Capitolo 1 - parte 3

Corso Reti ed ApplicazioniMauro Campanella

Como 2003

M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - Como 2003 Cap1-2 pag. 2

Indice

• nomi e dimensioni delle reti• commutazione (switching) di circuito o di pacchetto• messaggi o pacchetti ?• il ritardo (delay) nelle reti• la perdita (loss) di pacchetti• accodamento e congestione• la storia di Internet ed i principi base• chi è chi nelle reti

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Disavventure di un pacchetto nella rete

Durante il viaggio unpacchetto può subire:

- essere scartato per congestione

- ritardi per accodamento

- errori interni ed essere scartato

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Ritardo e perdite di pacchetti nella rete

Un pacchetto passa sempre attraverso delle code all’internodelle apparecchiature di rete. Se le code non sono vuote, ilpacchetto accumula ritardo (delay) o può venire scartato.

A

B

pacchetto che viene trasmesso

pacchetti in attesa in codamemoria libera nella coda:se termina i pacchetti inarrivo vengono scartati

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Le 4 sorgenti del ritardo

1. calcoli interni ad ogni nodo:– controllo di errori– analisi e instradamento

calcolinel nodo accodamento

A

B

2. accodamento:– tempo di permanenza

nelle varie code delrouter, che è funzionedel carico

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Le 4 sorgenti del ritardo

3. Trasmissione su linea:V=velocità (b/s)L= numero di bit delpacchettotempo necessario per inviareil pacchetto sulla linea = L/V

4. Propagazione:d = lunghezza del mezzo fisicos = 7.5 microsecondi/kmtempo di propagazione = d/s

propagazione

transmissioneA

Bcalcoli

nel nodo accodamento

Nota Bene: s and V sono quantitàmolto differenti !

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Esempi di tempi di Round Trip Time

Velocità Dim. pacchetto propagazione rtt

2 Mb/s 64 Bytes 10 µs 0,27 ms 2 Mb/s 1500 Bytes 10 µs 6,0 ms 10 Mb/s 64 Bytes 10 µs 71 µs 10 Mb/s 1500 Bytes 10 µs 1,2 ms100 Mb/s 64 Bytes 10 µs 25 µs100 Mb/s 1500 Bytes 10 µs 0,14 ms

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d d d d dnodo calc coda trasm prop= + + +

Ritardo per ogni nodo

dcalc = tempo di analisi e smistamento– tipicamente alcuni microsecondi

dcoda = tempo speso nelle code– dipende dal carico istantaneo

dtrasm = ritardo dovuto alla trasmissione– = L/V, importante per basse velocità (< 10 Mb/s)

dprop = tempo per la propagazione del segnale– 7,5 microsecondi a kilometro

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Ritardo per accodamento

V=velocità del canale (b/s)L=dimensione del pacchetto (bit)a=tempo medio di arrivo (pacch/s)

Intensità del traffico = La/V

La/V ~ 0: ritardo medio trascurabileLa/V < 1: ritardo cresce all’avvicinarsi ad 1La/V > 1: arrivano più pacchetti di quelli che si possono smistare, il ritardo sale all’infinito

La/V

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3 probes

3 probes

3 probes

Traceroute

I programmi Traceroute e ping sono strumenti semplici, maefficaci, per misurare con ragionevole precisione il ritardo siaend to end, che verso tutti i nodi lungo il cammino.A tutti i nodi lungo il percorso, in sequenza, iniziando dalnodo più vicino alla sorgente, sino al destinatario compreso:

– manda tre pacchetti– il nodo li restituisce al mittente– il mittente calcola il tempo trascorso tra l’emissione e la

ricezione

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Perdita di pacchetti

La perdita di pacchetti è un evento normale in una rete ditrasmissione dati, che deve comunque essere ridotto alminimo. Le cause principali sono:- le code nei nodi hanno una dimensione finita.- il pacchetto può contenere un errore non recuperabile (bit error) dovuto a guasti a livello fisico- dei “filtri” possono essere stati applicati nei nodi per scartare pacchetti

I pacchetti perso possono essere ritrasmessi dal protocollo ditrasporto oppure la decisione viene lasciata all’applicazione.

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Collo di bottiglia

Nel percorso quello che conta è la linea più lenta (o ladistanza maggiore)Per andare da A a B, se la rete locale è a 100 Mb/s, maquella estesa è a 2 Mb/s, un pacchetto da 1500 Bytesimpiega 0,14 ms su rete locale, ma ben 6 ms su rete estesa.

Questo ritardo è indipendente dal tempo di propagazione edaccodamento.

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Indice

• nomi e dimensioni delle reti• commutazione (switching) di circuito o di pacchetto• messaggi o pacchetti ?• il ritardo (delay) nelle reti• la perdita (loss) di pacchetti• accodamento e congestione• la storia di Internet ed i principi base• chi è chi nelle reti

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1961-1969: Infanzia della commutazione di pacchetto

Internet: la storia

1961:Kleinrock MIT- la teoria dellecode dimostra l’utilità delloswitching di pacchetto1964:Baran - uso dello switchingdi pacchetto nelle reti militari1967:ideazione di ARPAnet per laAdvanced Research ProjectsAgency

1969:- La DoD commissiona la creazione di ARPAnet- il primo nodo (IMP) di ARPAnet è operativo a UCLA- viene scritta la prima Request For Comment (RFC)

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1970-1972: i primi passi della commutazione di pacchetto

Internet: la storiahttp://www.isoc.org/internet/history/

1970:- prime pubblicazioni sui protocolli (V. Cerf ed altri)- protocollo Aloha1971:- ARPAnet comincia ad ampliarsi, ora ha 15 nodi con 23 sistemi- invenzione del primo programma di posta elettronica

1972:– NCP (Network Control

Protocol) primoprotocollo fra sistemi

– diffusione del sistemadi posta @ = “at”

– RFC su “telnet”

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1972-1980: lo sviluppo delle reti

Internet: la storia

1973:- Metcalfe propone nella tesi di PhD Ethernet- primo collegamento internazionale UK-NO-USA1974:Vint Cerf e Bob Kahnpubblicano le specifichedettagliate di TCP, comearchitettura di interconnessione

1978:- TCP viene diviso in TCP ed IP1979:- La NSF (National Science Foundation decide di creare la prima rete fra le università- IBM, DIGITAL cominciano a creare protocolli proprietari (SNA, DECnet)- ARPAnet ha 200 nodi

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1980-1990: nuovi protocolli, le reti proliferano

Internet: la storia

1983:- sostituzione di NCP con TCP/IP nella rete- Berkley Unix (BSD 4.2) include il software IP1984: definizione del DNS per tradurre tra nomi ed indirizzi numerici IP1986: Creata la rete della ricerca in USA - NSFnet a 56kb/s

1986: prima riunione di IETF1987: più di 10.000 sistemi connessi alla rete1988:- primi virus- in TCP viene inserito il controllo della congestione1989: > 100.000 sistemi

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1990, 2000: il commercio, il WEB, applicazioni

Internet History

1990:ARPAnet viene spenta1991:- hypertext [Bush 1945, Nelson 1960’s]- HTML, HTTP: Tim Berners- Lee - CERN1994: Mosaic che evolverà in Netscape

1995:- NSFnet torna ad essere solo della ricerca- il Vaticano ha un sito ufficiale

1996-1999:- esplosione di nodi ~ 50 Mln- nuove applicazioni peer2peer- messaggi istantanei- l’invasione di virus

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La crescita dei sistemi collegati ad Internet

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La crescita dei server WWW

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Internet: i principi

I principi originali per creare una rete pensati da Vint Cerfe Bob Kahn:

– (basarsi sulla commutazione di pacchetto)– minimalismo, autonomia - non sono necessari

cambiamenti interni per collegare reti diverse– il servizio base di rete è “best effort”– i router non mantengono informazioni di stato– il controllo è decentralizzato

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Internet: perché il successo

Ecco le 10 scelte che furono critiche per il successo di Internetsecondo Scott Bradner, principale architetto di Internet.

1 Farla funzionare sulle reti esistenti, evitando l'approccio unitario. Cioe' usare un insieme semplice di regole, i protocolli Internet al di sopra delle reti fisiche. I protocolli erano aperti alle innovazioni, non proprietari

2 Usare pacchetti e non circuiti, rendendo la rete affidabile e rubusta

3 Creare una funzione di "routing". Ogni nodo decideva indipendentemente la strada per i pacchetti. Questa ulteriore decentralizzazione aumentava l'affidabilita`.

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Internet: perché il successo

4 Dividere TCP da IP, rendendo IP molto semplice e veloce.

5 NSF finanzia Berkeley per inserire TCP/IP in Unix, sviluppato originalmente da AT&T, creando un sistema operativo completo a costo basso, inclusa la rete e le applicazioni

6 L'importanza del finanziamento iniziale di ARPAnet da parte del DoD e del collegamento alle sole Università, creando cultura negli studenti che, usciti, cercavano la tecnologia di rete.

7 NSF impose l'uso del solo TCP/IP su NSFnet, evitando la proliferazione dei protocolli di trasporto.

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Internet: perché il successo

8 Gli organismi di standardizzazione rigettano TCP/IP e creano OSI. OSI era pensato per le compagnie di trasporto ed includeva tutto, anche le applicazioni. Se TCP/IP fosse stato accettato dalle organizzazioni e ditte di telecomunicazione mondiali, forse internet non si sarebbe sviluppata. Un principio base è la libertà di creare applicazioni su IP, "senza chiedere l'autorizzazione"

9 NSF creo' una "politica di uso accettabile” (AUP), restringendo l'utilizzo della rete alla sola ricerca. Questo spinse alla creazione di ISP privati.

10 Il governo inizialmente evitò di interferire con leggi e regole e questo fu un bene.

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Il principio K.I.S.S.

Keep It Simple, Stupid (senza offesa !)

Nel mondo tecnico è usato per ricordare l’importanzadella semplicità in ogni compenente di un progetto o diuna architettura.

E’ una variante del “rasoio di Occam” che a sua voltasuggerisce di favorire l’ipotesi più semplice per laspiegazione di un problema

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• nomi e dimensioni delle reti• commutazione (switching) di circuito o di pacchetto• messaggi o pacchetti ?• il ritardo (delay) nelle reti• la perdita (loss) di pacchetti• accodamento e congestione• la storia di Internet ed i principi base• chi è chi nelle reti

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Internet: ISOC e IETF

Internet SOCietyhttp://www.isoc.org

Internet Engineering Task Forcehttp://www.ietf.org

RFC - Request for Comments leggete 1149 and 2549http://www.rfc-editor.org/rfc/ o 2324 per divertimentohttp://www.faqs.org/rfcs/

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ISOC - principi

– Open, unencumbered, beneficial use of the Internet.

– Self-regulated content providers; no prior censorship of on-line communications.

– On-line free expression is not restricted by other indirect means such as excessivelyrestrictive governmental or private controls over computer hardware or software,telecommunications infrastructure, or other essential components of the Internet.

– Open forum for the development of standards and Internet technology

– No discrimination in use of the Internet on the basis of race, color, gender, language,religion, political or other opinion, national or social origin, property, birth or otherstatus.

– Personal information generated on the Internet is neither misused nor used by anotherwithout informed consent of the principal.

– Internet users may encrypt their communication and information without restriction.

– Encouragement of cooperation between networks: Connectivity is its own reward,therefore network providers are rewarded by cooperation with each other.

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Telecomunicazioni

International Telecommunication Unionhttp://www.itu.int

- ITU-T elecommunication standards (ex CCITT)- ITU-R adiocommunications- ITU-D evelopments

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Standards “de jure”

ISO - International Standard Organisationhttp://www.iso.org

ANSI - American National StandardsInstitute http://www.ansi.org

IEEE - Institute of Electrical and ElectronicsEngineers http://www.ieee.org

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W3C et al.

World Wide Web Consortiumhttp://www.w3.org

Cisco Systemshttp://www.cisco.commolto materiale interessante

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Termine Capitolo 1

Dalla prossima lezionesi affronta il Kurose capitolo 2

“Applicazioni”