Introduzione - mi.infn.itcmp/CorsoReti/slides04/Cap1-0-Intro.pdf · Esempio di rete mondiale che é...

Introduzione

Corso Reti ed ApplicazioniMauro Campanella

Como 2004

M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 2

Scopo del corso

Introduzione concreta alle reti di trasmissione dati nei loroprincipi di progettazione e funzionamento.

Al termine dei corsi uno studente deve essere in grado di:

- comprendere i principi ed il funzionamento di una rete di trasmissione dati, in particolare Internet ed i protocolli TCP/IP

- conoscere le principali applicazioni usate in Internet e saper realizzare applicazioni distribuite con i protocolli TCP/IP

- progettare reti locali basate sul protocollo Ethernet

- collegare calcolatori dei principali sistemi operativi ad una rete locale o geografica


Perché Internet

Esempio di rete mondiale che é cresciuta in di varie centinaiadi milioni di volte dalla creazione e sta ancora crescendo emodificandosi.

E’ La rete principale per il trasporto dell’informazione.

E’ pubblica, non proprietaria ed aperta a tutti(1) .

Tutti possono partecipare alla suacrescita ed innovazione.

E’ basata su principi semplici e chiari.Perché sarà nel vostro futuro ...

(1) vi è un forte controllo in Cina ed altri paesi che filtra l’informazione ottenibile


Difficoltà iniziali

• Grande numero di termini e tecniche da imparare• Alta complessità apparente del sistema• Termini inglesi intraducibili• Necessità di una scelta negli argomenti e negli

approfondimenti a favore dei principi generali

Cominceremo con una descrizione qualitativa diInternet che ci aiuti a identificare le componentiprincipali di una struttura di trasmissione dati


Memento: l’importe è il contenuto

In generale il trasferimento di informazione fra due entità.

Tale trasferimento d’informazione è allabase di ogni attività umana e trasmettereinformazioni comunicando è consideratol’inizio della civiltà.

Il trasferimento deve essere veloce, non ambiguo, affidabile,ripetibile, semplice, economico, … ricordando che èl’informazione e la sua qualità ad essere importante !


Internet - una panoramica


Cos’è Internet

2 - i calcolatori ad essa collegati ed i protocolli di comunicazione

3 - le applicazioni ed i programmi (posta, browser web, video,…)

1 - l’unione di tante reti fisiche di trasmissione dati, come una rete autostradale fra paesi diversi

4 - e soprattutto il contenuto disponibile


1 e 2: Le componenti fisiche

Linee di comunicazione:– su fibra, rame, radio,

satellite a varie capacità inbit al secondo (b/s)

Milioni di nodi collegati fra loro:– end-system:

• pc workstations, servers• palmtops, cellulari

– router:• smistano blocchi di dati

(pacchetti) nella rete

ISP locale

Intra-net aziendale

ISP regionale

router workstationserver

portatile


“Grandi” Internet appliances

Il Più piccolo serverWWW del mondohttp://www-ccs.cs.umass.edu/~shri/iPic.html

Cornice per foto IP http://www.ceiva.com/

Tostapane abilitato al Web+ barometro


3: I servizi

Applicazioni distribuite– WWW, posta elettronica, giochi,

commercio, condivisioneinformazione, Peer-to-Peer, …

Servizi di trasporto– orientati alla connessione (TCP)– senza connessione (UDP)

Lo smistamento (IP versione 4)


La struttura di Internet: la rete delle reti

La struttura è moderatamentegerarchica:Dorsali (backbones)- nazionali/internazionali

– per es. BBN/GTE, Sprint,AT&T, IBM, UUNet, GARR,GÉANT, I2

– collegati (peer) l’un l’altrocon linee private, or in puntidi accesso neutri (NAPs)

- regionali- locali

Dorsale A

Dorsale B

NAP NAP

ISP regionali

ISP regionale

ISPlocale

ISPlocale


Geopolitica ed Internet (1998)


Connessioni a Internet (1998)


Per esempio, WORLDCOM in Europa


La velocità trasmissiva

Il bit è l’unità base di informazione digitale che puòvalere solo zero od uno. Normalmente la velocità ditrasmissione si misura in bit al secondo.

Un carattere alfabetico occidentale può essererappresentato da 8 bit.

Una pagina da 80 caratteri per riga per 60 righe è quindiequivalente a 4800 bit. Un’immagine digitale a circa400.000 bit (1200x1024 punti a colori già compressa).

Un modem che trasmetta a 56 Kbit al secondo le inviarispettivamente in circa un secondo e 7 secondi

A 10 miliardi di bit al secondo ci vuole mezzo milionesimodi secondo e meno di 40 milionesimi di secondo


La velocità trasmissiva

modem 56KADSL 128K

ADSL+ 1Mb

Ethernet 10Mb

Fast Ethernet 1 0 0 M b

Gigabit Ethernet

OC-192/10GE

1 E - 7

1 E - 6

1 E - 5

1 E - 4

1 E - 3

1 E - 2

1 E - 1

1E+0

1E+1

b i t / s

immagine 7,1E+0 3,1E+0 4 , 0 E - 1 4 , 0 E - 2 4 , 0 E - 3 4 , 0 E - 4 4 , 0 E - 5

1 pagina 8 , 6 E - 2 3 , 8 E - 2 4 , 8 E - 3 4 , 8 E - 4 4 , 8 E - 5 4 , 8 E - 6 4 , 8 E - 7

modem 56K ADSL 128K ADSL+ 1Mb Ethernet 10Mb

Fast Ethernet 100Mb

Gigabit Ethernet

OC-192/10GE


La rete GARR della ricerca italiana

• [email protected] Gbit/s• Accessi utente: ~300 siti @2Mb/s-1Gb/s• Collegata alla ricerca : rete GEANT @ 10 Gbps• Collegamenti ad Internet non

di ricerca:- collegamento nazionale a: Roma (NAMEX @1 Gbps) Milano (MIX @ 1 Gbps);- mondiale a: Milano con [email protected] Roma con Telia @2.5Gbps

http://www.garr.it


Aree sviluppate

Aree menosviluppate (definiz. EU)

Capacità totaledi accesso

Ott-98 Gen-04 (5 y)fattore 30 ...

Lo sviluppo di Internet nella ricerca in Italia

Nessuneffetto

dellacrisi del

2000


Il traffico dell’Insubria

1 e 2 marzo 2004

dal 19 febbraio al 2 marzo 2004


Gli ultimi 3 anni del traffico GARR versoInternet non di ricerca

2001 2002 2003

Più di un fattore 2 ogni anno di crescitail 2003 quasi piatto a causa di limitazioni nella velocitàdegli accessi, che saranno aumentati minimo di un fattore2 nel 2004.


Traffico GARR GEANT

IN IN

media di 5 minuti max 840 Mb/s

media di 30 minutimax 540 Mb/s

media di due oremax 440 Mb/s

media su un giornomax 350 Mb/s

OUTOUT

31 Gen 2004


Internet nazionaleRoma (NAMEX) (3x)

Internet nazionaleMilano (MIX) (2x)

Internet diRicerca (1,5x)

GARR

Internetmondiale(GX + Telia) (3x)

IN TrafficIN Traffic

La crescita non è funzione della destinazione200420032002


Traceroute to walt-disney.com

Start: 03/2/11 16:07:50 Find route from: 192.135.8.210 to: www.walt-disney.com (63.70.47.14), Max 30 hops, 40 byte packetsHost Names truncated to 32 bytes 1 asinfnmi-gw.mi.infn.it. 1ms Milano - Dip. di Fisica (50 metri) 2 192.135.24.254 1ms 3 rc-infnmi.mi.garr.net. 2ms Router di concentrazione GARR presso Telecom Italia 4 rt-rc-2.mi.garr.net. 3ms (5 kilometri) 5 rtg-rt.mi.garr.net. 4ms Router di trasporto GARR 6 so-6-0-0.ar2.lin1.gblx.net. 4ms Router di frontiera Global Crossing Milano (20 Km) 7 pos4-0-622m.cr1.lin1.gblx.net. 5ms 8 pos1-0-622m.cr2.nyc2.gblx.net. 95ms Global Crossing a New York (9.000 km) 9 pos1-0-2488m.br2.nyc2.gblx.net. 111ms 10 97.atm3-0.br3.nyc8.alter.net. 97ms 11 0.so-5-2-0.xl1.nyc8.alter.net. 96ms 12 0.so-1-0-0.tl1.nyc8.alter.net. 97ms 13 0.so-4-1-0.tl1.atl5.alter.net. 117ms Alter un altro ISP - California (12.500 km)14 0.so-7-0-0.cl1.orl1.alter.net. 160ms Alter - Orlando15 243.atm7-0.gw3.orl1.alter.net. 135ms 16 disney-gw.customer.alter.net. 138ms L’ingresso a Disney

Ma è proprio vero ?

La velocita’ della luce nei cavi e’ circa 7,5 milionesimi di secondo per Kilometro !La velocita’ della luce nei cavi e’ circa 7,5 milionesimi di secondo per Kilometro !


Traceroute verso TIN (Interbusiness)

Find route from: 192.135.8.210 to: www.tin.it (62.211.64.8), Max 30 hops, 40 byte packets

1 asinfnmi-gw.mi.infn.it. 1ms Milano Dipartimento di fisica 2 192.135.24.254 1ms 3 rc-infnmi.mi.garr.net. 2ms GARR 4 rt-rc-2.mi.garr.net. 3ms 5 rtg-rt.mi.garr.net. 4ms 6 rm-mi-g.garr.net. 12ms Router GARR presso Telecom Milano 7 intb-nap.inroma.roma.it. 19ms primo Router Telecom TIN a Roma 8 r-rm197-gw-rm-nap-a.opb.interbus 187ms * congestione severa e perdita di pacchetti 9 r-rm157-vl4.opb.interbusiness.it 162ms * 10 r-tin2-pomezia-rm157.opb.interbu 195ms Portale di Telecom a Pomezia

Traceroute verso Australian Maritime College

Find route to: www.amc.edu.au (157.211.211.4), Max 30 hops, 40 byte packets

1 asinfnmi-gw.mi.infn.it. 1ms Dip. Di Fisica Milano 6 so-6-0-0.ar2.lin1.gblx.net. 4ms Global Crossing Milano 8 pos0-0-622m.cr2.wdc2.gblx.net. 100ms Global Crossing Washington 10 bpr2-so-7-3-0.virginiaequinix.cw 121ms Cable and Wireless Virginia (USA) 12 agr4-loopback.santaclara.cw.net. 184ms Cable and Wireless California 14 bcr2-so-6-0-0.sydney.cw.net. 357ms Cable and Wireless Sydeny Australia 17 pos2-0.mg1.optus.net.au. 343ms Service provider locale australiano 21 www.amc.edu.au 873ms College australiano (server lento…)

Altri due esempi


Le sfide future

- l’ultimo miglio, l’accesso ad ogni tipo di informazione via la rete (dal lampione al forno a microonde) a velocità adeguate (milioni di bit/secondo, non migliaia)

- avere pari sviluppo in aree diverse

- la comunicazione sempre più fra persone singole, senza intermediari (kazaa, gnutella, Napster,…)

- il libero accesso ed utilizzo dell’informazione e nuovi modelli di utilizzo

- l’armonizzazione delle regole a livello mondiale


GÉANTDorsale

europea dellaricerca

Ogni NREN sicollega aGÉANT a

velocità da 10Gb/s SDH a

34 Mb/s


Il “Digital Divide” nella rete GÉANT


Il traffico sta cambiandoGX (Nov.02)

Un solo sito (INFN-Pd)trasferimenti massivi verso USA

Un soloUn solo computer - 100Mb/s - applicazione bbftp 3 transferimenti paralleli - 20 stream ciascuno


Peer to Peer è ovunque

Linea New-York - Washington nel 2003 su Abilene

Anche in USA vi è uno schema di traffico simile:- piedistallo constante di molti Mb/s nelle linee di dorsale- la regola 80-20% non è più valida ed il traffico tende ad

essere unifomemente distribuito


Schemi di traffico (una Università)

HTTP (WEB)non è piùl’applicazionechetrasferisce piùdati ! Dominanoi Peer o Peer


Schemi di traffico (una Università)Numero di flussi infunzionedell’applicazione(# porta TCP)

HTTPdominaancora


Rete ottica Pionier in Polonia

£ÓD?TORUÑPOZNAÑBYDGOSZCZOLSZTYNBIA£YSTOKGDAÑSKKOSZALINSZCZECINZIELONAGÓRAWROC£AWCZÊSTOCHOWAKRAKÓWRZESZÓWLUBLINKIELCEPU£AWYRADOMKATOWICEGLIWICEBIELSKO-BIA£AOPOLEGUBINWARSZAWACIESZYNSIEDLCE10 GE nodes10GE links

£ÓD?

TORUÑ

POZNAÑ

BYDGOSZCZ

OLSZTYN

BIA£YSTOK

GDAÑSK

KOSZALIN

SZCZECIN

ZIELONAGÓRA

WROC£AW

CZÊSTOCHOWA

KRAKÓW RZESZÓW

LUBLIN

KIELCE

PU£AWY

RADOM

KATOWICEGLIWICE

BIELSKO-BIA£A

OPOLE

GUBIN WARSZAWA

CIESZYN

SIEDLCE

PIONIER nodesInstalled fiber

Fibers planned in 2004PIONIER nodes planned in 2004

Fibre nude conEthernet come datalink


- Black Diamond Extreme Switches- ADVA optical OADMs

Rete ottica Pionier in Polonia

M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004

Architettura di CA*net 4

Victoria

Calgary ReginaWinnipeg

OttawaMontreal

Toronto

Halifax

St. John’s

Fredericton

Charlottetown

ChicagoSeattleNew York

CANARIEGigaPOP

ORAN DWDM

Carrier DWDM

Thunder Bay

CA*net 4 node)

Possible future CA*net 4 node

Quebec

Windsor

Edmonton

Saskatoon

Vancouver

Boston


For information on all European NRENS (and others too): http://www.terena.nl/compendium/

Pointers to quoted NRENs http://www.garr.it, http://www.switch.ch http://www.pionier.gov.pl/pionier_network/index.html

GÉANT and GN2 (next generation of GÉANT): http://www.dante.net

Referenze


Future Networking for NREN (summary of the SERATE EU project): http://www.serenate.org/publications/d21-serenate.pdf

White Paper on NRENs research areas: http://www.terena.nl/tech/projects/testbed/NREN-WhitePaper-v1.0.pdf

TaskForce on Low-Layers Networking Research for NRENs http://www.dante.net/tf-ngn

See also http://www.terena.nl/ for other Task Forces

GN2 (next generation GÉANT), specifically Joint Research Activities (JRA)and Service specific activities (SA) http://www.dante.net

Ricarca sulle reti ed NREN


http://www.startap.net/starlight/ http://www.startap.net/starlight/ENGINEERING/engArch.html http://www.canarie.ca/about/index.html http://www.cenic.org/CalREN/index.html http://www.nationallambdarail.org/ http://abilene.internet2.edu/ http://www.Internet2.edu/

Referenze ad NREN in USA e Canada


Termine Introduzione

Leggere Kurose Capitolo 1per le prossime due lezioni

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