INFORMATICA DISTRIBUITA. prof. Carlo Bellettini. lez 2 Livelli di astrazione Network layers

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1 INFORMATICA DISTRIBUITA prof. lez 2 Livelli di astrazione Network layers Università degli Studi di Milano Scienze e Tecnologie della Comunicazione Musicale a.a

2 Protocol Layers Sistemi complessi! Molti nodi che partecipano: hosts routers s of various media applications protocols hardware, software

3 Esempio: air travel ticket (purchase) ticket (complain) baggage (check) baggage (claim) gates (load) gates (unload) runway takeoff runway landing airplane routing airplane routing airplane routing

4 Esempio: air travel ticket (purchase) ticket (complain) baggage (check) baggage (claim) gates (load) gates (unload) runway takeoff runway landing airplane routing airplane routing airplane routing Ogni livello implementa un servizio Attraverso delle proprie azioni Basandosi sui servizi forniti dai livelli sottostanti

5 Esempio: air travel Counter-to-counter delivery of person+bags baggage-claim-to-baggage-claim delivery people transfer: loading gate to arrival gate runway-to-runway delivery of plane airplane routing from source to destination

6 implementazione Distribuita ticket (purchase) ticket (complain) Departing airport baggage (check) gates (load) runway takeoff baggage (claim) gates (unload) runway landing Arriving airport airplane routing airplane routing Intermediate air traffic sites airplane routing airplane routing airplane routing

7 Un altro esempio Ci sono due musicisti che si devono mandare un messaggio Uno è inglese l altro è francese, ma nessuno dei due conosce la lingua dell altro Entrambi hanno però degli interpreti al loro servizio In particolare entrambi hanno degli interpreti per l olandese Infine entrambi hanno delle segretarie

8 Organizziamo a livelli Musicista Inglese I like Mozart Musicista Francese) J'aime Mozart Interprete Segretaria Lang: NL... Ik hou Mozart FAX:xxx-xxx-xxx Lang: NL... Ik hou Mozart Interprete Lang: NL... Ik hou Mozart Segretaria FAX:xxx-xxx-xxx Lang: NL... Ik hou Mozart Viene spedito il FAX

9 Internet protocol stack application: supporta le applicazioni di rete implementando i relativi protocolli FTP, SMTP, HTTP transport: si occupa di trasferire ciò che riceve tra la applicazione client e quella server (e viceversa) TCP, UDP network: si occupa di trasferire ciò che riceve dall host mittente all host destinatario IP, routing protocols application transport network physical : trasferimento tra due nodi della rete direttamente collegati PPP, Ethernet physical: muove bits sul cavo o altro

10 Protocol layering and data Ogni livello riceve dati dal livello superiorie Esegue alcune operazioni Aggiunge degli header (intestazioni) creando una nuova unità di trasmissione La passa al livello sottostante source Ogni livello riceve i dati dal livello inferiore Legge l intestazione esegue alcune operazioni Passa il risultato al livello superiore destination message M application application M segment H t M transport transport H t M datagram H nh t M network network H nh t M frame H l H nh t M H l H nh t M physical physical

11 Layering: logical communication application Ogni livello: Distribuito transport network physical network I nodi della rete implementano vari livelli application physical transport network physical application transport network physical

12 Layering: logical communication transport Prende i dati da applicazione Aggiunge l indirizzo, dei controlli di correttezza Manda il messaggio sulla rete Aspetta per un ack data application transport network physical data ack data application transport network physical

13 Layering: physical communication data application transport network physical network physical data application transport network physical

14 Cosa viene spedito e ricevuto?

15 Indovinello 20 nani entrano alla ricerca di un tesoro all interno di un regno sotterraneo. Vengono catturati dal malvagio re degli orchetti che se li vuole mangiare... Lo scongiurano di lasciarli andare, ma il massimo che ottengono è che li sottoponga alla seguente prova: Li metterà in fila indiana in modo che ognuno veda solo il compagno davanti a sè. Ad ogni nano verrà messo in testa (senza che lui lo veda) un cappello (che può essere di 4 colori diversi [rosso, giallo, verde o blu]) A partire dall ultimo ognuno dovrà dire il colore del cappello che ha in testa: Chi indovina potrà andare via, chi non indovina verrà mangiato I nani confabulano un po tra di loro e poi decidono di accettare... In quanti si salveranno?

16 The Network Core Una griglia di routers e bridges Come trasferire dati attraverso la rete Approcci Come condividere i Come trovare il corretto instradamento circuit switching: Viene prenotato e dedicato un canale packet-switching: Dati vengono spediti separatamente e ognuno richiede risorse al momento

17 Network Core: Circuit Switching NON E IL MODELLO USATO IN INTERNET Necessario setup Performance garantite (simile a circuiti fisici dedicati)

18 Network Core: Circuit Switching Le risorse di rete (bandwidth) vengono divise in pezzi (circuit, canali) I pezzi vengono allocati alle connessioni I pezzi rimangono idle se non usati dalla connessione a cui erano stati assegnati no sharing Due approcci possibili per dividere la banda in pezzi frequency division time division

19 Circuit Switching: FDM e TDM FDM Example: 4 users frequency time TDM frequency time

20 Esempio: ADSL usa FDM ADSL: asymmetric digital subscriber line Fino a 1 Mbps upstream (tipicamente < 256 kbps) Fino a 20 Mbps downstream (tipicamente < 8 Mbps) 50 khz - 1 MHz per downstream 4 khz - 50 khz per upstream 0 khz - 4 khz per telefonia

21 Network Core: Packet Switching I flussi di dati host2host vengono divisi in pacchetti i pacchetti di A e B condividono le risorse risorse sono usate quando necessario Resource contention: La somma delle risorse richieste può superare la quantità disponibile congestioni si creano delle code, in attesa di potere usare il store and forward Bandwidth division into pieces Dedicated allocation Resource reservation I pacchetti fanno un passo alla volta

22 Packet Switching: Statistical Multiplexing A 10 Mbs Ethernet statistical multiplexing C B queue of packets waiting for output 1.5 Mbs D E La sequenza di pacchetti di A e B non ha un pattern fisso è definibile solo in maniera statistica.

23 Packet switching versus circuit 1 Mbit Ogni utente: N users 100 kbps quando è attivo Attivo nel 10% del tempo 1 Mbps circuit-switching: 10 utenti packet switching: con 35 users, probabilità > 10 attivi minore del.0004

24 Packet switching versus circuit switching Packet switching permette un numero maggiore di utenti Condivisione delle risorse Piu semplice (senza setup della connessione) Permette di trattare burst di trasmissioni In caso di congestioni della rete, perdita di pacchetti Ritardi arbitrari non controllabili

25 Packet-switching: store-and-forward Il pacchetto deve arrivare tutto prima di potere essere tarsmesso sul successivo Un pacchetto lungo L impiega L/R secondi ad essere trasmesso su una linea a R bps L = 7.5 Mbits R = 1.5 Mbps 3 ritardo = 3L/R = 15 sec L R R R

26 Packet Switching: Message Dividiamo il messaggio in 5000 pacchetti Ogni pacchetto è di 1,500 bits 1 msec tempo di trasmissione su un pipelining: ogni lavora in parallelo Il ritardo viene ridotto da 15 a sec

27 Packet-switched networks: Due approcci: datagram network: destination address nel pacchetto determina il prossimo da percorrere L instradamento può cambiare durante la sessione virtual circuit network: Ogni pacchetto contiene un tag (VC ID) che determina il prossimo da percorrere Il cammino viene fissato nella fase di setup iniziale e non può cambiare per la sessione Routers devono mantenere informazioni di stato sulle sessioni

28 Network Taxonomy Telecommunication networks Circuit-switched networks Packet-switched networks FDM TDM Networks with VCs Datagram Networks