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Introduzione
Corso Reti ed ApplicazioniMauro Campanella
Como 2004
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 2
Scopo del corso
Introduzione concreta alle reti di trasmissione dati nei loroprincipi di progettazione e funzionamento.
Al termine dei corsi uno studente deve essere in grado di:
- comprendere i principi ed il funzionamento di una rete di trasmissione dati, in particolare Internet ed i protocolli TCP/IP
- conoscere le principali applicazioni usate in Internet e saper realizzare applicazioni distribuite con i protocolli TCP/IP
- progettare reti locali basate sul protocollo Ethernet
- collegare calcolatori dei principali sistemi operativi ad una rete locale o geografica
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 3
Perché Internet
Esempio di rete mondiale che é cresciuta in di varie centinaiadi milioni di volte dalla creazione e sta ancora crescendo emodificandosi.
E’ La rete principale per il trasporto dell’informazione.
E’ pubblica, non proprietaria ed aperta a tutti(1) .
Tutti possono partecipare alla suacrescita ed innovazione.
E’ basata su principi semplici e chiari.Perché sarà nel vostro futuro ...
(1) vi è un forte controllo in Cina ed altri paesi che filtra l’informazione ottenibile
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 4
Difficoltà iniziali
• Grande numero di termini e tecniche da imparare• Alta complessità apparente del sistema• Termini inglesi intraducibili• Necessità di una scelta negli argomenti e negli
approfondimenti a favore dei principi generali
Cominceremo con una descrizione qualitativa diInternet che ci aiuti a identificare le componentiprincipali di una struttura di trasmissione dati
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 5
Memento: l’importe è il contenuto
In generale il trasferimento di informazione fra due entità.
Tale trasferimento d’informazione è allabase di ogni attività umana e trasmettereinformazioni comunicando è consideratol’inizio della civiltà.
Il trasferimento deve essere veloce, non ambiguo, affidabile,ripetibile, semplice, economico, … ricordando che èl’informazione e la sua qualità ad essere importante !
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 6
Internet - una panoramica
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 7
Cos’è Internet
2 - i calcolatori ad essa collegati ed i protocolli di comunicazione
3 - le applicazioni ed i programmi (posta, browser web, video,…)
1 - l’unione di tante reti fisiche di trasmissione dati, come una rete autostradale fra paesi diversi
4 - e soprattutto il contenuto disponibile
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 8
1 e 2: Le componenti fisiche
Linee di comunicazione:– su fibra, rame, radio,
satellite a varie capacità inbit al secondo (b/s)
Milioni di nodi collegati fra loro:– end-system:
• pc workstations, servers• palmtops, cellulari
– router:• smistano blocchi di dati
(pacchetti) nella rete
ISP locale
Intra-net aziendale
ISP regionale
router workstationserver
portatile
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 9
“Grandi” Internet appliances
Il Più piccolo serverWWW del mondohttp://www-ccs.cs.umass.edu/~shri/iPic.html
Cornice per foto IP http://www.ceiva.com/
Tostapane abilitato al Web+ barometro
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 10
3: I servizi
Applicazioni distribuite– WWW, posta elettronica, giochi,
commercio, condivisioneinformazione, Peer-to-Peer, …
Servizi di trasporto– orientati alla connessione (TCP)– senza connessione (UDP)
Lo smistamento (IP versione 4)
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 11
La struttura di Internet: la rete delle reti
La struttura è moderatamentegerarchica:Dorsali (backbones)- nazionali/internazionali
– per es. BBN/GTE, Sprint,AT&T, IBM, UUNet, GARR,GÉANT, I2
– collegati (peer) l’un l’altrocon linee private, or in puntidi accesso neutri (NAPs)
- regionali- locali
Dorsale A
Dorsale B
NAP NAP
ISP regionali
ISP regionale
ISPlocale
ISPlocale
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 12
Geopolitica ed Internet (1998)
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 13
Connessioni a Internet (1998)
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 14
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 15
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 16
Per esempio, WORLDCOM in Europa
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 17
La velocità trasmissiva
Il bit è l’unità base di informazione digitale che puòvalere solo zero od uno. Normalmente la velocità ditrasmissione si misura in bit al secondo.
Un carattere alfabetico occidentale può essererappresentato da 8 bit.
Una pagina da 80 caratteri per riga per 60 righe è quindiequivalente a 4800 bit. Un’immagine digitale a circa400.000 bit (1200x1024 punti a colori già compressa).
Un modem che trasmetta a 56 Kbit al secondo le inviarispettivamente in circa un secondo e 7 secondi
A 10 miliardi di bit al secondo ci vuole mezzo milionesimodi secondo e meno di 40 milionesimi di secondo
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 18
La velocità trasmissiva
modem 56KADSL 128K
ADSL+ 1Mb
Ethernet 10Mb
Fast Ethernet 1 0 0 M b
Gigabit Ethernet
OC-192/10GE
1 E - 7
1 E - 6
1 E - 5
1 E - 4
1 E - 3
1 E - 2
1 E - 1
1E+0
1E+1
b i t / s
immagine 7,1E+0 3,1E+0 4 , 0 E - 1 4 , 0 E - 2 4 , 0 E - 3 4 , 0 E - 4 4 , 0 E - 5
1 pagina 8 , 6 E - 2 3 , 8 E - 2 4 , 8 E - 3 4 , 8 E - 4 4 , 8 E - 5 4 , 8 E - 6 4 , 8 E - 7
modem 56K ADSL 128K ADSL+ 1Mb Ethernet 10Mb
Fast Ethernet 100Mb
Gigabit Ethernet
OC-192/10GE
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 19
La rete GARR della ricerca italiana
• [email protected] Gbit/s• Accessi utente: ~300 siti @2Mb/s-1Gb/s• Collegata alla ricerca : rete GEANT @ 10 Gbps• Collegamenti ad Internet non
di ricerca:- collegamento nazionale a: Roma (NAMEX @1 Gbps) Milano (MIX @ 1 Gbps);- mondiale a: Milano con [email protected] Roma con Telia @2.5Gbps
http://www.garr.it
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 20
Aree sviluppate
Aree menosviluppate (definiz. EU)
Capacità totaledi accesso
Ott-98 Gen-04 (5 y)fattore 30 ...
Lo sviluppo di Internet nella ricerca in Italia
Nessuneffetto
dellacrisi del
2000
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 21
Il traffico dell’Insubria
1 e 2 marzo 2004
dal 19 febbraio al 2 marzo 2004
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 22
Gli ultimi 3 anni del traffico GARR versoInternet non di ricerca
2001 2002 2003
Più di un fattore 2 ogni anno di crescitail 2003 quasi piatto a causa di limitazioni nella velocitàdegli accessi, che saranno aumentati minimo di un fattore2 nel 2004.
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 23
Traffico GARR GEANT
IN IN
media di 5 minuti max 840 Mb/s
media di 30 minutimax 540 Mb/s
media di due oremax 440 Mb/s
media su un giornomax 350 Mb/s
OUTOUT
31 Gen 2004
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 24
Internet nazionaleRoma (NAMEX) (3x)
Internet nazionaleMilano (MIX) (2x)
Internet diRicerca (1,5x)
GARR
Internetmondiale(GX + Telia) (3x)
IN TrafficIN Traffic
La crescita non è funzione della destinazione200420032002
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 25
Traceroute to walt-disney.com
Start: 03/2/11 16:07:50 Find route from: 192.135.8.210 to: www.walt-disney.com (63.70.47.14), Max 30 hops, 40 byte packetsHost Names truncated to 32 bytes 1 asinfnmi-gw.mi.infn.it. 1ms Milano - Dip. di Fisica (50 metri) 2 192.135.24.254 1ms 3 rc-infnmi.mi.garr.net. 2ms Router di concentrazione GARR presso Telecom Italia 4 rt-rc-2.mi.garr.net. 3ms (5 kilometri) 5 rtg-rt.mi.garr.net. 4ms Router di trasporto GARR 6 so-6-0-0.ar2.lin1.gblx.net. 4ms Router di frontiera Global Crossing Milano (20 Km) 7 pos4-0-622m.cr1.lin1.gblx.net. 5ms 8 pos1-0-622m.cr2.nyc2.gblx.net. 95ms Global Crossing a New York (9.000 km) 9 pos1-0-2488m.br2.nyc2.gblx.net. 111ms 10 97.atm3-0.br3.nyc8.alter.net. 97ms 11 0.so-5-2-0.xl1.nyc8.alter.net. 96ms 12 0.so-1-0-0.tl1.nyc8.alter.net. 97ms 13 0.so-4-1-0.tl1.atl5.alter.net. 117ms Alter un altro ISP - California (12.500 km)14 0.so-7-0-0.cl1.orl1.alter.net. 160ms Alter - Orlando15 243.atm7-0.gw3.orl1.alter.net. 135ms 16 disney-gw.customer.alter.net. 138ms L’ingresso a Disney
Ma è proprio vero ?
La velocita’ della luce nei cavi e’ circa 7,5 milionesimi di secondo per Kilometro !La velocita’ della luce nei cavi e’ circa 7,5 milionesimi di secondo per Kilometro !
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 26
Traceroute verso TIN (Interbusiness)
Find route from: 192.135.8.210 to: www.tin.it (62.211.64.8), Max 30 hops, 40 byte packets
1 asinfnmi-gw.mi.infn.it. 1ms Milano Dipartimento di fisica 2 192.135.24.254 1ms 3 rc-infnmi.mi.garr.net. 2ms GARR 4 rt-rc-2.mi.garr.net. 3ms 5 rtg-rt.mi.garr.net. 4ms 6 rm-mi-g.garr.net. 12ms Router GARR presso Telecom Milano 7 intb-nap.inroma.roma.it. 19ms primo Router Telecom TIN a Roma 8 r-rm197-gw-rm-nap-a.opb.interbus 187ms * congestione severa e perdita di pacchetti 9 r-rm157-vl4.opb.interbusiness.it 162ms * 10 r-tin2-pomezia-rm157.opb.interbu 195ms Portale di Telecom a Pomezia
Traceroute verso Australian Maritime College
Find route to: www.amc.edu.au (157.211.211.4), Max 30 hops, 40 byte packets
1 asinfnmi-gw.mi.infn.it. 1ms Dip. Di Fisica Milano 6 so-6-0-0.ar2.lin1.gblx.net. 4ms Global Crossing Milano 8 pos0-0-622m.cr2.wdc2.gblx.net. 100ms Global Crossing Washington 10 bpr2-so-7-3-0.virginiaequinix.cw 121ms Cable and Wireless Virginia (USA) 12 agr4-loopback.santaclara.cw.net. 184ms Cable and Wireless California 14 bcr2-so-6-0-0.sydney.cw.net. 357ms Cable and Wireless Sydeny Australia 17 pos2-0.mg1.optus.net.au. 343ms Service provider locale australiano 21 www.amc.edu.au 873ms College australiano (server lento…)
Altri due esempi
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 27
Le sfide future
- l’ultimo miglio, l’accesso ad ogni tipo di informazione via la rete (dal lampione al forno a microonde) a velocità adeguate (milioni di bit/secondo, non migliaia)
- avere pari sviluppo in aree diverse
- la comunicazione sempre più fra persone singole, senza intermediari (kazaa, gnutella, Napster,…)
- il libero accesso ed utilizzo dell’informazione e nuovi modelli di utilizzo
- l’armonizzazione delle regole a livello mondiale
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 28
GÉANTDorsale
europea dellaricerca
Ogni NREN sicollega aGÉANT a
velocità da 10Gb/s SDH a
34 Mb/s
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 29
Il “Digital Divide” nella rete GÉANT
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 30
Il traffico sta cambiandoGX (Nov.02)
Un solo sito (INFN-Pd)trasferimenti massivi verso USA
Un soloUn solo computer - 100Mb/s - applicazione bbftp 3 transferimenti paralleli - 20 stream ciascuno
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 31
Peer to Peer è ovunque
Linea New-York - Washington nel 2003 su Abilene
Anche in USA vi è uno schema di traffico simile:- piedistallo constante di molti Mb/s nelle linee di dorsale- la regola 80-20% non è più valida ed il traffico tende ad
essere unifomemente distribuito
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 32
Schemi di traffico (una Università)
HTTP (WEB)non è piùl’applicazionechetrasferisce piùdati ! Dominanoi Peer o Peer
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 33
Schemi di traffico (una Università)Numero di flussi infunzionedell’applicazione(# porta TCP)
HTTPdominaancora
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 34
Rete ottica Pionier in Polonia
£ÓD?TORUÑPOZNAÑBYDGOSZCZOLSZTYNBIA£YSTOKGDAÑSKKOSZALINSZCZECINZIELONAGÓRAWROC£AWCZÊSTOCHOWAKRAKÓWRZESZÓWLUBLINKIELCEPU£AWYRADOMKATOWICEGLIWICEBIELSKO-BIA£AOPOLEGUBINWARSZAWACIESZYNSIEDLCE10 GE nodes10GE links
£ÓD?
TORUÑ
POZNAÑ
BYDGOSZCZ
OLSZTYN
BIA£YSTOK
GDAÑSK
KOSZALIN
SZCZECIN
ZIELONAGÓRA
WROC£AW
CZÊSTOCHOWA
KRAKÓW RZESZÓW
LUBLIN
KIELCE
PU£AWY
RADOM
KATOWICEGLIWICE
BIELSKO-BIA£A
OPOLE
GUBIN WARSZAWA
CIESZYN
SIEDLCE
PIONIER nodesInstalled fiber
Fibers planned in 2004PIONIER nodes planned in 2004
Fibre nude conEthernet come datalink
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 35
- Black Diamond Extreme Switches- ADVA optical OADMs
Rete ottica Pionier in Polonia
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 36
, la rete della ricerca svizzera
Fibre affittate1 Gigabit Ethernetcome data link. 2004 © SWITCH
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004
Architettura di CA*net 4
Victoria
Calgary ReginaWinnipeg
OttawaMontreal
Toronto
Halifax
St. John’s
Fredericton
Charlottetown
ChicagoSeattleNew York
CANARIEGigaPOP
ORAN DWDM
Carrier DWDM
Thunder Bay
CA*net 4 node)
Possible future CA*net 4 node
Quebec
Windsor
Edmonton
Saskatoon
Vancouver
Boston
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 38
Internet visto a macrogruppi di
elaboratori(Autonomous Sytems)
un organismofrattale ?
From CAIDA ©
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 39
For information on all European NRENS (and others too): http://www.terena.nl/compendium/
Pointers to quoted NRENs http://www.garr.it, http://www.switch.ch http://www.pionier.gov.pl/pionier_network/index.html
GÉANT and GN2 (next generation of GÉANT): http://www.dante.net
Referenze
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 40
Future Networking for NREN (summary of the SERATE EU project): http://www.serenate.org/publications/d21-serenate.pdf
White Paper on NRENs research areas: http://www.terena.nl/tech/projects/testbed/NREN-WhitePaper-v1.0.pdf
TaskForce on Low-Layers Networking Research for NRENs http://www.dante.net/tf-ngn
See also http://www.terena.nl/ for other Task Forces
GN2 (next generation GÉANT), specifically Joint Research Activities (JRA)and Service specific activities (SA) http://www.dante.net
Ricarca sulle reti ed NREN
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 41
http://www.startap.net/starlight/ http://www.startap.net/starlight/ENGINEERING/engArch.html http://www.canarie.ca/about/index.html http://www.cenic.org/CalREN/index.html http://www.nationallambdarail.org/ http://abilene.internet2.edu/ http://www.Internet2.edu/
Referenze ad NREN in USA e Canada
M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - 2004 Cap1-0 pag 42
Termine Introduzione
Leggere Kurose Capitolo 1per le prossime due lezioni