Sistemi e Tecnologie della
Comunicazione
Lezione 1: introduzione e generalita’ sulle reti di trasmissione dati
Informazioni generali
Docente: Alessandro Brunengo
e-mail: [email protected]
telefono: [353] 6317
lab: Dipartimento di Fisica, PF1, L107
orario preferenziale: prendere appuntamento
Sito del corso:
http://www.ge.infn.it/~brunengo/STC
Informazioni generali
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Orario delle lezioni:
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Valutazione:
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mercoledi’ ore 14-16 aula 711
venerdi’ ore 9-11 aula 711
prova orale
20-30 minuti, 2 domande (3 se necessario)
non e’ prevista una prova intermedia
Esami in date da definire (appelli a giugno, luglio,
settembre, febbraio)
Testi di riferimento
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Lucidi delle lezioni (sul sito del corso)
A. S. Tanenbaum, “Reti di calcolatori”, IV
ed., Prentice Hall
W. Stallings, “Trasmissione dati e reti di
computer”, Jackson
W.Stevens, “Unix network programming”,
Prentice Hall
Programma
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Generalita’ sulle reti di comunicazione
Architettura delle reti e modelli di riferimento (OSI,
TCP/IP)
Phisycal Layer
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Funzionalita’ del livello fisico
Caratterizzazione di dati, segnali, trasmissione
Serie e trasformate di Fourier
Caratterizzazione del segnale in frequenza
Caratterizzazione del canale
Alterazione delle trasmissioni dati
Trasmissione dei segnali e codifica dei dati
Multiplexing
Mezzi trasmissivi
Programma (2)
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Data Link Layer (connessioni punto-punto)
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Funzionalita’ del livello di data link
Framing
Checksum e controllo errori
Gestione della trasmissione
Controllo di flusso
Esempi di protocolli
Programma (3)
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Data Link Layer (connessioni broadcast)
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Protocolli di accesso al canale
Protocolli Ethernet
Altri protocolli
LAN Wireless
Bridging e switching
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Virtual LAN
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Programma (4)
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Network Layer
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Funzionalita’ del livello di rete
Algoritmi di routing
Routing gerarchico
Routing multicast e broadcast
Controllo congestione
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Tunneling
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Programma (5)
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Network Layer in TCP/IP
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IP: struttura del pacchetto ed indirizzamento
ICMP
ARP/RARP/BOOTP
Protocolli di routing (RIP/OSPF/BGP)
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IPV6 (cenni)
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Programma (8)
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Transport Layer
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Funzionalita’ del livello di trasporto
Indirizzamento
Connessione
Controllo di flusso
Il trasporto in TCP/IP (Protocolli TCP ed UDP)
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Cenni sulle librerie socket
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Programma (9)
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Cenni sullo sviluppo di Internet
Cenni sulla struttura della rete di
Dipartimento e della rete Universitaria
Cenni sulla struttura della rete di ricerca
nazionale ed internazionale
Generalita’ sulle reti
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
Esigenza emergente nel XX secolo: raccolta,
trasferimento, archiviazione ed accesso ad
informazioni (di tutti i tipi)
Le reti di comunicazione
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
telefono
radio
televisione
Le reti di computer
Convergenza della rete di comunicazione verso la
rete di computer
Scopi ed applicazioni delle reti di calcolatori
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Condivisione delle risorse


Accesso a risorse centralizzate
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
potenza di calcolo, database, area di storage, accesso
alla rete esterna, modelli client-server
Affidabilita’ e performance
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

stampanti, scanner, fax, programmi, dati
ridondanza dei servizi condivisi
distribuzione del carico su piu’ server
Scalabilita’
Reti e sistemi distribuiti

Una rete di computer e’ un insieme di calcolatori
interconnesso


L’accesso ad una risorsa remota presuppone la
connessione esplicita verso un calcolatore della rete
(es. terminale remoto, file transfer)
Un sistema distribuito e’ un sistema di calcolatori
(interconnesso) e software che appaiono
all’utente come una unica risorsa

L’esistenza di diversi calcolatori e’ resa trasparente
all’utente tramite software (e hardware) opportuno
(es. database, WWW)
Evoluzione verso i servizi
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Servizi bancari/economici/finanziari
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
Servizi di accesso ad informazioni
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
riviste, giornali, biblioteche, WWW
Comunicazione tra individui


acquisti, fatturazione, operazioni bancarie
posta elettronica, video conferenza, chat, newsgroop
Intrattenimento

video on demand, giochi distribuiti, realta’ virtuale
condivisa
Componenti di una rete


Calcolatori dedicati alla esecuzione dei
programmi utente (host o end system)
Sistema di interconnessione degli host
(sottorete), costituito da
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
linee di trasmissione (canali)
elementi di commutazione (IMP: Interface
Message Processor, Intermediate System)
Caratteristiche di una rete
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Velocita’ di trasmissione
Affidabilita’
Flessibilita’
Scalabilita’
Costi
Unita’ di misura
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bit: quantita’ minima di informazione (0 o 1)
byte: insieme di 8 bit
carattere: gruppo di bit costituente una informazione
unitaria (generalmente pari a 1 byte)
velocita’ di trasmissione dei dati:
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
b/s = 1 bit al secondo (anche bps)
Kb/s = 1000 b/s (Kbps)
Mb/s = 1000 Kb/s (Mbps)
Gb/s = 1000 Mb/s (Gbps)
velocita’ di trasmissione dei simboli:
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baud = 1 simbolo al secondo
se 1 simbolo trasporta N bit di informazione, 1 baud = N b/s
Unita’ di misura (2)
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Misure di tempo
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secondo (s): misura base
millisecondo (ms): 0.001 s ( 103 s)
microsecondo (µs): 0.001 ms (106 s)
nanosecondo (ns): 0.001 µs (109 s)
picosecondo (ps): 0.001 ns (10 12 s)
Misure di occupazione disco:
10
 kilobyte (KB): 2
bytes (1.024 bytes)
20
 megabyte (MB): 2
bytes (1.048.576 bytes)
30
 gigabyte (GB): 2
bytes (1.073.741.824 bytes)
40
 terabyte (TB): 2
bytes
Topologie di rete

La topologia della rete e’ la configurazione
con cui gli host e gli IMP sono
interconnessi. Esistono sostanzialmente
due categorie di topologie:


broadcast: gli oggetti connessi in rete
condividono lo stesso mezzo trasmissivo (lo
stesso canale)
punto a punto: ogni canale connette
direttamente tra loro solo due oggetti
Topologie broadcast
Reti broadcast

La trasmissione dei dati di un host raggiunge tutti
gli altri. Sono possibili:
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

trasmissioni unicast (verso un singolo host)
trasmissioni multicast (verso gruppi di host)
trasmissioni broadcast (per tutti gli host connessi)
Protocolli semplici, alta affidabilita’
Va gestito il problema di allocazione del canale
Frequente nelle reti di piccole dimensioni
Topologie per reti punto a punto
Reti punto a punto


Fino ad alcuni anni fa, utilizzata nelle reti di
grandi dimensioni; ora alcune topologie
(albero) sono diffuse anche per reti di
piccole dimensioni
Nelle topologie non completamente
interconnesse va gestito il recapito dei dati
dalla sorgente alla destinazione tramite
l’inoltro a nodi intermedi, eventualmente
attraverso cammini multipli
Reti locali (LAN)
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Reti che coprono un edificio o un campus (fino a qualche
Km), tipicamente di proprieta’ e gestite da una unica
organizzazione (private)
In passato quasi esclusivamente di tipo broadcast – ora
realizzate anche con topologie a stella e ad albero
Velocita’ trasmissive elevate (da 10 Mb/s a 10 Gb/s) un
tempo irraggiungibili su distanze elevate
Bassi tassi di errori trasmissivi
Esempi di protocolli:
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Ethernet/Fast Ethernet/Gigabit Ethernet (bus ed albero)
FDDI (anello e doppio anello)
Token bus e token ring (bus ed anello)
Reti geografiche (WAN)
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Copertura di aree estese (una regione, una
nazione, un continente, il pianeta)
Topologie punto a punto
Tassi di errore piu’ elevati (ma in calo con lo
sviluppo della tecnologia)
Velocita’ in passato piu’ basse che nelle LAN, ma
lo sviluppo della tecnologia ha reso possibili
velocita’ paragonabili o superiori
Costituiscono spesso la sottorete di
interconnessione tra reti locali
Generalmente pubbliche
Reti metropolitane (MAN)
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Le reti metropolitane coprono distanze
dell’ordine di decine di Km (tipicamente
una citta’)
Spesso sono una evoluzione in crescita di
una o piu’ reti locali, o una infrastruttura
(generalmente pubblica) per
l’interconessione di reti locali della stessa
area geografica
Interconnessione di reti
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
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Per interconnessione di reti (internet) si intende
un insieme di reti (LAN, MAN, WAN)
potenzialmente differenti nella struttura e nei
protocolli utilizzati, interconnesse.
L’interconnessione e’ realizzata attraverso
opportune apparecchiature (gateway) capaci
eventualmente di convertire i protocolli di una
rete nei protocolli dell’altra
Il termine Internet definisce la internet globale
che tutti conoscono