1: Introduzione 16
La Core Network
Maglia di router interconnessi Domanda fondamentale: come
vengono trasferiti i dati attraverso la rete?
o Commutazione di circuito:
circuito dedicato ad ogni chiamata: rete telefonica
o Commutazione di
pacchetto: i dati sono
spediti attraverso la rete in quantità discrete
La Core Network: commutazione di
circuito
Risorse riservate per una
chiamata “End-end”
Larghezza di banda dei
canali, capacità dei commutatori
Risorse dedicate: nessuna
condivisione
Prestazioni garantite Richiesta fase di
stabilimento di chiamata e prenotazione risorse
1: Introduzione 18
La Core Network: commutazione di
Circuito
Risorse di rete (e.g.,
larghezza di banda)
divise in “pezzi”
pezzi allocati a chiamate Pezzi di risorse sono idle
(inattivi) se non in uso da parte della chiamata (non si condividono)
Divisione della larghezza di
banda di un canale in “pezzi”
o Divisione di frequenza o Divisione di tempo
Divisione della larghezza
di banda di un canale in
“pezzi”
oDivisione di
frequenza (FDMA)
oDivisione di tempo
(TDMA)
Commutazione di circuito: FDMA e
TDMA
FDMA
frequenza
tempo
TDMA
frequenza
tempo
4 utenti
Esempio:
1: Introduzione 20
La Core Network: commutazione di
Pacchetto
Ogni flusso dati end-end diviso in
pacchetti
I pacchetti degli utenti A e B
condividono risorse di rete
Ogni pacchetto usa tutta la
larghezza di banda del canale
Risorse usate quando sono
necessarie
Contesa delle risorse:
La richiesta aggregata
di risorse può eccedere
l’ammontare disponibile
congestione: I
pacchetti si accodano
ed attendono l’uso del
canale
store and forward:
pacchetti ricevuti
interamente prima di
essere spediti
Divisione della larghezza di banda in “pezzi”
Allocazione Dedicata Prenotazione di risorse
La core Network: commutazione di
pacchetto
Commutazione di pacchetto vs commutazione di
circuito: analogia esseri umani ristorante
Domanda:
Altre analogie umane?
A
B
C
10 Mbs Ethernet 1.5 Mbs 45 MbsD
E
statistical multiplexing Coda di pacchetti in attesa del canale1: Introduzione 22
La core Network: commutazione di
pacchetto
Commutazione di pacchetto:store and forward
Un messaggio viene diviso
in parti più piccole
chiamate pacchetti
Store-and-forward: il
commutatore attende fino
a quando il pacchetto è
stato ricevuto
interamente, in seguito lo
instrada al prossimo
Domanda: che succede se
si spedisce il messaggio
senza suddividerlo?
Canali a 1.5 Mbs, messaggio 7.5Mb
Commutazione di pacchetto vs
commutazione di circuito
Canale ad 1 Mbit
Ogni utente:
o 100Kbps quando “attivo” o attivo 10% del tempo
Commutazione di
circuito:
o 10 utenti Commutazione di
pacchetto:
o con 35 utenti, probabilità > 10 attivi minore di 0.0004La commutazione di pacchetto permette a più utenti di usare la rete!
N utenti
1: Introduzione 24
Commutazione di pacchetto vs
commutazione di circuito
Molto efficiente per dati “bursty”
o
Condivisione di risorse
oSenza fase di chiamata
Congestione eccessiva:
ritardo e perdite di
pacchetti
o
protocolli necessari per trasferimento dati
affidabile, controllo di congestione
Reti a commutazione di pacchetto:
routing
Obiettivo: spostare pacchetti tra router, dal host sorgente all’
host destinatario
o Vedremo nel dettaglio gli algoritmi
Reti datagram:
o L’indirizzo destinazione determina il prossimo passo o Le strade (route) possono variare durante le sessioni o analogia: guidare, richiesta di direzione
o I router NON mantengono informazioni sullo stato delle connessioni
Reti a circuiti virtuali:
o Ogni pacchetto contiene un identificativo del circuito virtuale (tag), il tag determina il prossimo passo
o Il cammino dalla sorgente alla destinazione è fisso e determinato durante la fase di chiamata; non cambia durante le sessioni
1: Introduzione 26
Reti di accesso e mezzi trasmissivi
Domanda: come si connettono gli host agli edge router?
Reti di accesso residenziale
(da casa)
Reti di accesso istituzionali
(scuole, università, aziende)
Reti di accesso mobili
Caratteristiche:
Larghezza di banda (bit al
secondo) delle reti di accesso
Accesso Residenziale: accesso point to
point
Connessione telefonica via modem
o Fino a 56Kbps di accesso diretto ad
un router (in teoria)
ISDN: integrated services digital
network: connessione completamente digitale a 128Kbps verso un router
ADSL: asymmetric digital subscriber
line
o Fino a 1 Mbps casa-router o Fino a 8 Mbps router-casa o Diffusione ADSL: in corso
1: Introduzione 28
Accesso Residenziale: cable modems
HFC: hybrid fiber coax
o
asimmetrico: fino a 10Mbps router-casa, 1
Mbps casa-router
rete
di cavi and fibre connettono abitazioni ai
router di ISP
o
Accesso condiviso tra le abitazioni al router
oproblemi: congestione, dimensionamento
diffusione: disponibile, in USA, dalle compagnie
di TV via cavo
Accesso Istituzionale: local area networks
La local area network (LAN) di
aziende, università, connette host ad un edge router
Ethernet:
o Cavo condiviso o dedicato
connette gli host ed il router
o 10 Mbs, 100Mbps, Gigabit
Ethernet
diffusione: istituzioni, LAN
casalinghe, attuale
1: Introduzione 30
Reti di accesso Wireless
Una rete condivisa di
accesso wireless
connette host a router
wireless LAN:
o Spettro radio sostituisce
il cavo
o e.g., Lucent Wavelan 11
Mbps
Accessi wireless in area
geografica
o CDPD: accesso wireless al router di un ISP attraverso la rete cellularestazione
base
host
mobili
router
Reti residenziali
Componenti tipiche:
Modem ADSL o per cavo
router/firewall
Ethernet
Punto di accesso wireless
Punto di accesso wireless portatile wireless router/ firewall cable modem da / verso cable headend Ethernet
1: Introduzione 32
Mezzi trasmissivi
Canali fisici:
bit di dati
trasmessi si propagano
lungo il canale
Mezzi ad onde guidate:
o segnali si propagano in
mezzi solidi: rame, fibra
Mezzi ad onde non
guidate:
o Segnali si propagano
liberamente, e.g., radio
Twisted Pair (TP)
Due cavi di rame
isolati ed intrecciati
o Categoria 3: doppino telefonico, 10 Mbps Ethernet o Categoria 5 TP: 100Mbps EthernetMezzi trasmissivi: cavi coassiali, fibra
Cavo coassiale:
Conduttore rame (portante
segnale)
Strato di plastica isola il
conduttore da uno schermo di metallo intrecciato (per bloccare interferenze
esterne)
bi-direzionale
Uso tipico per 10Mbs
Ethernet
Cavo in fibra ottica:
Fibra di vetro che trasporta
impulsi ottici
Operazioni ad alta velocità:
o 100Mbps Ethernet o Alta velocità di
trasmissione punto-punto (e.g., 5 Gps)
1: Introduzione 34
Mezzi trasmissivi: radio
Segnale trasportato
nello spettro
elettromagnetico
Nessun cavo fisico
bi-direzionale
Effetti dell’ambiente
sulla propagazione:
o riflessione o ostruzione (oggetti ostacolo) o interferenzaTipi di canali radio:
microonde
o e.g. fino a 45 Mbps
LAN
(e.g., WaveLAN)
o 2Mbps, 11Mbps
Area geografica
(e.g.,
cellulare)
o e.g. CDPD, 10 Kbps
satellite
Ritardi nelle reti a commutazione di
pacchetto
I pacchetti avvertono un
ritardo sul cammino sorgente-destinazione
quattro sorgenti di ritardo
ad ogni hop (router visitato)
Elaborazione del router:
o Controllo dei bit di errore o Determinazione del canale
di uscita
accodamento
o Tempo d’attesa al canale di uscita per la trasmissione o Dipende dal livello di
congestione del router
A
B
propagazione trasmissione
elaborazione
1: Introduzione 36
Ritardi nelle reti a commutazione di
pacchetto
Ritardo di Trasmissione:
R=larghezza di banda del
canale (bps)
L=lunghezza del pacchetto
(bits)
Tempo per spedire i bit
lungo il canale = L/R
Ritardo di Propagazione:
d = lunghezza del canale fisico
(m)
s = velocità di propagazione
nel mezzo (~2x108 m/sec)
Ritardo di propagazione = d/s
A
B
propagazione trasmissione elaborazionedel router accodamento
Nota:
s ed R sono quantità
MOLTO diverse!
Ritardo di accodamento
R=larghezza di banda del
canale (bps)
L=lunghezza del pacchetto
(bits)
a=velocità media di arrivo
di pacchetti
intensità di traffico = L a / R
L a / R ~ 0: ritardo medio di accodamento piccolo
L a / R -> 1: ritardo medio di accodamento diventa
grande
