1-1

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

1-2

Elementi di una rete

dial-upNodo

Host

End System

Client

Server

Host

End System Link o Mezzo

Trasmissivo

Circuito o Canale

Percorso o Circuito End-to-End

1-3

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

1-4

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

1-5

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

1-6

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

1-7

Rete interna: Commutazione di circuitoRisorse riservate end-to-

end per l’intera “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

1-8

Risorse di rete (es., banda) divisa in “parti”

ogni “parte” allocata ad una chiamata

“parte” della risorsa inattiva quando non utilizzata dalla chiamata (non c’è condivisione)

divisione della banda di frequenze del link in “parti” divisione di

frequenza divisione di tempo

Rete interna: Commutazione di circuito

1-9

Commutazione di circuito: FDM e TDM

FDM

frequenza

tempo

TDM

frequenza

tempo

4 utenti

Esempio:

parte della banda per tutto il tempo

tutta la banda per parte del tempo

1-10

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

Commutazione di circuito: FDM e TDM

link con n circuiti banda circuito = 1/n

banda link

1-11

Commutazione di pacchettoogni 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 dell’intero

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 => ritardo di coda

Divisione della banda in “parti”Allocazione dedicata

Risorse riservate

1-12

A

B

C10 MbpsEthernet

1.5 Mbps

D E

statistical multiplexing

coda di pacchettiin attesa sul link di uscita

Comm. di pacchetto: Multiplazione statistica

La sequenza dei pacchetti di A e B non segue un ordine preciso statistical multiplexing.

Differente dal TDM

1-13

Comm. di pacchetto: store-and-forward

Necessari L/R secondi per trasmettere pacchetti di L bit su un link di R bps

L’intero 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

R R RL

1-14

Comm. di pacchetto vs. comm. di circuito

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 < .0004

stesse prestazioni con numero di utenti tre volte superiore

La commutazione di pacchetto consente l’utilizzazione della rete a un numero più alto di utenti

N utenti

1 Mbps link

1-15

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

Comm. di pacchetto vs. comm. di circuito

1-16

Comm. pacchetto: Frammentazione messaggio

Frammentazione dei messaggi in pacchetti a livello applicazione nell’host

Commutazione di messaggio vs. commutazione di pacchetto

Il commutatore deve ricevere l’intero messaggio prima di inviarlo al link di uscita

Esempio: L = 7.5 Mbits R = 1.5 Mbps delay = 15 sec

1-17

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 pacchettoSvantaggi Informazioni di controllo, inserite nell’header

(intestazione), necessarie per ogni pacchetto Sovraccarico (overhead) maggiore

1-18

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 un’etichetta (virtual circuit ID), l’etichetta (tag) determina l’hop successivo

percorso stabilito all’inizio della sessione (setup), rimane fissato durante la sessione

i router mantengono le informazioni di stato sulle connessioni

CP3 CP4

CP11

CP22 1 2

3 3

A BInterf. ingresso

n. Vc ingresso

Interf. uscita

n. Vc uscita

1 12 2 222 63 1 183 7 2 171 97 3 87… … … …

1-19

Reti datagram: L’indirizzo di destinazione (destination address) nel

pacchetto determina l’hop successivo struttura gerarchica dell’indirizzo 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

Comm. di pacchetto: Inoltro pacchetti

1-20

Tassonomia della rete

Reti per telecomunicazioni

Reti a commut. di circuito

FDM TDM

Reti a commut. di pacchetto

Reticon VC

Retidatagram

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