Architettura della interconnessione Latenza vs … del messaggio (timeout al mittente) e scarto...
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Architettura della interconnessioneMisurata dal costo, velocità ed affidabilità di invio deimessaggi da dove provengono a dove devono andare
Parametri:- latenza- banda- connettività- costo hw- reliability- funzionalità
(e.g. combinazione messaggi, frammentazione)
Anche modelli complessi per tenere conto del tuttoLOGP considera anche i contributi di overhead deidiversi nodi intermedi ed estremiteoria delle code
6&(/7(
Topologiastatica e dinamica
Modi di operazione della architetturasincrono ed asincrono
Switchingpacket switching, circuit switching,virtual cut-through (wormhole)
Strategia di Controllocentralizzato o distribuito
Reti e Interconnessione 1
Latenza vs bandaI due fattori o indicatori costituiscono la metricafondamentale per considerare un buon uso delle risorse
Banda di trasmissione (throughput)quantità di dati trasmessi con successo (per secondo)su un link o una connessione
Ethernet 10Mbps (numero puro su intervallo)10 Mbit al secondo -> 1 bit 10µs
Tempo di latenza di trasmissionetempo impiegato per trasmettere una unitàdi informazione (bit)tempo di andata/ritorno (Round Trip Time o RTT)
rete locale 25µsLinea intercontinentale 25ms
TL = Tprop + Ttx + Tq
Tprop dipende dalla velocità della luce nel mezzoTprop = Spazio / Velocità
Ttx dipende dal messaggio e dalla bandaTtx = Dimensione / Banda
Tq dipende dai ritardi dovuti all'accodamento in diversi punti della connessione(endpoint o intermedi)
Reti e Interconnessione 2
Problemi e ottimizzazionicrescita infinita Banda e limite a Latenza
identificazione dei colli di bottiglia ossia diquale fattore domina
se invio/ricezione di 1 bytedominante la latenza
RTT banda non importante
se invio/ricezione di molti MegaByte 30MBdominante la banda
throughput latenza non importante
Prodotto Latenza x Banda risorsa canale dati
Latenza
Banda
latenza 40ms e banda 10Mbpsprodotto 50 KBps (400 Kbps)è necessario che il mittente invii 50KB prima che il primobit sia arrivato al destinatarioe prima di una risposta 100KB
BUFFERINGLa infrastruttura potrebbe mantenere le pipe piene percon proprie risorse i tempi di risposta
Reti e Interconnessione 3
Nel caso di ETHERNETci sono limiti alla dimensione del frame
almeno 64b (512 bit)meno di 1500b
Se il frame fosse di qualunque dimensioneun nodo potrebbe tenere occupato il mezzo per sempre(nessuna garanzia di fairness)
Se il frame troppo corto, il messaggio non avrebbe tempodi propagarsi fino al punto più lontano (max 2500m) e ilmittente potrebbe non identificare la collisioneIl mittente deve mandare almeno bit da saturare il mezzo
propagazione 5µs (considerando ritardi max) 51,2µs ebanda 10Mbps
prodotto 512 bit ossia 64 byte, di cui
14 header frame MAC +40 header TX e IP +6 almeno applicazione +4 footer MAC
In caso di mezzo occupato, si trasmette appena si libera(1-persistente) senza aspettareSe ancora collisione, attesa di un tempo con raddoppiointervallo (backoff esponenziale)
Primo tempo attesa tra 0 e 51,2 µsSecondo tempo attesa tra 51,2 e 102,8 µs...Fino a 16 tentativi, poi eccezione
Reti e Interconnessione 4
Comunicazione ITUInternational Telecommunication Union
modelli di comunicazione da settori telefonici• DTE: interfaccia cliente
(Gata Werminal Hquipment)• DCE: interfaccia di rete
(Gata Fircuit terminating Hquipment)
modelli a connessione• livelli L/N/T della pila OSI
con messaggi di setup e negoziazione
problemi di controllo• scambio informazioni di monitor/controllo
PE PE
PE
PE
ITU definisce tutti i protocolli tra DTE e DCEV.24, X.21, X.25
Reti e Interconnessione 5
SwitchingLe connessioni consentono di passare i dati indiversi modi in caso di nodi non in visibilitàcon tecniche di invio/spezzettamento/routing
stream di byte/bit o pacchetti
reti a mesh
circuitoswitching
packet
circuito virtuale datagramma
packet frame cell
switching
Scambio di informazioni diversecon dimensioni determinate
cella insieme di 53 byteframe unità del livello data linkpacchetto messaggio a livello network con
dimensione da 100 a 1000 bytedatagramma associato alla comunicazione senza
connessionemessaggio a livello applicativo
La comunicazione con collegamenti statici dedicatio con collegamenti switch da stabilire e controllare
Permanent Virtual CircuitSwitched Virtual Circuit
Reti e Interconnessione 6
VZLWFKLQJcome si impegnano le risorse circuito/datagramma
switching di circuitocanale end-to-end per flusso di bit (anche circuiti multipli)• impegno di risorse anche senza flusso di dati• multiplexing inverso
combina 1 canali fisici per uno logico utenteVFKHPD�PROWR�VWDWLFR�H�SURDWWLYREsempio: ,6'1
Circuiti virtualiFRQQHVVLRQL�HQG�WR�HQG
trasmissione dati a pacchettianche con connessioni multiple
con virtual circuit identifier (9&,)identificatori locali unici negli intermedi con eventualecondivisione
Dest. VCIB 1
In outlink/VCI link/VCI
1/1 3/20
Dest. VCIC 1
In outlink/VCI link/VCI
2/1 3/20
PS1
PS2
A
B
C
1
2
313
D
2
Dest. VCIA 42
In outlink/VCI link/VCI
3/20 1/42
In outlink/VCI link/VCI
3/20 2/42
Dest. VCID 42
Reti e Interconnessione 7
switching a datagrammiQHVVXQ�FDQDOH�HQG�WR�HQG
QHVVXQ�FRQWUROOR�IOXVVR��FRQJHVWLRQH��HUURUHQHVVXQD�JDUDQ]LD�GL�VHUYL]LR(no ordine, no QoS)
ogni pacchetto porta indirizzoeffetti di ritardo e jitter
packet switch123
123
12
1 21
switching di pacchettopacchetto con dimensione fissacon condivisione delle risorsee multiplexing del traffico sulla retebande diverse e velocità diverse
invio di un pacchetto alla volta
host A
host B
network
a) b)
d)c)time
Reti e Interconnessione 8
switching a messaggi
con messaggi di lunghezza diversaappartengono a unità logiche uniche (es files)
per ogni nodo VWRUH�DQG�IRUZDUGritardo introdotto ad ogni switchrmessaggi lunghi ritardano quelli corti
Un solo messaggio può comportare molti pacchettiusato a livello di applicazioni (es. e-mail)
2 3
1 2
1 2 3
1
3
Reti e Interconnessione 9
Switching a frame o frame relaycircuito virtuale di Network sulla base diun servizio circuito virtuale a pacchetticontrollo errore e flusso ripetuto ai livelli 2 H 3solo livello 2 link end-to-endEliminazione di overhead di garanzia QoS
• Frame relaynessun controllo errore o flusso a livello 2controlli lasciati a livello applicativo
Switching a Cellepacchetti piccoli e fissati FHOOH
switch veloci e pacchetti fissireattivo: si adatta al trafficonon indirizzi globali ma 9&,
nessun controllo errore e flussomultiplexing granulare dei servizicelle di dimensioni fissate• DGDWWDPHQWR
pacchetti celle e bit-stream celle
packetadaptor
bit-streamadaptor
null adaptation
cell
Reti e Interconnessione 10
Signalling controllo dell’operazioneNecessità di
• stabilire/chiudere una FRQQHVVLRQH• requisiti QoS della FRQQHVVLRQH
6LJQDOOLQJ• LQ�EDQG:usando gli stessi cammini dei dati• RXW�RI�EDQG: cammini separati controllo
���&RPPRQ�&KDQQHO�6LJQDOOLQJ��&&6�segnalazione out-of-band per tutti i canali
Signalling in piani di specifica• Piano 8VHU
protocolli utente
• Piano di &RQWUROORcontrollo operazioni di connessioneuser-to-network e network-to-network signalling
• Piano di 0DQDJHPHQW• network management and monitoring• fault identification
managementplane
controlplane
userplane
Reti e Interconnessione 11
Modi di comunicazionedobbiamo considerare due dimensioni
affidabilitàasincronismo
per svincolare il servizio econsentire asincronismi
Automatic Repeat reQuest (ARQ)
Stop and waitRiceventeMittente
inizio
conferma/ack
ack
messaggio
casi di ritrasmissione con time-out
Naturalmente dobbiamo considerare la possibilità di avereanche errori:
sia perdite di messaggisia messaggi compromessi
Si intende ottenere il massimodella asincronicità e della autonomia di decisionetra i pari che dovono comunicare
Reti e Interconnessione 12
diversi casi
messaggio ripetutoRiceventeMittente
inizio
conferma/ack time-out
RiceventeMittente
conferma/ack
time-out
conferma/ack
ack
messaggio
messaggio
messaggio
messaggio ack
ack
ack ripetuti per lo stesso messaggioRiceventeMittente
inizio
conferma/ack time-out
conferma/ack
messaggio
messaggioack
ack
Uso di identificazione del messaggioRiceventeMittente
inizio
ack con stato 0
ack con stato 1
messaggio 0
messaggio 1
ack 0
ack 1
Reti e Interconnessione 13
Continuous Request
Si mandano messaggi fino a saturare la risorsa potenzialeRiceventeMittente
msg1 messaggio
ack 1
ack 2
ack 3
ack 4
msg2
msg3
msg4
msg5
FINESTRA
BUFFER
msg1 msg2 msg3 msg4 msg5
ack 5
FINESTRA ricevente
msg1 msg2 msg3 msg4 msg5
mittente
Attesa solo a finestra piena
Cosa succede in caso di errore o di messaggio nonarrivato ad eventuali altri messaggi inviati dopo?
due modi:GO-BACK-N
attesa del messaggio (timeout al mittente) e scartodegli altri successivi non in sequenza
SELECTIVE RETRANSMISSIONattesa del messaggio tenendo conto dei successivinon in sequenza cui si da ack (timeout al ricevente)
go-back confonde messggi non in ordine con perdite(HDLC usa go-back-N e selective retx)
In caso di full-duplex, gli ack sono mandati inpiggybacking sul traffico in quel senso
Reti e Interconnessione 14
Finestra scorrevole (sliding window)
per un verso di trasmissione
il Mittente (TX)numera ogni messaggio con NumSeqdecide una dimensione della finestra TXWinSizemantiene il valore dell’ultimo messaggio inviato
NumLastMessmantiene il valore dell’ultimo ack ricevuto NumLastAck
Obiettivo è mantenereNumLastMess - NumLastAck + 1 <= TXWinSize
0 1 2 3 4 5
Tx
NumLastMessNumLastAck
<= TxWinSize
il Ricevente (RX) tieneuna dimensione della finestra RXWinSizeil numero del prossimo messaggio attesoNumWaitedMessil numero dell'ultimo messaggio confermabileNumAcceptableMess
Il Ricevente deve mantenereNumAcceptableMess - NumWaitedMess + 1 <=
RXWinSize
0 1 2 3 4 5
Rx
NumWaitedMess NumAcceptableMess
<= RxWinSize
Reti e Interconnessione 15
interconnessioneStatica (reti dirette)Dinamica (reti indirette)
INTERCONNESSIONE GLOBALELibera e non Vincolata
interconnessione completaunico crossbar
interconnessioni irregolari replicate
INTERCONNESSIONE RISTRETTAVincolata bus unico
reti dirette staticheanelli - ringinterconnessione nel piano - meshalberi (binari, ternari, etc.) - treeipercubicube connected cycles (CCC)
reti a stage dinamicheomega networkbanyan networkBenes network
Reti e Interconnessione 16
INTERCONNESSIONEConnessione completa
Processori Memorie
1
2
n
1
2
m
n*mconnessioni
Ogni processore collegato con tutti i banchi di memorian*m connessioni
Eventuale aggiunta di interconnessioni ulterioriconnessioni multiple replicate
In un sistema ideale è realizzato attraversoun bususo di switch
Problemi di scalabilità risolti con ipotesi di localitàlimiti sul numero dei partecipanti
Reti e Interconnessione 17
Connessione completaProcessori Memorie
1
2
n
1
2
m
Sistema shared bus
Numero modesto di processori (ordine della decina)
switch switch switch
switch switch switch
switch switch switch
Processori
Memorie
1
2
n
1 2 m
switch switch switch
switch switch switch
switch switch switch
Sistema crossbar switch
Reti e Interconnessione 18
RETI dirette
Fino a strutture più complesse (per tollerare guasti)
anche con ridondanze parzialiPossibile imposizione del verso sui link
Reti e Interconnessione 19
Ipercubi
ipercubo di dimensione 4 (due nodi per dimensione)ring => con due nodimesh => con due nodi per dimensioneIn genere, nodi totali 2n di un ipercubo
un ipercubo ha due nodi per ogni dimensione
Si estende a numeri superiori di nodi sulla stessadimensione => se K k per ogni dimensioneK-ary n-cube nodi totali knun ipercubo di dimensione n con un numero di nodiGrado di interconnessione non scalabile
Reti DinamicheOgni stage può connettere all'input una di diverse usciteRETI a stage multipli (INDIRETTE)
Processori Memorie
livelloprimo
livellosecondo
livelloterzo
livelloultimo
Conflitti e ritardi di setting e attraversamento
Reti e Interconnessione 20
Reti statich
ep
numero totale nodi della topologia
dim
inu
ire i temp
i di attraversam
ento
Diam
etrom
assima distanza tra due nodi qualsiasi
della topologia
ring =>
p/2m
esh =>
2( p1/2 - 1)
ipercubo=
> log p
tree =
> 2 log p
Connettività
molteplicità dei cam
mini tra nodi
numero m
inimo di archi che devono essere tolti per
spezzare la topologia in due parti
ring =>
2m
esh =>
2toro =
> 4
ipercubo=
> n (se n dim
ensioni: n = log p)
completa connessione =
> p
-1
Bisectio
n w
idth
numero m
inimo di archi che devono essere tolti per
partizionare la rete in parti uguali
ring =>
2 m
esh =>
p1/2
toro =
> 2 p
1/2
ipercubo=
> p/2 com
pleta connessione =>
p2/4
Altri p
arametri
Co
sto d
ella interco
nn
ession
eF
attibilità
Reti e Interconnessione 21
Confronto reti staticheTipo di rete Latenza Max Banda
per nodogrado diintercon
n.
costocablaggio
Esempi
completamenteconnessa
cost. cost. tutti contutti
P2
ipercubo log P cost. log Pvicini
P log P ConnectionMachine
albero binario log P cost. 3 vicini P Cellularmesh 2D radice(P) cost. 4 vicini P Illiac MPP
Transputer
Confronto reti dinamicheTipo direte
Latenza Max Bandaper nodo
grado diinterconn.
costocablaggio
costo Switch
Esempi
Crosbar cost. cost. tutti contutti
P P2
bus cost. 1/P tutti contutti
P P Sistemi a bus
multistage log P cost. tutti contutti
P log P P log P Butterfly,CM-5, CS-2
Reti e Interconnessione 22
Reti localisi possono analizzare- topologie- controllo di accesso- mezzo trasmissivo- applicazioni- standard
In rete locale =>facilità di broadcast
bassa probabilità di errori
alta velocità ed ampia banda di trasmissione
Notate che il grosso interesse degli ultimi anni non ètanto per la singola rete, quantoper la interconnessione di reti
A livello di industria e finanza pubblica
Interconnessione di retiLAN (Local Area Network)MAN (Metropolitan Area Network)WAN (Wide Area Network)
Reti 23
topologie usate per LANIn reti generiche (Wide Area Network) molte e diverse
mesh Public Switch Telephone Network (PSTN)
In LAN topologie semplicistella
Private Automatic Branch Exchange (PABX)Private Digital Exchange (PDX)
bus anche un insieme di bus interconnessiringhub
un bus inglobato in una unica unità centrale diconnessione ==> simile ad una stella
realizzazione poco costosa a unico ring internoevoluzione verso sistemi con connessionidinamiche ad alte prestazioni
mezzi trasmissividoppino schermato o non schermato e cavo coassiale
��%DVH7 ���%DVH7 ����%DVH;
banda 10Mb/s 100Mb/s 1000Mb/s
CAT5 UTP 100m+ 100m 100m(?)
STP/coax 500m 100m 25m
multi-mode fibra 2Km 412m (hd)2Km (fd)
500m
single-mode fibra 25Km 20Km 3Km (5Km?)
Reti 24
Controllo di accessoCarrier Sense Multiple Access/Collision Detection
(CSMA/CD) (Ethernet)token (control token)anello a slot (slotted ring)
CSMA/CD accesso ottimisticosistema dinamico di impegno del mezzocollisioni ==>
recovery con ritrasmissione ad intervallo random
control token accesso pessimisticosistema statico: un solo possessore del diritto di trasmettere (token) passaggio del token da un vicino ad un altro
slotted ring accesso pessimisticocontrollo statico di accesso ad un anello: anello come insieme di contenitori di messaggi
circolanti (slot)
Standard IEEE 802CSMA/CD (802.3)token ring (802.5) token bus (802.4)
Diffusione di Ethernetsistema reattivo e non proattivo
Reti 25
PerformanceFino ad occupazione media del mezzo (50%)
prestazioni equivalenticon throughput più alto per messaggi più lunghiAd alto traffico, qualche differenza
Interconnessione reti
necessità di nuove tecnologie o mezzi trasmissivi
con una possibilità di trasmettere informazionivelocemente in modo dinamico
Occupando risorse solo in caso di utilizzogarantendo determinati livelli di servizio o QoS
(Quality Of Service)
Ethernet (10Mbps) su coassiale thick o thincavo giallo 10base5 (lunghezza segmento 500m)cavo sottile 10base2 (lunghezza segmento 200m)twisted pair 10baseT
Fast Ethernet (100Mbps) su doppino 100baseTCAT5 UTPunshielded twisted pair
Non solo reti ad alta velocitàNuove teconologie: FDDI, ATM
Reti 26
FDDIfibre distributed data interface
Standardizzazione ANSI compatibile IEEE 802EDQGD����0E�V�PD�LQGLUL]]L�0$&�D����ELW• FDDI-1: packet switching• FDDI-2: circuit switching
si definiscono il numero massimo di stazioni, massimalunghezza tratta, massima lunghezza frame, etc.
Due anelli, gestiti in verso oppostouno con funzioni di back-up
Si agganciano le stazioni ad entrambi o ad uno solo
Elevato costo di installazioneuso come dorsale di interconnessione con concentratori
Uso di token che ruota tra i nodi (Token Rotation Time)
A
B
A
Bby-pass
Due tipi di traffico VLQFURQR�HG�DVLQFURQRVLQFURQR�GD�JDUDQWLUHDVLQFURQR�VH�Fq��WHPSR
Ogni nodo mantiene il token per un periodo 7+7(token holding time) per la trasmissione dati sincroni
Reti 27
Accesso al ringcon token temporizzato5,1*�JHVWLWR�LQ�PRGR�UHDWWLYR
ogni stazione tiene un tempo concordato comeobiettivo ideale: target token rotation time 7757confrontato con il token rotation time 757�misurato��757����QXPHUR1RGL��7+7���7/DWHQ]D5LQJ
Se il 757 misurato supera TTRT, si passa subito il token,altrimenti, lo si trattien per trasmettere il traffico asincrono
DettaglioGDWL�VLQFURQL�e DVLQFURQL
0HFFDQLVPL per il calcolo della somma�6$7���7757Invii�VLQFURQL per ogni acquisizione di token
per un tempo 7757��757
Il tempo per dati asincroni è 7757���7+7considerato il tempo di�WRNHQ�KROGLQJ�WLPH 7+7
if (TTRT - THT) == 0, forward token senza inviare dati76<���7757���77)���7757
TTR
SAT
THT
TTF
TSY
TTRT
TSY + TTRTT
TTRT-THT
Reti 28
ISDN Integrated Service Digital Networkcircuit switchingadatto per informazioni di tipo multimediale
si forniscono bit stream end-to-end
Narrowband N-ISDNcanale di 64Kbit/s B-channelcanale di 616Kbit/s D-channelper la segnalazione
Basic Rate-ISDN 2B+DPrimary Rate 30B+D
gerarchia di interfacce per ottenere lo stabilirsi delleconnessioni
La diffusione dei servizi ISDN nasce dalla integrazionedei servizi offerti da un unico fornitore di servizi, perambiti molto differenziati come:
telefonomusicaaudiovideointernet
e sfruttando le stesse risorse
Reti 29
Asynchronous Transfer Mode (ATM)multiplexing asincrono in tempo
adatto per informazioni di tipo multimedialee supportato come B-ISDN(Broadband Integrated Service Digital Network)
packet-switching molto veloce basato su celle in gradodi scambiare messaggi di dimensione fissa senzaimporre controllo di flusso e error checkogni cella specifica le informazioni di istradamento solovia NSAP (Network Service Access Point)
connessione virtuale alimentata da celle diverse cheprelevano messaggi di tipo diverso
trasporto di blocchi di 53 byte5 header e 48 di informazioni utili
header contiene informazioni di routing e priorità
Struttura a livelli
Applicazione
Protocolli: alto livello
$GDWWDPHQWR�$70
)LVLFR
/LYHOOR�$70
FHOOH�$70
FDQDOL�YLUWXDOL
Reti 30
ATM
/LYHOOR26,
/LYHOOR$70
6XEOD\HU$70
)XQ]LRQDOLWj
APPLIC. applicazioni che in genere non utilizzanodirettamente le celle ma passano ai livelli sotto-stanti blocchi di informazioni più grandi
PROT.ALTO LIV.
protocolli che usano ancora blocchi più grandidelle celle
3/4 $$/(ATMDGDSWDWLRQ
CS sublayerconvergence
offre diversi tipi di servizio,con diverse necessità ditrattamento informazioni(errori, ecc.)
layer) SARsegmentation& reassembly
suddivide i pacchetti incelle e viceversa
2/3 ATM controllo flusso,controllo congestionemultiplexing/demultiplexinggenerazione/estrazioneheader celle, gestionecircuito virtuale,
2Fisico
TCtransmissionconvergence
conversione stream di bit incelle e viceversa (frames,checksum, ecc)
1 PMD phys.mediumdependent
Gestione mezzotrasmissivo
Reti 31
piani diversi ATM
Distinzione tra i pianidi managementdi monitoraggio / controllodi utente
Garanzia di qualità di servizio diverseclasse A con banda costantealtre classi con banda variabile
Reti 32
INTERNET TCP/IP
Modello OSI
$SSOLFD]LRQH
3UHVHQWD]LRQH
6HVVLRQH
7UDVSRUWR
5HWH
)LVLFR�
�
�
�
�
�
�
'DWD�/LQN
Fisico
Rete
Trasporto
Sessione
Presentazione
Applicazione
Collegamento dati
Livello 7 $SSOLFD]LRQH� esempi di applicazioni sono laposta elettronica e il trasferimento dei file
Livello 6 3UHVHQWD]LRQH� rappresentazione, compressionee crittografia dei dati
Livello 5 6HVVLRQH�� la chiamata di procedura remota è unesempio particolare di sessione
Livello 4 7UDVSRUWR� comunicazione "HQG�WR�HQG��virtualizzazione del collegamento di rete fra trasmittente ericeventeLivello 3 5HWH���� instradamento dei frame, interconnessionedi reti locali e geografiche, gestione delle situazioni dicongestione
Livello 2 &ROOHJDPHQWR�GDWL ("IUDPH"):riconoscimento e ritrasmissione di frame affetti da errori,controllo di flusso)
Livello 1 )LVLFR�(mezzo trasmissivo)modalità di codifica dei dati e di sincronizzazione a bassolivello della sincronizzazione
Reti 33
Dal Modello OSI a 7 livelli
Modello OSI semplificato
7UDVSRUWR
5HWH
'DWD�/LQN�
�
�
� 3URFHVVR
Livelli della suite TCP/IP
/LYHOOR�DSSOLFDWLYR
/LYHOOR�GL�WUDVSRUWR
/LYHOOR�LQWHUQHW
,QWHUIDFFLD�GL�UHWH�
�
�
�
APPLICATIVO
TRASPORTO
INTERNET
RETE
APP. 1 APP. 2
PT 1
PI 1 PI 2
PR 1 PR 2
PT 2
675$7,�&21&(778$/, 25*$1,==$=,21(�'(/�62)7:$5(
APP. 3
$33��$SSOLFDWLYL��HV��IWS��ILQJHU�HWF��
37��3URWRFROOR�GL�WUDVSRUWR��HV��WFS��XGS�
3,��3URWRFROOR�LQWHUQHW��HV��,3�
35��3URWRFROOR�GL�UHWH��HV��(WKHUQHW��+'/&�
Reti 34
INTERNETWORKINGTCP/IP Transport Control Protocol/Internet Protocol
DARPA con supporto del DoDDefense Advanced Projects Research Agency
SNA System Network Architecture IBMDNA Digital Network Architecture DECXNS Xerox Network System
Nel caso delle reti che ci interessano tipicamenteLivelli fino al DATA LINKUso di qualunque protocollo standard o meno
ETHERNET (CSMA/CD bus)standard di connessione con unico bus a 10Mbps- connettore a basso costo: cavo coassiale
cavo coassiale (transceiver) o doppino (in hub)- invio/ricezione packet-switching di messaggi- supporto diretto broadcast / multicast
Interconnessione di reti
rete 1 rete 2
rete 3
gateway
gateway
Collegamento di reti diverse attraverso gatewaygateway connette diversi tipi di rete effettuando lenecessarie conversioni di protocollo
Reti 35
RIUSOnon si progetta una rete nuova;
si sfruttano reti esistenti (flessibilità, abbattimentodei costi, tempi brevi di installazione)
i pacchetti nel percorso dal sorgente al destinatario,attraversano reti intermedie con collegamenti replicatigli utenti non devono nè essere influenzati, nè venirea conoscenza di un traffico extra sulle loro reti locali
Trasparenza e Dinamicità
INTERNETWORKINGProblema:
necessità di una interconnessione universalerequisiti di eterogeneitàimpossibilità di servire tutti gli utenti con una singolarete (esigenze contrastanti: distanza, velocità)
Soluzione:Interconnessione di reti, cooperante, unificata perrealizzare un servizio di comunicazioneuniversale
Requisiti:anche nuove tecnologie (per connessione di retitecnologicamente diverse)nuovo software di comunicazione indipendente dallatecnologia e dai programmi applicativiper rete virtuale
NOTA: ipotesi di servizio al meglio (best-effort)
Reti 36
Internet
Tutte le reti interconesse in una unica globalità(il migliore dei mondi possibili)
Intranet
Una rete o un insieme di reti interconnesse (comelocalità)che hanno anche esigenze di comunicazione con ilsistema globale
Intranet
Internet
come sono collegate le tratte?
Chi paga per i servizi?servizi da pagare con qualitàaccounting, billing, ...in base a conoscenza dell'utente
Reti 37
Terminologia in interconnessione
ripetitori rigenera un segnale a livello fisicooltre un definito livello di attenuazione ==> ripetitore
Problemi di carico del sistemail ripetitore non effettua separazione delle tratte
gli hub forniscono una soluzione tipo ripetitori a bassocosto
Gli switch sono in grado di gestire connessionidinamiche su necessità
A B C D
repeater hub
A B C D
switch
A B C D
Gli switch evolvono nel senso della intelligenzacostoperformance
Reti 38
BRIDGE
bridge collegano una rete ad un'altra con capacità diseparazione e maggiore intelligenza
livello di data linkdue reti omogenee sono controllate da un bridgeche bufferizza e passa i frame dall'una all'altra, solose necessario, e al controllo di errore
separazione effettiva delle retibufferizzazione dei frame (caso di overflow)capacità di gestire controlli di accesso diversimonitoring della reteperformance ed affidabilità
ritardo di bufferizzazionebufferizzazione non infinitatrasformazione dei frame (con controllo)
bridge multiportacon più segmenti di rete connessi
Un bridge connette almeno due reti, ma può ancheconnetterne diverse
stabilendo connessioni eriservando bandesu richiesta o meno
Reti 39
Reti Interconnesse
Internet
Separazione
bridge
Internet
transitnetwork
backbonenetwork backbone
network
ISDN
Rete Locale
PSTN CATV
GSMxDSL
INTRANET
Internet
Connessione
Remote bridge Remote bridge
qualunque
Reti 40
bridge trasparentisono invisibili all’utilizzatore
si realizza un routing isolatocon database di forwardingo in PROMo con capacità di apprendimento
Interconnessione usate per l’intero sistemaIl bridge impara la allocazione delle stazioni vedendo iltraffico della rete e dai vicini
(il tutto è ripetuto quando è necessario coordinarsi)
Alla inizializzazione (inserimento)un bridge comincia a vedere che sta facendo routingnel sistema e si adegua
Possibilità di conflitti
FASE di LEARNING iniziale
Algoritmo spanning treei bridge scambiano messaggi per trovare i costi piùbassi di collegamento e costruire un albero
Si sceglie un bridge radice e ognuno trova il camminominimo (passi e velocità)La connessione ideale creata tra i bridge è l'albero chepercorre tutto la topologia
Reti 41
source routing bridgeIl routing viene fatto in modo non trasparentecon costo elevato ma flessibilità (vedi IP source routing)
bridge remoticollegamento dedicato tra punti geograficamente
lontaniattraverso reti pubbliche packet-switching o
linee dedicate
Backbonecollegamento veloce tra sottoreti diverseuso di interconnessioni ad alta velocità (FDDI)
router (o gateway)sistema per il passaggio da una rete ad un'altra conobiettivo di routing (livello network)
protocol convertersistemi che collegano reti diverse a più alto livellocon protocolli diversi di interconnessione
Il problema della separazione tra reti èdiventato dominante vista la crescita esponenzialedelle reti interconnesse
Router vs. bridgemaggiore separazione e decisioni diverse per camminigestione database separati per le retiidentificazione e gestione errori
Reti 42