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Fondamenti di Internet, parte 1
Generalità, modello OSI, modi di trasferimento, v2.0
N.B.: queste slides sono basate sui testi del Prof. Aldo Roveri, da cui sono tratte anche le figure
Nicola BLEFARI MELAZZI Dipartimento di Ingegneria ElettronicaUniversità degli Studi di Roma - Tor VergataVia del Politecnico, 1, 00133 - Roma (Italia)
Ph.: +39 06 7259 7501 E-mail: [email protected] URL: http://blefari.eln.uniroma2.it
Networks: Friends, Money, and Bytes (Mung Chiang)
1. What makes CDMA work for my smartphone?2. How does Google sell its ad spaces?3. How does Google rank webpages?4. How does Netflix recommend movies?5. When can I trust an average rating on Amazon?6. Why does Wikipedia even work?7. How do I viralize a YouTube video and tip a Groupon deal?8. How do I influence people on Facebook and Twitter?9. Can I really reach anyone in 6 steps?10. Does the Internet have an Achilles' heel?
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 2
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Networks: Friends, Money, and Bytes (Mung Chiang)
11. Why do AT&T and Verizon Wireless charge me $10 a GB?12. How can I pay less for my Internet connection?13. How does traffic get through the Internet?14. Why doesn't the Internet collapse under congestion?15. How can Skype and BitTorrent be free?16. What's inside the cloud of iCloud?17. IPTV andNetflix: how can the Internet support video?18. Why is WiFi faster at home than at a hotspot?19. Why am I only getting a few percent of advertised 4G speed?20. Is it really fair that my neighbor's iPad downloads faster?
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Programma
• Introduzione: topologie, nomenclatura, servizi• Allocazione risorse• Architettura a strati (e modello OSI)• Modi di trasferimento (circuito e pacchetto)• Descrizione dei primi tre strati OSI• LAN (Ethernet e Token Bus)• Internet (architettura e principali protocolli, IP, TCP)
• Esercitazioni– Modelli markoviani
– Coda M/M/1/∞/∞ e Coda M/M/m/0/∞
– Indirizzamento IP (Linux e Netkit)
– TCP
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Introduzione
• Di cosa si occupa la disciplina di Reti di Telecomunicazione?• Quali problemi risolve?• Si può realizzare una rete usando solo collegamenti punto‐
punto?
• Commutazione– Funzione attuativa
– Funzione decisionale
• Multiplazione– Divisione di spazio
– Divisione di frequenza
– Divisione di tempo
– Divisione di codice
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Topologie
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a b c
Apparecchio terminale Nodo di commutazione.
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Nomenclatura e tassonomia
• WAN‐MAN‐LAN‐PAN‐BAN• Sezione accesso e sezione interna• Wired/Wireless/Cellulare• Strutturata/Ad hoc/Multi‐hop (in cui i nodi sono terminali di
utente)• Dedicata ad un servizio/Integrata nei servizi
• Storia– Percorso POTS‐>IDN‐>ISDN‐>B‐ISDN
– Percorso LAN‐>Internet
• Percorso di reti a Tor Vergata
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Nomenclatura e tassonomia
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 8
Rami / Nodi di accesso
Rami / Nodi di transito
Utenti
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Richiami
• Definizione di Informazione• Sorgenti di informazione, PCM, CD, SACD• Compressione; audio, video, MPEG, ADSL
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Informazione digitalizzata proveniente da sorgenti analogiche
A/DTras-
duttore0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0
t
V
0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0
Rete TLC
D/ARipro-duttore
0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0
Rete TLC 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0
t
V
Richiami
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 10
t
V
Campionamento(discretizzazione nel tempo)
t
V
Tct
000
001
100
101
110
111
010
011
110 011 010 100 110 100
Quantizzazione(discretizzazione delle ampiezze)
......
Tc intervallo di campionamento (sec)fc=1/Tc frequenza di campionamento (Hz)
Codifica
n bits di codifica per campione ( 2n intervalli di quantizzazione di ampiezza )
Ritmo di emissione o bit-rate:
cT
n
cc T
nfnR
Es. codifica PCM per la voce:fc=8Khz Tc=125s n=8
P=64Kb/s
12max
n
Vb
Vmax
rang
e di
nam
ico
0
b
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Richiami
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V
110 011 010 100 110 100 ......
Decodificat
000
001
100
101
110
111
010
011
t
V
Interpolazione
Il segnale ricostruito è tanto più simile a quello originario quanto...
Segnale originario
Segnale ricostruito
...minore è l’intervallo di quantizzazione b
...minore è l’intervallo di campionamento Tc maggiore freq. di camp. fc
maggior numero n di bits di cod.
migliore qualità
di riproduzione
maggiore ritmo di emissione
(bit-rate)
Unità informative
– I flussi di bits vengono inviati alla rete raggruppati in UI (chiamate a seconda del contesto, pacchetto, cella, segmento, etc.) che costituiscono l’oggetto del trasferimento
0..1..0..1..1..1..0..0..1..0..1..0..1..0..0..1..1..
1 mst
0101........1100........101010............011...... t
Pacchet-tizzatore
Linea di Trasmissione
Ritmo di emissionedella sorgente
R=4Kb/s
Esempio:
Capacità trasmissivadella lineaC=12Kb/s
UI
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 12
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Classificazione dei servizi
• Modalità di emissione: – Constant Bit Rate, Variable Bit Rate, On‐Off
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R
bit-rate (bit/s)
bit-rate (bit/s)
bit-rate (bit/s)
RMAX
Rmedio
RMAX
Rmedio
CBR
VBR
Sorgente On-Off (“Tutto o Niente”)
RMAX ritmo di picco
Rmedio ritmo medio
MAX
medio
R
Ra
t
t
t
Classificazione dei servizi
• Esempi di emissione (nel caso di UI di stessa dimensione)
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CBR
VBR On-Off
VBR
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Classificazione dei servizi
• Ritmo binario– Basso
– Medio
– Alto
• Inizializzazione– Su base chiamata
– Su base prenotazione
– Su base permanente
• Struttura– Unidirezionale
– Bidirezionale simmetrica
– Bidirezionale asimmetrica
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Classificazione dei servizi
• Configurazione– Punto‐punto
– Multipunto
– Diffusiva
• Modalità di comunicazione– Interattivi
• Di conversazione
• Di messagistica
• Di consultazione
– Distributivi
• Con controllo della presentazione
• Senza controllo della presentazione
• Modalità di uso– Sincrono/Asincrono/Client‐Server/Publish‐Subscribe
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Assegnazione risorse
• Risorse fisiche e virtuali
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R
R1
# 1
R2 # 2
Rn
# n
Attività digestione dellarisorsa fisica R
Attività diutilizzazione della
risorsa fisica R
•••
•••
Assegnazione risorse
• Strategie di assegnazione delle risorse– Pre‐assegnazione
• Individuale
• Collettiva
– A domanda
• Possibilità di conflitti– Pre‐assegnazione
– Uso
• Risoluzione dei conflitti– Perdita
– Ritardo
• Matrice delle possibilità
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Assegnazione risorse
• Modo con connessione e senza connessione• Nodi stateful e stateless• Matrice delle possibilità• Esempio cittadini, matrimonio e presidente• Esempio di funzionamento globale di una rete• Differenze tra Internet (pacchetto) e rete telefonica
(circuito)– Qos, throughput, facilità di interconnessione di reti diverse
– (chiarire che modalità con connessione e senza si applica a strati)
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Tipologie di informazione in rete
• Informazione– Utente
– Segnalazione e controllo (es. decadica e multifrequenza)
– Gestione (es. guasti; flussi anomali; catastrofe naturale)
• Esempio rete telefonica digitale (ma accesso analogico)– A/D, D/A, funzione modem, telefono, BORSCHT (Battery feed
Overvoltage protection, Ringing, Supervision, Codec, Hybrid, Testing)
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Architettura a strati
• È un'architettura di riferimento per l'interconnessione ed il colloquio tra sistemi di telecomunicazione
• Importanza degli standard
• Analisi del processo di comunicazione tra due sistemi remoti:– evidenziare le funzioni che devono essere espletate per rendere
possibile il colloquio
– formulare un modello astratto della comunicazione
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Architettura a strati
• ANALISI DI UN PROCESSO DI COMUNICAZIONE
• Utente=qualsiasi entità fisica o logica che sia in grado di emettere e/o ricevere informazioni
• L'informazione emessa è di tipo numerico e strutturata in una sequenza di intervalli di attività e di silenzio
•1. funzioni per il trasferimento dell'informazione2. funzioni per l'elaborazione dell'informazione
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Architettura a strati
• Funzioni per il trasferimento dell'informazione– fornitura di un canale di trasmissione per il trasferimento
dell'informazione (connettività fisica)
– conversione dell'informazione emessa dagli utenti nella forma più adatta alle caratteristiche di trasferimento del particolare canale trasmissivo usato (modem)
– rivelazione e recupero degli errori di trasmissione
– strutturazione del flusso di informazione in unità informative
– multiplazione dei flussi informativi (problema dell'identificazione delle unità informative)
– commutazione (instradamento e attraversamento)
– controllo del flusso di dati e controllo di congestione
– equalizzazione della qualità di servizio
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 23
Architettura a strati
• Funzioni per l'elaborazione dell'informazione– dipendono dalla particolare applicazione oggetto dello scambio
informativo
– sono di competenza dei sistemi terminali
• Esempi:– gestione del dialogo tra i sistemi
– interpretazione delle informazioni ricevute (alfabeto, sintassi e semantica comuni)
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 24
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Architettura a strati
• GERARCHIA TRA LE FUNZIONI– Le funzioni descritte pur essendo autonome sono logicamente
collegate
– L'esecuzione di una funzione richiede lo svolgimento preventivo di altre funzioni e costituisce la base per l'esecuzione di altre
– Ogni funzione opera in modo da aggiungere valore al servizio offerto dal complesso delle funzioni gerarchicamente inferiori ad essa
– Concetto di stratificazione
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Modello OSI
• Scopo: fornire una descrizione astratta delle modalità di comunicazione tra processi applicativi residenti in sistemi diversi
• L'architettura è usata per la definizione e per la normalizzazione delle procedure di comunicazione tra sistemi allo scopo di consentirne la cooperazione
• La cooperazione non riguarda solo lo scambio di informazione ma comprende anche gli aspetti relativi all'elaborazione ed all'utilizzazione della stessa– Sistema= insieme di uno o più elaboratori in grado di elaborare e
trasferire l'informazione
– Processo applicativo= elemento di un sistema che esegue l'elaborazione dell'informazione per una particolare applicazione
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Modello OSI
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Processi applicativi
Sistema
A
Sistema
B
Sistema
C
Mezzi di trasmissione
Modello OSI
• Il modello non considera la realizzazione pratica delle funzioni
• Sviluppo del modello– definizione delle funzioni che un sistema deve svolgere (architettura
funzionale)
– descrizione delle modalità di esecuzione delle funzioni precedentemente definite (procedure operative)
• Le procedure operative sono gli elementi costitutivi dei protocolli di comunicazione
• Protocollo=insieme di regole procedurali e sintattiche in accordo alle quali avviene lo scambio delle informazioni– sintassi
– semantica
– temporizzazione© Nicola Blefari Melazzi Slide # 28
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Modello OSI
• Concetto di stratificazione: l’'esecuzione di un dato insieme di funzioni presuppone che un altro insieme di esse sia già stato eseguito. L'unione dei due insiemi costituirà la base per l'esecuzione di altre funzioni successive– raggruppamento e stratificazione delle funzioni di comunicazione
• raggruppamento: funzioni simili per logica e tecnologia sono raggruppate in insiemi omogenei
• stratificazione: gli insiemi sono organizzati gerarchicamente in modo che ognuno di essi arricchisca di un ulteriore insieme di funzioni il servizio fornito dall'insieme funzionale gerarchicamente inferiore
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Modello OSI
• sistema = successione ordinata di sottosistemi• sottosistema=parte del sistema interessata a svolgere
funzioni appartenenti a un dato raggruppamento– sottosistema=insieme di più entità
• strato=unione di tutti i sottosistemi, appartenenti a qualunque sistema e caratterizzati da uno stesso raggruppamento funzionale
• entità= elemento attivo, hardware o software, di un sottosistema che provvede all'esecuzione di una o più tra le funzioni dello strato
• durante la comunicazione entità dello stesso strato appartenenti ai sistemi interconnessi comunicano tra loro per espletare le funzioni loro assegnate
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Modello OSI
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 31
Sistema
A
Sistema
B
Stratopiù elevato
(N+1) - Strato
(N) - Strato
(N-1) - Strato
Stratopiù basso
Mezzi di trasmissione
(N)-Entità
Sottosistema
Modello OSI
• Notazioni: (N)‐strato, (N)‐entità• Ogni (N)‐strato, sfruttando il servizio dello strato inferiore,
fornisce alla (N+1)‐entità un (N)‐servizio• Un (N)‐servizio è un particolare sottoinsieme delle funzioni
eseguite dall'(N)‐strato (contiene solo le funzioni visibili all'interfaccia tra l'(N)‐strato e l'(N+1)‐strato
• I punti (logici) in cui un (N)‐servizio viene fornito alle (N+1)‐entità sono detti (N)‐punto d'accesso al servizio, (N)‐SAP
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Modello OSI
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 33
SistemaA
(N+1)-Servizio
(N+1)-SAP
(N+1)-Entità
(N)-SAP
(N)-Servizio
(N)-Entità
(N-1)-SAP
(N+1)-Servizio
(N+1)-SAP
(N+1)-Entità
(N)-SAP
(N)-Servizio
(N)-Entità
(N-1)-SAP
SistemaB
(N+1)-Protocollo
(N)-Protocollo
(N-1)-Connessione (N-1)-Strato
(N)-Strato
(N+1)-Strato
Modello OSI
• Comunicazione tra entità– Lo scambio informativo tra due (N+1) entità è realizzato mediante i
servizi messi a disposizione dallo strato inferiore [ (N)‐strato ]
– (N)‐protocollo
• Il modello‐base OSI è orientato alla connessione– (N)‐connessione
– I mezzi per instaurare, mantenere e abbattere una (N)‐connessione sono forniti dall' (N)‐servizio
• Ogni (N)‐SAP e' identificato da un (N)‐indirizzo che identifica univocamente la (N+1)‐entità connessa allo specificato (N)‐SAP– All'interno di un (N)‐SAP i punti terminali delle (N)‐connessioni sono
identificati dagli identificatori dei punti terminali di una (N)‐connessione
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 34
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Modello OSI
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 35
(N)-Entità
A
(N)-Entità
B
(N)-Entità
C(N)-Strato
(N-1)-Strato
(N-1)-SAP
Punti terminali delle(N-1)-connessioniConnessioni
punto-puntoConnessione
punto-multipunto
Modello OSI
• Ogni (N)‐entità gestisce due tipi di flussi informativi:– con entità appartenenti agli strati adiacenti
• il trasferimento di informazione è diretto
– con entità dello stesso strato appartenenti a sistemi diversi
• il trasferimento di informazione è indiretto ed utilizza la connessione messa a disposizione dallo strato inferiore [tranne per quanto riguarda lo strato più basso]
• L'attività di normalizzazione riguarda solo il colloquio tra entità dello stesso strato
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 36
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Modello OSI
UNITA' DI DATI• Lo scambio informativo tra (N+1)‐entità avviene mediante le
unità di dati dell'(N+1)‐protocollo [(N+1)‐PDU, Protocol Data Unit]
• Una volta consegnata all'(N)‐strato, una (N+1)‐PDU diventa una unità di dati dell'(N)‐servizio [(N)‐SDU, Service Data Unit]
• Ad ogni (N)‐SDU viene aggiunta una informazione di controllo dell'(N)‐protocollo [(N)‐PCI, Protocol Control Information]. Questa è l'informazione che le (N) entità si scambiano per coordinare il loro funzionamento– Una (N+1)‐PDU e' trasferita da una (N+1) entità ad una (N) entità
sotto forma di una o più unità di dati dell'(N)‐interfaccia [(N)‐IDU, Interface Data Unit]
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 37
Modello OSI
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 38
(N)-SDU
(N)-PDU
(N)-PCI
(N+1)-PDU
(N)-SAP(N+1)-Strato
(N)-Strato
Informazione di controllo
Informazione di dati Unità di dati
(N)‐(N)Entità alla pari
Informazione di controllo del‐l'(N)‐protocollo
Dati dell'(N)‐utente Unità di dati del‐l'(N)‐protocollo
(N+1)‐(N)Entità di strati adiacenti
Informazione di controllo del‐l'(N)‐interfaccia
Dati del‐l'(N)‐interfaccia
Unità di dati del‐l'(N)‐interfaccia
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Modello OSI
• Gestione della connessione– L' (N)‐strato gestisce una (N)‐connessione instaurandola e
abbattendola, seguendo le richieste delle (N+1)‐entità che la utilizzano
• Funzioni di multiplazione e suddivisione; tre tipi di relazione tra connessioni appartenenti a strati adiacenti– Una (N)‐connessione ‐> una (N‐1)‐connessione
– MULTIPLAZIONE: Diverse (N)‐connessioni ‐> una (N‐1)‐connessione
– SUDDIVISIONE: Una (N)‐connessione ‐> diverse (N‐1)‐connessioni
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 39
Modello OSI
– segmentazione (riunificazione)
– aggregazione (disaggregazione)
– concatenazione (separazione)
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 40
(N)-SDU
(N)-PDU
(N)-PCI
A (N)-PDU
(N)-PCI
(N)-PDU
(N)-SDU
B
C(N)-PDU
(N)-PCI
(N)-SDU
(N)-PCI
(N)-SDU
D
(N)-PDU
(N-1)-SDU
(N)-PDU
A - Corrispondenza uno a uno tra (N)-SDU e (N)-PDU.
B - Funzioni di segmentazione e ricostruzione.
C - Funzioni di aggregazione e di disaggregazione.
D - Funzioni di concatenazione e separazione.
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Modello OSI
• Modello del servizio– La (N+1)‐entità, connessa ad un (N)‐SAP è detta (N)‐utente dell'(N)‐
servizio
– L'insieme delle (N)‐entità che cooperano per l'esecuzione delle funzioni dell'(N)‐servizio è detto (N)‐fornitore
– L'(N)‐servizio è composto logicamente da un insieme di elementi di servizio che corrispondono a particolari funzioni
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 41
Modello OSI
– Le interazioni tra utente e fornitore attraverso un (N)–SAP, necessarie per attuare un elemento di servizio, sono dette primitive di servizio. Ce ne sono di 4 tipi:
• primitive di richiesta
• primitive di indicazione
• primitive di risposta
• primitive di conferma
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 42
Utente(N)-servizio
(N)-Entità
(N)-SAP
RIC
HIE
ST
A
CO
NF
ER
MA
Utente(N)-servizio
(N)-Entità
(N)-SAP RIS
PO
ST
A
IND
ICA
ZIO
NE
(N)-Protocollo
Fornitore dell'(N)-servizio
(N+1)-Strato
(N)-Strato
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Modello OSI
• Un elemento di servizio può essere classificato come– servizio confermato
– servizio non confermato
– servizio iniziato dal fornitore
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 43
Primitiva dirichiesta
Primitiva diindicazione
Primitiva dirisposta
Primitiva diconferma
Fornitoredel
servizio
Utentedel
servizio
Utentedel
servizio
A
Primitiva dirichiesta
Primitiva diindicazione
Fornitoredel
servizio
Utentedel
servizio
Utentedel
servizio
B
Primitiva diindicazione
Fornitoredel
servizio
Utentedel
servizio
Utentedel
servizio
Primitiva diindicazione
C
A - Servizio confermato.
B - servizio non confermato.
C - Servizio iniziato dal fornitore.
Modello OSI
• Definizione degli strati– funzioni simili sono raggruppate nello stesso strato
– funzioni diverse, sia per logica che per tecnologia, sono collocate in strati diversi
– l'interfaccia tra due strati è stabilita in modo da minimizzare la complessità ed il numero di interazioni tra gli strati stessi
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Modello OSI
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Strato diApplicazione
Strato diPresentazione
Strato diSessione
Strato diTrasporto
Strato diRete
Strato diCollegamento
Strato Fisico
Strato diApplicazione
Strato diPresentazione
Strato diSessione
Strato diTrasporto
Strato diRete
Strato diCollegamento
Strato Fisico
Mezzi Fisici di Trasmissione
Protocollo di Applicazione
Protocollo di Presentazione
Protocollo di Sessione
Protocollo di Trasporto
Protocollo di Rete
Protocollo di Collegamento
Protocollo di Strato Fisico
Modello OSI
• Application (A)• Presentation (P)• Session (S)• Transport (T)• Network(N)• Data Link (DL)• Physical (PH)
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Esempio
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 47
File
2/3
1/3
3/3
2/3D1
2/3D1error check
2/3D1error checkflag flag strato 1
strato 2
strato 3
strato 4
strato applicativo
Indirizzo di rete
Esempio
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 48
mezzo fisico
strato 1
strato 2
strato 3
strato 4
strato applicativo
strato 1
strato 2
S
mezzo fisico
strato 1
strato 2
strato 1
strato 2
strato 3
strato 4
strato applicativo
R
D1
riconosce l’indirizzo D1 e instrada i datagrammi versol’interfaccia “a”
R
D1
D2
a
b
c
S
strato 3 strato 3
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Modello OSI
• Non tutti i sistemi impegnati in una comunicazione rappresentano le origini o le destinazioni finali delle informazioni; esistono anche sistemi di rilegamento che concatenano le varie tratte della connessione– Sistemi terminali
– Sistemi di rilegamento
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 49
Modello OSI
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 50
Strati di
utilizzazione
Strato 3
Strato 2
Strato 1
Strati di
utilizzazione
Strato 3
Strato 2
Strato 1Strato 1
Apparecchio terminale
Nodo di accesso
Nodo di transito
Apparecchio terminale
Nodo di accesso
Strato 1 Strato 1
Strati di
utilizzazione
Strato 3
Strato 2
Strato 1
Strati di
utilizzazione
Strato 3
Strato 2
Strato 1
Apparecchio terminale
Nodo di accesso
Nodo di transito
Apparecchio terminale
Nodo di accesso
Strato 3
Strato 2
Strato 1
Strato 3
Strato 2
Strato 1
Strato 3
Strato 2
Strato 1
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Modello OSI
• Funzioni comuni a tutti gli strati:– fornire i mezzi per instaurare, mantenere e abbattere le (N)‐
connessioni tra le (N+1) entità
• STRATO FISICO– Scopo: effettuare il trasferimento fisico delle cifre binarie scambiate
dalle entità di collegamento. Assicura l'indipendenza della comunicazione dal particolare mezzo trasmissivo utilizzato
• Ad es. tratta costituita da fibra+cavo coassiale+ponte radio
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 51
Modello OSI
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 52
Entitàdi strato
fisico
Entità distrato fisico
(rilegamento)
Entitàdi strato
fisicoProtocollodi strato
fisico
Protocollodi strato
fisico
Connessioni fisiche
(b)
(a)
SistemaA B C D F
Cavocoassiale
MODEM
Fibraottica
Trasduttorielettro-ottici
SistemaB
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Modello OSI
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 53
Trasferimento informazioni d'utente
Funzioni di controllo
Fornitore del Servizio di Strato Fisico
(PH)-SAP
Strato 3
Strato 2
Utente A
Entità diStrato Fisico
Entità diStrato Fisico
(di rilegamento)
(PH)-SAP
Utente B
Strato 3
Strato 2
Strato 3
Strato 2
Entità diStrato Fisico
Modello OSI
• STRATO DI COLLEGAMENTO– Scopo: fronteggiare eventuali malfunzionamenti che dovessero
verificarsi nello strato fisico
• Rivelazione e recupero degli errori
• Controllo di flusso e di congestione
• Gestione della linea (simplex, duplex)
– Lo strato di collegamento può offrire diverse classi di servizio allo strato di rete
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 54
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Modello OSI
• STRATO DI RETE– Scopo: rendere invisibile allo strato di trasporto il modo in cui sono
utilizzate le risorse di rete (lo strato di trasporto vede solo la qualità di servizio della connessione)
• Indirizzamento
• Instradamento
• Controllo di flusso e di congestione
– giustificazione della ripetizione di controllo di flusso a strato 2 e 3 (e 4)
• Statistiche del trasferimento
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 55
Modello OSI
• STRATO DI TRASPORTO– Scopo: trasferimento trasparente delle unità di dati
• Colmare eventuali deficienze e fluttuazioni della qualità di servizio delle connessioni di rete
– E' il primo strato che ha esclusivamente un significato da estremo ad estremo (da sistema terminale a sistema terminale; non opera nei sistemi di rilegamento, o intermedi)
– Se la qualità di servizio è insufficiente, lo strato di trasporto deve migliorarla fino al livello richiesto dallo strato di sessione
• (=ammortizzatore)
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 56
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29
Modello OSI
• STRATO DI TRASPORTO– Classi di servizio caratterizzate da
• portata
• ritardo di trasferimento
• tasso di errore
• disponibilità della connessione
– I mezzi che lo stato di trasporto ha per ottimizzare l'utilizzazione delle risorse di rete sono:
• multiplazione
• Suddivisione
– (delle connessioni di rete)
– TCP, dente di sega, TCP su wireless, TCP su satellite; TCP proxy violano proprietà di avere strato 4 solo su sistemi terminali
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 57
Modello OSI
• STRATO DI SESSIONE– Scopo: strutturare e sincronizzare lo scambio dati in modo da
poterlo sospendere, riprendere e terminare ordinatamente
• Maschera eventuali interruzioni del servizio di trasporto e mantiene una continuità logica nell'evoluzione della connessione di sessione
– Il colloquio tra due entità di presentazione è strutturato in attività formate da una o più unità di colloquio
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 58
Unità di colloquio Unità di colloquio Unità di colloquio
Attività
Punti disincronizzazione
primari
Punti disincronizzazione
secondari
Inizioattività
Fineattività
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30
Modello OSI
• STRATO DI PRESENTAZIONE– Scopo: risolvere i problemi di compatibilità tra due qualsiasi entità di
applicazione per quanto riguarda la rappresentazione dei dati
• trasformazione della sintassi dei dati (anche conversione dei codici e degli insiemi di caratteri)
• compressione dei dati, crittografia
• STRATO DI APPLICAZIONE– Scopo: fornire ai processi applicativi residenti in un sistema i mezzi
per accedere all'ambiente OSI
• Fa sì che l'ambiente OSI costituisca una macchina virtuale in grado di associare un processo applicativo con qualsiasi altro processo residente in un qualsiasi altro sistema remoto
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 59
Modello OSI
• STRATO DI APPLICAZIONE– Elementi comuni:
• instaurazione e identificazione di connessioni
• verifica della disponibilità delle risorse
• determinazione della qualità di servizio richiesta
• determinazione di una sintassi di trasferimento
• trasferimento delle informazioni
• terminazione dell'associazione tra processi applicativi
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 60ENTITÀ DI APPLICAZIONE
Elementi di servizio comunia tutte le applicazioni (CASE)
Elementi di servizio specificiper classi di applicazioni (SASE)
Elementi di servizio specificidi particolari applicazioni (USSE)
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31
Modello OSI
• Architettura protocollare per– Informazione di utente (piano di utente)
– Informazione di segnalazione (piano di segnalazione)
– Informazione di gestione (piano di gestione)
• Protocol block
• Piano di utente e segnalazione in rete telefonica
• OSI oggi– strato MAC
– modello Internet
– Middleware
– separazione di piano di utente e di segnalazione in Internet
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 61
Strato fisico
• Scopo: assicurare l'indipendenza della comunicazione dalle caratteristiche fisiche del mezzo trasmissivo usato, fornendo un trasferimento trasparente ed affidabile dei dati
• Peculiarità:– il concetto di connessione e sia logico che fisico
– non vi è distinzione tra servizio orientato alla connessione e servizio senza connessione
– una connessione di strato fisico coinvolge le entità di strato fisico sia dei sistemi terminali che dei sistemi di rilegamento
• PH‐connessione – Classe di servizio: sincrono o asincrono; duplice, semi‐duplice o
semplice; punto‐punto, o punto‐multipunto
– Qualità di servizio: disponibilità, ritardo, errore
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 62
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32
Strato fisico
• PH‐connessione– attivazione
– trasferimento dei dati
– disattivazione
– macchina a stati
• Funzione MODEM
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 63
1 Inattiva
4 Attiva entrante, semi-duplice o semplice
3 Attiva uscente, semi-duplice o semplice
2 Attiva duplice
Ph-ACTIVATE richiesta
Ph-DEACTIVATE richiesta
Ph-ACTIVATE richiesta
Ph-ACTIVATE richiesta o indicazione
Ph-ACTIVATE Indicazione
Ph-DATA Indicazione
Ph-DATA richiesta
Ph-DATA richiesta o indicazione
Ph-DEACTIVATE richiesta o indicazione
Ph-DEACTIVATE richiesta o indicazione
Ph-DEACTIVATE richiesta o indicazione
Ph-ACTIVATE richiesta
Ph-ACTIVATE richiesta
DTEDCE
(modem)
InterfacciaDTE/DCE
DCE(modem) DTE
InterfacciaDTE/DCE
Linea dedicatao commutata
Strato fisico
• Protocolli di strato fisico:– caratteristiche meccaniche
– caratteristiche elettriche
– caratteristiche funzionali
– caratteristiche procedurali (solo queste negli altri strati)
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 64
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33
Strato fisico
• Caratteristiche meccaniche
33.45 mm
13 12 11 10 915 14
8 7 6 5 4 23 1
(a)
25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14
47.17 mm
13 12 11 10 9 8 7 6 5 2 134
(b)
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 65
Strato fisico
• Caratteristiche elettriche
G R
Generatore RicevitoreCavo
A A'
B B'
Rt
D T
Pilota TerminazioneCavo
Interfaccia
GR
Generatore RicevitoreCavo
A A'
C B'
(a)
(b)
(c)
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 66
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Strato fisico
• Caratteristiche funzionali
DCE
Ring Indication
Data Terminal Ready
Carrier Detect
Signal Ground
Data Set Ready
Clear To Send
Request To Send
Receive Data
Transmit DataShield Ground
22
20
8
7
6
5
4
3
2
1
RI
DTR
CD
SIG
DSR
CTS
RTS
RxD
TxD
SHG
DTE
Connettore 25 pinISO 2110
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 67
Strato fisico
• Caratteristiche procedurali (es. V24)
Composizionenumero
telefonico
DTR ON
RI ON
RTS ON
CTS ON
TonoAudio
Cifre diselezione
T x D
RTS OFF
CTS OFF
Toni Audio(Dati)
Toni Audio(OFF)
Toni Audio(Dati) R x D
RTS OFF
CTS OFF
CD OFFCD OFF
CTS OFF
RTS OFF
T x D
CTS ON
BreveRitardo
BreveRitardo
RTS ON
CD OFF
R x D
DSR ON
DTR ON
ModalitàDati
CD ON
Fas
e di
tras
ferim
ento
dat
i
Fas
e di
Inst
aura
zion
eF
ase
diab
batti
men
toToni Audio(OFF)
DCE(Modem)
DTE DCE(Modem)
DTE
InterfacciaDTE/DCE
InterfacciaDTE/DCE
Lineatelefonica
commutata
Spia luminosa accesa Spia luminosa spenta
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 68
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Strato di collegamento
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 69
Strato di Rete
Strato di Collegamento
DL-servizio
DLS-utente
DLS-fornitore
Protocollo di Rete
Protocollo di Collegamento
StratoFisico
1Pronto
2Connessione
uscente in attesa
3Connessione
entrante in attesa
4Trasferimento
dati
5Attesa di resetiniziato da unDLS-utente
6Attesa di reset
iniziato dalDLS-fornitore
DL
-DIS
CO
NN
EC
T
DL-
CO
NN
ECT
Ric
hies
ta
DL-C
ON
NEC
T
Indicazione
DL-
CO
NN
ECT
Ris
post
a
DL-C
ON
NEC
T
Conferm
a
DL-RESET
Richies
taDL-RESET
IndicazioneDL-RESET
RispostaDL-RESET
Confe
rma
DL-DATARichiesta/Indicazione
DL-
DIS
CO
NN
ECT
DL-DISCONNECTDL-
DISCO
NNECT
DL-D
ISCO
NN
ECT
Strato di collegamento
• Scopo: garantire il trasferimento trasparente ed affidabile delle unità dati del DL servizio
• Le funzionalità e i mezzi coinvolti hanno un significato solo su un piano logico
• Assicura:– indipendenza dallo strato fisico
– trasparenza delle informazioni trasferite
– trasferimento affidabile delle informazioni
– selezione di una qualità di servizio
– possibilità di indirizzamento dei dati
– gestione della connessione (come tutti gli strati, compito comune)
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 70
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Strato di collegamento
• Funzioni di strato– delimitazione e identificazione delle trame
– rivelazione degli errori di trasmissione
– recupero del corretto trasferimento delle trame in caso di errori
– controllo di flusso e di congestione
– gestione della connessione (instaurazione e abbattimento ed eventuale re‐inizializzazione)
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 71
Strato di collegamento
• Protocolli orientati al carattere• Trama = sequenza di caratteri, esistono caratteri di controllo
(es.: SOH, STX, ETX, EOT, ENQ, ACK, NAK, SYN, ETB, DLE)
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 72
ENQENQ
ACK
ACK
STX (Testo) ETXSTX (Testo) ETX
ACK
ACK
STX (Testo) ETXSTX (Testo) ETX
ACK
ACK
EOTEOT
Entità A Entità B
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Strato di collegamento
• Protocolli orientati al bit– Minima entità informativa=bit
– Lunghezza della trama qualunque
– La trama è strutturata in campi
– Le funzioni di controllo sono attuate da particolari configurazioni assunte da determinati campi
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 73
Intestazione Campo Informativo
PCI SDU
Strato di collegamento
• Delimitazione e identificazione delle trame– conteggio dei caratteri o delle cifre binarie (si inserisce in ogni trama
un carattere o un campo che indica la lunghezza della trama; in tal modo però un errore trasmissivo comporta l'impossibilità di riconoscere l'inizio della trama successiva)
– inserimento di campi di inizio e fine trama (flag: 01111110)
• Bit stuffing
• Per PDU di lunghezza fissa ‐> macchina a stati e correlazione (anche PCM)
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 74
1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1(a)
1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 1(c)
(b) 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 10 0
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Strato di collegamento
– violazione del codice di linea utilizzato dal livello fisico (possibile solo se si utilizza un'opportuna codifica di linea)
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 75
Strato di collegamento
• Rivelazione degli errori di trasmissione– Introduzione di ridondanza
• controllo di parità
• controllo di parità a blocchi
• codici rivelatori polinomiali
– codice a r bit (resto) rivela errori o gruppi di errori di lunghezza <=r
– esempio: resto= polinomio di grado <=15, campo FCS=16 bits (da x^15 fino a x^0 sono 16 componenti)
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 76
(a)
Bit di parità per colonne
Bit
di p
arit
à p
er
righ
e
0 1 0 1 0 0 1 1
0 0 0 0 1 1 0 0
0 0 1 1 1 0 1 0
1 1 0 0 0 1 0 1
0 0 0 1 0 1 1 1
0 1 1 0 1 0 1 0
1 0 0 0 1 1 0 0
0 1 0 1 0 0 0 0
(b)
Bit di parità per colonne
Bit
di p
arit
à p
er
righ
e
0 1 0 1 0 0 1 1
0 1 0 0 1 0 0 0
0 0 1 1 1 0 1 0
1 1 0 0 0 1 0 1
0 1 0 1 0 0 1 1
0 1 1 0 1 0 1 0
1 0 0 0 1 1 0 0
0 1 0 1 0 0 0 0
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Strato di collegamento
• Recupero degli errori– Auto‐correzione (es. FEC)
• Servizi real time
– Ri‐trasmissioni
• Servizi non real time
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 77
Strato di collegamento
• Recupero del corretto trasferimento delle trame in caso di errori; ri‐trasmissione– Serve un protocollo
– Procedura più usata=invio da parte della DL‐entità ricevente, di riscontri positivi o negativi delle trame ricevute
– Ciò non è sufficiente in quanto possono verificarsi stati di stallo
• temporizzatori
– Ciò non è ancora sufficiente in quanto si può correre il rischio di duplicazione della trama in ricezione
• numerazione delle trame
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 78
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Strato di collegamento
• ‘’costruzione’’ del protocollo– utilizzazione di
riscontri positivi e negativi
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 79
Trama CTrama C
ACK
ACK
Trama ATrama A
ACK
ACK
Trama BTrama B
ACK
ACK
Trama CTrama C (errata)
NACK
NACK
Entità A Entità B
Strato di collegamento
• ‘’costruzione’’ del protocollo– uso dei
temporizzatori
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 80
Inizio timer
Inizio timer
Fine timer
Timer scaduto
Trama ATrama A
ACKACK
ACK
Trama B(riemessa)
Trama B
ACK
Trama B
(a)
Entità A Entità B
Trama ATrama A
ACKACK
ACK
Trama B(riemessa) Trama B
(duplicata)
ACK
(b)
Trama BTrama B
ACK
Entità A Entità B
Inizio timer
Inizio timer
Fine timer
Timer scaduto
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Strato di collegamento
• ‘’costruzione’’ del protocollo– numerazione
delle trame
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 81
Trama (1)
Trama (1)
ACK (1)
ACK (1)
ACK (2)
Trama (2)
(riemessa) Trama (2)
(duplicata e scartata)
ACK (2)
(c)
Trama (2)Trama (2)
ACK (2)
Entità A Entità B
Inizio timer
Inizio timer
Fine timer
Timer scaduto
Strato di collegamento
PROCEDURE DI RECUPERO
– riscontro positivo con ri‐emissione, o stop&wait
• la DL‐entità può emettere una sola trama alla volta; per emettere la successiva deve attenderne il riscontro positivo [numerazione modulo 2 , una sola cifra binaria]
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 82
Inizio timer
Fine timer
Trama (0)Trama (0)
ACK (0)
ACK (0)
Trama (1)(riemessa)
Trama (1)
Entità A Entità B
Inizio timer
Fine timer
Inizio timer
Timer scaduto
Trama (1)
ACK (1)
Inizio timer
Timer scaduto Trama (1) Trama (1)(duplicata e scartata)
ACK (1)
ACK (1)
Trama (0)Trama (0)
ACK (0)
ACK (0)
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Strato di collegamento
PROCEDURE DI RECUPERO
– riscontro positivo con ri‐emissione, o stop&wait
• Prestazioni di portata
– Senza errore, (Time Out=Tempo di ciclo); rendimento=
, = , = ,
– Portata=
P= =
• Perciò si va su go‐back‐N
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 83
Strato di collegamento
PROCEDURE DI RECUPERO
– riscontro positivo con ri‐emissione, o stop&wait
• Prestazioni di portata
– Con errore, ipotesi Time Out=Tciclo, p=probabilità di errore bernoulliana
– Tempo medio per inviare una trama:
E{T}= (1‐p)+ 1 p ∗ 2 ∗ p (1‐p)* ∗ 3 ⋯
=(1‐p)* ∗ ∑ =(1‐p)* ∗ ∑ =
=(1‐p)* ∗ ∑ = =(1‐p)* ∗
1
– Rendimento= 1
– Portata=P= = 1
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 84
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Strato di collegamento
PROCEDURE DI RECUPERO
– finestra variabile con ri‐emissione non selettiva (go‐back‐N)
• la DL‐entità può emettere W trame senza attendere riscontro, W è la larghezza della finestra di trasmissione). Si definisce anche una finestra di ricezione = numero di trame che possono essere accettate in ricezione a prescindere dell'ordine di arrivo
• quando si rivela un'anomalia si richiede la ri‐emissione della trama mancante e di tutte le successive (equivale a finestra di ricezione=1)
• Funzionamento della finestra, valore minimo, massimo e corrente
• Considerazioni su prestazioni gobackN, effetti di Tp su portata, scelta di W
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 85
Strato di collegamento
PROCEDURE DI RECUPERO
– finestra variabile con ri‐emissione non selettiva
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 86
ACK (3)
ACK (3)
Entità A Entità B
REJ (3)
REJ (3)
Trama (0)
Trama (0)Trama (1)
Trama (1)Trama (2)
Trama (2)
Trama (3)
Trama (4)
Trama (4) scartata
Trama (5)
Trama (5) scartata
Trama (3)
Trama (3)Trama (4)
Trama (4)Trama (5)
Trama (5)
ACK (6)
ACK (6)
(a)
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Strato di collegamento
PROCEDURE DI RECUPERO
– finestra variabile con ri‐emissione selettiva
• la DL‐entità può emettere W trame senza attendere riscontro, W e' la larghezza della finestra di trasmissione
• quando si rivela un'anomalia si richiede la ri‐emissione della sola trama mancante (equivale a finestra di ricezione>1)
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 87
Strato di collegamento
PROCEDURE DI RECUPERO
– finestra variabile con ri‐emissione selettiva
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 88
ACK (3)
ACK (3)
Entità A Entità B
SEL REJ (3)
SEL REJ (3)
Trama (0)
Trama (0)Trama (1)
Trama (1)Trama (2)
Trama (2)
Trama (3)
Trama (4)
Trama (4) accettata
Trama (5)
Trama (5) accettata
Trama (3)
Trama (3)
ACK (6)
ACK (6)
(b)
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45
Strato di collegamento
• Controllo di flusso e di congestione– Definizioni e differenze
• Controllo di flusso regola velocità tra due terminali
• Controllo di congestione protegge la rete
– Controllo di congestione
• Reattivo (servizi no real time)
• Preventivo (servizi real time)
– Descrizione del traffico
– Controllo di ammissione
– Policing
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 89
Strato di collegamento
• Controllo di flusso e di congestione– Controllo di flusso
• L'entità ricevente deve poter imporre a quella trasmittente di rallentare l'emissione delle trame
• Si possono utilizzare le regole protocollari introdotte per il recupero di errori (es. finestra di trasmissione)
– Effetto del time out su controllo di flusso, motivazione RR e RNR
• Oppure si va a strato 3 dove fai controllo di flusso e congestione, senza time out
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 90
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46
Strato di collegamento
• Gestione della connessione (instaurazione e abbattimento ed eventuale re‐inizializzazione)– NRM (Normal Response Mode) la stazione primaria governa lo
scambio delle trame, instaura e abbatte la connessione, le stazioni secondarie possono iniziare ad emettere solo dopo aver ricevuta esplicita autorizzazione
– ARM (Asynchronous Response Mode) ogni stazione può instaurare ed abbattere la connessione, ogni stazione può emettere trame senza attendere l'autorizzazione dell'altra stazione
– ABM (Asynchronous Balanced Mode) ogni stazione può instaurare ed abbattere la connessione, ogni stazione può emettere e ricevere trame senza attendere l'autorizzazione dell'altra stazione
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 91
Strato di collegamento
• X.25 di livello 2 (a scopo solo didattico)– Formato della trama
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 92
Delimitatore Indirizzo Controllo InformazioneSequenza di controllo della trama
Delimitatore
F 01111110
A 8 bit
C 8 bit
I N bit
FCS 16 bit
F 01111110
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Strato di collegamento
• X.25 di livello 2 (a scopo solo didattico)– Formato del campo controllo
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 93
Tipo di trama Comandi Risposte Codifica
1 2 3 4 5 6 7 8
Informativa I 0 N(s) P N(r)
Supervisione
RR
RNR
REJ
RR
RNR
REJ
1 0 0 0 P/F N(r)
1 0 1 0 P/F N(r)
1 0 0 1 P/F N(r)
Non numerata
SARM
SABM
DISC
DM
UA
FRMR
1 1 1 1 P/F 0 0 0
1 1 1 1 P 1 0 0
1 1 0 0 P 0 1 0
1 1 0 0 F 1 1 0
1 1 1 0 F 1 1 0
Strato di collegamento
• X.25 di livello 2 (a scopo solo didattico)– Diagramma semplificato di transizione di stato delle procedure di
instaurazione e di abbattimento
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 94
DCE
SABM
UA/DM
1Disconnessione
6Errore di
procedura
2Richiesta di connessione
4Rigetto di
trama
5Richiesta di
disconnessione
3Trasferimento
dati
DTE
DTE
DTE
DTE
DTE
DCE DCE
DCE
DCE
DTE DTE
DISC
DM
DM
UA
SABM SABM
UA
SABM FRMR DISC
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Strato di collegamento
• X.25 di livello 2– Esempi
• (a) trasferimento corretto delle trame
• (b) errore su una trama informativa
• (c) errore su un riscontro
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 95
I (0,0) I (1,0) RR1 RR2 RR3 I (2,3)
I (0,0) RR1 I (3,2)I (2,2)I (1,2)
A B
B A
(a)
I (1,3) REJ4 I (4,5)I (3,4)I (2,4)
I (3,0) I (5,4)I (5,3) I (6,3) I (4,3)I (4,1)
Fuori sequenza
A B
B A
(b)
I (2,0) I (3,0)I (2,0)
Timer T1
RR4RR3 REJ3
A B
B A
(c)
Trama errata
Strato di collegamento
• Paragone passo‐passo, end‐to‐end• Scelta della finestra in X.25 con tutti questi strumenti sia a
strato 2 che 3 è facile; problema di TCP• Relazione tra finestra e numerazione trame
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 96
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49
Strato di collegamento
• Ambiguità sui numeri di sequenza (Wr=1, Wt=4)
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 97
Emissionea finestra:WT=4 ACK (0)
Entità A Entità B
Trama (0)Trama (0)
Trama (1)Trama (1)
Trama (2)Trama (2)
Trama (0)
(duplicata)
Trama (0): Accettatacome nuova ????
Ambiguità
Numerazionebase 4 {0,1,2,3}
Trama (3)Trama (3)
Timer ScadutoInizio Timer
ACK (0)ACK (0)
Strato di collegamento
– Finestra di ricezione=finestra di trasmissione, Wr=Wt
• Per evitare ambiguità, se abbiamo numero di sequenza modulo M, la finestra massima di tramissione e ricezione deve essere sempre pari a M/2
• Controesempio
– M=8
– W=5
• A ha finestra da 0 a 4
• B ha finestra da 0 a 4
• A trasmette i pacchetti 0, 1, 2, 3, 4
• B riceve 0,1,2,3,4 e manda i riscontri per 0,1,2,3,4 che vanno persi e
• muove la finestra ‐> 5 a 1
• dopo un timeout A ritrasmette 0,1,2,3,4
• B riceve 0,1,2,3,4 e interpreta 0 e 1 come nuovi pacchetti invece che
• vecchi, visto che la sua finestra permette di ricevere 0 e 1, mentre
• scarta 2,3,4© Nicola Blefari Melazzi Slide # 98
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Strato di rete
• STRATO DI RETE• Indirizzamento
• Instradamento
• Controllo di flusso e di congestione
• Statistiche del trasferimento
• Lo strato di rete è il primo (nella gerarchia OSI) in cui si pone il problema di trasferimento da estremo a estremo
• Alternative:– orientato alla connessione
– senza connessione
• Nello strato 1 questa differenza non ha senso
• Nello strato 2 ha importanza marginale
• Nello strato 3 ha una rilevanza particolare
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 99
Strato di rete
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 100
3
2
1
3
2
1
Rete
DLconnessione
PHconnessione
N-connessioni
PHconnessione
N-connessioni
DLconnessione
ST
RA
TI
DTE /A DCE/A DCE/B DTE /B
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Strato di rete
• X25, strato 3 (a scopo solo didattico)
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 101
Pacchetto
Controllo Dati
Segnalazione Controllo deltrasferimento di dati
Instaurazionedi chiamata
Abbattimentodi chiamata
Supervisione Interrupt Reset Restart
Strato di rete
• X25, strato 3 (a scopo solo didattico)
– richiesta di chiamata
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 102
45678 3 2 1
0 D X X GCL
NCL
0 0 0 0 1 0 1 1
Lunghezza indirizzoDTE chiamante
Lunghezza indirizzoDTE chiamato
Indirizzi DTE
0 0 0 0
Lunghezza prestazioni
Prestazioni
Dati dell'utente chiamante
1
2
3
4
Bit
Ott
ett
i
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Strato di rete
• X25, strato 3 (a scopo solo didattico)
– pacchetti di dati
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 103
45678 3 2 1
Q D 0 1 GCL
NCL
P(R) M P(S) 0
1
2
3
Bit
Otte
tti
Dati d'utente
(a)
45678 3 2 1
Q D 1 0 GCL
NCL
P(S) 0
1
2
3
4
Bit
Otte
tti
Dati d'utente
P(R) M
(b)
Strato di rete
• X25, strato 3 (a scopo solo didattico)
– Macchine a stati
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 104
1Pronto
2DTE in attesa di
instaurazione
3DCE in attesa di
instaurazione
4Collisione di
chiamata
5Trasferimento di
dati
DTE/CAR DCE/INC
DTE/CAR
DCE/CON
DTE/CAC
DCE/INC
DCE/CON
6DTE in attesa di
abbattimento
7DCE in attesa di
abbattimento
1Pronto
DTE/CLR DCE/CLI
DTE/CLR DTE/CAC o CAR
DC
E/C
LC o C
LI
DCE/CLI
Qualsiasi stato eccetto 6 e 7
DCE/CON
DTE
/CLC
o C
LR
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53
Strato di rete
• X25, strato 3 (a scopo solo didattico)
– Controllo di flusso a finestra
• No time out
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 105
0
1
2
3
4
5
6
7
Limiteinferiore
Limitesuperiore
Finestra diTrasmissione
0
1
2
3
4
5
6
7
Finestra diRicezione
Limiteinferiore
Limitesuperiore
Strato di rete
• Concetti generali, indirizzamento:– unicità
– gerarchico
– non gerarchico
– legato alla posizione geografica
– indipendente dalla posizione geografica
– conseguenze sull’ instradamento (es. Manhattan, Roma, Tokyo)
• Numero telefonico fisso: +39 06 7259 7501 (number portability?)
• Numero telefonico mobile: +39 320 4307654
• Numero verde: 800 123 123
• Indirizzo IP: 160.80.80.1
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 106
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54
Strato di rete
• Concetti generali, instradamento:– statico, dinamico, adattativo
– centralizzato, distribuito
– con informazioni globali (link state) o locali (distance vector)
– gerarchico, non gerarchico
– reattivo, proattivo (MANET)
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 107
Strato di rete
• Concetto di rete cellulare• Instradamento in rete cellulare
– HLR+VLR
– Solo HLR‐>rilevante scambio di informazione di segnalazione
• Quando un terminale entra per la prima volta in una certa area di localizzazione, i suoi dati vengono copiati dal HLR al VLR dell'area "visitata“
• Quando si vuole effettuare una chiamata verso un certo terminale, si interroga l'HLR, che fornisce l'identificazione del VLR in cui il terminale è registrato in quel momento. Gli altri dati necessari sono reperiti localmente nel VLR
• Quando è invece il terminale in questione a voler effettuare una chiamata, esso non ha necessità di reperire i dati che lo riguardano nel HLR, in quanto può trovarli nel VLR
• Inoltre per comunicazioni iniziate e terminate in una area servita da un certo VLR non è necessario interrogare l'HLR
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 108
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Strato di rete
• Concetto di rete cellulare– L’informazione di localizzazione è contenuta in tre luoghi: nel HLR, nel
VLR e nel terminale. Questa informazione cambia nel tempo ed è quindi necessario mantenere una consistenza tra queste entità
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 109
HLR
Vecchio VLR,area X
3
4'
4
2
15
Area XArea Y
Nuovo VLR,area Y
A
HLRHLR
Vecchio VLR,area X
3
4'
4
2
15
Area XArea Y
Nuovo VLR,area Y
A
Strato di rete
• Percorso «fisico» di una unità di dati, sistemi omogenei
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 110
Strati di
utilizzazione
Strato 3
Strato 2
Strato 1
Strati di
utilizzazione
Strato 3
Strato 2
Strato 1
Apparecchio terminale
Nodo di accesso
Nodo di transito
Apparecchio terminale
Nodo di accesso
Strato 3
Strato 2
Strato 1
Strato 3
Strato 2
Strato 1
Strato 3
Strato 2
Strato 1
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Strato di rete
• Percorso «fisico» di una unità di dati, sistemi diversi
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 111
STRATIAPPLICATIVI
STRATO 4
STRATO 3 - 1
STRATO 2 - 1
STRATO 1 - 1
Host A Host B
Sistema diInterconnessione
GSotto-rete 1Sotto-rete 2Sotto-rete 1
Strato 3 - 1
Strato 2 - 1
Strato 1 - 1
Strato 3 - 2
Strato 2 - 2
Strato 1 - 2
STRATIAPPLICATIVI
STRATO 4
STRATO 3 - 2
STRATO 2 - 2
STRATO 1 - 2
Modi di trasferimento
• Il modo di trasferimento di una rete di TLC è la modalità operativa utilizzata dalla rete per trasferire l'informazione tra gli utenti
• Aspetti prestazionali (=requisiti di progetto)– integrità informativa
• bassa o nulla perdita di unità informativa dovuta a congestione di rete
– trasparenza temporale
• bassa o nulla variabilità del ritardo di transito
– grado di flessibilità di accesso
• accettazione di diverse tipologie di emissione delle sorgenti (=+efficienza)
• legame con tariffazione (es. telefono e UMTS)
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 112
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57
Modi di trasferimento
• Integrità informativa– quanto l’insieme delle UI ricevute è simile all’insieme delle UI
trasmesse
– perdite dovute a congestione (no errori trasmissivi)
• più memorie (buffer) in rete, meno perdite, più ritardi
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 113
Rete TLC
SO NO NEMAAL CIPRON TO
NO NEMAALPRON
SO NO NEMAAL CIPRON TO
basso g.i.i.
alto g.i.i.
Modi di trasferimento
• Trasparenza temporale– quanto la sequenza degli intervalli d’interarrivo delle UI in ricezione è
simile alla sequenza degli intervalli d’interpartenza delle UI in trasmissione
• più memorie (buffer) in rete, meno perdite, più ritardi, più variabilità del ritardo
• Un modo di trasferimento è temporalmente trasparente quando la variabilità dei ritardi è nulla (ovvero i ritardi sono costanti)
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 114
Temporalmente trasparente
UI 1 UI 2 UI 3 UI 4 UI 5
tempo
UI 1 UI 2 UI 3 UI 4 UI 5
tempo
UI trasmesse
UI ricevute
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Modi di trasferimento
• Trasparenza temporale
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 115
NON Temporalmente trasparente
UI 1 UI 2 UI 3 UI 4 UI 5
tempo
UI 1 UI 2 UI 3 UI 4 UI 5
tempo
UI trasmesse
UI ricevute
Modi di trasferimento
– Equalizzazione dei ritardi, quando il modo è non trasparente, ma gli utenti richiedono trasparenza temporale (es. voce su IP)– Aggiunge ulteriore ritardo
– CBR: posso dedurre ritardo subito
– VBR: devo aggiungere time stamp
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 116
Asse
di e
mis
sion
e
Asse
di r
icos
truzi
one
Tempo
Te
mp
o
Pacchetto scartato
Ritardo di transito Ritardo di equalizzazione
S A/D Pacch. DD/ADe- pacch.
BufferRete a
pacchetto
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Modi di trasferimento
• Requisiti contrastanti– Reti dedicate (meno problemi) e reti integrate (più problemi)
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 117
• Grado di flessibilità di accesso
• accettazione di diverse tipologie di emissione delle sorgenti
• Grado di trasparenza temporale• ritardi poco variabili
• Grado di integrità informativa• poche perdite
CircuitSwitching
Modo a circuito(rete telefonica)
FastCircuitSwitching
BurstSwitching
AsynchronousTransfer Mode
FrameRelaying
PacketSwitching(VC)
PacketSwitching(DG)
Modo a pacchetto(IP in Internet)
Modi di trasferimento
• Componenti– Lo schema di multiplazione: identifica le modalità logiche adottate
per l'utilizzazione della capacità di trasferimento dei rami della rete
– Il principio di commutazione: identifica i concetti generali su cui è basato il funzionamento dei nodi di commutazione, ovvero i modi con cui l'informazione è trattata all'interno di un nodo
– L’ architettura protocollare: individua l'architettura funzionale delle apparecchiature di rete, ovvero le funzioni che un nodo deve svolgere sulle informazioni entranti
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 118
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Modi di trasferimento, multiplazione
• Frequenza• Codice• Tempo
– Asse temporale indiviso
– Asse temporale diviso in intervalli
• Con trama
• Senza trama
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 119
Con asse deitempi indiviso
Multiplazione adivisione di tempo
Con asse dei tempisuddiviso in IT
Modi di trasferimento, multiplazione
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 120
Delimitatore (flag)
Tempo
Asse temporaleindiviso
Intervallo temporale (slot)Asse temporaleDiviso in intervalli temporali (slot)
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Modi di trasferimento, multiplazione
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 121
Multiplazione adivisione di tempo
Con organizzazionein trama
Senza organizzazionein trama
Con asse dei tempisuddiviso in IT
Con etichetta(indirizzamentoesplicito)
Senza etichetta(indirizzamentoImplicito, delimitazione implicita)
Con asse deitempi indiviso
Delimitazioneesplicita
Delimitazioneimplicita
Modi di trasferimento, multiplazione
• Trama
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 122
Assediviso
Con trama
Trama # i + 1Trama # i ‐ 1 Trama # i
Senza trama
Parola diallineamento
1 1 33
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Modi di trasferimento, multiplazione
• Multiplazione statica, con trama– trama PCM
• Il segnale fonico è campionato a frequenza uguale a 8 kHz (8000 campioni al secondo, 1 campione ogni 125 µs) ed ogni campione è codificato con 8 bit
• Ogni campione è inserito in un intervallo di canale (slot) di una trama multiplex PCM; la durata della trama è uguale a 125 µs
• Ogni slot ha lunghezza uguale a 8 bit, mentre la banda associata ad ogni slot è uguale a 64 kbit/s
• Se si considera un ritmo binario Cm uguale a 2.048 Mbit/s (Gruppo PCM primario), la trama sarà composta da 32 intervalli di canale
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 123
125 µS
0 1 2 30 31
. . . . . . . .
0 1 2 30 31
Modi di trasferimento, multiplazione
• Multiplazione statica, con trama– capacità del canale di base=Cs=Cm*Ls*Ltrama
– sovramultiplazione=assegnazione di più canali di base allo stesso utente (es. GPRS)
– sottomultiplazione=divisione di un canale di base in sotto‐canali
– adatta per sorgenti a ritmo binario costante (CBR)
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 124
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Modi di trasferimento, multiplazione
• Multiplazione dinamica (o statistica)– asse dei tempi indiviso, diviso (o trama dinamica)
– indirizzamento esplicito
– adatta per sorgenti a ritmo binario variabile (VBR)
– Obiettivo=aumentare l’efficienza, facendo condividere lo stesso canale un numero maggiore di utenti, rispetto alla multiplazione statica, contando sul fatto che gli utenti non siano sempre attivi (=VBR)
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 125
Modi di trasferimento, multiplazione
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 126
A
B
C
MCA bit/s
CB bit/s
CC bit/s
CM bit/s
CM > CA, CB, CC
MU
X
DE
MU
X
A
B
C
M
A A
B B B
C
A B B C A B
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Modi di trasferimento, multiplazione
• Problema– data capacità del canale, CM, quanti utenti (sorgenti) possono essere
multiplate?
– viceversa, date delle sorgenti, quale deve essere la capacità del canale multiplato?
• Bisogna conoscere il comportamento statistico delle sorgenti
• Fm,i=ritmo binario medio della sorgente i‐esima
• Fp,i=ritmo binario medio della sorgente i‐esima
∑ , ≤ C ≤∑ ,
Migliore efficienza<‐‐‐C ‐‐‐>Migliori prestazioni
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 127
Modi di trasferimento, multiplazione
– 100 sorgenti con attività = 0.1; distribuzione del numero N di sorgenti simultaneamente attive
N
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000
0.05
0.1
0.15
Prob. N sorgenti attive sim
ultan
eam
ente
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 128
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Commutazione
• Per un nodo della rete logica, definisce il modo secondo cui un qualunque ingresso del nodo (ramo di ingresso) viene associato logicamente con una qualunque uscita (ramo di uscita)
• Lo scopo è trasferire le UI provenienti dai rami di ingresso agli opportuni rami di uscita del nodo
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 129
Nododi commutazione
ingresso uscita
Commutazione
• E’ attuata per mezzo delle funzioni di instradamento e di attraversamento– l’instradamento è la funzione decisionale, che ha lo scopo di stabilire
il ramo di uscita verso cui deve essere inoltrato una UI che perviene da un ramo d’ingresso
– l’attraversamento è la funzione attuativa, che ha lo scopo di trasferire, attraverso quel nodo, una UI da un ramo d’ingresso ad uno di uscita
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 130
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66
Commutazione
• La funzione di instradamento può essere effettuata– durante la fase di instaurazione della chiamata
• per servizi di trasferimento orientati alla connessione, associata a strategie di pre‐assegnazione individuale o collettiva delle risorse
– per ciascuna UI
• per servizi di trasferimento senza connessione, associata a strategie di assegnazione a domanda
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 131
Commutazione
• L’ attraversamento di un nodo può avvenire con due differenti tecniche– con connessione diretta, il percorso interno ingresso‐uscita è
temporalmente trasparente
• associata alla multiplazione senza etichetta
– con connessione ad immagazzinamento e rilancio; ogni UI attraversante il nodo viene memorizzata prima di essere rilanciata verso l’uscita
• associata alla multiplazione con etichetta
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 132
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Commutazione
• Connessione diretta– a divisione di spazio
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 133
Linee di ingresso
Linee di uscita
Nodo di commutazione
Commutazione
• Connessione diretta– a divisione di tempo
A
B
C
CA bit/s
CB bit/s
CC bit/s
MU
X
DE
MU
X
Nodo di commutazione?
Trama
Trama
Trama
Trama
CM = CA + CB+ CC
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 134
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Commutazione
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 135TEMPO
i
j
i
j
Trama # k Trama # k + 1
Intervallotemporale
Unitàinformativa
i i
j j j
Trama # k Trama # k + 1
Ingresso
Uscita
Ingresso
Uscita
Commutazione
• Connessione diretta– a divisione di tempo
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 136
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Commutazione
• Immagazinamento e rilancio
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 137
1
2
3
Instradamento
Trasmissione
Linee di ingresso
Linee di
uscita
Architettura protocollare
Protocolli di utilizzazioneStrati diutilizz.
Strati diutilizz.
Strati ditrasfer.Strati ditrasfer.
Strati diutilizz.
Strati diutilizz.
Strati ditrasfer.Strati ditrasfer.
Strati ditrasfer.Strati ditrasfer. Strati di
trasfer.Strati ditrasfer.
Strati ditrasfer.Strati ditrasfer.
Sezionedi accesso
Sezione direte interna
Sezionedi accesso
Protocollidi accesso
Protocollidi rete interna
Protocollidi accesso
Protocollidi rete interna
Apparecchioterminale
Nododi
transito
Apparecchioterminale
Nodo diaccesso
Nodo diaccesso
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 138
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70
Modo a circuito
• Servizio di trasferimento:– con connessione
• Multiplazione:– statica
• Commutazione:– attraversamento con connessione diretta
• Architettura protocollare:– strato MT nello strato 1
• Temporalmente trasparente, non flessibile, integrità informativa
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 139
Modo a circuito
• Una rete che utilizza il modo di trasferimento a circuito mette a disposizione degli utenti impegnati in una chiamata un CIRCUITO FISICO che rimane ad essi DEDICATO per tutta la durata della comunicazione
A
BD
E
1
2
Utente
Utente
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 140
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71
Modo a circuito
• Lo schema di multiplazione utilizzato è senza etichetta, statica a divisione di tempo– Il segnale fonico è campionato a frequenza uguale a 8 kHz (8000
campioni al secondo, 1 campione ogni 125 µs) ed ogni campione è codificato con 8 bit e inserito in un intervallo di canale (slot) di una trama multiplex PCM; la durata della trama è uguale a 125 µs
– Ogni slot ha lunghezza uguale a 8 bit, mentre la banda associata ad ogni slot è uguale a 64 kbit/s
– Se si considera un ritmo binario Cm uguale a 2.048 Mbit/s (Gruppo PCM primario), la trama sarà composta da 32 intervalli di canale
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 141
0 1 2 30 31
. . . . . . . .
0 1 2 30 31
125 µs
Modo a circuito
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 142
A
B
C
CA bit/s
CB bit/s
CC bit/s
MU
X
DE
MU
X
Nodo di commutazione
Trama
Trama
Trama
Trama
CM = CA + CB+ CC
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Modo a circuito
• Orientato alla connessione, pre‐assegnazione individuale
• In ogni chiamata possono essere distinte tre fasi:
– Fase di INSTAURAZIONE: in questa fase, attraverso lo scambio di messaggi di segnalazione tra utenti e apparati di rete, viene creato il circuito fisico in rete
– Fase di TRASFERIMENTO: in questa fase viene effettuata lo scambio di informazioni tra gli utenti impegnati nella chiamata; in questa fase la rete è completamente trasparente e non effettua alcuna operazione sulle informazioni in transito
– Fase di ABBATTIMENTO: in questa fase vengono rilasciate le risorse di rete precedentemente assegnate agli utenti impegnati nella chiamata
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 143
Modo a circuito
• La durata richiesta all'instaurazione della chiamata è detta RITARDO DI INSTAURAZIONE– dovuto al tempo di
elaborazione dei messaggi di segnalazione nei nodi di commutazione e dal tipo di protocollo di segnalazione utilizzato
A B C D
Informazioni d'utente
Fas
e d
i in
stau
razi
on
eF
ase
di
tras
feri
men
toF
ase
di
abb
atti
men
to
Du
rata
del
la c
hia
mat
a
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 144
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73
Architettura protocollaremodo a circuito piano di utente
Strati diutilizzaz.Strati diutilizzaz.
Strato 2Strato 2
Strato 3Strato 3
Strato 1Strato 1
Nodo diaccesso
Nodo diaccesso
Nodo ditransito
Apparecchioterminale
Apparecchioterminale
Strato 1Strato 1 Strato 1Strato 1 Strato 1Strato 1
Strati diutilizzaz.Strati diutilizzaz.
Strato 2Strato 2
Strato 3Strato 3
Strato 1Strato 1
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 145
Architettura protocollaremodo a circuito piano di segnalazione
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 146
Strati diutilizzaz.Strati diutilizzaz.
Strato 2Strato 2
Strato 3Strato 3
Strato 1Strato 1
Nodo diaccesso
Nodo diaccesso
Nodo ditransito
Apparecchioterminale
Apparecchioterminale
Strato 1Strato 1 Strato 1Strato 1 Strato 1Strato 1
Strati diutilizzaz.Strati diutilizzaz.
Strato 2Strato 2
Strato 3Strato 3
Strato 1Strato 1
Strato 2Strato 2
Strato 3Strato 3
Strato 2Strato 2
Strato 3Strato 3
Strato 2Strato 2
Strato 3Strato 3
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74
Modo a circuito
• Se le risorse di rete non sono temporaneamente sufficienti all'instaurazione della chiamata, la rete è detta trovarsi in situazione di CONGESTIONE– CONGESTIONE ESTERNA se l'indisponibilità delle risorse si riferisce
alla mancanza, in uno o più dei rami della rete, di un canale da assegnare alla chiamata
– CONGESTIONE INTERNA se l'indisponibilità delle risorse si riferisce alla mancanza, in uno o più dei nodi della rete, di un percorso interno da assegnare alla chiamata.
• Se una chiamata incontra uno stato di congestione della rete questa non può essere instaurata ed è quindi PERDUTA– Il dimensionamento di una rete a circuito si effettua in base ad un
valore prefissato di PROBABILITA' DI PERDITA, ovvero alla probabilità che una richiesta di servizio presentata alla rete non sia accolta
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 147
Modo a circuito
• Trattamento della segnalazione– Segnalazione di utente
– Segnalazione inter‐nodale
– Segnalazione associata al canale (SAC)
• In banda
• Fuori banda
– Segnalazione a canale comune (SCC)
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 148
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75
Modo a circuito
• Trattamento della segnalazione
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 149Informazioni di segnalazione Informazioni d'utente
Instaurazione Richiamata Abbattimento
Trasferim. Trasferim.(a)
SA
C i
n b
and
a
Instaurazione Richiamata Abbattimento
tempo
Trasferimento(b)
SA
C f
uo
ri b
and
a
Modo a pacchetto
• Servizio di trasferimento:– con o senza connessione
• Multiplazione:– dinamica (con etichetta)
• Commutazione:– attraversamento con connessione ad immagazzinamento e rilancio
• Architettura protocollare:– strato MT nello strato 3
• Temporalmente non trasparente, flessibile, «no» integrità informativa
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 150
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76
Modo a pacchetto
• Le unità di dati trasferite in rete sono detti PACCHETTI e sono composte da un'INTESTAZIONE, contenente informazioni di controllo della comunicazione e da un CAMPO INFORMATIVO contenente le informazioni d'utente
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 151
Intestazione Campo informativo
Lh Li
Modo a pacchetto, commutazione
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 152
A
B
C
�
�
CA bit/s
CB bit/s
CC bit/s
MU
X
DE
MU
X
1
2
3
Instradamento
Trasmissione
Linee di ingresso
Linee di
uscita
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77
Modo a pacchetto
• Commutazione a immagazinamento e rilancio• Il ritardo di commutazione è composto da due componenti:
– 1) fissa composta dai tempi di elaborazione e di propagazione
– 2) variabile composta dal tempo di memorizzazione in uscita
A
B
C
1
2
3
Unità di Comando
Line
e di
Ingr
esso
Line
e di
Usc
ita
Sezione di Connessione
Sezione di Memorizzazione
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 153
Modo a pacchetto
• Esistono due alternative– Datagramma (come IP, pacchetto «puro»)
• Assegnazione risorse a domanda, senza connessione
– Circuito virtuale
• Assegnazione risorse a pre‐assegnazione collettiva, con connessione
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 154
16/11/2012
78
Modo a pacchetto, datagramma
– Il trasferimento dei pacchetti avviene senza accertare preventivamente la disponibilità dell'utente chiamato all'effettuazione dello scambio informativo
– Non esistono le fasi di instaurazione e di abbattimento di una chiamata ed ogni pacchetto è gestito dalla rete indipendentemente dagli altri, anche se fanno parte della stessa comunicazione
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 155
U
U
A
B
CD
E
Modo a pacchetto, circuito virtuale
– Orientato alla connessione
• Esistono quindi, oltre alla fase di trasferimento informativo, anche le fasi di instaurazione ed abbattimento del CIRCUITO VIRTUALE.
– Durante la fase di instaurazione viene:
• identificato il cammino fisico che i pacchetti seguiranno in rete (Funzione di INSTRADAMENTO);
• accertata la possibilità di instaurare la connessione (funzione di CONTROLLO DI ACCETTAZIONE DI CHIAMATA)
• effettuata un'ASSEGNAZIONE LOGICA delle risorse di rete
• assegnati opportuni IDENTIFICATORI della chiamata che saranno trasportati da tutti i pacchetti appartenenti alla chiamata stessa
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 156
16/11/2012
79
Modo a pacchetto, circuito virtuale
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 157
A B C D
Fa
se d
i in
sta
ura
zio
ne
Nodi di commutazione
Pa
cch
ett
o d
i se
gna
lazi
one
1234
Messaggio
Fa
se d
i ab
ba
ttim
ent
o
pa
cch
ett
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form
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Modo a pacchetto, circuito virtuale
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 158
U
U
A
B
CD
E
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80
Modo a pacchetto, circuito virtuale
• In una rete a commutazione di pacchetto a circuito virtuale una chiamata è identificata su ogni ramo della rete da un identificatore detto NUMERO DI CANALE LOGICO
Ramo Nodo B Nodo D Nodo E Entrante 4 2 8 Uscente 2 8 1
Tabella di attraversamento
U
U
A
B
CD
E
Canalelogico 4
Canale logico 2
Canale logico 8
Canale logico 1
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 159
Modo a pacchetto, architettura protocollare
Strati diutilizzaz.Strati diutilizzaz.
Strato 2Strato 2
Strato 3Strato 3
Strato 1Strato 1
Nodo diaccesso
Nodo diaccesso
Nodo ditransito
Apparecchioterminale
Apparecchioterminale
Strato 1Strato 1 Strato 1Strato 1 Strato 1Strato 1
Strati diutilizzaz.Strati diutilizzaz.
Strato 2Strato 2
Strato 3Strato 3
Strato 1Strato 1
Strato 2Strato 2
Strato 3Strato 3
Strato 2Strato 2
Strato 3Strato 3
Strato 2Strato 2
Strato 3Strato 3
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 160
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Confronto tra modi di trasferimento
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 161
Modalità di trasferimento
Assegnazione delle risorse
Modalità di funzionamento dei nodi di commutazione
Risoluzione conflitti di instaurazione
Risoluzione conflitti di trasferimento
Allocazione di banda agli utenti
Prestazioni: trasparenza temporale
Prestazioni: integrità informativa
Prestazioni: flessibilità
Multiplazione
Commutazione
Architettura protocollare, strati del piano di utente
Circuito Con connessione
Pre‐assegnazione individuale
Stateful Tipicamente a perdita
No conflitti
Picco (dell’utente)
Alta Alta Bassa Statica Connessione diretta
1
Pacchetto circuito virtuale
Con connessione
Pre‐assegnazione collettiva
Stateful Tipicamente a perdita
Tipicamente a ritardo
Intermedia tra picco e media (dell’utente)
Media Media Media Dinamica Immagazzinamento e rilancio
‐>3
Pacchetto datagramma
Senza connessione
A domanda
Stateless No conflitti
Tipicamente a ritardo
No Bassa Bassa Alta Dinamica Immagazzinamento e rilancio
‐>3
Domande?
Nicola Blefari Melazzi, Ph. D.Full Professor of Telecommunications
Chair of the Department of Electronic Engineering
e‐mail: [email protected]://blefari.eln.uniroma2.it
Phone: +39 06 7259 7501Fax: +39 06 7259 7435
UNIVERSITY OF ROME “TOR VERGATA”Department of Electronics EngineeringVia del Politecnico, 1 ‐ 00133 Rome ‐ Italy
© Nicola Blefari Melazzi Slide # 162