Corso Tecniche e Modelli di Rete - A.A. 2017/2018 Marco Listanti - Tecniche e Modelli di Rete - Prof. Marco Listanti - A.A. 2017/2018
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Marco Listanti
Corso
Tecniche e Modelli di Rete
A.A. 2017/2018
DIET Dept
Tecniche e Modelli di Rete - Prof. Marco Listanti - A.A. 2017/2018Marco Listanti
Dove sta andando
d d Internet ?
DIET Dept
Tecniche e Modelli di Rete - Prof. Marco Listanti - A.A. 2017/2018Internet: prospettiva storica
Internet
P
Prima generazione, pre-1990
1990
Rete per la ricerca
Servizi dati
dati: Telnet, Email, File Transfer
Basso traffico, basso numero di utenti
Seconda generazione, the ’90s
Servizi commerciali, Internet Service Provider
Web services e peer-to-peer
Esplosione del numero di utenti e del traffico
Servizio Best Effort e regole semplici di Traffic Engineering (TE)
Terza generazione, prima decade 2000
Evoluzione dei servizi e convergenza (Internet/Telecom/Media convergence)
Network and services ubiquity, ambient intelligence
Need of QoS
DIET Dept
Tecniche e Modelli di Rete - Prof. Marco Listanti - A.A. 2017/2018L’ultima
L ultima rivoluzione di Internet
Internet of Things (IoT)
“Interconnection
Interconnection of sensing and actuating devices providing
the ability to share information across platforms through a
unified framework, developing a common operating picture for
applications This is achieved by seamless
enabling innovative applications.
ubiquitous sensing, data analytics and information
representation with Cloud computing as the unifying
f
framework”.
k”
J. Gubba et alii. “Internet of Things (IoT): A vision, architectural elements, and future
directions”. Future Generation Computer
p Systems
y 29 (2013)
( ) 1645–1660
Internet is expected to reach 30 billion (3 1010) of
interconnected devices by 2020.
2020
DIET Dept
Tecniche e Modelli di Rete - Prof. Marco Listanti - A.A. 2017/2018Internet of Things (IoT)
DIET Dept
Tecniche e Modelli di Rete - Prof. Marco Listanti - A.A. 2017/2018Big Data (1)
IoT determina un esplosione del volume di dati
che devono raccolti, memorizzati e elaborati
Architetture evolute di memorizzazione (storage)
e di processamento (data analytics)
Cloud-based
loud based
Storage solutions
Analyitics solutions
DIET Dept
Tecniche e Modelli di Rete - Prof. Marco Listanti - A.A. 2017/2018Big Data (2)
Distributed
Cloud
Big
g Data
Mobile People
Servers & storage
Devices
Consiglio
g gratuito:
g seguite
Analysis engines
Vi t l people,
Virtual l d
g
devices
i
il corso di
“Networking for Big Data”
& objects
People, personal spaces
& sociall networks
k
Mirror
World
Universe of
Smart smart objects
Objects personal, social &
public objects
DIET Dept
Tecniche e Modelli di Rete - Prof. Marco Listanti - A.A. 2017/2018La rete del futuro
Internet Architecture & Network Technologies
Converged & Optical Networks
Optical
p
Application switching High Speed
server Broadband
Access
Gateway
Public Operator A
Personal space
Internet Ad-Hoc mesh
relay
Optical
transmission Cellular and
beyond
Application Operator B Cooperating Objects/Sensor
server Broadcast Networks
Spectrum Efficient Radio Access
DIET Dept
Tecniche e Modelli di Rete - Prof. Marco Listanti - A.A. 2017/2018Professionalità richieste nel lavoro
DIET Dept
Tecniche e Modelli di Rete - Prof. Marco Listanti - A.A. 2017/2018Accesso fisso e accesso mobile
NG-PON2
Wireline & Wireless Public Access
1 Terabit/s
Aggregated Bandwidth Peaks WDM-PON
100 Gbit/s
10GPON
10 Gbit/s
GPON LTE-Beyond
1 Gbit/s
VDSL2 LTE-Advanced
100 Mbit/s ADSL2+
LTE
10 Mbit/s ADSL
HSPA+
1 Mbit/s ISDN HSPA
100 kbit/s UMTS
GSM
10 kbit/s
1995 2000 2005 2010 2015 2020
Today
DIET Dept
Tecniche e Modelli di Rete - Prof. Marco Listanti - A.A. 2017/2018Reti fisse e mobili – Scenario 5G
Common Public
l Radio
d Interface
f
over Optical Networks
DWDM PON
RRU
RN
Secondo consiglio:
g seguite
g il corso di
RRU
Micro/Pico Cell
Micro Cell
“Reti Mobili e Multimediali”
DWDM RING Cluster
Cluster
DWDM PON
DWDM PON
RN
Central Unit CU
e Area
Macro cells (baseband, BBU)
RRU
Coverage
Micro cells
Pico/Femto cells Micro/Pico Cell
Cluster
User Capacity/Throughput
DIET Dept
Tecniche e Modelli di Rete - Prof. Marco Listanti - A.A. 2017/2018Energy saving
Oggi l’ICT contribuisce per il 2% alle emissioni di CO2
530 Mt
37% 14% 49% 830 Mt 2% of CO2 today
25% 18% 57% 1430 Mt
2020
DIET Dept
Tecniche e Modelli di Rete - Prof. Marco Listanti - A.A. 2017/2018A che cosa corrisponde il 2% di CO2 ?
Produzione di
CO2 nel 2007
nell’area
ll’ ICT
(830 Mt)
suddivisa in
Data
center
PCs
Networks
Network
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Tecniche e Modelli di Rete - Prof. Marco Listanti - A.A. 2017/2018Consumo degli elementi di rete
DIET Dept
Tecniche e Modelli di Rete - Prof. Marco Listanti - A.A. 2017/2018Network Energy Consumption
Il consumo dell
dell’area
area di
accesso è costante ed è
dominante fino al 2020
Il consumo del backbone
(router+trasporto) cresce e
diviene dominante a partire
dal 2020
Il consumo totale cresce
2010: 20 GW
2020: 40 GW
2025: 130 GW
Il traffico cresce di più
rispetto all’aumento
dell’efficienza energetica dei
dispositivi R.
R TTucker:
k “Green Optical
“G O ti l CCommunications
i ti – Part
P t II: Energy limitation
II E li it ti iin
networks”. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 17, n.
2, March/April 2011.
DIET Dept
Tecniche e Modelli di Rete - Prof. Marco Listanti - A.A. 2017/2018Cosa si deve fare ?
Osservazioni
L’aumento dell’efficienza energetica dei dispositivi non compensa
ll’aumento
aumento del traffico
In assenza di altri interventi il consumo totale della rete aumenterà negli anni
Il consumo della sezione di accesso sarà costante negli
g anni (o
aumenteràà poco))
Nel prossimo futuro (2020) il consumo dominante sarà dato dal
backbone della rete (IP/WDM network)
Quindi
Sono necessarie strategie di controllo per aumentare l’efficienza
l efficienza
della rete
Le strategie di controllo dovranno principalmente riguardare il
backbone
b kb
DIET Dept
Tecniche e Modelli di Rete - Prof. Marco Listanti - A.A. 2017/2018C
Cosa faremo
f nell corso di
Tecniche e Modelli di Rete
DIET Dept
Tecniche e Modelli di Rete - Prof. Marco Listanti - A.A. 2017/2018Obiettivi
Architetture,
h protocolli
ll e modelli
d ll prestazionali
l per ill
dimensionamento e la gestione delle reti IP
Focus on
Il routing in IP
Tecniche di routing
Formalizzazione e modellazione del problema di routing
Qualità di Servizio (QoS) in reti IP
Modelli analitici per il problema dell’allocazione delle risorse
Tecniche di forwarding di pacchetti in router IP
Multi Protocol Label Switching
Segment Routing (SR)
Tecniche di scheduling dei pacchetti in un router
Evoluzione del piano di controllo di Internet
Software Defined Networking (SDN)
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Tecniche e Modelli di Rete - Prof. Marco Listanti - A.A. 2017/2018Programma del Corso (1)
Introduzione alle tecniche di QoS in Reti
R IP
P
networking Architetture IntServ e
DiffServ
Richiami sul routing IP
Il protocollo RSVP
Single Path Routing
L’architettura MPLS
Equal
q Cost Multipath
p Routing
g
(ECMP) Generalità
à
Modelli di allocazione delle Supporto della QoS
risorse Modelli di allocazione delle
risorse
Allocazione deterministica e
statistica La tecnica “Segment Routing”
(SR)
Peak Rate Allocation (PRA)
Il modello Software Defined
Equivalent Bandwidth Networking (SDN)
Evoluzione
E l i del
d l piano
i di controllo
ll
nelle reti
DIET Dept
Tecniche e Modelli di Rete - Prof. Marco Listanti - A.A. 2017/2018Programma del Corso (2)
Algoritmi di Scheduling Modellazione del problema di
routing in reti IP
Generalità
Problema del flusso di costo
General Processor Sharing minimo
Fair Queueing Algoritmi per l'individuazione del
Weighted
g Fair Queueing
g cammino di costo minimo
(Dijk t )
(Dijkstra)
Modelli e prestazioni
Multicommodity Flow Problem
Tecniche di gestione attiva del (MCFP)
buffer in reti IP Esempi di problemi derivati dal
Random Early Detection (RED) MCFP (energy saving, pesi in reti
IP)
RED in/Out (RIO)
Introduzione al software LPsolve
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Tecniche e Modelli di Rete - Prof. Marco Listanti - A.A. 2017/2018Prerequisiti
E’ prevista la
l conoscenza dei
d seguenti argomenti:
Principi di architettura stratificata (modello OSI)
Architettura e protocolli delle reti IP
Indirizzamento IP
TCP, UDP
Routing in reti IP
Protocolli di routing (RIP, OSPF)
Le reti in area locale (LAN)
Architetture, protocolli d’accesso, indirizzamento
Concetti base della teoria delle code
Coda
C d M/M/1
DIET Dept
Tecniche e Modelli di Rete - Prof. Marco Listanti - A.A. 2017/2018Materiale Didattico
Tutto il corso è coperto dai lucidi delle lezioni
http://netlab uniroma1 it/
http://netlab.uniroma1.it/
Gli RFC e gli Internet Draft relativi agli
argomenti
ti trattati
t tt ti nell corso sono di
disponibili
ibili sull
sito
http://www.ietf.org
Gli standard ITU relativi agli argomenti trattati
nel corso sono disponibili sul sito
http://www.itu.int/ITU-T/publications/recs.html
http://www itu int/ITU T/publications/recs html
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Tecniche e Modelli di Rete - Prof. Marco Listanti - A.A. 2017/2018Modalità d’Esame
d Esame
Di norma l’esame si compone di due prove
prova scritta (p
p (peso approssimativo
pp 2/3))
prova orale (peso approssimativo 1/3)
Si d
deve sostenere
t lla prova orale
l nello
ll stesso
t
appello in cui si sostiene la prova scritta
Per i soli appelli della sessione estiva la prova
orale è sostituita da una “tesina” (obbligatoria).
( g )
Il tema della tesina riguarderà la parte “Modellazione
del p
problema di routingg in reti IP”
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Tecniche e Modelli di Rete - Prof. Marco Listanti - A.A. 2017/2018Informazioni sul Corso
Orario delle
d ll lezioni
l
Martedì 8.00 - 12.00 (aula 37)
Mercoledì 8.00 -10.00
10.00 (aula 17)
Mercoledì 14.00 -15.30 (aula 25)
E’ necessario iscriversi al corso inviando una mail con oggetto [Iscrizione
Corso TMR 2018] allall’indirizzo
indirizzo
marco.listanti@uniroma1.it
Sul sito sarà disponibile
p tutto il materiale e le informazioni relative al corso
lucidi e dispense integrative
date d’esame
votazioni
t i i per le
l prove scritte
itt
eventuali variazioni d’orario
avvisi e altre informazioni
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Tecniche e Modelli di Rete - Prof. Marco Listanti - A.A. 2017/2018Riferimenti
Marco Listanti
12 00 alle
ricevimento: Martedì dopo la lezione (dalle 12.00
13.00)
((DIET,, stanza 216))
Tel.: 06 4458 5991 (oppure 5458)
E-mail: marco.listanti@uniroma1.it
Sito Web
http://netlab.uniroma1.it/
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Tecniche e Modelli di Rete - Prof. Marco Listanti - A.A. 2017/2018Puoi anche leggere
