Programma del corso

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1 Programma del corso Parte I - Lo strato di trasporto: Trasporto senza connessione: UDP; trasporto orientato alla connessione: TCP; controllo di flusso; round trip time; principi di controllo della congestione. Modellizzazione del TCP. Parte II - Lo strato di rete: tecniche di trasferimento dell informazione in rete: schemi di multiplazione., principi di commutazione, architettura dei protocolli. Principali modalita di trasferimento: il modo di trasferimento a pacchetto; il modo di trasferimento a circuito; il modo di trasferimento a cella. Parte III - Lo strato di rete nel modo di trasferimento a pacchetto - Funzioni dello strato di rete. La funzione di instradamento. Algoritmi e protocolli di instradamento Parte IV Modi di trasferimento orientati alla connessione. Il modo di trasferimento a cella - Servizi a larga banda e relativi requisiti. Lo standard ATM. La commutazione a larga banda. Parte V -Evoluzione della rete Internet. La tecnica MPLS. Qualita di servizio nelle reti IP. Supporto di multimedialita. Esercitazioni: Simulazione: concetti fondamentali; simulazione del protocollo TCP mediante ns-2 1

2 Bibliografia C.Raffaelli, Dispense del corso. N. Blefari Melazzi, Internet, McGraw-Hill, J. F. Kurose, K.W. Ross, Internet e reti di calcolatori, III edizione Pearson/Addison Wesley, Aspetti generali di rete Prof. Ing. Carla Raffaelli Reti di telecomunicazioni LS A.A. 2005/2006 2

3 Alcuni aspetti fondamentali Connettivita di rete Architetture di rete Prestazioni di rete Applicazioni di rete Reti con collegamenti diretti Reti punto-punto (a) Reti ad accesso multiplo (b) 3

4 Rete commutata Esistono modalita diverse per realizzare la commutazione circuito, pacchetto, cella I nodi interni si chiamano switch o router Interconnessione di reti Un nodo collegato a due o piu reti si chiama router o gateway 4

5 Architetture a strati Sono state introdotte per gestire la complessita delle funzioni di rete Guidano il progetto e la realizzazione delle reti I principali modelli sono Modello OSI Architettura Internet Si basano sui concetti fondamentali di interfaccia e di protocollo Host 1 Host 2 High-level object Service interface High-level object Protocol Peer -to-peer interface Protocol Architettura OSI Definita da ISO per la comunicazione tra calcolatori E un modello di riferimento 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 5

6 Protocolli di Internet FTP HTTP Voice TFTP TCP UDP IP NET 1 NET 2 NET n Architettura di Internet Tre aspetti fondamentali Non implica necessariamente la stratificazione IP rappresenta il punto cruciale della architettura che consente la coesistenza di diverse applicazioni con diverse reti Accetta nuovi protocolli se ne e definita la specifica e almeno una realizzazione rappresentativa Application TCP UDP IP Network 6

7 Prestazioni Throughput S Numero di bit che possono essere trasmessi dalla rete in un prefissato periodo di tempo Si misura in unita di informazione per unita di tempo E collegato al concetto di perdita Probabilita di perdita/blocco Π Rapporto tra la quantita di informazione non trasferita e la quantita di informazione che viene offerta alla rete Ritardo T Tempo necessario per trasferire l informazione da un estremo all altro della rete Si misura in unita di tempo Spesso tale misura si riferisce al tempo di andata e ritorno (RTT= Round Trip Time) Elementi di ritardo (1) Ritardo di propagazione T P Dipende dalla distanza D e dalla velocita v di propagazione del segnale sul mezzo trasmissivo: 3.0 x 10 8 m/s nel vuoto, 2.3 x 10 8 m/s su cavo coassiale, 2.0 x 10 8 m/s nella fibra D/v (s) Tempo di trasmissione della unita informativa T T C= capacita (bit/s) L= lunghezza della unita informativa in bit T T =L/C (s) Tempo di coda T C 7

8 Elementi di ritardo (2) Ritardo di pacchettizzazione T pack E il tempo necessario a formare un pacchetto alla velocita della sorgente L lunghezza del pacchetto in bit V s velocita di sorgente T pack =L/ V s E tanto piu significativo quanto piu la sorgente e lenta e quanto piu e lungo il pacchetto Throughput effettivo Throughput effettivo: Quantita di informazione/tempo totale T di trasferimento Le ritrasmissioni innescate dai protocolli riducono il throughput effettivo 8

9 Requisiti delle applicazioni Applicazioni sensibili al ritardo Sono applicazioni che risentono del valore assoluto del ritardo e/o delle sue variazioni Richiedono trasparenza temporale alla rete Applicazioni sensibili alla perdita Richiedono trasparenza semantica alla rete Reti integrate Reti che consentono il trasporto di diversi tipi di servizio (dati, voce video) Applicazioni non-real-time (dati: richiedono trasparenza semantica) ritrasmissione end-to-end Applicazioni real-time (voce e video): richiedono trasparenza temporale la rete stessa deve operare in modo da garantire bassi tempi di latenza 9

10 Il modello Best Effort E la modalita su cui si basa il funzionamento di Internet La rete ha l obiettivo di consegnare i pacchetti e lascia ai capi della rete i compiti di recupero di situazioni di errore Non e sufficiente per le applicazioni real-time Occorre un nuovo modello di servizio di rete che consenta di garantire il livello di servizio richiesto dalle applicazioni Esempio: applicazione audio Applicazione audio genera informazione per conversione A/D e i dati vengono immessi in pacchetti e trasmessi attraverso la rete Al ricevitore i dati devono essere consegnati con la tempistica appropriata per la conversione D/A Playback time: istante in cui il pacchetto e richiesto al ricevitore ogni campione vocale ha un tempo di playback che e 125 microsecondi successivo a quello del campione che lo precede 10

11 Playback buffer Per far funzionare l applicazione vocale dovremmo garantire che tutti i campioni attraversino la rete con lo stesso ritardo questo e molto difficile da garantire in una rete a pacchetto Al ricevitore si memorizzano alcuni campioni in un buffer in modo da garantire la consegna con la corretta tempistica ad ogni campione viene aggiunto un ritardo variabile che, aggiunto al ritardo di rete da un ritardo costante in modo da rispettare il playback time (per applicazioni audio 300 ms) Playback buffer Numero di sequenza Generazione del pacchetto Ritardo di rete buffer playback tempo 11

12 Playback buffer Numero di sequenza Generazione del pacchetto Ritardo di rete buffer playback tempo Prodotto banda x ritardo E il prodotto della capacita trasmissiva della rete per la latenza Rappresenta il numero di bit che il collegamento che da luogo al ritardo e in grado di contenere Delay Bandwidth Corrisponde al numero di bit che possono essere trasmessi prima che il primo bit trasmesso arrivi al ricevitore Es trasferimento di un file di 1 Mbyte su una rete con T P di 100 ms Su una rete a 1 Mbit/s per la trasmissione del file occorrono 80 T P Su una rete a 1 Gbit/s, con prodotto banda ritardo di 12.5 MB occorre assai meno di 1 T P 12

13 Rappresentazione grafica dell esempio Source 1-Mbps link.1 Mb.1 Mb.1 Mb Destination.1 Mb (a) Source 1-Gbps link Destination 8Mb (b) 13