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
1-1
Elementi di una rete
Circuito o Canale
Client
Nodo
dial-up
Server
Host
End System
Host
Link o Mezzo Trasmissivo
End System
Percorso o Circuito End-to-End
1-2
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
1-3
Network edge: servizio connection-oriented
Obiettivo: trasferimento Servizio TCP [RFC 793]
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
 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
1-4
Network edge: servizio connectionless
Obiettivo: trasferimento Applicaz. che usano TCP:
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
 HTTP (Web), FTP (file
transfer), Telnet (remote
login), SMTP (email)
Applicaz. che usano UDP:
 Audio/video streaming,
videoconferenza, DNS,
Internet telephony
1-5
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
1-6
Rete interna: Commutazione di circuito
Risorse riservate end-toend 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
1-7
Rete interna: Commutazione di circuito
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
1-8
Commutazione di circuito: FDM e TDM
Esempio:
FDM
4 utenti
parte della
banda per
tutto il
tempo
frequenza
tempo
TDM
tutta la
banda per
parte del
tempo
frequenza
tempo
1-9
Commutazione di circuito: FDM e TDM
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
 link con n circuiti
 banda circuito = 1/n
banda link
1-10
Commutazione di pacchetto
ogni messaggio è suddiviso in
contesa delle risorse:
pacchetti
 domanda di risorse può
 i pacchetti di più utenti
eccedere disponibilità
condividono le stesse risorse di
 store and forward: i pacchetti
rete
si muovono di un hop (salto) alla
 ogni pacchetto utilizza il link
volta
alla massima velocità (banda)
appena possibile (best effort)
 ricezione dell’intero
 risorse utilizzate quando
pacchetto in ingresso
necessario
 accodamento e trasmissione
sul link di uscita
 ritardo di store and forward
Divisione della banda in “parti”
 congestione: coda di pacchetti
Allocazione dedicata
(buffer in uscita), attesa per
Risorse riservate
utilizzare il link => ritardo di
coda
1-11
Comm. di pacchetto: Multiplazione statistica
10 Mbps
Ethernet
A
B
statistical multiplexing
C
1.5 Mbps
coda di pacchetti
in attesa sul link di uscita
D
E
La sequenza dei pacchetti di A e B non segue un
ordine preciso  statistical multiplexing.
Differente dal TDM
1-12
Comm. di pacchetto: store-and-forward
L
R
 Necessari L/R secondi
R
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
R
Esempio:
 L = 7.5 Mbits
 R = 1.5 Mbps
 delay = 15 sec
 Ritardi di propagazione
e di coda trascurabili
1-13
Comm. di pacchetto vs. comm. di circuito
La commutazione di pacchetto consente l’utilizzazione della
rete a un numero più alto di utenti
 1 Mbps link
 ogni utente:


100 kbps quando è “attivo”
attivo il 10% del tempo
 circuit switching:

10 utenti
 packet switching:


N utenti
1 Mbps link
con 35 utenti, probabilità
11+ utenti attivi < .0004
stesse prestazioni con
numero di utenti tre volte
superiore
1-14
Comm. di pacchetto vs. comm. di circuito
 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
1-15
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
1-16
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
Svantaggi
di un solo pacchetto
 Informazioni di controllo, inserite nell’header
(intestazione), necessarie per ogni pacchetto
 Sovraccarico (overhead) maggiore
1-17
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
A
1
CP1
3
CP3
2
1
CP2
2
3
CP4
B
Interf. n. Vc
Interf. n. Vc
ingresso ingresso uscita uscita
1
12
2
22
2
63
1
18
3
7
2
17
1
97
3
87
…
…
…
…
1-18
Comm. di pacchetto: Inoltro pacchetti
 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
1-19
Tassonomia della rete
Reti per
telecomunicazioni
Reti a commut.
di circuito
FDM
TDM
Reti a commut.
di pacchetto
Reti
con VC
Reti
datagram
• Le reti Datagram non sono nè connection-oriented nè
connectionless.
• Internet fornisce alle applicazioni sia servizi connectionoriented (TCP) che connectionless (UDP)
1-20