Marco Listanti A.A. 2014/2015. DIET Dept. Tecniche e Modelli di Rete - Prof. Marco Listanti - A.A. 2014/2015

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1 Marco Listanti Corso Tecniche e Modelli di Rete A.A. 2014/2015

2 Marco Listanti Dove sta andando d Internet?

3 Internet: prospettiva storica Prima generazione, pre-1990 Rete per la ricerca Servizi dati: Telnet, , File Transfer Basso traffico, basso numero di utenti Seconda generazione, the 90s Servizi commerciali, Internet Service Provider Web services e peer-to-peer Esplosione del numero di utenti e del traffico Servizio Best Effort e regole semplici di Traffic Engineering (TE) Terza generazione, prima decade 2000 Evoluzione dei servizi e convergenza (Internet/Telecom/Media convergence) Network and services ubiquity, ambient intelligence Need of QoS

4 Conseguenze E richiesta sempre più capacità Evoluzione della tecnologia ottica Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) Verso 100 lambda per fibra, 100 Gbit/s per lambda 10 Tbit/s per fibra Criticità del routing Molti pacchetti sono presi a causa dell instabilità del routing Nuove architetture IP I servizi IP richiedono diversi gradi di QoS Abbandono del concetto del paradigma QoS singola QoS differenziatai per servizio i

5 L ultima rivoluzione di Internet Internet of Things (IoT) Interconnection of sensing and actuating devices providing the ability to share information across platforms through a unified framework, developing a common operating picture for enabling innovative applications. This is achieved by seamless ubiquitous sensing, data analytics and information representation with Cloud computing as the unifying framework. J. Gubba et alii. Internet of Things (IoT): A vision, architectural elements, and future directions. Future Generation Computer Systems 29 (2013) Internet is expected to reach 24 billion ( ) of interconnected devices by 2020.

6 Internet of Things (IoT)

7 Internet of Things (IoT) Smart Cities Smart Buildings & Homes Smart Meters Industrial Plants Sensing Applications e-health Internet of Things Internet of People 10 9 Personal Sensors Environment Monitoring & Control Storage & Logistics Vehicles & Transportation Mobile Services

8 Che cosa è un sensore? Monitoraggio i di un largo spettro di condizioni i i ambiantali temperatura Umidità movimento di veicoli condizioni di illuminazione pressione, condizioni del suolo livelli di rumore presenza o assenza di specifici oggetti velocità, direzionei e grandezza di un oggetto, and size of an object. Continuous sensing, event detection, event ID, location sensing, etc.

9 New sensor applications: environmental C. Pham: How the Internet will look like in a near future?

10 New sensor applications: disaster relief - security Real-time organization and optimization of rescue in large scale disasters Rapid deployment of fire detection systems in high-risk places

11 Big Data (1) IoT determina un esplosione del volume di dati che devono raccolti, memorizzati e elaborati Architetture evolute di memorizzazione (storage) e di processamento (data analytics) Cloud-based Storage solutions Analyitics solutions

12 Big Data (2) Big Data Servers & storage Analysis engines Virtual people, devices & objects Distributed Cloud Mobile Devices People People, personal spaces & social networks Mirror World Smart Objects Universe of smart objects personal, social & public objects

13 La rete del futuro Internet Architecture & Network Technologies Converged & Optical Networks Application server Public Internet Gateway Operator A Optical switching High Speed Broadband Access Ad-Hoc mesh relay Personal space Optical transmission Cellular and beyond Application server Operator B Broadcast Cooperating Objects/Sensor Networks Spectrum Efficient Radio Access

14 Accesso fisso e accesso mobile 1 Terabit/s 100 Gbit/s 10 Gbit/s 1 Gbit/s 100 Mbit/s 10 Mbit/s 1 Mbit/s 100 kbit/s 10 kbit/s Wireline & Wireless Public Access Aggregated Bandwidth Peaks VDSL2 ADSL2+ ADSL ISDN HSPA UMTS GSM 10GPON GPON LTE HSPA+ WDM-PON NG-PON2 LTE-Beyond LTE-Advanced Today

15 Reti convergenti fisse e mobili Common Public Radio Interface over Optical Networks RRU DWDM PON RRU RN Micro Cell Cluster DWDM PON DWDM RING DWDM PON Micro/Pico Cell Cluster Coverage e Area Macro cells Micro cells Pico/Femto cells Central Unit CU (baseband, BBU) RRU Micro/Pico Cell Cluster RN User Capacity/Throughput

16 Rete convergente (Telecom Italia) PoP A OLO kdclegacy GW BB BNAS ISw Optical Packet Backbone 30 PoP Areas NAT NAT ISw BNAS BB PoP B Legacy GW OLO kdc SNSNSN SNSNSN CN Mobile CN Mobile SNSNSN SNSNSN CDN DPI AgN AgN DPI CDN DPI, NAT & Cache ON ON DWDM (mesh & ring) BNAS blades ON ON ON CDN AgN SN L1 AN ON Optical Node AN L1 AN Access Node AN AN ISw Intra PoPP Switch Access Site AN Access Site Access Site L2 AgN Aggregation Node CDN Content Delivery L3 SN Service Node DPIDeep Packet Inspection L3 BB BackBone Node AN AN AN NATAddress Translation Access Site Access Site Access Site<

17 Energy saving Oggi l ICT contribuisce per il 2% alle emissioni di CO Mt 37% 14% 49% 830 Mt 2% of CO 2 today 25% 18% 57% 1430 Mt 2020

18 A che cosa corrisponde il 2% di CO 2? Produzione di CO 2 nel 2007 nell area ICT (830 Mt) suddivisa in Data center Networks PCs Network

19 Consumo degli elementi di rete

20 Network Energy Consumption Il consumo dell area di accesso è costante ed è dominante fino al 2020 Il consumo del backbone (router+trasporto) cresce e diviene dominante a partire dal 2020 Il consumo totale cresce 2010: 20 GW 2020: 40 GW 2025: 130 GW Il traffico cresce di più rispetto all aumento dell efficienza energetica dei dispositivi dispositivi R. Tucker: Green Optical Communications Part II: Energy limitation it ti in networks. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 17, n. 2, March/April 2011.

21 Cosa si deve fare? Osservazioni Quindi L aumento dell efficienza energetica dei dispositivi non compensa l aumento del traffico In assenza di altri interventi il consumo totale della rete aumenterà negli anni Il consumo della sezione di accesso sarà costante negli anni (o aumenterà poco) Nel prossimo futuro (2020) il consumo dominante sarà dato dal backbone della rete (IP/WDM network) Sono necessarie strategie di controllo per aumentare l efficienza della rete Le strategie di controllo dovranno principalmente riguardare il backbone

22 Cosa faremo nel corso di Tecniche e Modelli di Rete

23 Obiettivi Architetture, protocolli e modelli prestazionali per il dimensionamento e la gestione delle reti IP Focus on Architetture per la Qualità di Servizio (QoS) in reti IP Modelli analitici per il problema dell allocazione delle risorse Tecniche di scheduling per il forwarding di pacchetti in router IP Evoluzione del piano di controllo di Internet Il problema del routing in IP

24 Programma del Corso (1) Introduzione alle tecniche di networking Modelli di sorgente Requisiti di utente Requisiti di rete Allocazione delle risorse Allocazione deterministica e statistica Peak Rate Allocation (PRA) Equivalent Bandwidth Architetture per il supporto della QoS in Reti IP Architettura IntServ e DiffServ Il protocollo RSVP L architettura MPLS Generalità Supporto della QoS Modelli di allocazione delle risorse La QoS in reti Ethernet Evoluzione del piano di controllo nelle reti Il modello SDN

25 Programma del Corso (2) Algoritmi di Scheduling Generalità General Processor Sharing Fair Queueing Weighted Fair Queueing Modelli e prestazioni Tecniche di gestione attiva del buffer in reti IP Random Early Detection (RED) Weigthed RED (WRED) RED in/out (RIO) Modellazione del problema di routing in reti IP Problema del flusso di costo minimo Algoritmi per l'individuazione del cammino di costo minimo (Dijkstra) Multicommodity Flow Problem (MCFP) Esempi di problemi derivati dal MCFP (energy saving, pesi in reti IP) Introduzione al software LPsolve

26 Prerequisiti E prevista la conoscenza dei seguenti argomenti: Principi di architettura stratificata (modello OSI) Architettura e protocolli delle reti IP Indirizzamento IP TCP, UDP Routing in reti IP Protocolli di routing (RIP, OSPF) Le reti in area locale (LAN) Architetture, protocolli d accesso, indirizzamento Concetti base della teoria delle code Coda M/M/1

27 Materiale Didattico Tutto il corso è coperto dai lucidi delle lezioni Gli RFC e gli Internet Draft relativi agli argomenti trattati nel corso sono disponibili sul sito Gli standard ITU relativi agli argomenti trattati nel corso sono disponibili sul sito int/itu T/publications/recs html

28 Modalità d Esame Due prove prova scritta (max 20/30) prova orale (max 10/30) Si deve sostenere la prova orale nello stesso appello in cui si sostiene la prova scritta Possibilità di svolgere una tesina in sostituzione della prova orale Modalità da definire

29 Informazioni sul Corso Orario delle lezioni Martedì (aula 25) Mercoledì (aula 25) Mercoledì (aula 25) E necessario iscriversi al corso inviando una mail con oggetto [Iscrizione Corso TMR 2015] all indirizzo marco.listanti@uniroma1.it Sul sito sarà disponibile tutto il materiale e le informazioni relative al corso lucidi e dispense integrative date d esame votazioni i per le prove scritte eventuali variazioni d orario avvisi e altre informazioni

30 Riferimenti Marco Listanti ricevimento: Martedì dalle alle (Dipartimento DIET, stanza 220) Tel.: Sito Web Presto cambierà in

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