Servizi e Strutture di Rete

Servizi e Strutture di Rete Mattia Natali 9 ottobre 2011 Indice 1 Tempi 1 1.1 Velocità di propagazione................................... 2 2 Stratificazione dei protocolli 2 2.1 Esempio Poste......................................... 2 3 Tipologia dei servizi 2 3.1 DIfferenza sorgente analogica e numerica........................ 2 3.2 Definizioni:........................................... 3 3.3 Requisiti dei servizi...................................... 3 4 Modello di una sorgente ON-OFF 3 4.0.1 Tipologie di sorgenti.................................. 3 4.0.2 Trasformazione di VBR in CBR............................ 4 4.1 Grafi............................................... 4 4.1.1 Tipi di grafi....................................... 5 1 Tempi Il tempo di invio di un pacchetto dati dipende da questi fattori: Tempo di trasmissione: tempo impiegato per generare il pacchetto dati. Tempo di propagazione: tempo impiegato dal pacchetto a percorrere la distanza che separa il mittente dal destinatario. Il tempo di ricezione avviene in simultanea a quello di propagazione (intento che mentre si propaga un pacchetto sto ricevendo quelli precedenti). Modifica dei parametri: Distanza minore: tempo di propagazione minore. Trasmettitore più veloce o pacchetto più breve: tempo di trasmissione più breve, mentre il tempo di propagazione rimane invariato. 1

1.1 Velocità di propagazione c x = d τ la velocità di propagazione dei segnali elettromagnetici c x è distanza fratto tempo. La propagazione libera (onde radio, vuoto aria) va alla velocità della luce: c 0 = 300000 km/s, altrimenti la propagazione guidata tramite cavo in rame, fibra ottica è c g = 200000 km/s. Durante l esame controlla che il tempo sia ragionevole: da Los Angeles a New York il segnale impiega 5 ms come tempo di propagazione! Con 1 s arriviamo fino alla luna... Il tempo di trasmissione dipende dalla tecnilogia del trasmettitore. 2 Stratificazione dei protocolli Il processo nelle comunciazioni è divide et impera, tutti i protocolli vengono divisi su più strati. 2.1 Esempio Poste L utente scrive il destinatario sulla busta e lo mette nella casella di posta. Il postino recupera la lettera (nuovo protocollo), l utente non sa come lavora il postino. L ufficio postale recupera la lettera e lo mette nella scatola in cui andrà in un paese intermedio tra mittente e destinatario. Il corriere recupera la posta dal paese intermedio. A sua volta il corriere potrebbe portare la lettera ad altri stati intermedi. Arriva a destinzione. Ogni punto lo possiamo vedere come protocollo nella nostra comunicazione tra destinatario e mittente. Ogni nodo ha solo un punto di connessione con i vari protocolli, senza sapere come gli altri funzionano, quello che m interessa è l interfaccia tra i due protocolli. 3 Tipologia dei servizi Commutazione di circuito: rete telefonica classica, quando instauro una comunicazione effettuo una richiesta e la rete mi riserva una capacità dedicata a me. Ho bisogno di più banda rispetto alla commutazione di pacchetto. Commutazione di pacchetto: non effettuano solo l instradamento ma anche buffering dei pacchetti. Accedo alla rete senza sapere se ho banda disponibile. Si fa multiplazione migliore rispetto al primo. 3.1 DIfferenza sorgente analogica e numerica Sorgente analogica: emetto due possibili rappresentazioni di un segnale. Segnale tempo continuo. Resta analogico anche se lo campiono, ma in rete non lo posso inviare così com è: dobbiamo trasformarlo in bit. Dopodichè diventa un segnale numerico (digitale). Nella conversione perdiamo alcuni dati a causa della quantizzazione e dell approssimazione (Esempio: 10, 32 10 1010 (bit)). 2

Segnale tempo discreto. Sorgente numerica. 3.2 Definizioni: P frequenza di picco. A frequenza media. B A P = T ON T OF F +T ON fattore di burstiness. Se la connessione è CBR (Constant Bit Rate) allora A = P. Se invece è variabile VBR A < P. È quanto trasmetto nel tempo. Se B = 1 significa che trasmetto sempre. Se invece B < 1 significa che in alcuni istanti non trasmetto. Se codifico qualcosa il fattore di burstiness in genere diminuisce. 3.3 Requisiti dei servizi Probabilità di blocco. Tempo di ritardo: ritardo di propagazione del mio pacchetto. Traffico trasportato. Probabilità di perdita/errore. 4 Modello di una sorgente ON-OFF Alterna periodi di trasmissione di bit a velocità di picco (periodi di ON) a periodi di silenzio (periodi di OFF). Diagramma a stati: OF F ON Profilo di emissione è un grafico che ha sulle ascisse il tempo e sull ordinata i bit/s con la frequenza di picco. 4.0.1 Tipologie di sorgenti Sorgente ON-OFF deterministica: quando tutti i T ON e i T OF F sono noti. Questo non significa che è per forza periodica. Sorgente ON-OFF statistica: T ON e T OF F sono variabili di una variabile casuale. Solitamente viene utilizzato un esponenziale negativa che è una variabile aleatoria senza memoria con media 1 e t. Statisticamente una variabile aleatoria senza memoria significa che Dimostrazione. P (X > s + t X > t) = P (X > s + t X > t) = P (X > s) s, t > 0 P (X > s + t, X > t) P (X > t) = P (X > s + t) P (X > t) = e (s +t) e t = P (X > s) 3

OF F µ ON { equilibrio statistico P OF F = µp ON congruenza P ON + P OF F = 1 Risolvendo il sistema concludiamo che P ON = P OF F = + µ µ + µ Con è la frequenza di transizione da OFF-ON e µ frequenza di transizione da ON-OFF. 1 = T OF F è la media del tempo T OF F mentre 1 µ = T ON. L equilibrio statistico dice che il flusso uscente è uguale al flusso entrante. La media è siccome il fattore di burstiness è A = P P ON + 0 P OF F = P B A P = 4.0.2 Trasformazione di VBR in CBR + µ = T ON + µ T ON + T OF F Constant Bit Rate (CBR), o di tipo continuo, ha un fattore di burstiness = 1, la frequenza media coincide con quella di picco (A = P ). Variable Bit Rate (VBR) è caratterizzato da un fattore di burstiness < 1. Il VBR è più efficace perchè possiamo diminuire la frequenza di picco ottimizzando, per esempio in una conversazione vocale, i tempi di silenzio. 4.1 Grafi I grafi di una rete possono essere orientati (i lati, o archi, che collegano i nodi hanno una sola direzione di comunicazione, verranno rappresentati con delle frecce) oppure non orientati. Grado di un nodo: per una rete che possiede gli archi non orientati è il numero dei lati adiacenti. Per quelli orientati il grado si suddivide in grado + e grado. Il primo rappresenta il numero degli archi uscenti, il secondo quelli entranti. Diametro rete: il più lungo dei cammini minimi. Cammino minimo medio: valore medio dei cammini minimi. Cammino chiuso: cammino dive la sorgente è uguale alla destinazione s = d. Lunghezza cammino: si calcola contando i numeri di archi (in questo caso si chiamano hop) attraversati, oppure con la sommatoria delle distanze dei lati. 4

4.1.1 Tipi di grafi Albero: non esiste nessun cammino chiuso. E = N 1 con E = edge, numero di archi presenti nel grafo e N = numero nodi. Il costo è C = α (N 1) con α costo di un arco. Maglia: esiste più di un cammino chiuso, oppure esistono almeno due cammini chiusi per ciascun nodo. Il numero di archi varia tra ( ) N (N 1) N N < E < = 2 2 Stella: è presente un nodo centrale aggiuntivo cui sono collegati gli N utenti. Il costo è C = αn + β con β = costo nodo centrale. Bus: i nodi vengono connessi attraverso un mezzo di comunicazione condiviso che prende il nome Bus. C = αn + β bus. Il percorso minimo è lungo I = 2. 5