Introduzione e architetture

Question 1

Cos’è internet? (tre definizioni)

Answer 1

1) Un’infrastruttura fisica fatta di componenti
2) Un’architettura di rete
3) Un servizio di comunicazione usato dalle applicazioni e i protocolli di comunicazione tra le componenti del sistema

Question 2

Quali sono le componenti fisiche di internet?

Answer 2

Computer connessi alla rete chiamati host (detti terminali), sono sistemi in grado di inviare e ricevere informazioni per le loro applicazioni finali

Canali di comunicazione di diversi tipo (fibra, cavo, radio, satellite, …) link (detti collegamenti). Possono essere di natura fisica molto diversa (fibra ottica, cavi coassiali, doppini, radio, ecc.). Differiscono anche per tecnologia di trasmissione dell’informazione e per la velocità di trasmissione.

Nodi di rete chiamati router (detti nodi). I router che operano su unità di informazione (sequenze di bit) finite dette pacchetti. Esistono altri nodi di rete che a livello locale svolgono altre funzioni di collegamento (switch, access point, modem, …).

Question 3

Quali sono alcuni dei metodi di accesso a internet?

Answer 3

1) Dialup:
– Fino a 56Kbps
– Accesso diretto al router del ISP mediante circuito telefonico
– Trasmissione del segnale in banda fonica

2) ADSL (Asymmetric digiatal subscriber line):
– Fino a 1 Mbps upstream, Fino a 20 Mbps downstream – Condivisione del doppino con la rete telefonica fino alla centrale (divisione di frequenza)
– Accesso al router del provider mediante rete dati ad alta velocità

3) FIBRA: 
– Sostituzione parziale o totale del doppino telefonico con fibra ottica.
FTTH - Fiber To The Home
FTTB - Fiber To The Basement
FTTC - Fiber To The Curb
FTTN - Fiber To The Neighborhood

4) RETE CELLULARE:
– GPRS/EDGE ~ 200 kbps
– HSPA ~ 14,5(down)/5,7(up) Mbps
– LTE ~ 300(down)/85(up) Mbps
– 5G ~ 100Gbs(down)/10Gbs(up) Mbps

Question 4

Qual è il significato di “rete di reti”?

Answer 4

Internet è un puzzle di tante reti interconnesse..

Questo ha due risvolti importanti:

1) La tecnologia di Internet (IP - Internet Protocol) può essere usata per interconnettere sotto-reti di tipo eterogeneo.
2) L’intera rete Internet mondiale è composta da tante reti gestite da operatori indipendenti (ISP – Internet Service Provider) che si accordano per collegarle insieme.

Question 5

Come può essere descritto internet (sistema di reti eterogenee)?

Answer 5

Le reti più piccoli sono le CN (costumer networks) che corrispondono a reti aziendali, domestiche, campus universitari. L’accesso ad internet a queste sotto-reti è fornito da ISP (Internet Service Provider) tramite dei PoP (Point of presence, che consistono in routers). Le ISP a loro volta appartengono o sono connesse a BSP (Backbone Service Provider) che a loro volta vengono interconnesse nelle NAP (Neutral Access Point). Questi collegamenti permetto alla rete mondiale di essere unica sebbene composta da reti eterogenee.

Question 6

Quali sono le classificazioni di rete in base all’estensione geografica?

Answer 6

– LAN: Local Area Network
Impiegate in aree limitate (tipicamente edifici, campus)

– MAN: Metropolitan Area Network
Coprono estensioni fino ad alcune decine di km

– WAN: Wide Area Network
Hanno copertura ampia a piacere

Question 7

Come mai internet è definito come un servizio di comunicazione?

Answer 7

La rete fornisce un servizio di comunicazione alle applicazioni per il trasporto delle informazioni tra processi remoti.

Il servizio di trasporto offerto dalla rete alle applicazioni può essere di vari tipo:
1 - Possono essere trasportati brevi messaggi in modo non affidabile (esempi: DNS, segnalazione, streaming ecc.)
2 - Possono essere trasportate sequenze anche lunghe di byte in modo affidabile (web, email, file transfer, ecc.)

Question 8

Come può essere trasferita l’informazione in rete?

Answer 8

– Commutazione di circuito: circuito dedicato per chiamata

– Commutazione di pacchetto: dati inviati in rete con messaggi

Question 9

Come può essere trasferita l’informazione in rete?

Answer 9

– Commutazione di circuito: circuito dedicato per chiamata (es. chiamata vocale)

– Commutazione di pacchetto: dati inviati in rete con messaggi

Question 10

Cosa si intende per “protocollo di comunicazione”?

Answer 10

Un protocollo di comunicazione definisce l’insieme delle regole attraverso cui creare un linguaggio comune per lo scambio di messaggi tra apparecchiature eterogenee

• Insieme delle regole che gestiscono il colloquio tra entità dello stesso livello
• Formato dei messaggi
• Informazioni di servizio
• Algoritmi di trasferimento
• ecc.

Question 11

Quali sono le caratteristiche delle risorse della commutazione a circuito?

Answer 11

Le risorse di rete (collegamenti) suddivise in “pezzi” (circuiti) tramite i quali l’informazione viene instradata, le risorse non vengono condivise e dunque rimangono inattive se non utilizzate

Question 12

Quali sono i modelli di comunicazione internet?

Answer 12

• Modello client/server:
– client chiedono il servizio, i server lo forniscono
– I client fanno domande, i server rispondono
(Distinzione funzionale)
• Modello peer-to-peer:
– Tutti i terminali collaborano senza distinzione di ruoli (o quasi)

Question 13

Cosa si intende per “tempo di trasmissione”?

Answer 13

Il tempo T per trasmettere L bits. Esso dipende dalla velocità di trasmissione R

T = L (numero di bits) /R (velocità di trasmissione)

Question 14

Cosa si intende per “ritardo di propagazione”?

Answer 14

• Il tempo 𝜏 affinché un impulso trasmesso dal trasmettitore TX raggiunga il ricevitore RX dipende dalla distanza D (in m) e dalla velocità di propagazione
v (in m/s, prossima alla velocità della luce)

𝜏 = D (distanza percorso) /v (velocità di propagazione)

Question 15

Com’è composto il modello di nodo in una commutazione a circuito?

Answer 15

La capacità dei canali in ingresso è pari alla capacità di quelli in uscita
Non ha necessità di memorizzare temporaneamente l’informazione

Question 16

Quali sono le caratteristiche delle risorse della commutazione a pacchetto?

Answer 16

Il flusso di dati viene suddiviso in pacchetti
I pacchetti di tutti gli utenti condividono le risorse di rete
Ciascun pacchetto utilizza completamente il canale
Le risorse vengono usate a seconda delle necessità

Question 17

Cosa si intende per “ritardo di propagazione”?

Answer 17

• Il tempo 𝜏 affinché un impulso trasmesso dal trasmettitore TX raggiunga il ricevitore RX dipende dalla distanza D (in m) e dalla velocità di propagazione
v (in m/s, prossima alla velocità della luce)

𝜏 = D (distanza percorso) /v (velocità di propagazione)

Question 18

Com’è composto il modello di nodo nella commutazione a pacchetto?

Answer 18

Viene chiamato packet switcher o router.
Riceve asincronamente i pacchetti, la capacità (sia di ricezione che di trasmissione) è arbitraria
Possono esserci conflitti temporali per la trasmissione
Ha la necessità di memorizzare temporaneamente i pacchetti: all’ingresso per analizzare indirizzo destinazione e all’uscita per gestire conflitti

Question 19

Cosa è lo “store and forward”?

Answer 19

Nelle telecomunicazioni, lo store and forward è una tecnica nella quale un pacchetto, nel suo percorso tra le singole stazioni della rete (routers), deve essere totalmente ricevuto, prima di poter essere ritrasmesso nel collegamento in uscita.

Question 20

Cosa è il “cut-thought”?

Answer 20

Si tratta di una tecnica di commutazione in cui i dati cominciano a fluire sulla porta di uscita prima che il pacchetto a cui essi appartengono sia entrato per intero nella porta di ricezione. (Necessito solo dell’indirizzo di destinazione).

Question 21

Coione metti immagini slide

Answer 21

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Question 22

Cos’è la multiplazione statistica? E com’è collegata ai ritardi di accodamento?

Answer 22

Meccanismo o tecnica di trasmissione per cui più canali trasmissivi in ingresso condividono la stessa capacità trasmissiva disponibile in uscita ovvero combinando più segnali analogici o flussi di dati digitali (detti segnali tributari) in un solo segnale (detto multiplato) trasmesso in uscita su uno stesso collegamento fisico

Il ritardo di accodamento dipende dalla multiplazione statistica dovuto all’arrivo asincrono dei pacchetti alle code d’uscita

Question 23

Quali vantaggi ha la commutazione a pacchetto rispetto a quella a circuito?
Quali sono gli svantaggi della commutazione a pacchetto?

Answer 23

La commutazione a pacchetto consente la condivisione delle risorse di trasmissione tra tutti gli utenti che utilizzano la rete, nessun nodo rimane inattivo (in un esempio di commutazione a circuito come in una chiamata “spreco” risorse se non parlo, perché rimangono inattive), ed è dunque possibile trasferire informazioni più efficentemente.
Gli svantaggi sono i possibili ritardi e perdite di pacchetti.

Question 24

Cos’è un servizio di comunicazione?

Answer 24

Date due o più entità remote possiamo descrivere il servizio di comunicazione per scambio di messaggi come un “fornitore del servizio di trasporto dell’informazione”

Question 25

Quali sono le tipologie di commutazione a pacchetto

Answer 25

• Datagram: la scelta della porta d’uscita viene fatta sulla base del solo indirizzo di destinazione
• Circuito virtuale: In una prima fase di setup viene identificato e stabilito un percorso di instradamento tra i due host in comunicazione.
  Dopo la fase di setup i pacchetti seguono tutti lo stesso percorso in rete perché sono instradati sulla base dell’identificativo del circuito virtuale

Question 26

Primitive di servizio

Answer 26

Un servizio di comunicazione può essere descritto mediante delle chiamate di servizio dette primitive di servizio

Le primitive di servizio servono a descrivere il servizio, a richiederlo e a ricevere informazioni su di esso dal fornitore

Le primitive di servizio sono caratterizzate da parametri tra cui:
– informazione da trasferire
– indicazione del destinatario
– caratteristiche del servizio richiesto
– ecc.

Question 27

Quali sono le modalita’ del servizio di comunicazione?

Answer 27

• Modalità a connessione:
– instaurazione della connessione
– trasferimento dell’informazione
– rilascio delle connessione
• Modalità senza connessione:
– trasferimento dell’informazione

Question 28

Cosa sono i livelli e che funzione svolgono in un servizio di comunicazione?

Answer 28

• Le entità che colloquiano in un servizio di
comunicazione possono anche offrire un servizio
di comunicazione a entità terze, dette di livello
superiore
• Il servizio di comunicazione offerto al livello
superiore è più ricco e complesso grazie alle
funzioni implementate dal livello inferiore

Question 29

Cos’è una Packet Data Unit (PDU)?

Answer 29

Un protocollo utilizzato per regolare il colloquio tra entità dello stesso livello delle unità di trasferimento dati dette PDU (concretamente consiste nel posizionamento di un header specifico per livello)

Question 30

Cos’è e che vantaggi ha un’architettura strati?

Answer 30

I servizi di comunicazione complessi, come internet, possono essere articolati a strati, ciò permette una facile identificazione dei servizi (implementazione, discussione), facile gestione ed update. Permette inoltre la modularità nell’implementazione delle funzionalità nei vari componenti hardware e software, permettendo di astrarre l’utente finale dalla complessità del servizio.

Question 31

Quali sono esempi funzioni che svolte da un livello nell’archittettura TCP/IP?

Answer 31

• Funzione di Multiplazione e De-multiplazione
• Funzione di controllo d’errore
• Funzione di instradamento

Question 32

Cosa sono le funzioni di Multiplazione?

Answer 32

Grazie alle funzioni di multiplazione molteplici entità di un livello possono condividere lo stesso servizio di comunicazione o livello sottostante.

Per poter separare le informazioni devo poter mettere una qualche etichetta che le distingua tra di loro (esempio: numero di porta)

Question 33

Com’è suddiviso internet secondo il protocollo TCP/IP? (nome strato + nome pdu utilizzata)

Answer 33

Presenta 5 livelli diversi:

Application -> Messages
Transport -> Segments
Network -> Packets
Data Link -> Frames
Physical -> Bits

Question 34

In cosa consiste la funzione di instradamento?

Answer 34

L’indirizzo del destinatario viene scritto nell’header perché possa essere instradato da altri nodi
L’entità instradante decide dove inoltrare (forwarding) il pacchetto sulla base di una tabella di instradamento che viene consultata usando l’indirizzo come parametro di ricerca

ATTENZIONE: Se il pacchetto arriva da una porta d’ingresso, non sale mai più in alto nei livelli salvo che non sia giunto alla destinazione finale

Question 35

Cosa sono le funzioni controllo d’errore

Answer 35

E’ possibile garantire affidabilità delle comunicazioni anche in presenza di errori sul canale.
Al pacchetto inviato viene aggiunto un blocco che attraverso complessi algoritmi matematici riesce a stabilire se i pacchetti arrivati corrispondono a quelli ricevuti. In caso positivo il ricevente manda un pacchetto ACK, altrimenti il nodo trasmittente rimanda completamente l’informazione

La funzione di controllo si d’errore è di solito sono implementate a livello di Data Link (2) e Transport (4)