La rete in dettaglio:

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La rete in dettaglio

• rete esterna (edge) applicazioni e host
• rete interna (core)
• router
• interconnessione di reti
• reti di accesso, mezzi fisici link di
  comunicazione

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Elementi di una rete
Client
Nodo
dial-up
Server
Host End System
Host End System
Percorso o Circuito End-to-End
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La rete esterna (edge)

• Host, end system, terminali
• eseguono programmi applicativi
• es. Web, email
• al bordo della rete
• Modello client/server
• il client host richiede e riceve servizi da un
  server
• es. Web browser/server email client/server
• Modello peer-peer
• utilizzo minimo (o nullo) di server dedicati
• es. Gnutella, KaZaA

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Network edge servizio connection-oriented

• Obiettivo trasferimento di dati tra sistemi
• handshaking setup iniziale per il
  trasferimento dati
• Ciao, come va? protocollo umano
• stato di set up nei due host che devono
  comunicare
• TCP - Transmission Control Protocol
• servizio di Internet orientato alla connessione

• Servizio TCP RFC 793
• Trasferimento di flusso di byte affidabile e in
  ordine
• perdita riscontri e ritrasmissioni
• controllo di flusso
• la sorgente non satura il destinatario
• controllo di congestione
• le sorgenti diminuiscono la velocità di
  trasmissione quando la rete è congestionata

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Network edge servizio connectionless

• Obiettivo trasferimento di dati tra sistemi
• lo stesso di prima!
• UDP - User Datagram Protocol RFC 768 servizio
  di Internet senza connessione
• trasferimento dati inaffidabile
• nessun controllo di flusso
• nessun controllo di congestione

• Applicaz. che usano TCP
• HTTP (Web), FTP (file transfer), Telnet (remote
  login), SMTP (email)
• Applicaz. che usano UDP
• Audio/video streaming, videoconferenza, DNS,
  Internet telephony

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Rete interna (core network)

• Maglia di router inteconnessi
• la domanda fondamentale Come vengono trasferiti
  i dati attraverso la rete?
• Commutazione di circuito (circuit switching)
  circuito dedicato alla chiamata rete telefonica
• Commutazione di pachetto) packet-switching dati
  trasmessi a pezzi (pacchetti) attraverso la
  rete

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Rete interna Commutazione di circuito

• Risorse riservate end-to-end per lintera
  sessione
• Instaurazione della chiamata
• I commutatori di rete creano un circuito su un
  link di comunicazione
• Canale e larghezza di banda riservati
• Velocità di trasferimento dati costante e
  garantita

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Rete interna Commutazione di circuito

• Risorse di rete (es., banda) divisa in parti
• ogni parte allocata ad una chiamata
• parte della risorsa inattiva quando non
  utilizzata dalla chiamata (non cè condivisione)

• divisione della banda di frequenze del link in
  parti
• divisione di frequenza
• divisione di tempo

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Commutazione di circuito FDM e TDM
parte della banda per tutto il tempo
tutta la banda per parte del tempo
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Commutazione di circuito FDM e TDM

• FDM Frequency Division Multiplexing
• banda di frequenza dedicata
• Es. 4 kHz per comunicazione telefonica
• TDM Time Division Multiplexing
• frame (trama) e slot (blocco)
• Velocità circuito Velocità frame n. bit in
  uno slot
• Esempio
• link trasmette a 8000 frame/s
• 1 slot contiene 8 bit
• Velocità di trasmissione 8000 8 64 kbps

• link con n circuiti
• banda circuito 1/n banda link

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Commutazione di pacchetto

• ogni messaggio è suddiviso in pacchetti
• i pacchetti di più utenti condividono le stesse
  risorse di rete
• ogni pacchetto utilizza il link alla massima
  velocità (banda) appena possibile (best effort)
• risorse utilizzate quando necessario

• contesa delle risorse
• domanda di risorse può eccedere disponibilità
• store and forward i pacchetti si muovono di un
  hop (salto) alla volta
• ricezione dellintero pacchetto in ingresso
• accodamento e trasmissione sul link di uscita
• ritardo di store and forward
• congestione coda di pacchetti (buffer in
  uscita), attesa per utilizzare il link gt ritardo
  di coda

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Comm. di pacchetto Multiplazione statistica
10 Mbps Ethernet
C
A
statistical multiplexing
1.5 Mbps
B
coda di pacchetti in attesa sul link di uscita
La sequenza dei pacchetti di A e B non segue un
ordine preciso ? statistical multiplexing. Differe
nte dal TDM
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Comm. di pacchetto store-and-forward
L
R
R
R

• Necessari L/R secondi per trasmettere pacchetti
  di L bit su un link di R bps
• Lintero pacchetto deve arrivare al router prima
  di essere trasmesso al link successivo store and
  forward
• ritardo (delay) 3L/R

• Esempio
• L 7.5 Mbits
• R 1.5 Mbps
• delay 15 sec
• Ritardi di propagazione e di coda trascurabili

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Comm. di pacchetto vs. comm. di circuito

• La commutazione di pacchetto consente
  lutilizzazione della rete a un numero più alto
  di utenti

• 1 Mbps link
• ogni utente
• 100 kbps quando è attivo
• attivo il 10 del tempo
• circuit switching
• 10 utenti
• packet switching
• con 35 utenti, probabilità 11 utenti attivi lt
  .0004
• stesse prestazioni con numero di utenti tre volte
  superiore

N utenti
1 Mbps link
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Comm. di pacchetto vs. comm. di circuito

• Packet switching ottimale per i dati di tipo a
  burst
• migliore suddivisione delle risorse
• più semplice, senza setup della chiamata
• Congestione eccessiva ritardi e perdite dei
  pacchetti
• protocolli specifici necessari per trasferimento
  dati affidabile, controllo della congestione
• Come fornire un comportamento tipo circuito?
• garanzia sulla banda necessaria per applicazioni
  audio/video

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Comm. pacchetto Frammentazione messaggio

• Frammentazione dei messaggi in pacchetti a
  livello applicazione nellhost
• Commutazione di messaggio vs. commutazione di
  pacchetto
• Il commutatore deve ricevere lintero messaggio
  prima di inviarlo al link di uscita

• Esempio
• L 7.5 Mbits
• R 1.5 Mbps
• delay 15 sec

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Comm. pacchetto Frammentazione messaggio

• Spezziamo il messaggio in 5000 pacchetti
• Ogni pacchetto 1500 bit
• 1 msec per trasmettere un pacchetto in un link
• pipeline ogni link lavora in parallelo
• Ritardo ridotto da 15 sec a 5.002 sec
• Eventuale ritrasmissione di un solo pacchetto

• Svantaggi
• Informazioni di controllo, inserite nellheader
  (intestazione), necessarie per ogni pacchetto
• Sovraccarico (overhead) maggiore

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Comm. di pacchetto Inoltro pacchetti

• Obiettivo muovere i pacchetti attraverso i
  router dalla sorgente alla destinazione
• Reti a circuito virtuale (VC Virtual Circuit)
• ogni pacchetto porta unetichetta (virtual
  circuit ID), letichetta (tag) determina lhop
  successivo
• percorso stabilito allinizio della sessione
  (setup), rimane fissato durante la sessione
• i router mantengono le informazioni di stato
  sulle connessioni

Interf. ingresso n. Vc ingresso Interf. uscita n. Vc uscita
1 12 2 22
2 63 1 18
3 7 2 17
1 97 3 87

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Comm. di pacchetto Inoltro pacchetti

• Reti datagram
• Lindirizzo di destinazione (destination address)
  nel pacchetto determina lhop successivo
• struttura gerarchica dellindirizzo
• analogia servizio postale
• ogni pacchetto può seguire un percorso diverso
• i router non mantengono le informazioni di stato
  sulle connessioni (stateless)
• Internet è una rete datagram

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Tassonomia della rete
Reti per telecomunicazioni

• Le reti Datagram non sono nè connection-oriented
  nè connectionless.
• Internet fornisce alle applicazioni sia servizi
  connection-oriented (TCP) che connectionless (UDP)