Lo strato di rete (1/3)
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Testo completo
(2) Sommario della lezione di oggi: Lo strato di rete (1/3). Servizi e protocolli dello strato di rete Reti a circuito virtuale vs reti a datagramma Struttura di un router Inoltro e indirizzamento in Internet: il protocollo IP Instradamento in Internet. dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (1/3). 2.
(3) Livello di rete Sul lato mittente, prende i segmenti dal livello di trasporto e li incapsula in datagrammi Sul lato destinatario, consegna i segmenti al livello di trasporto I protocolli del livello di rete sono presenti in ogni host e router Il router esamina i campi intestazione in tutti i datagrammi IP che lo attraversano. Applicazione. Trasporto Rete Link Fisico. Rete Link Fisico. Rete Link Fisico Rete Link Fisico. Rete Link Fisico Rete Link Fisico. Rete Link Fisico. dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (1/3). Rete Link Fisico. Rete Link Fisico. Applicazione. Trasporto Rete Link Fisico. 3.
(4) Funzioni chiave del livello di rete Inoltro (forwarding): trasferisce i pacchetti dall’input di un router all’output del router appropriato Analogia: processo di attraversamento di un determinato svincolo. Instradamento (routing): determina il percorso seguito dai pacchetti dall’origine alla destinazione mediante algoritmi di instradamento Analogia: processo di pianificazione di un viaggio dall’origine alla destinazione. dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (1/3). 4.
(5) Funzioni chiave del livello di rete (cont.) Algoritmo d’instradamento. Tabella di inoltro locale Valore Collegamento d’intestazione d’uscita 0100 0101 0111 1001. 3 2 2 1. Valore nell’intestazione del pacchetto in arrivo 0111. 1 3 2. dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (1/3). 5.
(6) Funzioni chiave del livello di rete (cont.) L’impostazione della chiamata è la terza funzione importante in qualche architettura a livello di rete: ATM, frame relay, X.25. Prima che i datagrammi fluiscano, due host e i router stabiliscono una connessione virtuale i router vengono coinvolti. Servizio di connessione tra livello di trasporto e livello di rete: Rete: tra due host Trasporto: tra due processi. dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (1/3). 6.
(7) Modelli dei servizi di rete D: Qual è il modello di servizio per il “canale” che trasporta i datagrammi dal mittente al destinatario? Servizi per un singolo datagramma: Consegna garantita Consegna garantita con un ritardo inferiore a 40 msec. Servizi per un flusso di datagrammi: Consegna in ordine Minima ampiezza di banda garantita Restrizioni sul lasso di tempo tra la trasmissione di due pacchetti consecutivi. dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (1/3). 7.
(8) Modelli dei servizi di rete (cont.) Garanzia?. Architettura di rete. Modello di servizio. Banda. Consegna Ordinamento. Temporizzazione. Internet. best effort. nessuna. no. no. no. no. ATM. CBR. Tasso costante garantito. sì. sì. sì. Nessuna congestione. ATM. VBR. sì. sì. sì. Nessuna congestione. ATM. ABR. Minima garantita. no. sì. no. sì. ATM. UBR. nessuna. no. sì. no. no. dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (1/3). Indicazione di congestione. 8.
(9) Modelli dei servizi di rete: Circuiti virtuali. “percorso sorgente-a-destinazione si comporta molto come il circuito della rete telefonica” orientato alla prestazione azioni di rete lungo il percorso Impostazione di chiamata ogni pacchetto porta identificatore VC (non ID di host destinazione) ogni router sul percorso mantiene lo “stato” per ogni connessione in corso. connessione dello strato di trasporto coinvolgeva solo i due host. risorse di link e router (bandwidth, buffer) possono essere allocate al VC (per ottenere prestazioni circuit-like) dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (1/3). 9.
(10) Modelli dei servizi di rete: Circuiti virtuali (cont.). I protocolli di segnalazione servono a impostare, mantenere e distruggere il VC usati nell reti ATM, frame-relay, X.25 non usati nella Internet di oggi application transport 5. Data flow begins network 4. Call connected data link 1. Initiate call physical. 6. Receive data application 3. Accept call transport 2. incoming call network. dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (1/3). data link physical. 10.
(11) Modelli dei servizi di rete: Reti a datagramma. Nessuna impostazione di chiamata a livello di rete router senza info stato delle connessioni end-to-end nessun concetto di “connessione” a livello di rete. pacchetti instradati usando ID di host destinazione i pacchetti fra stessa coppia di sorgente-destinazione possono seguire percorsi diversi. application transport network data link 1. Send data physical. application transport 2. Receive data network data link physical. dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (1/3). 11.
(12) Modelli dei servizi di rete: Reti a datagramma (cont.). Interfaccia. da 11001000 00010111 00010000 00000000 0 a 11001000 00010111 00010111 11111111 da 11001000 00010111 00011000 00000000 1 a 11001000 00010111 00011000 11111111 da 11001000 00010111 00011001 00000000 2. Tabella di inoltro. Intervallo degli indirizzi di destinazione. a 11001000 00010111 00011111 11111111 altrimenti dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (1/3). 3 12.
(13) Modelli dei servizi di rete: Reti a datagramma (cont.) Corrispondenza di prefisso. Interfaccia. 11001000 00010111 00010 11001000 00010111 00011000 11001000 00010111 00011 altrimenti. 0 1 2 3. Esempi: con: 11001000 00010111 00010110 10100001. Qual è l’interfaccia?. con: 11001000 00010111 00011000 10101010. Qual è l’interfaccia?. dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (1/3). 13.
(14) Modelli dei servizi di rete:. datagramma vs circuito virtuale Internet. ATM. dati scambiati fra computer evolutesi dalla telefonia servizio “elastico”, no temporizzazione rigorosa conversazione umana: requisiti stretti di terminali “intelligenti” temporizzazione ed (calcolatori) affidabilità possono adattare, effettuale controllo, bisogno di servizio recupero dell’errore garantito semplicità all’interno, terminali “stupidi” complessità ai “confini” telefoni molte tipologie di link complessità all’interno caratteristiche diverse della rete difficile servizio uniforme dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (1/3). 14.
(15) Architettura dei router Due funzioni chiave: Far girare i protocolli/algoritmi d’instradamento Effettuare inoltro di datagrammi dai collegamenti in ingresso a quelli in uscita.. dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (1/3). 15.
(16) Architettura dei router: Porte d’ingresso. Livello fisico:. ricezione a livello di bit. Livello di collegamento: Es. Ethernet (vedi Capitolo 5). Commutazione decentralizzata:. Determina la porta d’uscita dei pacchetti utilizzando le informazioni della tabella d’inoltro Obiettivo: completare l’elaborazione allo stesso tasso della linea Accodamento: se il tasso di arrivo dei datagrammi è superiore a quello di inoltro. dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (1/3). 16.
(17) Architettura dei router: Tecniche di commutazione. dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (1/3). 17.
(18) Architettura dei router: Commutazione in memoria. Prima generazione di router: Erano tradizionali calcolatori e la commutazione era effettuata sotto il controllo diretto della CPU. Il pacchetto veniva copiato nella memoria del processore. I pacchetti venivano trasferiti dalle porte d’ingresso a quelle d’uscita con una frequenza totale inferiore a B/2. Porta d’ingresso. Memoria. Porta d’uscita. Bus dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (1/3). 18.
(19) Architettura dei router: Commutazione tramite bus. Le porte d’ingresso trasferiscono un pacchetto direttamente alle porte d’uscita su un bus condiviso. La larghezza di banda della commutazione è limitata da quella del bus. Cisco 1900 opera con bus da 1 Gbps: è sufficiente per router che operano in reti d’accesso o in quelle aziendali dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (1/3). 19.
(20) Architettura dei router:. Commutazione tramite crossbar Supera il limite di banda di un singolo bus condiviso. Tendenza attuale: frammentazione dei pacchetti IP a lunghezza variabile in celle di lunghezza fissa. Switch Cisco 12000: usano una rete d’interconnessione che raggiunge i 60 Gbps nella struttura di commutazione.. dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (1/3). 20.
(21) Architettura dei router: Porte d’uscita. Funzionalità di accodamento: quando la struttura di commutazione consegna pacchetti alla porta d’uscita a una frequenza che supera quella del collegamento uscente. Schedulatore di pacchetti: stabilisce in quale ordine trasmettere i pacchetti accodati. dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (1/3). 21.
(22) Architettura dei router:. Dove si verifica l’accodamento?. Se la struttura di commutazione non è sufficientemente rapida nel trasferire i pacchetti, si può verificare un accodamento. Se le code diventano troppo lunghe, i buffer si possono saturare e quindi causare una perdita di pacchetti! dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (1/3). 22.
(23) Architettura dei router:. Dove si verifica l’accodamento? Blocco in testa alla fila (HOL): un pacchetto nella coda d’ingresso deve attendere il trasferimento (anche se la propria destinazione è libera) in quanto risulta bloccato da un altro pacchetto in testa alla fila. Se le code diventano troppo lunghe, i buffer si possono saturare e quindi causare una perdita di pacchetti!. dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (1/3). 23.
(24) Sommario della prossima lezione: Lo strato di rete (2/3). Servizi e protocolli dello strato di rete Reti a circuito virtuale vs reti a datagramma Struttura di un router Inoltro e indirizzamento in Internet: il protocollo IP Instradamento in Internet. dott.ssa F. A. Lisi - Programmazione in Rete – Livello di rete (1/3). 24.
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