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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
dial-upNodo
Host
End System
Client
Server
Host
End System Link o Mezzo
Trasmissivo
Circuito o Canale
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 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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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 pacchettoSvantaggi Informazioni di controllo, inserite nell’header
(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 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… … … …
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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
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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)