Marco Listanti A.A. 2015/2016. DIET Dept. Tecniche e Modelli di Rete - Prof. Marco Listanti - A.A. 2015/2016

Transcript

1 Marco Listanti Corso Tecniche e Modelli di Rete A.A. 2015/2016

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 Routing instability : molti pacchetti sono persi 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 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

9 Big Data (2) Big Data Distributed Cloud Mobile People Servers & storage Devices Consiglio Analysis engines gratuito: seguite il corso di Virtual people, devices & objects Networking for Big Data People, personal spaces & social networks Mirror World Smart Objects Universe of smart objects personal, social & public objects

10 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

11 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

12 Reti fisse e mobili Scenario 5G Common Public Radio Interface over Optical Networks Coverage e Area RRU DWDM PON RRU Secondo consiglio: seguite il corso di Macro cells Micro Cell DWDM RING Reti Cluster Mobili e Multimediali DWDM PON DWDM PON Micro cells Pico/Femto cells Central Unit CU (baseband, BBU) RRU Micro/Pico Cell Cluster RN Micro/Pico Cell Cluster RN User Capacity/Throughput

13 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

14 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

15 Consumo degli elementi di rete

16 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.

17 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

18 Cosa faremo nel corso di Tecniche e Modelli di Rete

19 Obiettivi Architetture, protocolli e modelli prestazionali per il dimensionamento e la gestione delle reti IP Focus on Il routing in IP Tecniche di routing Formalizzazione e modellazione del problema di routing Qualità di Servizio (QoS) in reti IP Modelli analitici per il problema dell allocazione delle risorse Tecniche di forwarding di pacchetti in router IP Multi Protocol Label Switching Segment Routing (SR) Tecniche di scheduling dei pacchetti in un router Evoluzione del piano di controllo di Internet Software Defined Networking (SDN)

20 Programma del Corso (1) Introduzione alle tecniche di networking Richiami sul routing IP Single Path Routing Equal Cost Multipath Routing (ECMP) Modelli di allocazione delle risorse Allocazione deterministica e statistica Peak Rate Allocation (PRA) Equivalent Bandwidth QoS in Reti IP Architetture IntServ e DiffServ Il protocollo RSVP L architettura MPLS Generalità Supporto della QoS Modelli di allocazione delle risorse La tecnica Segment Routing Evoluzione del piano di controllo nelle reti Il modello SDN

21 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) 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

22 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

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

24 Modalità d Esame L esame si compone di due prove prova scritta (peso approssimativo 2/3) prova orale (peso approssimativo 1/3) 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

25 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 2016] 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

26 Riferimenti Marco Listanti ricevimento: Martedì dalle alle (DIET, stanza 220) Tel.: Sito Web