Introduzione. Corso Reti ed Applicazioni Mauro Campanella Como 2004

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1 Introduzione Corso Reti ed Applicazioni Mauro Campanella Como 2004

2 Scopo del corso Introduzione concreta alle reti di trasmissione dati nei loro principi di progettazione e funzionamento. Al termine dei corsi uno studente deve essere in grado di: - comprendere i principi ed il funzionamento di una rete di trasmissione dati, in particolare Internet ed i protocolli TCP/IP - conoscere le principali applicazioni usate in Internet e saper realizzare applicazioni distribuite con i protocolli TCP/IP - progettare reti locali basate sul protocollo Ethernet - collegare calcolatori dei principali sistemi operativi ad una rete locale o geografica M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 2

3 Perché Internet Esempio di rete mondiale che é cresciuta in di varie centinaia di milioni di volte dalla creazione e sta ancora crescendo e modificandosi. E La rete principale per il trasporto dell informazione. E pubblica, non proprietaria ed aperta a tutti (1). Tutti possono partecipare alla sua crescita ed innovazione. E basata su principi semplici e chiari. Perché sarà nel vostro futuro... (1) vi è un forte controllo in Cina ed altri paesi che filtra l informazione ottenibile M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 3

4 Difficoltà iniziali Grande numero di termini e tecniche da imparare Alta complessità apparente del sistema Termini inglesi intraducibili Necessità di una scelta negli argomenti e negli approfondimenti a favore dei principi generali Cominceremo con una descrizione qualitativa di Internet che ci aiuti a identificare le componenti principali di una struttura di trasmissione dati M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 4

5 Memento: l importe è il contenuto In generale il trasferimento di informazione fra due entità. Tale trasferimento d informazione è alla base di ogni attività umana e trasmettere informazioni comunicando è considerato l inizio della civiltà. Il trasferimento deve essere veloce, non ambiguo, affidabile, ripetibile, semplice, economico, ricordando che è l informazione e la sua qualità ad essere importante! M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 5

6 Internet - una panoramica M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 6

7 Cos è Internet 1 - l unione di tante reti fisiche di trasmissione dati, come una rete autostradale fra paesi diversi 2 - i calcolatori ad essa collegati ed i protocolli di comunicazione 3 - le applicazioni ed i programmi (posta, browser web, video, ) 4 - e soprattutto il contenuto disponibile M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 7

8 1 e 2: Le componenti fisiche Linee di comunicazione: su fibra, rame, radio, satellite a varie capacità in bit al secondo (b/s) Milioni di nodi collegati fra loro: end-system: pc workstations, servers palmtops, cellulari router: smistano blocchi di dati (pacchetti) nella rete router ISP locale Intra-net aziendale server workstation portatile ISP regionale M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 8

9 Grandi Internet appliances Cornice per foto IP Il Più piccolo server WWW del mondo Tostapane abilitato al Web + barometro M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 9

10 3: I servizi Applicazioni distribuite WWW, posta elettronica, giochi, commercio, condivisione informazione, Peer-to-Peer, Servizi di trasporto orientati alla connessione (TCP) senza connessione (UDP) Lo smistamento (IP versione 4) M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 10

11 La struttura di Internet: la rete delle reti La struttura è moderatamente gerarchica: Dorsali (backbones) - nazionali/internazionali per es. BBN/GTE, Sprint, AT&T, IBM, UUNet, GARR, GÉANT, I2 collegati (peer) l un l altro con linee private, or in punti di accesso neutri (NAPs) - regionali - locali NAP ISP regionale ISP locale Dorsale B Dorsale A ISP locale ISP regionali NAP M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 11

12 Geopolitica ed Internet (1998) M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 12

13 Connessioni a Internet (1998) M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 13

14 M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 14

15 M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 15

16 Per esempio, WORLDCOM in Europa M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 16

17 La velocità trasmissiva Il bit è l unità base di informazione digitale che può valere solo zero od uno. Normalmente la velocità di trasmissione si misura in bit al secondo. Un carattere alfabetico occidentale può essere rappresentato da 8 bit. Una pagina da 80 caratteri per riga per 60 righe è quindi equivalente a 4800 bit. Un immagine digitale a circa bit (1200x1024 punti a colori già compressa). Un modem che trasmetta a 56 Kbit al secondo le invia rispettivamente in circa un secondo e 7 secondi A 10 miliardi di bit al secondo ci vuole mezzo milionesimo di secondo e meno di 40 milionesimi di secondo M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 17

18 La velocità trasmissiva 1E+1 modem 56K ADSL 128K 1E+0 1E-1 1E-2 1E-3 1E-4 1E-5 ADSL+ 1Mb Ethernet 10Mb Fast Ethernet 100Mb Gigabit Ethernet OC-192/10GE 1E-6 1E-7 modem 56K ADSL 128K ADSL+ 1Mb Ethernet 10Mb immagine 7,1E+0 3,1E+0 4,0E-1 4,0E-2 4,0E-3 4,0E-4 4,0E-5 1 pagina 8,6E-2 3,8E-2 4,8E-3 4,8E-4 4,8E-5 4,8E-6 4,8E-7 bit/s Fast Ethernet 100Mb Gigabit Ethernet OC- 192/10GE M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 18

19 La rete GARR della ricerca italiana Gbit/s Accessi utente: ~300 Collegata alla ricerca : rete 10 Gbps Collegamenti ad Internet non di ricerca: - collegamento nazionale a: Roma Gbps) Milano 1 Gbps); - mondiale a: Milano con GX@2.5Gbps Roma con M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 19

20 Lo sviluppo di Internet nella ricerca in Italia Ott-98 Gen-04 (5 y) fattore Capacità totale di accesso Aree sviluppate Nessun effetto della crisi del 2000 Aree meno sviluppate (definiz. EU) M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 20

21 Il traffico dell Insubria 1 e 2 marzo 2004 dal 19 febbraio al 2 marzo 2004 M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 21

22 Gli ultimi 3 anni del traffico GARR verso Internet non di ricerca Più di un fattore 2 ogni anno di crescita il 2003 quasi piatto a causa di limitazioni nella velocità degli accessi, che saranno aumentati minimo di un fattore 2 nel M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 22

23 IN Traffico GARR GEANT media di 5 minuti max 840 Mb/s 31 Gen 2004 media di 30 minuti max 540 Mb/s media di due ore max 440 Mb/s OUT media su un giorno max 350 Mb/s M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 23

24 La crescita non è funzione della destinazione GARR Internet mondiale (GX + Telia) (3x) Internet di Ricerca (1,5x) Internet nazionale Milano (MIX) (2x) Internet nazionale Roma (NAMEX) (3x) IN Traffic M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 24

25 Ma è proprio vero? Traceroute to walt-disney.com Start: 03/2/11 16:07:50 Find route from: to: ( ), Max 30 hops, 40 byte packets Host Names truncated to 32 bytes 1 asinfnmi-gw.mi.infn.it. 1ms Milano - Dip. di Fisica (50 metri) ms 3 rc-infnmi.mi.garr.net. 2ms Router di concentrazione GARR presso Telecom Italia 4 rt-rc-2.mi.garr.net. 3ms (5 kilometri) 5 rtg-rt.mi.garr.net. 4ms Router di trasporto GARR 6 so ar2.lin1.gblx.net. 4ms Router di frontiera Global Crossing Milano (20 Km) 7 pos m.cr1.lin1.gblx.net. 5ms 8 pos m.cr2.nyc2.gblx.net. 95ms Global Crossing a New York (9.000 km) 9 pos m.br2.nyc2.gblx.net. 111ms atm3-0.br3.nyc8.alter.net. 97ms 11 0.so xl1.nyc8.alter.net. 96ms 12 0.so tl1.nyc8.alter.net. 97ms 13 0.so tl1.atl5.alter.net. 117ms Alter un altro ISP - California ( km) 14 0.so cl1.orl1.alter.net. 160ms Alter - Orlando atm7-0.gw3.orl1.alter.net. 135ms 16 disney-gw.customer.alter.net. 138ms L ingresso a Disney La velocita della luce nei cavi e circa 7,5 milionesimi di secondo per Kilometro! M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 25

26 Traceroute verso TIN (Interbusiness) Altri due esempi Find route from: to: ( ), Max 30 hops, 40 byte packets 1 asinfnmi-gw.mi.infn.it. 1ms Milano Dipartimento di fisica ms 3 rc-infnmi.mi.garr.net. 2ms GARR 4 rt-rc-2.mi.garr.net. 3ms 5 rtg-rt.mi.garr.net. 4ms 6 rm-mi-g.garr.net. 12ms Router GARR presso Telecom Milano 7 intb-nap.inroma.roma.it. 19ms primo Router Telecom TIN a Roma 8 r-rm197-gw-rm-nap-a.opb.interbus 187ms * congestione severa e perdita di pacchetti 9 r-rm157-vl4.opb.interbusiness.it 162ms * 10 r-tin2-pomezia-rm157.opb.interbu 195ms Portale di Telecom a Pomezia Traceroute verso Australian Maritime College Find route to: ( ), Max 30 hops, 40 byte packets 1 asinfnmi-gw.mi.infn.it. 1ms Dip. Di Fisica Milano 6 so ar2.lin1.gblx.net. 4ms Global Crossing Milano 8 pos m.cr2.wdc2.gblx.net. 100ms Global Crossing Washington 10 bpr2-so virginiaequinix.cw 121ms Cable and Wireless Virginia (USA) 12 agr4-loopback.santaclara.cw.net. 184ms Cable and Wireless California 14 bcr2-so sydney.cw.net. 357ms Cable and Wireless Sydeny Australia 17 pos2-0.mg1.optus.net.au. 343ms Service provider locale australiano ms College australiano (server lento ) M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 26

27 Le sfide future - l ultimo miglio, l accesso ad ogni tipo di informazione via la rete (dal lampione al forno a microonde) a velocità adeguate (milioni di bit/secondo, non migliaia) - avere pari sviluppo in aree diverse - la comunicazione sempre più fra persone singole, senza intermediari (kazaa, gnutella, Napster, ) - il libero accesso ed utilizzo dell informazione e nuovi modelli di utilizzo - l armonizzazione delle regole a livello mondiale M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 27

28 GÉANT Dorsale europea della ricerca Ogni NREN si collega a GÉANT a velocità da 10 Gb/s SDH a 34 Mb/s M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 28

29 Il Digital Divide nella rete GÉANT M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 29

30 Il traffico sta cambiando GX (Nov.02) Un solo sito (INFN-Pd) trasferimenti massivi verso USA Un solo Un solo computer - 100Mb/s - applicazione bbftp 3 transferimenti paralleli - 20 stream ciascuno M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 30

31 Peer to Peer è ovunque Linea New-York - Washington nel 2003 su Abilene Anche in USA vi è uno schema di traffico simile: - piedistallo constante di molti Mb/s nelle linee di dorsale - la regola 80-20% non è più valida ed il traffico tende ad essere unifomemente distribuito M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 31

32 Schemi di traffico (una Università) HTTP (WEB) non è più l applicazione che trasferisce più dati! Dominano i Peer o Peer M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 32

33 Schemi di traffico (una Università) Numero di flussi in funzione dell applicazione (# porta TCP) HTTP domina ancora M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 33

34 ÓD? TORUÑ POZNA ÑBYDGOSZCZ OLSZTYN BIA YSTOK GDAÑSK KOSZALIN SZCZECIN ZIELONA GÓRA WROC AW CZÊSTOCHOWA KRAKÓW RZESZÓW LUBLIN KIELCE PU AWY RADOM KATOWICE GLIWICE BIELSKO-BIA A OPOLE GUBIN WARSZAWA CIESZYN SIEDLCE 10GE links nodes Rete ottica Pionier in Polonia GDAÑSK KOSZALIN OLSZTYN SZCZECIN BYDGOSZCZ TORUÑ BIA YSTOK GUBIN ZIELONA GÓRA POZNA Ñ WROC AW ÓD? WARSZAWA PU AWY RADOM SIEDLCE LUBLIN Fibre nude con Ethernet come data link OPOLE CZÊSTOCHOWA KIELCE GLIWICE KATOWICE KRAKÓW RZESZÓW CIESZYN BIELSKO-BIA A Installed fiber PIONIER nodes Fibers planned in 2004 PIONIER nodes planned in 2004 M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 34

35 Rete ottica Pionier in Polonia - Black Diamond Extreme Switches - ADVA optical OADMs M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 35

36 , la rete della ricerca svizzera 2004 SWITCH Fibre affittate 1 Gigabit Ethernet come data link. M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 36

37 Architettura di CA*net 4 Edmonton CANARIE GigaPOP ORAN DWDM Carrier DWDM Saskatoon Victoria Calgary Vancouver Regina Winnipeg Thunder Bay Quebec Montreal Ottawa St. John s Charlottetown Fredericton Halifax Seattle CA*net 4 node) Chicago Toronto Boston New York Possible future CA*net 4 node Windsor M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni

38 Internet visto a macrogruppi di elaboratori (Autonomous Sytems) un organismo frattale? From CAIDA M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 38

39 Referenze For information on all European NRENS (and others too): Pointers to quoted NRENs GÉANT and GN2 (next generation of GÉANT): M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 39

40 Ricarca sulle reti ed NREN Future Networking for NREN (summary of the SERATE EU project): White Paper on NRENs research areas: TaskForce on Low-Layers Networking Research for NRENs See also for other Task Forces GN2 (next generation GÉANT), specifically Joint Research Activities (JRA) and Service specific activities (SA) M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 40

41 Referenze ad NREN in USA e Canada M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 41

42 Termine Introduzione Leggere Kurose Capitolo 1 per le prossime due lezioni M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni Cap1-0 pag 42