RETI DI TELECOMUNICAZIONI

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1 MASTER IN TELEMEDICINA RETI DI TELECOMUNICAZIONI Stefano Giordano Lezione n.4n Gruppo di Ricerca in Reti di Telecomunicazioni Dipartimento di Ingegneria della Informazione: Elettronica, Informatica, Telecomunicazioni 1

2 La rete Internet: complessità nella periferia, semplicità nei dispositivi di rete BOOK n.1 Peterson Davie 3 rd Ed. Sono processi applicativi distribuiti a dover comunicare Abbiamo per ora banalizzato la reale complessità della rete affermando che gli host si scambiano pacchetti 2

3 La rete Telefonica: complessità nell interno della rete, semplicità nella periferia BOOK n.2 Leon-Garcia Widjaja Piano d utente Rete di Segnalazione a canale comune Piano di controllo E una rete orientata alla connessione: prima di ogni telefonata la connessione deve essere allestita, per essere poi mantenuta nel corso della comunicazione ed infine abbattuta al termine 3

4 Nomenclatura LAN Local Area Networks Private; Estensione dell ordine del Km; bit rate Gbit/s (tipicamente 10/100 Mbit/s) MAN Metropolitan Area Networks Private o pubbliche; Estensione dell ordine dei 100 Km; in passato erano reti ad accesso multiplo oggi sono tipicamente reti ad anello o magliate ed hanno un bit rate che dipendono dal substrato trasmissivo impiegato (PDH, SDH, WDM) > Gbit/s WAN Wide Area Networks Private o pubbliche; Estensione superiori ai 100 Km; bit rate che dipendono dal substrato trasmissivo impiegato (PDH, SDH, WDM) Gbit/s PAN Personal Area Networks Private; Estensione dell ordine dei metri; bit rate tipiche 2-10 Mbit/s SAN Storage Area Networks Private o pubbliche; Estensione geografiche; bit rate superiore ai Gbit/s BAN Body Area Networks Private; Estensione dell ordine dei cm; bit rate tipiche 2-10 Mbit/s 4

5 Inter-Process Communication Turn host-to-host connectivity into process-toprocess communication. Fill gap between what s expect and what the underlying technology provides. Host Host Application Una rete è un sistema in grado non solo di far comunicare degli Host/terminali/end-systems tra loro ma di farli cooperare nel perseguire uno scopo comune Host Application Host Channel Host 5

6 Progettare ed implementare i servizi di trasporto dell informazione in modo che possano essere comuni a differsi scenari applicativi 6

7 Nascondere la complessità della rete alle applicazioni Host Host Application Host Application Channel Host Host 7

8 What Goes Wrong in the Network? Bit-level errors Packet-level errors (congestion) Link and node failures Messages are delayed Messages are deliver out-of-order Third parties eavesdrop (security issues) Reliability 8

9 Tipologie dei servizi di trasporto dell informazione offerti da una rete Servizi orientati alla connessione (connection-oriented) Ogni fase di trasferimento di informazione, denominata connessione, è preceduta da una fase di allestimento e seguita da una fase di chiusura/abbattimento della connessione stessa Servizi non orientati alla connessione (connection-less) L informazione è trasferita senza bisogno delle due precedenti fasi di apertura e chiusura. Ogni blocco di informazione trasmesso è completamente autonomo rispetto agli altri 9

10 Commutazione di pacchetto virtual circuit Conn.1 Conn.2 A B C datagram A B C D F D F E E Connection oriented G H A B A B A G Connection-less H 10

11 Logical channels client Logical channel Request/reply service server 11

12 Logical channels peer message stream service peer Logical channel 12

13 Multicast logical channels client message stream service Logical channel server client 13

14 Traffico multimediale Voice Video Data (Best-Effort) Mission- Critical Data Bandwidth Low to Moderate Moderate to High Moderate to High Low to Moderate Random Drop Sensitivity Low Low High Moderate to High Delay Sensitivity High High Low Moderate to High Jitter Sensitivity High High Low Low to Moderate 14

15 Eterogeneità dei requisiti Nel mondo delle reti a commutazione di pacchetto le applicazioni vengono tipicamente classificate come segue: APPLICAZIONI REAL-TIME TOLLERANTI INTOLLERANTI APPLICAZIONI NON-REAL-TIME o ELASTICHE 15

16 Layered network system Use abstractions to hide complexity Abstraction naturally lead to layering Alternative abstractions at each layer Application programs Process-to-process channels Host-to-host connectivity Hardware 16

17 Differentiation Application programs Request/reply channel Message stream channel Common Services Host-to-host connectivity Hardware 17

18 Alcune applicazioni di uso comune Process-to-process connectivity telnet (accesso ad elaboratori remoti) ftp (file transfer) vic (videoconferenza) rat (audioconferenza) sdr (session manager) wb (lavagna condivisa) What functionality? Where implemented? Application programs Request/reply channel Message stream channel Host-to-host connectivity Hardware 18

19 Protocols Building blocks of a network architecture Each protocol object has two different interfaces service interface: operations on this protocol peer-to-peer interface: messages exchanged with peer Term protocol is overloaded specification of peer-to-peer interface module that implements this interface 19

20 Interfaces Host 1 Host 2 High-level object Service interface High-level object Protocol Peer-to-peer interface Protocol 20

21 Protocol Machinery Protocol Graph most peer-to-peer communication is indirect peer-to-peer is direct only at hardware level File Digital library Host 1 Video File Digital library Host 2 Video RRP MSP RRP MSP HHP HHP Network 21

22 Protocol Machinery Multiplexing and Demultiplexing (demux key) Encapsulation (header/body) Application program Host 1 Host 2 Application program Data Data RRP RRP RRP Data RRP Data HHP HHP HHP RRP Data 22

23 Internet Architecture: TCP/IP Defined by Internet Engineering Task Force (IETF) Hourglass Design Application vs Application Protocol (FTP, HTTP) FTP HTTP NV TFTP TCP UDP IP NET 1 NET 2 NET n 23

24 Open System Interconnection ISO Architecture: OSI End host End host Application Application Presentation Presentation Session Session Transport Transport Network Network Network Network Data link Data link Data link Data link Physical Physical Physical Physical One or more nodes within the network 24

25 Layering the Internet transport network link physical network link physical transport network link physical transport network link physical transport network link physical 25

26 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 source destination Hl Ht HnHt HnHt M M M M transport network link physical transport network link physical Hl Ht HnHt HnHt M M M M message segment datagram frame 26

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