Concetti base di Trasmissione Dati. Universita di Pavia

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1 Concetti base di Trasmissione Dati

2 Commutazione di circuito Fase di connessione e di sconnessione Canale dedicato e riservato ad ogni comunicazione Risorsa impegnata anche quando inutilizzata (se non rilasciata) Pieno controllo sul servizio offerto Segnale di connessione Segnale di sconnessione MESSAGGIO tempo Accettazione connessione

3 CC: instradamento Le due connessioni non interagiscono ma seguono percorsi diversi

4 Commutazione a divisione di pacchetto In una rete dati le informazioni vengono suddivise in porzioni dette pacchetti ciascuno dei quali composto da una parte di dati utente (payload) e una parte di controllo (header) HEADER PAYLOAD Occorrono regole per la corretta interpretazione del formato PROTOCOLLI

5 Datagramma Nessuna fase di segnalazione per instaurazione ed abbattimento connessione (servizi connectionless ) Nessuna possibilità di controllo da parte della rete ( best effort ) PKT1 PKT2 PKT1 PKT3 PKT2 PKT1 PKT3 PKT2 PKT3 tempo

6 Datagramma: instradamento Ciascun pacchetto deve riportare esplicitamente l indirizzo del desctinatario. Ad ogni nodo i pacchetti vengono instradati in modo indipendente, senza alcun riferimento al fatto che facciano parte di un unico trasferimento Possibilità che i pacchetti arrivino fuori sequenza

7 Circuito Virtuale Apparentemente simile a CC, ma l informazione è discretizzata in pacchetti Ciascun pacchetto è univocamente identificato come appartenete ad una connessione Possibile controllo della rete sul tipo di sorgente e di servizio richiesto Segnale di connessione Segnale di sconnessione PKT1 PKT2 PKT1 PKT3 PKT2 PKT1 PKT3 PKT2 PKT3 tempo Accettazione connessione

8 CV: instradamento I pacchetti di ciascuna connessione si mescolano e contendono le risorse con i pacchetti di altre connessioni I pacchetti di ciascuna connessione vengono instradati lungo lo stesso percorso Implementazione di code all interno dei nodi di commutazione

9 Modello di riferimeno OSI Suddivisione in 7 livelli: 1-3: livelli di rete 4-7: livelli di utente In una rete, i nodi intermedi implementano solo i livelli 1-3 Ciascun livello elebora l informazione del livello superiore (inferiore) e aggiunge (toglie) informazione di controllo specifica. collegamento fisico

10 Comunicazione tra livelli Livelli adiacenti comunicano attraverso interfacce e primitive I livelli inferiori svolgono un servizio per il livello immediatamente superiore

11 Modello X.25 Definisce solo l interfaccia tra il terminale utente (DTE: Data Terminal Equipment) e l appareto di rete o modem (DCE: Data Comm. Eq.)

12 Trama LAP Il Link Acess Protocol è un protocollo di livello 2 che definisce la struttura del pacchetto sulla linea

13 ATM: Asynchronous Transfer Mode E una particolare modalità di trasmissione asincrona di pacchetti di lunghezza fissa detti celle. E utilizzata per trasmissioni dati ad alta ed altissima velocità (fino a 2,5 Gb/s) in particolare per collegare fra loro reti LAN o MAN. Le connessioni sono di tipo virtuale: non c è un allocazione permanente di banda trasmissiva alla connessione, l allocazione avviene nei tempi e nelle quantità relativi all effettiva presenza di celle da trasportare. E la modalità standardizzata ITU-T come tecnica di trasporto delle informazioni per l ISDN a banda larga (B-ISDN).

14 SDH ed ATM Di fatto sono due tecnologie complementari e costituiscono due fattori molto importanti per l evoluzione della rete trasmissiva. L SDH è la tecnica più adeguata per realizzare lo strato trasmissivo della rete, mentre l ATM è quella più adeguata per le funzioni di multiplazione e di commutazione. La banda nei sistemi SDH può essere facilmente concatenata in n x 155 Mb/s realizzando quindi con ATM un sistema estremamente flessibile fra i due livelli, ciascuno dotato di propri meccanismi di controllo e gestione I meccanismi e le topologie di rete SDH garantiscono i livelli di disponibilità dei collegamenti necessari per i servizi multimediali a larga banda. La sincronizzazione dell SDH può essere utilizzata per risolvere molti dei problemi di sincronizzazione degli apparati ATM.

15 Internet Protocol (IP)

16 NASCITA DI INTERNET Il motivo della sua nascita risiede in campo militare. Vulnerabilità del sistema missilistico degli Stati Uniti. Si vide così la necessità di una rete di comando e controllo priva di una autorità centrale. Fu l ARPA (Advance Research Projects Agency) del ministero della difesa Statunitense ad occuparsi di queste problematiche. Possibile soluzione utilizzo rete telefonica (rumorosa) nasce la tecnologia a COMMUTAZIONE DI PACCHETTO. Tutto questo faceva parte di ARPANET l antenato di Internet, la rete progettata dall ARPA.

17 DIFFUSIONE DI ARPANET 1969 primo tentativo di tx (S.Barbara Utah) cessa il controllo militare su Arpanet (nasce Milnet). Anni 80 la National Science Foundation crea NSFNET., 1989 Cessa il controllo della CIA su tutte le comunicazioni tra i computer. E un punto di svolta. ARPANET NSFNET e tutti i privati ed altre reti confluiscono in un unica rete. NASCE INTERNET. Operatori nazionali hanno fatto investimenti in 2 direzioni: Aggiornando i supporti fisici per le TX Migliorando i protocolli di comunicazione E l analisi del secondo punto l obbiettivo del mio lavoro

18 Introduzione alla rete IP : INTERNET Data di nascita: intorno agli anni 60 in USA Cause: desiderio del governo di realizzare una rete a commutazione a pacchetto più sicura delle reti allora esistenti Crescita: esponenziale (milioni di host oggi collegati tra loro) Protocolli della rete INTERNET : OSI Application Presentation Session Tranport Network Data Link Fisico Tcp/Ip Application Transport Internet Host - to - Network IP RTP TCP,UDP

19 IP INTERNET PROTOCOL È il protocollo base di Internet Si occupa di disaccoppiare le applicazioni dalle reti trasmissive.

20 Protocolli di trasmissione Protocollo TCP inadeguato per la trasmissione Real Time protocollo UDP (user datagram protocol) + RTP (real time protocol) Vantaggi UDP: Senza connessione Nessuno stato della connessione Overhead No rate control

21 Protocolli di trasmissione Vantaggi e servizi RTP: Timestamp Numerazione di sequenza Identificazione di payload Identificatore di sorgente Pacchetti RTCP Pacchetto IP per dati Real TIme

22 I protocolli di INTERNET (I) Protocollo IP (livello rete) Campi principali: Versione del protocollo Lunghezza del pacchetto Tempo di vita Indirizzo mittente Indirizzo destinatario Protocollo TCP (livello di trasporto) Orientato alla connessione Affidabile Prevede la numerazione dei pacchetti e la ritrasmissione Utilizza acknowledgment e controlla la congestione

23 I protocolli di INTERNET (II) Protocollo UDP (livello di trasporto) Non stabilisce alcuna connessione Non mantiene lo stato della connessione Non effettua il controllo della congestione Possiede un piccolo overhead Protocollo RTP (livello di applicazione) Stabilisce delle priorità nel processo di accodamento dei pacchetti timestamp : usato dal ricevitore per posizionare i pacchetti nel corretto ordine temporale

24 LE FUNZIONI DI IP Definire il DATAGRAM che l unità di base per la TX su Internet. Definire lo schema di indirizzamento di Internet. Trasportare i dati fra il Network Access Layer e l Host to Host Transport Layer. Eseguire il routing dei datagram verso gli Host remoti. Eseguire la frammentazione ed il riassemblaggio dei datagram.

25 PROBLEMATICHE DEI PROTOCOLLI DA IPV4 A IPV6 Spazio di indirizzamento in esaurimento. Tabelle di instradamento troppo grandi. Mancanza del concetto di QoS.(Ipv4 si basa su Best Effort ). A fronte di queste principali problematiche lo IETF (Internet Engeneering Task Force), si è mosso in due direzioni : Risolvere gli attuali problemi. Realizzare un nuovo protocollo (Ipv6).

26 FEAUTURES Le principali caratteristiche di IPng sono: espansione della capacità di addressing (da 32 bit circa 4 miliardi di indirizzi complessivi a 128 bit circa 6 miliardi di indirizzi per metro quadro terrestre). Possibilità di gestione di diverse gerarchie di indirizzi. Nuovo tipo di indirizzo definito anycast (che individua un gruppo di interfacce ma la consegna la fa ad una sola di esse). Semplificato il formato dell header togliendo i campi inutili

27 Introduzione delle opzioni per la sicurezza e l integrià dell informazione. Concetto di flusso (per pacchetti correlati medesimo trattamento da IP). Migliorato il supporto per le reti ATM, le cui caratteristiche sono: Essere reti NBMA : reti con molti punti di accesso. Fornire supporto QoS : associare ad un flusso di dati certe caratteristiche di qualità. Concetto di priorità differenziale (differenziazione del traffico in funzione delle esigenze in tempo reale). Plug and play (meccanismo di autoconfigurazione per gestire gli indirizzi).

28 Supporto per la mobilità. Sono stati previsti due tipologie di indirizzi: Permanente (sulla rete della propria organizzazione). Dinamico (dipendente dal punto in cui si è connessi ad un certo istante di tempo). L indirizzo permanente stabilisce un tunnel verso quello dinamico Nuove funzionalità di routing Possibilità di selezione del provider(in base a costo,performance, ecc.). Gestione della Host mobility (individuazione della nuova postazione con possibilità di instradamento automatico dei messaggi). Meccanismo di frammentazione eseguibile solo al source node.

29 MIGRAZIONE DA IPV4 AIPV6 Nessun D-day. Migrazione sarà graduale e fatta nodo per nodo. Gli obiettivi chiave della migrazione sono : Interoperabilità tra host Ipv6 e Ipv4. Diffusione di Host e Router Ipv6 semplice. I gestori delle reti devono percepire la migrazione come semplice da comprendere e realizzare.

30 TUNNELLING Con il Tunnelling è possibile utilizzare il routing Ipv4 per instradare pacchetti Ipv6. Gli Host e i Router devono essere dotati di Dual Stack (detti anche Ipv4/Ipv6).

31 Incapsulamento di pacchetto Ipv6 in tunnel Ipv4

32 DUAL STACK Host e Router dotati di stack di protocollo Ipv6 e Ipv4.

33 Mobile IPv6 e 3G... Le capacità di indirizzamento di IPv6 consentono di creare un indirizzamento assoluto per un utente relativo al gruppo di BTS: concetto di intranet. Primary Network address MSCId. RNC id. B-LAN id Host id. 128 byte

34 Il dominio dell internet protocol B B B MSC MSC RNC MSC B B RNC B Routing effettuato anche a livello di RNC/BSC

35 IPv6 e 3G Al momento della connessione si crea l indirizzo La rete contatta lo Home Agent dell utente per l autenticazione dell utente dopodiche il Foreign Agent assegna un indirizzo temporaneo che sarà utilizzato in tunnelling per reinstradare tutti i pacchetti entranti. Home agent MSC MSC RNC Foreign agent RNC B-LAN Ottimizzazione instradamento

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