queueing L'accodamento agli ingressi è semplice da implementare Il throughput massimo è limitato dal fenomeno dell'head of the line blocking Se il pacchetto in testa alla coda non può accedere alla switch fabric perché la sua uscita è già occupata, tutti i pacchetti in coda attendono, anche se le loro uscite sono libere Al più 58% nel caso di traffico uniforme e bernoulliano 72

73 Input queueing In attesa per l'uscita Pacchetto scelto per l'uscita Pacchetto bloccato che potrebbe accedere all'uscita 3 73

74 Output queueing I pacchetti vengono spostati il più velocemente possibile verso le uscite La switch fabric deve avere una velocità di trasmissione pari all'aggregato delle velocità agli ingressi per evitare ritardi Esempio: se il router ha 24 ingressi da 1Gbit/s, la switch fabric deve essere in grado di smaltire almeno 24Gbit/s Soluzione molto costosa 74

75 Output queueing X 1 1 X X 2 2 X X 3 3 X 3X Velocità di trasmissione 75

76 Input/output buffering Input buffer: basso throughput Output buffer: alto costo Soluzioni miste possono essere più vantaggiose Una soluzione emergente è il VOQ (Virtual Output Queueing) Consente di aumentare il throughput senza richiedere elevati speedup della switch fabric 76

77 Virtual output queueing Si basa sulla suddivisione del traffico agli ingressi in base alla porta di destinazione Ogni ingresso ha un numero di code pari al numero di uscite L'accesso alle uscite non soffre del fenomeno dell'head of the line blocking Si raggiunge il throughput del 100% con uno speedup di

78 Virtual output queueing Anche l'uscita 3 può essere utilizzata grazie all'accodamento suddiviso per uscite 78

79 Virtual output queueing Si basa su algoritmi di scheduling semplici ma efficienti (esempio: i slip) Questi algoritmi tendono ad avere sempre le uscite occupate in modo da massimizzare il traffico smaltito 79

80 Gestione delle code Le perdite in rete dipendono dalla capacità di memorizzazione delle code Se non c'è spazio in una coda, l'algoritmo di accodamento può decidere di scartare un pacchetto Le code vengono classificate in base al funzionamento dell'algoritmo di accodamento in caso di congestione 80

81 Gestione delle code Le code sono generalmente di tipo FIFO (First In First Out) Diversi tipi di code (AQM, Active Queue Management), alcuni esempi interessanti: Droptail RED (Random Early Discard) CHOKE (CHOse and Kill) 81

82 Connesione alle WAN Interconnessione di una LAN (o di un pc) ad una WAN (Wide Area Network) PSTN ISDN xdsl Collegamenti radio 82

83 PSTN Sfrutta la linea telefonica, diffusa su tutto il territorio in modo capillare Offre velocità di trasmissione molto basse (fino a 56kbps) Necessita di un adattatore detto modem (modulator/demodulator) Rende analogico il segnale digitale originato dall'host, in modo che il processo di campionamento della centrale telefonica sia in grado di ricostruirlo 83

84 Autenticazione su PSTN Quando ci si connette alla rete tramite modem, è necessario autenticarsi, in modo che la rete sappia che siamo autorizzati ad accedervi Dall'altra parte della rete telefonica c'è il NAS (Network Access Server), che riceve la comunicazione e interroga un authentication server per verificare la correttezza della richiesta di accesso 84

85 PSTN La rete telefonica funziona da collegamento punto punto Dall'altra parte della rete telefonica è posizionato un modem collegato all'isp (Internet Service Provider), che provvede all'instradamento sulla rete mondiale Si utilizza il protocollo PPP (Point to Point Protocol) 85

86 ISDN Integrated Service Digital Network Di grande interesse prima dell'avvento delle xdsl Equivale a due collegamenti da 64Kbps per i dati più un canale di controllo Necessita di un'apparecchiatura detta modem ISDN, che riceve i dati direttamente in digitale Consente di avere la linea telefonica libera mentre si è connessi alla rete 86

87 xdsl Digital Subscriber Line Ne esistono di diversi tipi: ADSL è la più conosciuta, AsymmetricDSL; è stata progettata per utilizzare il pc come client, fornendo un velocità trasmissiva in uscita molto più bassa di quella in ingresso ADSL permette di far passare il canale dati e la telefonia tradizionale sullo stesso doppino, mediante uno strumento detto splitter (è un filtro in frequenza) 87

88 xdsl HDSL: High speed Digital Subscriber Line Bitrate di circa 2Mbit/s bidirezionale VDSL Very high speed Digital Subscriber Line Bitrate di circa 8Mbit/s bidirezionale Sono pensate per consentire il funzionamento dei pc delle reti collegate sia in modalità client che in modalità server Rete del Politecnico 88

89 ADSL: principio di funzionamento La banda disponibile sul doppino viene suddivisa in sottocanali Su ciascun canale vengono inviati un certo numero di bit Più bit sui canali con meno interferenza Necessita di monitoraggio dello stato di interferenza/rumore sui canali 89

90 ADSL: principio di funzionamento Gli altri vengono suddivisi fra il collegamento upstream e quello downstream I due collegamenti possono viaggiare su gruppi di canali separati, oppure condividere gli stessi canali Se canali separati, il downstream è costretto a lavorare a frequenze alte, dove l'attenuazione è maggiore Se canali condivisi, necessita di cancellazione d'eco 90

91 Collegamenti radio È possibile accedere ad una WAN anche senza bisogno di cavi Va incontro all'esigenza di mobilità Soluzioni possibili GPRS WLAN Bluetooth 91

92 GPRS General Packet Radio Service È il tentativo di far passare una rete a pacchetto sulla rete GSM, che invece è a circuito Velocità di trasmissione molto ridotte, ma sfruttando la rete GSM può coprire l'intero continente europeo Solitamente la tariffazione è a quantità di traffico e non a tempo 92

93 GPRS Il GPRS può essere non attivo in determinate aree Lavora sulle stesse frequenze del GSM Mhz 93

94 WLAN Meno estese della rete GPRS Velocità di trasmissione più elevate 1, 2, 11, 22, 54 Mbps di connessione Si possono collegare alla rete mondiale semplicemente connettendo l'access point (AP) a un router Non sono previste tariffe per l'utilizzo 94

95 WLAN Lavora nella banda cosiddetta ISM È l'unica banda lasciata libera, in teoria dedicata alla scienza ed alla medicina In realtà è la banda più svantaggiosa dal punto di vista propagativo (attorno ai 2.4GHz), essendo la frequenza di risonanza delle molecole d'acqua Stessa frequenza di un forno a microonde, ma potenze nettamente minori 95

96 BlueTooth Dimensioni della rete molto ridotte PAN (Personal Area Network) Velocità di trasmissione dipendente dalla distanza fra i due terminali comunicanti Implementata su alcuni cellulari in commercio, palmari, PC portatili 96

97 BlueTooth Ha il vantaggio di richiedere pochissima potenza per funzionare > adatto per apparecchiature alimentate a batteria 97

98 Collegamenti radio Di grande interesse nel campo della ricerca è l'interoperabilità fra le tre proposte Quando un utente si muove, deve poter agganciarsi ad una o all'altra rete in modo trasparente, in modo da non perdere mai la connessione Problema principale è l'handover fra le diverse reti 98

99 Handover L'handover è tutto l'insieme di operazioni che si compiono all'interno della rete wireless quando un utente passa dall'area coperta da un gruppo di celle ad un'altra È principalmente fatta di segnalazione, sia fra il terminale e la rete, sia fra nodi della rete Esiste lo stesso problema quando ci si aggancia ad una rete di tecnologia diversa 99

100 Collegamenti radio Reti BlueTooth Reti WLAN Rete GPRS 100

101 Approfondimenti Algoritmi di AQM (Active Queue Management) Droptail RED (Random Early Discard) CHOKE 101

102 Algoritmi di AQM Nel caso di droptail, le perdite sono correlate Se un pacchetto si perde, la probabilità di perdere anche il successivo è alta (perdite a burst) Gli algoritmi di AQM servono a scorrelare le perdite e a minimizzarne l'impatto sul comportamento delle sorgenti Devono tenere conto delle reazioni degli algoritmi di trasporto (TCP) 102

103 Droptail L'algoritmo droptail scarta i pacchetti in arrivo se non c'è spazio Buffer pieno Pacchetti scartati Soglia massima 103

104 RED Vengono impostate due soglie Una soglia minima al di sotto della quale tutti i pacchetti vengono accettati Una soglia massima al di sotto della quale i pacchetti vengono scartati con probabilità che cresce al crescere della dimensione della coda Oltre la soglia massima, tutti i pacchetti sono scartati Questo algoritmo permette di far reagire i flussi TCP prima che la congestione sia irrecuperabile 104

105 RED I flussi non adattativi non vengono influenzati! In alcuni casi i flussi UDP potrebbero occupare tutta la banda disponibile, a causa dell'alta interazione della coda RED con i flussi TCP Pacchetto scartato con probabilità 0.5 Soglia massima Soglia minima 105

106 RED Esempio: Collegamento in uscita da 10Mbps 1 flusso TCP da 1Mbit/ss 1 flusso UDP non adattativo da 10Mbit/s Ogni volta che il flusso TCP subisce una perdita, la sorgente reagisce abbassando il rate Il flusso UDP tende a occupare tutta la banda Risultato: il flusso TCP muore 106

107 RED Probabilità di scartare un pacchetto in arrivo in funzione della dimensione media della coda Probabilità di perdita 1 0 Soglia minima Soglia massima Lunghezza media della coda 107

108 RED Non esistono regole unanimente condivise per impostare efficacemente le soglie Originariamente proposto: th max = 2 th min Oggi: th max = 3 th min Difficile trovare valori ottimali delle soglie validi in ogni situazione (percentuale di banda occupata, tipologie di traffico presenti, etc.) 108

109 CHOKE Si scartano i pacchetti oltre che sulla base della lunghezza della coda, anche sulla base del loro contenuto Il contenuto della coda è studiato in base alla quantità di pacchetti TCP/UDP Può limitare l'incidenza di flussi non adattativi, eliminando il problema delle code RED 109

110 11:15:21 am CHOKE Quando ci si avvicina al livello di congestione Si guarda il protocollo di trasporto del pacchetto in arrivo Si sceglie a caso un pacchetto dalla coda Si confrontano i due tipi di protocolli di trasporto Se sono uguali, si scartano entrambi i pacchetti Se sono diversi, si accetta il pacchetto con una certa probabilità, dipendente dalla lunghezza media della coda 110

111 11:15:21 am CHOKE Il vantaggio della coda CHOKE è che i pacchetti vengono scartati in modo da livellare i flussi Se un flusso UDP diventa preponderante, subirà più perdite e di consegenza diminuirà la sua incidenza Pacchetto selezionato Pacchetto in arrivo Soglia 111