Sistemi e Tecnologie della Comunicazione Lezione 1: introduzione e generalita sulle reti di...
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Sistemi e Tecnologie della Comunicazione
Lezione 1: introduzione e generalita’ sulle reti di trasmissione dati
Informazioni generali
Docente: Alessandro Brunengoe-mail: [email protected]: [353] 6317lab: Dipartimento di Fisica, PF1, L107orario preferenziale: prendere appuntamento
Sito del corso:
http://www.ge.infn.it/~brunengo/STC
Informazioni generali
Orario delle lezioni: mercoledi’ ore 14-16 aula 711 venerdi’ ore 9-11 aula 711
Valutazione: 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
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
Generalita’ sulle reti di comunicazione Architettura delle reti e modelli di riferimento (OSI,
TCP/IP) Phisycal Layer
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)
Data Link Layer (connessioni punto-punto) Funzionalita’ del livello di data link Framing Checksum e controllo errori Gestione della trasmissione Controllo di flusso Esempi di protocolli
Programma (3)
Data Link Layer (connessioni broadcast) Protocolli di accesso al canale Protocolli Ethernet Altri protocolli LAN Wireless Bridging e switching Virtual LAN
Programma (4)
Network Layer Funzionalita’ del livello di rete Algoritmi di routing Routing gerarchico Routing multicast e broadcast Controllo congestione Tunneling
Programma (5)
Network Layer in TCP/IP IP: struttura del pacchetto ed
indirizzamento ICMP ARP/RARP/BOOTP Protocolli di routing (RIP/OSPF/BGP) IPV6 (cenni)
Programma (8)
Transport Layer Funzionalita’ del livello di trasporto Indirizzamento Connessione Controllo di flusso Il trasporto in TCP/IP (Protocolli TCP ed UDP) Cenni sulle librerie socket
Programma (9)
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
Esigenza emergente nel XX secolo: raccolta, trasferimento, archiviazione ed accesso ad informazioni (di tutti i tipi)
Le reti di comunicazione telefono radio televisione
Le reti di computer Convergenza della rete di comunicazione
verso la rete di computer
Scopi ed applicazioni delle reti di calcolatori
Condivisione delle risorse stampanti, scanner, fax, programmi, dati
Accesso a risorse centralizzate potenza di calcolo, database, area di storage,
accesso alla rete esterna, modelli client-server Affidabilita’ e performance
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
Servizi bancari/economici/finanziari acquisti, fatturazione, operazioni bancarie
Servizi di accesso ad informazioni riviste, giornali, biblioteche, WWW
Comunicazione tra individui 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 linee di trasmissione (canali) elementi di commutazione (IMP:
Interface Message Processor, Intermediate System)
Caratteristiche di una rete
Velocita’ di trasmissione Affidabilita’ Flessibilita’ Scalabilita’ Costi
Unita’ di misura
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:
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: baud = 1 simbolo al secondo se 1 simbolo trasporta N bit di informazione, 1 baud = N
b/s
Unita’ di misura (2)
Misure di tempo secondo (s): misura base millisecondo (ms): 0.001 s ( s) microsecondo (µs): 0.001 ms ( s) nanosecondo (ns): 0.001 µs ( s) picosecondo (ps): 0.001 ns ( s)
Misure di occupazione disco: kilobyte (KB): bytes (1.024 bytes) megabyte (MB): bytes (1.048.576 bytes) gigabyte (GB): bytes (1.073.741.824 bytes) terabyte (TB): bytes
310
610
910
1210
102202
302402
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: 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)
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:
Ethernet/Fast Ethernet/Gigabit Ethernet (bus ed albero) FDDI (anello e doppio anello) Token bus e token ring (bus ed anello)
Reti geografiche (WAN)
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)
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
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