Lezione 03 - Tipi ed elementi di rete e commutazione

Data: giovedì 27 febbraio 2025 · Fonte: slide del corso Internet, UniPD (L03, esercizi di analisi delle prestazioni e di commutazione)

Argomenti trattati

1. Esercizi di analisi delle prestazioni: trasferimento con handshake, goodput, ritardo su più collegamenti, satellite geostazionario.
2. Tipi di rete per estensione (BAN, WLAN, LAN, MAN, WAN, WSN), mezzi trasmissivi e topologie (bus, stella, anello, maglia).
3. Elementi di rete: hub, bridge, switch (tabella di inoltro che si impara dagli indirizzi sorgente), router; confronto per livello, isolamento del traffico, plug and play.
4. Commutazione di circuito e di pacchetto (datagramma e circuito virtuale), tempi di consegna, numero ottimo di pacchetti.
5. Esercizi sulla commutazione di pacchetto: pacchetti in coda su collegamenti con bitrate diversi, frammentazione, traffico concorrente.

Teoria

• Tipi di rete e topologieLe reti si classificano per estensione (BAN, WLAN, LAN, MAN, WAN, WSN), per mezzo trasmissivo (aria, fibra, rame, luce visibile) e per topologia: bus (mezzo condiviso, collisioni), stella (nodo centrale, collo di bottiglia), anello (ogni nodo inoltra al successivo), maglia (collegamento diretto tra ogni coppia: $n(n-1)/2$ collegamenti). La scelta dipende da affidabilità, scalabilità, protocollo e mezzo fisico.Tipi di rete e topologie → — classificazione per estensione, mezzo e topologia
• Elementi di rete - hub, switch e routerI dispositivi che interconnettono le reti si distinguono per il livello della pila che arrivano a leggere. Hub (livello 1): ripetitore, rigenera il segnale e lo manda su tutte le porte, tutte le stazioni condividono la capacità. Bridge e switch (livello 2): leggono l'indirizzo MAC e inoltrano solo verso la porta giusta, imparando la tabella (FDB) dagli indirizzi sorgente. Router (livello 3): leggono l'indirizzo IP e collegano reti indipendenti (internetwork). Switch e bridge isolano il traffico e sono plug and play; il router fa instradamento ottimo ma va configurato.Elementi di rete - hub, switch e router → — dispositivi e livello della pila
• Commutazione di circuito e di pacchettoUn nodo di commutazione (switch) può collegare ingresso e uscita in tre modi. Commutazione di circuito: si stabilisce prima un collegamento fisico dedicato (rete telefonica), tempo di consegna $T=3Nt_p+Nt_s+M/R$. Commutazione di pacchetto a datagramma: il messaggio è diviso in $K$ pacchetti con intestazione, ognuno è instradato indipendentemente con store-and-forward, $T=Nt_p+(N+K-1)\frac{M/K+H}{R}$, con $K_{ott}=\sqrt{(N-1)M/H}$. A circuito virtuale: tre fasi (setup, dati, chiusura), connessione logica dedicata ma senza risorse dedicate, identificatore locale che cambia a ogni salto.Commutazione di circuito e di pacchetto → — paradigmi di commutazione e formule dei tempi

Esercizi

Analisi delle prestazioni:

• Esercizio - Trasferimento di 1,5 MB con handshake, stop-and-wait e limite di pacchetti per RTT
• Esercizio - Throughput al livello fisico e goodput all'applicazione
• Esercizio - Ritardo end-to-end su 10 collegamenti e BDP
• Esercizio - Satellite geostazionario e bit in volo prima dell'ACK

Commutazione:

• Esercizio - Tempo di consegna in commutazione di circuito
• Esercizio - Commutazione di pacchetto e numero ottimo di pacchetti
• Esercizio - Due pacchetti da R1 ad A con collegamenti 128, 256 e 512 kbps
• Esercizio - Due pacchetti da R1 ad A con collegamenti 512, 256 e 64 kbps
• Esercizio - Frammentazione di un pacchetto su tre collegamenti
• Esercizio - Quattro pacchetti da A verso E e D in una rete store-and-forward
• Esercizio - Pacchetti di C verso E e G con traffico concorrente
• Esercizio - Tre pacchetti del server S verso C con traffico concorrente

Lezione precedente: Lezione 2 · Modello ISO-OSI e analisi delle prestazioni · Lezione successiva: Lezione 4 · Controllo di errore, Stop-and-Wait e Go-Back-N