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Programma delle lezioni

Capitolo 1

Lezioni del 8 e 9 marzo 2004

Internet 'nuts and bolts': host e router; link di comunicazione; protocollo di comunicazione; reti di accesso

e backbone di rete; topologia fisica e logica; struttura dell'Internet: Internet Service Providers e loro

interconnessione, Neutral Access Points;applicazioni di rete.

Servizio di trasporto connection-oriented e connectionless;packet switching e circuit-switching; sorgenti CBR e VBR; codifica PCM della voce; confronto tra packet switching e circuit switching; effetto delle dimensioni del pacchetto sulle prestazioni di rete.

Lezioni del 15 e 16 marzo 2004

Reti a circuito virtuale. Introduzione ai mezzi trasmissivi: trasmissione su un canale,doppino telefonico, cavo coassiale, fibra ottica, trasmissione su mezzo radio; reti di accesso: accesso dial-up, ADSL, tramite LAN, accesso mobile (WLAN, sistemi cellulari), link satellitari (satelliti geostazionari e costellazioni LEO), accesso HFC. Misure delle prestazioni di rete: banda, ritardo, perdita dei pacchetti. Motivi della perdita dei pacchetti. Componenti del ritardo: ritardo di processing, ritardo di coda, ritardo di trasmissione, ritardo di propagazione. Esempi sul diverso impatto del ritardo di trasmissione e di propagazione in diversi scenari; ritardo di coda in funzione dell'intensita' di traffico. Pricipi delle architetture a livelli (dispense Prof. Aldo Roveri, pag. 1--43, dispense del 2001), stack protocollare TCP/IP.

Capitolo 2

Lezioni del 22 e 23 marzo 2004

Breve storia dell'Internet; comitati di standardizzazione preposti alla standardizzazione dei protocolli dell'Internet. Livello applicativo: applicazioni client-server, concetto di porta. Applicazioni che richiedono un servizio connection-oriented e applicazioni che richiedono un servizio di trasporto connectionless (e perche'). Breve storia del web e sue componenti. Differenza tra applicazione di rete e protocollo di rete. HTTP: web client, web servers, web proxies, HTTP v1.0 (le diverse fasi per scaricare o caricare su un server una pagina-mapping tra indirizzo simbolico e IP, apertura di una connessione TCP, scambio di messaggi; formati dei messaggi HTTP, campi di tali messaggi e loro significato; motivi del degrado delle prestazioni nel caso di HTTP non-persistent). Get condizionato in HTTP, persistent HTTP (v1.1), tipi di proxy e loro uso, caching e caching gerarchico, autenticazione in HTTP, cookies, pagine Web dinamiche e pagine attive. Motori di ricerca e spiders.
DNS:organizzazione dei domini, server DNS autoritativi, DNS primario e seocndario, protocollo DNS, formato dei messaggi, perche' DNS usa UDP come livello di trasporto. Uso del DNS da parte di un client web.

Lezioni del 29 e 30 marzo 2004

Problematiche di caching: vantaggi e problemi. Cache coherency, cache replacement e varie soluzioni.
Cache gerarchiche e protocolli per il colloquio tra cache della gerarchia (protocollo ICP). Cache busting e possibili soluzioni. Content Delivery Networks: problematiche ed un esempio di soluzione (Akamai). Applicazioni peer-to-peer. Modello centralizzato (Napster) e distribuito (KazaA).

TELNET (concetto di Network Virtual Terminal, negoziazione di opzioni). Come leggere un RFC: esempio su TELNET. File Transfer Protocol (connessione di controllo e connessione dati, comandi FTP e risposte, esempio di interazione FTP,segnalazione in banda e fuori banda, protocolli stateless e stateful). Posta elettronica: user agents e mail servers; colloquio tra i mail servers: SMTP(Simple Mail Transfer Portocol) e suo funzionamento con esempi. Formato dei messaggi di posta elettronica. MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions):obiettivi, codifiche usate. Protocolli di accesso alla mailbox: POP3 e IMAP. Per tutti i protocolli: funzionamento, formato dei messaggi, differenze rispetto ad HTTP.

Capitolo 3

Lezioni del 5 e 6 aprile 2003

Introduzione al livello di trasporto: livello di trasporto connectionless e connection-oriented: caratteristiche. Cosa cambia nel colloquio tra processi applicativi che utilizzano un servizio di trasporto connection-oriented o connectionless?. Protocollo di trasporto connectionless UDP, caratteristiche, formato dei datagrammi UDP, multiplazione e demultiplazione, checksumming, dimensione massima di un datagramma UDP, applicazioni a cui UDP offre il servizio di trasporto e perchè. Utilizzo dello pseudo-header per calcolare il checksumming UDP: una anomalia nell'architettura a livelli? Impatto di disabilitare il checksumming. UDP e applicazioni m ultimediali real-time.

Servizio di trasporto connection-oriented: TCP. Sudivisione dello stream applicativo in segmenti. Differenze tra UDP e TCP. Formato dei segmenti TCP. Ruolo dei campi porta sorgente e destinazione, checksumming, lunghezza dell'header, opzioni, campo 'reserved'. Problematiche di trasferimento affidabile dei dati: errori nella trasmissione e perdita dei pacchetti, quale l'effettivo impatto e quali i motivi; Forward Error Correction e protocolli di Automatic Repeat Request, caratteristiche ed applicabilità dei due approcci. Automatic Repeat Request: caso di un canale ideale senza perdita di pacchetti e senza errori. Canale con errori: ruolo degli ACK e dei NAK. Necessità di sequence numbers per distinguire tra trasmissioni di segmenti diversi. E' possibile eliminare i NAK? Cosa occorre? Caso di un canale con perdita dei pacchetti: utilizzo di timeout. Protocollo stop & wait. Necessità di sequence numbers anche per i messaggi di riscontro. Dimensione del campo sequence number nel caso del protocollo Stop & Wait.

Lezioni del 19 e 20 aprile 2004

Protocolli di ARQ a finestra: protocollo Go-Back-N e protocollo Selective Repeat. Come settare il numero di bit per memorizzare i sequence number in Selective Repeat e perchè. Protocollo per la trasmissione affidabile dei dati in TCP: trasmissione di uno stream di byte, acknowledgment cumulativi, trasmissione di ACK con piggybacking, delayed ACKs, effetto dei timeout. Valutazione prestazionale del throughput nel caso di protocolli stop&wait o a finestra. Protocollo per la trasmissione affidabile dei dati in TCP: un ibrido tra Go-Back-N e Selective Repeat. Dimensionamento della finestra in TCP. Retransmission Timeout (RTO): impatto sulle prestazioni e algoritmo per calcolarlo. Problema di Karn e soluzione.

Lezioni del 4, 7 e 10 maggio 2004

Valutazione prestazionale del throughput nel caso di protocolli stop&wait o a finestra. Impatto del RTT, della dimensione della finestra, del protocollo utilizzato sulle prestazioni. Trasmissione continua sul canale: dimensionamento della finestra in funzione del prodotto banda-ritardo. controllo di flusso. Meccanismo adottato in TCP per il controllo di flusso. Relazione tra la dimensione del buffer di ricezione e la max dimensione della finestra in TCP. Limite sulla dimensione della finestra: numero di bit del campo window. Opzione per scalare di un fattore la dimmensione della finestra di TCP. Problema del blocco della sorgente in seguito alla saturazione del buffer di ricezione e soluzione. Problema della silly window syndrome e soluzioni. Applicazioni interattive e TCP: algoritmo di Nagle. Flag di PUSH e URGENT data in TCP. Instaurazione di una connessione TCP: three-way handshaking, scelta dell'initial sequence numbering, scelta del maximum segment lifetime. Problema dei due eserciti. Chiusura di una connessione TCP. Controllo di congestione: effetto della congestione sulle prestazioni di TCP, possibile collasso della rete. Meccanismi per l'individuazione della congestione ed il suo controllo: slow start, congestion avoidance, fast retransmit, fast recovery. TCP Tahoe e TCP Reno: confronto. TCP fairness. Problema dell'unfairness tra flussi TCP e flussi UDP.

Capitolo 4
Lezioni dell' 11,17, 18 e 24 maggio 2004

Funzionalità del livello di rete. Modello datagram e a circuito virtuale pro e contro. Qualche nozione sui grafi (modellizazione della topologia della rete con un grafo, determinazione dei cammini minimi, del minimo albero ricoprente). Algoritmi per la determinazione dei cammini minimi Dijkstra e Bellman-Ford. Algoritmi di routing statici e dinamici; link state e distance vector. Funzionamento degli algoritmi link state. Scelta delle metriche: problema dell'instabilità del routing. Algoritmi di routing intradomain: RIP (problema del count-to-infinity: poison reverse, trigger updates), RIPv2, OSPF. Algoritmi di routing interdomain: BGP. Flooding.
Indirizzamento IP.Inoltro diretto e indiretto. Submetting e supernetting. Problema dell'esaurimento degli indirizzi IP. Soluzioni: CIDR, NAT, IPv6. Differenze tra IPv6 e IPv4 e motivazioni. Formato dei pacchetti IP. Protocollo ICMP. Mapping tra indirizzi IP e MAC address: protocollo ARP. Allocazione dinamica degli indirizzi IP: protocollo DHCP.

Capitolo 5

Lezioni del 25 e 28 maggio 2004

Funzionalita' di livello data link. Individuazione e correzione degli errori; framing; medium access control (MAC): protocolli di tipo 'channel partitioning' TDMA, FDMA, CDMA; random access: ALOHA, slotted ALOHA, CSMA, CSMA/CD,CSMA/CA; 'taking turns': polling e token passing. Ethernet. Hub, Bridge, Switch. Interconnessione di LAN. PPP. Accesso radio Bluetooth e 802.11. Cenni a come tecnologie quali Frame Relay. ATM sono usate come tecnologie di livello 2 nell'Internet.