Riassunto esame Reti di Calcolatori

DEFINIZIONI

MEZZO TRASMISSIVO E CANALE

BANDA (Bit Rate)

CAPACITÀ

TRAFFICO

TOPOLOGIA DI UNA RETE DI TELECOMUNICAZIONE

TIPI DI CANALE

CANALE PUNTO-PUNTO

CANALE MULTI-PUNTO

CANALE BROADCAST

TOPOLOGIE A MAGLIA COMPLETA

TOPOLOGIA AD ALBERO

TOPOLOGIA A STELLA ATTIVA

TOPOLOGIA A STELLA PASSIVA

TOPOLOGIA A MAGLIA

TOPOLOGIA AD ANELLO

TOPOLOGIA A BUS

BUS ATTIVO

BUS PASSIVO

TOPOLOGIA FISICA E LOGICA

TOPOLOGIA FISICA

TOPOLOGIA LOGICA

TOPOLOGIE E PRESTAZIONI

TRASMISSIONE

PROCESSO DI NUMERIZZAZIONE

MODI DI TRASFERIMENTO

MULTIPLAZIONE

MULTIPLAZIONE STATISTICA

ACCESSO MULTIPLO

CONDIVISIONE DI UN NODO

COMMUTAZIONE DI CIRCUITO

COMMUTAZIONE DI PACCHETTO

RITARDI SUBITI DA UN PACCHETTO

PACCHETTO

COMMUTAZIONE DI PACCHETTO A CIRCUITO VIRTUALE

CIRCUITI PERMANENTI E COMMUTATI

TECNICHE DI SEGNALAZIONE

QUALITA' DI SERVIZIO

SORGENTI DI INFORMAZIONE

SORGENTI NUMERICHE

SORGENTI CBR

SORGENTI VBR

INDICI DI QUALITA'

ARCHITETTURE E PROTOCOLLI

PROTOCOLLI

ARCHITETTURE: MODELLO A STRATI

ARCHITETTURE: MODELLO DI RIFERIMENTO OSI

ARCHITETTURE DI RETE

STRATI (O LIVELLI)

STRATO 1: FISICO (physical layer)

STRATO 2: COLLEGAMENTO (data link layer)

STRATO 3: RETE (network layer)

STRATO 4: TRASPORTO (transport layer)

STRATO 5: SESSIONE (session layer)

STRATO 6: PRESENTAZIONE (presentation layer)

STRATO 7: APPLICAZIONE (application layer)

SERVIZI

SERVICE ACCESS POINT

PROTOCOLLI

CREAZIONE PDU

SISTEMI

PROTOCOLLI A FINESTRA

PROTEZIONE DAGLI ERRORI DI TRASMISSIONE

BIT DI PARITA'

CODICE A RIPETIZIONE

PARITA' DI RIGA E COLONNA

INTESTAZIONE PACCHETTI

CORREZIONE O RECUPERO?

ARQ

STOP AND WAIT

CANALE NON SEQUENZIALE

GO BACK N

SELECTIVE REPEAT

SEMANTICA DEGLI ACK

SIGNIFICATO CUMULATIVO

SIGNIFICATO SELETTIVO (O INDIVIDUALE)

SIGNIFICATO NEGATIVO (NAK)

PIGGYBACKING

POSIZIONI RELATIVE CORRETTE TRA WT e WR

NUMERAZIONE PDU (GO-BACK-N)

NUMERAZIONE PDU (SELECTIVE-REPEAT)

EFFICIENZA E THROUGHPUT

STRATO FISICO (1)

MEZZI TRASMISSIVI

MEZZI TRASMISSIVI ELETTRICI

IL DOPPINO

CAVO COASSIALE

MEZZI TRAMISSIVI OTTICI

FIBRA OTTICA

MEZZI TRAMISSIVI RADIO

CANALE RADIO (MOBILE)

CODIFICHE

CODIFICHE UNIPOLARI

CODIFICHE POLARI

CODIFICHE BIPOLARI

CODIFICHE nBmB

MODULAZIONI DIGITALI

RETI DI ACCESSO

DSL E ADSL

ACCESSO DSL: IL MODEM

ADSL: APPARATI UTENTE

ADSL: APPARATI DI CENTRALE

VDSL

DISTANZA E VELOCITA'

PASSIVE OPTICAL NETWORKS (PON)

RETI MOBILI A BANDA LARGA

ARCHITETTURA DI UNA RETE CELLULARE (LTE)

RETI DI TRASPORTO

TRASMISSIONE SU RETI DI TRASPORTO

SINCRONIZZAZIONE

PDH

SONET/SDH

STRATO COLLEGAMENTO (2)

PROTOCOLLI

STRATO 2 NELLE RETI PUBBLICHE

CARATTERISTICHE COMUNI

TRASPARENZA NEL TRASFERIMENTO DATI

BYTE STUFFING

PROTOCOLLO PPP - RFC 1661

INCAPSULAMENTO

LCP - LINK CONTROL PROTOCOL

NCP - NETWORK CONTROL PROTOCOL

PROTOCOLLO ATM

FORMATO CELLA ATM

AAL: ATM ADAPTATION LAYER

STRATO 2 NELLE RETI PRIVATE/LOCALI

IEEE 802.2 LLC

FORMATO PDU LLC

SNAP PDU

INTESTAZIONE SNAP PDU

CARATTERISTICHE RETI LOCALI

CONDIVISIONE DI UN CANALE (PROTOCOLLI PER LAN)

MAC - PROTOCOLLI AD ACCESSO CASUALE

ALOHA

SLOTTED ALOHA

CSMA (CARRIER SENSE MULTIPLE ACCESS)

CSMA/CD (Collision Detection)

CSMA/CA (Collision Avoidance)

STANDARD IEEE 802

FUNZIONI STRATO 2 IN RETI LOCALI

INDIRIZZI

INDIRIZZI MAC

PROTOCOLLO ETHERNET

PARAMETRI DI PROGETTO

ETHERNET - LIVELLO FISICO

LE RETI ETHERNET OGGI

HUB

SWITCH

INSTRADAMENTO MEDIANTE SWITCH

TRANSPARENT SWITCHING

ADDRESS LEARNING

FRAME FORWARDING

SPANNING TREE

VANTAGGI INTERCONNESSIONE LAN

VLAN: LAN VIRTUALI

GIGABIT ETHERNET

LE RETI WIFI

ARCHITETTURA 802.11

STRATO FISICO

STRATO MAC

DCF

VELOCITA' DI TRASMISSIONE

PROBLEMA: TERMINALE NASCOSTO

PROBLEMA: ANOMALIA DELLE VELOCITA' TRASMISSIVE

STRATO RETE (3)

INSTRADAMENTO

ALGORITMI DI INSTRADAMENTO

COSTO

ALGORITMI DI INSTRADAMENTO SEMPLICI

ALGORITMI DI INSTRADAMENTO COMPLESSI

ALGORITMI DISTRIBUITI - INFORMAZIONE

ALGORITMI LINK STATE

ALGORITMI DISTANCE VECTOR

PROBLEMA DEL COUNT TO INFINITY

CONFRONTO TRA ALGORITMI LS E DV

PROTOCOLLO IP

IP FRAGMENTATION

IP ADDRESSING

SPECIAL ADDRESSING

IP ADDRESSING: CLASSFUL

IP ADDRESSING: SUBNETTING

IP ADDRESSING: CLASSLESS (CIDR)

IP ADDRESSING: DEVICE CONFIG

FUNZIONAMENTO IP ROUTING

LONGEST PREFIX MATCHING

TIPI ROUTING TABLE

LOGICAL IP SUBNETS (LIS)

PHYSICAL NETWORK

SUBNETS E PHYSICAL NETWORKS

ARP - ADDRESS RESOLUTION PROTOCOL

ICMP (Internet Control Message Protocol)

STRATO TRASPORTO (4)

MULTIPLEXING

DEMULTIPLEXING

DEMULTIPLEXING CONNECTIONLESS

DEMULTIPLEXING CONNECTION-ORIENTED

WELL-KNOWN PORTS

TCP TCP SEQUENCE NUMBERS

TCP ACKs

TCP OPEN/CLOSE CONNECTION

TCP FLOW CONTROL

TCP CONGESTION CONTROL

AIMD (Additive Increase Multiplicative Decrease) o Congestion Avoidance

TCP SLOW START

TCP: REAZIONE ALLE PERDITE

TRASFERIMENTO AFFIDABILE

STRATO APPLICAZIONE (7)

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)

DNS (Domain Name System)

TIPI DI RECORD DNS

APP DI RETE

ARCHITETTURE DELLE APPLICAZIONI

COMUNICAZIONE TRA PROCESSI

TIPI DI SERVIZI CHE PUÒ RICHIEDERE UN'APP

HTTP (Hyper Text Transfer Protocol)

HTTP REQUEST MESSAGE

HTTP RESPONSE MESSAGE

COOKIE

WEB CACHES (PROXY SERVER)

POSTA ELETTRONICA

FORMATO MAIL

PROTOCOLLO POP3

DEFINIZIONI

MEZZO TRASMISSIVO E CANALE

mezzo trasmissivo mezzo fisico in grado di trasportare segnali tra due o più punti.

→

canale singolo mezzo trasmissivo o concatenazione di mezzi trasmissivi.

→

BANDA (Bit Rate)

Secondo le:

teoria dei segnali ampiezza spettrale di un segnale o di un canale

→

reti telematiche quantità di dati (bit) per unità di tempo (secondi)

→

CAPACITÀ

La capacità di un mezzo trasmissivo è la massima velocità trasmissiva dipende dalla

→

tecnologia con cui sono realizzati trasmettitore e ricevitore.

La capacità di un canale è la capacità del mezzo trasmissivo a bit rate inferiore tra quelli

che lo compongono (collo di bottiglia).

TRAFFICO

traffico offerto quantità di dati per unità di tempo che una sorgente cerca di inviare in rete

→

traffico smaltito (throughput) porzione di traffico offerto che riesce ad essere consegnata

→

correttamente alla destinazione

In generale:

throughput capacità del canale

≤

throughput traffico offerto

≤

TOPOLOGIA DI UNA RETE DI

TELECOMUNICAZIONE

Definizione di topologia:

un insieme di nodi e segmenti che fornisce un collegamento tra due o più punti per permettere la

telecomunicazione tra essi.

Si chiama nodo un punto in cui avviene la commutazione.

Si chiama segmento un mezzo di trasmissione o un canale.

TIPI DI CANALE

CANALE PUNTO-PUNTO

Due soli nodi collegati agli estremi del canale che viene utilizzato in modo paritetico

CANALE MULTI-PUNTO

Più nodi collegati ad un unico canale:

un nodo master

numerosi slave

CANALE BROADCAST

Un unico canale di comunicazione, condiviso da tutti i nodi. L'informazione inviata da un nodo è

ricevuta da tutti gli altri. Se i dati trasmessi contengono l'indirizzo del nodo destinazione, realizzo

di fatto un punto-punto.

La disposizione di nodi e canali definisce la topologia della rete di telecomunicazione.

Una topologia di rete è definita da un grafo G=(V,A) dove:

V insieme dei vertici

→

A insieme di archi

→

Gli archi possono essere:

diretti orientati, unidirezionali

→

indiretti non orientati, bidirezionali

→

Definiamo:

N = |V| cardinalità dell'insieme dei vertici (nodi)

→

C = |A| cardinalità dell'insieme canali (bidirezionali) (archi)

→

TOPOLOGIE A MAGLIA COMPLETA

C = N(N-1)/2

Vantaggio:

tolleranza ai guasti (molti percorsi tra i nodi)

Svantaggio:

elevato numero di canali

Viene usata solo quando i nodi sono pochi.

TOPOLOGIA AD ALBERO

C = N-1

Vantaggio:

basso numero di canali

Svantaggio:

vulnerabilità ai guasti (solo un percorso tra due nodi)

E' usata per ridurre i costi e semplificare la stesura dei canali.

TOPOLOGIA A STELLA ATTIVA

C = N (centro stella non è un nodo)

Vantaggio:

basso numero di canali

Svantaggio:

vulnerabilità ai guasti del centro stella

E' usata per ridurre i costi e semplificare la stesura dei canali.

Il centro stella (intelligente) seleziona chi deve ricevere i dati.

TOPOLOGIA A STELLA PASSIVA

C = 1 (anche se ci sono N fili)

Vantaggio:

basso numero di canali

Svantaggio:

potenzialmente vulnerabile ai guasti del centro stella

E' usata per ridurre i costi e semplificare la stesura dei canali.

TOPOLOGIA A MAGLIA

N-1 < C < N(N-1)/2

Vantaggio:

tolleranza ai guasti e numero di canali selezionabili a piacere

Svantaggio:

topologia non regolare

esiste un elevato numero di percorsi alternativi

E' la più usata (internet, telefonia).

TOPOLOGIA AD ANELLO

Può essere unidirezionale o bidirezionale.

Unidirezionale: C = N/2

Bidirezionale: C = N

E' molto usata in reti locali e metropolitane.

In caso di guasto, l'anello bidirezionale assicura la sopravvivenza della rete (a capacità

dimezzata).

TOPOLOGIA A BUS

BUS ATTIVO

E' un caso particolare di topologia ad albero.

C = N-1

BUS PASSIVO

Equivale ad una topologia a stella passiva senza centro stella.

C = 1

Esiste una sola scelta possibile di percorso tra ogni coppia di nodi. Veniva usata in reti locali e

metropolitane. E' ormai in disuso (obsoleta).

TOPOLOGIA FISICA E LOGICA

TOPOLOGIA FISICA

Tiene conto del percorso dei mezzi trasmissivi.

(Come è effettivamente costruita)

TOPOLOGIA LOGICA

Definisce l'interconnessione tra nodi mediante canali.

(Come avviene effettivamente la comunicazione)

TOPOLOGIE E PRESTAZIONI

La scelta della topologia ha ricadute sulle prestazione di una rete. A pari capacità disponibile sui

canali, la quantità di traffico smaltibile da una rete dipende:

dalla media della distanza tra ogni coppia di nodi della rete, pesata dalla quantità di traffico

scambiata tra i due nodi

In particolare, per traffico uniforme e topologie regolari, il traffico smaltibile è inversamente

proporzionale alla distanza media.

TRASMISSIONE

Può essere di più tipi, comunemente:

analogica l'informazione viene trasferita per mezzo di un segnale elettrico continuo, limitato

→

e di infiniti possibili valori

numerica l'informazione viene trasferita per mezzo di un segnale elettrico discontinuo,

→

limitato e con un numero finito di possibili valori

Altri tipi di trasmissione:

parallela l'informazione è trasferita in parallelo (es. 1 byte alla volta) su bus di comunicazione

→

con segnali di dati e segnali di temporizzazione (clock)

seriale l'informazione viene prima serializzata e quindi trasmessa un bit alla volta

→

asincrona ogni byte di informazioni è trasmesso separatamente dagli altri

→

sincrona le informazioni da trasmettere sono strutturate in trame

→

PROCESSO DI NUMERIZZAZIONE

Nelle reti telematiche, l'informazione è trasferita in forma digitale usando segnali:

analogici

digitali

Se l'informazione originale si presenta in forma analogica (audio, video, ecc.), prima del

trasferimento viene convertita in forma digitale usando un processo di numerizzazione.

Il processo ha il seguente funzionamento: analogico campionamento quantizzazione

→ → →

numerico

MODI DI TRASFERIMENTO

condivisione di canale multiplazione e accesso multiplo

→

condivisione di nodo commutazione

→

MULTIPLAZIONE

Tutti i flussi sono disponibili in un unico punto.

→|------------------------------------------|→

→| CANALE |→

→|------------------------------------------|→

Può essere di 4 tipi:

multiplazione di frequenza la separazione è ottenuta usando bande di frequenza diverse

→

multiplazione di tempo la separazione tra i flussi avviene utilizzando intervalli di tempo diversi

→

multiplazione di codice la separazione tra i flussi avviene mediante diverse codifiche

→

multiplazione di spazio

MULTIPLAZIONE STATISTICA

Le multiplazioni sopra citate possono essere:

predeterminate (sulla scala temporale della dinamica delle connessioni)

statistica (funzione delle variazioni "istantanee" di traffico)

ACCESSO MULTIPLO

Se i flussi accedono al canale da punti differenti.

↓

→|-------------- -------------------------|→

→| CANALE |→

→|---- -------------------------- -----|→

↑↑ ↑

CONDIVISIONE DI UN NODO

E' il processo di allocazione delle risorse di rete necessarie per il trasferimento dell'informazione.

commutazione di circuito se i flussi sono continui (es. telefonia)

→

commutazione di pacchetto e cella se i flussi sono intermittenti (es. trasmissione dati)

→

COMMUTAZIONE DI CIRCUITO

Un circuito costituisce un collegamento fisico tra i due terminali di utente.

In particolare:

il circuito è di uso esclusivo dei due utenti per tutta la durata della comunicazione

le risorse sono rilasciate solo al termine della comunicazione, su indicazione degli utenti

Vantaggi:

banda costante garantita

ritardi di trasferimento costanti

trasparenza del circuito (formati, velocità, protocolli)

bassi ritardi nell'attraversamento dei nodi

Svantaggi:

risorse dedicate a una comunicazione

efficienza buona solo per sorgenti non intermittenti

tempo di apertura del circuito

nessuna conversione di formati, velocità, protocolli

tariffazione in base al tempo di esistenza del circuito

COMMUTAZIONE DI PACCHETTO

Non si allocano risorse per l'uso esclusivo di due o più utenti. E' studiata espressamente per

sorgenti intermittenti (es. chat).

L'informazione da trasferire è organizzata in unità dati (PDU) che comprendono informazione di

utente e di controllo.

Terminologia:

PDU protocol data unit (unità dati - pacchetto)

→

PCI protocol control information (controllo - header)

→

SDU service data unit (informazione di utente - dati)

→

PCI + SDU = PDU

In questo tipo di commutazione:

i pacchetti sono consegnati alla rete

ogni nodo ** :

→

memorizza il pacchetto (non per forza tutto, anche solo l'header per avere le informazioni di

inoltro)

elabora il pacchetto e determina il canale su cui inoltrarlo

mette il pacchetto in coda per la trasmissione sul canale

Questa procedura (quella dei nodi **) viene definita store and forward.

→

L'informazione dell'utente può dover essere frazionata in molti pacchetti (di dimensione fissa o

variabile).

Vantaggi:

utilizzo efficiente delle risorse anche in presenza di traffico intermittente

possibilità di controllo di correttezza lungo il percorso

possibilità di conversioni di velocità, formati, protocolli

tariffazione in funzione del traffico trasmesso

Svantaggi:

difficile ottenere garanzie di banda

elaborazione di ogni pacchetto in ogni nodo

ritardo di trasferimento variabile

RITARDI SUBITI DA UN PACCHETTO

Durante il suo percorso tra sorgente e destinazione, un pacchetto può subire diversi ritardi:

su ogni canale su cui è trasmesso:

ritardo di trasmissione (e di ricezione)

ritardo di propagazione

su ogni nodo di commutazione:

ritardo di elaborazione

ritardo di accodamento

Esiste un altro ritardo, definito come ritardo di accesso, cioè il ritardo causato dal tempo che

intercorre tra il momento in cui il pacchetto è pronto ad essere trasmesso e il momento in cui

effettivamente inizia la trasmissione sulla rete.

PACCHETTO

Dimesione P di un pacchetto:

misurata in bit o byte (PCI+SDU)

Tempo di trasmissione T di un pacchetto:

TX

varia da canale a canale à

Dimensione M (in metri) di un pacchetto su un canale:

M = (velocità della luce) x (tempo di trasmissione T )

TX

COMMUTAZIONE DI PACCHETTO A CIRCUITO VIRTUALE

La comunicazione è suddivisa in tre fasi:

apertura connessione (segnalazione)

trasferimento dati

chiusura connessione (segnalazione)

Esiste un accordo preliminare tra i due interlocutori e il fornitore del servizio.

Pacchetti diversi con uguale sorgente e destinazione seguono tutti lo stesso percorso.

Vantaggi rispetto al datagram:

mantenimento della sequenza

minor variabilità dei ritardi

instradamento solo in fase di apertura di connessione

CIRCUITI PERMANENTI E COMMUTATI

PVC: creati tramite il sistema di gestione della rete, non in tempo reale

definiscono una rete semi-statica

SVC: creati su richiesta dell'utente tramite segnalazione della rete, in tempo reale

QUIZ 1:

Il processo di store and forward:

A. non è MAI eseguito da nodi di una rete a commutazione di pacchetto datagram

B. è eseg