Obiettivi. Strategia. Testo di Riferimento. Informatica II Reti di Calcolatori. Soluzioni tecnologichema non solo!!

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1 Obiettivi Discutere i principi relativi alla definizione e uso di reti di calcolatori Informatica II Reti di Calcolatori Protocolli di Comunicazione Applicazioni di rete Sicurezza nelle reti (principi) GianLuigi Ferrari 1 2 Strategia Testo di Riferimento J. Kurose & K. Ross: Computer Networking: A top-down approach feturing the Internet, Third Ed. Addison Wesley 2005 (disponibile anche in italiano: Reti di Calcolatori, Pearson Ed, 2005) Soluzioni tecnologichema non solo!! Enfasi sugli aspetti di programmazione Un caso di studio (significativo): Internet 3 4 1

2 Altro Non sono disponibili in rete la copia digitale della presentazione della lezione. Perchè? Cosa è Internet? Per evitare che studiate SOLO sulla presentazione!!! Tutti gli argomenti visti a lezione sono presenti e discussi nel libro di testo. 6 5 Internet Internet router Milioni di dispositivi computazionali connessi in rete: hosts, end-systems server Protocolli di comunicazione: meccanismi per la trasmissione dei messaggi workstation mobile : Milano TCP, IP, HTTP, FTP, PPP router server workstation mobile Milano Internet: network of networks Pc, workstation, server PDA, cellulari, frigoriferi : Catania Collegamenti Catania gerarchica Fibre ottiche, ponti radio, satellite, Internet: standard RFC: Request for comments IETF: Internet Engineering Task Force router: compito di inoltrare pezzi di dati lungo la rete Rete di Ateneo Pisa 7 Rete di Ateneo Pisa 8 2

3 Internet: una visione a servizi hosts: Infrastruttura di comunicazione che permette l esecuzione di applicazioni distribuite: Internet: Servizi Applicazioni e servizi di rete e.g., WWW, Modello client/server WWW, , e-commerce, Information Retrieval, sit, P2P, e-goverment altro? Host (client) host rinvia una richiesta di servizio, host (server) fornisce il servizio e.g., WWW client (browser)/ server; client/server Servizi: peer2peer: connectionless connection-oriented Non ci sono server dedicati Interazione è simmetrica e.g.: FreeNet, GNUTELLA, Kazaa, cyberspazio 9 Servizi orientati alla connessione 10 Servizi non orientati alla connessione TCP [RFC 793] Obiettivo: trasferimento di dati tra host handshaking: fase iniziale di inizializzazione set up dello stato TCP - Transmission Control Protocol Servizio orientato alla connessione di Internet Obiettivo: trasferimento di Trasferimento di dati affidabile Ack+Ritrasmissione Controllo del flusso: Sender non deve trasmettere troppo velocemente Controllo della congestione control: Sender non deve congestionare il traffico di rete 11 dati tra host UDP - User Datagram Protocol [RFC 768]: Trasferimento non affidabile Non sono previsti meccanismi per il controllo del flusso e della congestione TCP: HTTP (WWW), FTP (file transfer), Telnet (remote login), SMTP ( ) UDP: Apps video/audio, teleconferenze, telefonia su Internet 12 3

4 Nucleo della rete Commutazione di circuito Ragnatela di router La domanda fondamentale: Come avviene il trasferimento dei dati nelle reti? Commutazione di circuito: circuito dedicato per ogni chiamata (rete telefonica) Commutazione di pacchetto: i dati sono inviati in rete scomponendoli in pezzi 13 Commutazione di circuito Commutazione di circuito Le risorse di comunicazione di rete (bandwidth) sono suddivise in parti allocate alle Allocazione delle risorse per la gestione della chiamata 14 Banda di trasmissione Risorse dedicate Performance elevata Fase di inizializzazione Due soluzioni possibili frequency division (FDM) time division (TDM) chiamate Una parte della risorsa rimane inattiva (idle) se non viene utilizzata (no sharing)

5 FDM -- TDM Commutazione di circuito : FDM Banda di trasmissione viene suddivisa in parti 4 users frequency time FDM: frequency division TDM: time division TDM frequency 17 Packet Switching Dati sono suddivisi in packets Packet degli utenti A e B condividono le risorse di rete ogni packet utilizza la banda al massimo della sua capacità resources used as needed. Non è necessaria una allocazione iniziale di tutte le risorse Problematiche: Richiesta di risorse può essere superiore della disponibilità congestione: code store and forward : packet fanno un passo alla volta Trasmissione su un link Attesa al link successivo 19 time 18 Packet switching: connection oriented 20 5

6 Packet switching: Connectionless Valutazione Commutazione di pacchetto permette di avere un maggior numero di utenti Collegamento ad 1 Mbit Utente generico: 100Kbps se attivo Attivo solo 10% del tempo Commutazione di circuito: Commutazione di pacchetto: 10 utenti N utenti 1 Mbps link 35 utenti, probabilità di avere un numero di utenti attivi maggiore di 10 è minore di

7 Ritardi di trasmissione Ritardi nella trasmissione dei pacchetti Considerazioni finali nodal processing: Commutazione di pacchetto Condivisione delle risorse Non è necessaria la fase di inizializzazione Congestione: perdita dei pacchetti, ordine di trasmissione Necessità di meccanismi per garantire l affidabilità del trasferimento Cosa succede per le applicazioni video/audio? Ampiezza di banda elevata Problema aperto!! check bit Determinare il collegamento in uscita Attesa in coda Congestione del router Trasmissione A propagazione B nodal processing Attesa in coda Network Taxonomy Telecommunication networks Routing Obiettivo: Inviare i pacchetti Reti datagram: L indirizzo di destinazione determina il cammino tra i router Router non hanno informazioni di stato Circuit-switched networks FDM Circuiti virtuali: Ogni pacchetto è caratterizzato di un identificatore (virtual circuit ID), Cammino individuato nella fase di inizializzazione Router con informazioni di stato TDM Packet-switched networks Networks with VCs Datagram Networks Internet: connection-oriented (TCP) e connectionless services (UDP) alle apps

8 Provider Come si accede alla rete? Modem 56Kbps con accesso diretto ISDN: intergrated services digital network: 128Kbps ADSL: asymmetric digital subscriber line Provider (eg tin.it) Company (e.g SERRA) Reti mobili (wireless) 29 Residential access: cable modems 30 Cable Network Architecture: Overview Typically 500 to 5,000 homes cable headend 31 cable distribution network (simplified) home 32 Diagram: 8

9 Reti i Wireless Rete e area network (LAN) Ethernet: 10 Mbs, 100Mbps, Gigabit Ethernet Accesso tramite una base LAN wireless: Comunicazioni radio e.g., Lucent Wavelan 10 Mbps, BlueTooth router base station wider-area wireless Rete dei cellulari E.g. GPRS, UMTS mobile hosts Home networks Componenti di base: ADSL oppure cable modem router/firewall Ethernet wireless access point to/from cable headend cable modem router/ firewall Ethernet (switched) La struttura di Internet wireless laptops wireless access point

10 Internet structure: network of networks roughly hierarchical at center: tier-1 s (e.g., UUNet, BBN/Genuity, Sprint, AT&T), national/international coverage treat each other as equals Tier-1 providers interconnect (peer) privately Tier 1 Tier 1 NAP Tier-1 : e.g., Sprint Sprint US backbone network Tier-1 providers also interconnect at public network access points (NAPs) Tier 1 37 Internet structure: network of networks Internet structure: network of networks Tier-2 s: smaller (often regional) s Tier-3 s and s Connect to one or more tier-1 s, possibly other tier-2 s pays tier-1 for connectivity to rest of Internet tier-2 is c ustomer of tier-1 provider Tier 1 Tier 1 NAP Tier 1 38 last hop ( access ) network (closest to end systems) s also peer privately with each other, interconnect at NAP 39 Local and tier3 s are customers of higher tier s connecting them to rest of Internet Tier 3 Tier 1 Tier 1 NAP Tier

11 Convergenza su TCP/IP

12 45 Convergenza su IP L unificazione di apparecchiature di largo consumo: telefono, computer; televisione, computer; Il processo di Il processo di ibridazione tra i sistemi di trasmissione audio tra i sistemi di trasmissione audio-video video e i servizi interattivi di tipo Web (e.g. e-commerce commerce) e la possibilità di usare piattaforme di fruizione di usare piattaforme di fruizione differenti (computer, TV, periferiche wireless wireless) 46 Tecnologie digitali Le tecnologie digitali Elaborazioni complesse Flessibili Economicamente vantaggiose Gestione efficace dei disturbi Consentatono il trattamento integrato di tipologie differenti di informazione

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