Concetti di commutazione
Terminologia:
·
Host o
End System o Terminale o DTE: apparato di rete che genera e riceve traffico di dati
·
Nodo:
un apparato di rete indirizzabile che non genera traffico ma commuta il
traffico dai canali di ingresso sui canali di uscita
·
Link:
è un canale fisico di comunicazione, eventualmente suddiviso in sottocanali
detti anche circuiti, che connette fisicamente due nodi o un nodo e un host
·
Apparato: una generica apparecchiatura di rete
Per stabilire la commutazione il nodo utilizza
delle risorse fisiche: buffer di memoria, circuiti di commutazione, risorse di
calcolo etc
La commutazione si può dividere in tre tipi di
cui due sono principali:
·
Nella Commutazione di Circuito
i nodi della rete coinvolti nella connessione fra due host riservano per tutta
la durata della comunicazione/sessione le risorse fisiche necessarie
alla commutazione del traffico, indipendentemente dal fatto che stiano
effettivamente transitando dati o no. Esiste un circuito fisico fra
mittente e destinatario
·
Nella Commutazione di Pacchetto,
il messaggio viene frammentato in parti più piccole detti pacchetti, es di 1500
byte max. Le risorse fisiche dei nodi della rete coinvolti nella connessione
fra due host sono impegnate nella commutazione del traffico tra ingresso e
uscita solo per la durata dell’effettivo transito dei dati di un pacchetto.
Esiste un circuito logico e non fisico fra mittente e destinatario
·
Nella Commutazione di Messaggio
(non più utilizzata) le risorse fisiche dei nodi della rete coinvolti
nella connessione fra due host sono impegnate nella commutazione del traffico
tra ingresso e uscita solo per la durata dell’effettivo transito dei dati
dell’intero messaggio/file
La commutazione di pacchetto si divide in
altre due modalità:
·
Datagram: analogo alla spedizione per posta ordinaria, ossia il mittente non ha
conferma della ricezione del pacchetto, è detta anche connectionless
·
Virtual Circuit: analogo alla spedizione postale per raccomandata con ricevuta di
ricezione, è
detta anche connection oriented
Le due modalità di
commutazione hanno pregi e difetti :
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Comm. di Circuito
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Comm. di Pacchetto
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Pregi
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- Ritardo di
trasferimento minimo e costante
- Velocità di trasferimento costante
- Garantisce la consegna con probabilità
elevata
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- Alta efficienza di utilizzo dei link
- Bassi costi di utilizzo dei link
- Bassi ritardi di setup
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Difetti
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- Inefficienza
nell’utilizzo dei link
- Maggiori costi di utilizzo dei link
- Ritardo di
setup dovuto all’apertura della connessione in tutti i nodi del circuito
- Chiusura della connessione
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- Ritardo di
trasferimento:
a) di elaborazione
b) di coda
c) di trasmissione o store-and-forward
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Il Virtual Circuit
permette di avere dei pregi analoghi, ma non uguali, alla commutazione di
circuito realizzando le seguenti funzioni:
- Handshake
- Controllo di flusso
- Controllo di congestione
- Disconnessione
Il servizio Datagram, non dando
garanzie di recapito al destinatario del pacchetto, è più semplice e rapido del
Virtual Circuit
Il protocollo IP
è di tipo Datagram, cioè non stabilisce un canale di comunicazione affidabile end-to-
end
Il protocollo TCP
e di tipo Virtual Circuit, ossia stabilisce un canale di comunicazione
affidabile end-to- end
RITARDI NELLA COMMUTAZIONE
Quando
spediamo un pacchetto parte da un host, passa attraverso un serie di router e
termina in un altro host: lungo il percorso ci sono alcuni ritardi. La somma di
tutti i ritardi da il ritardo totale al nodo.
RITARDO
DI ELABORAZIONE DEL NODO, è il tempo richiesto per esaminare l’intestazione del
pacchetto e determinare dove instradarlo; comprende anche il tempo per
controllare eventuali errori. E’ nell’ordine di micro secondi o inferiore.
RITARDO
DI CODA, è il ritardo che subisce un pacchetto quando è accodato. Il ritardo di
coda dipende dal numero degli altri pacchetti arrivati prima e che sono
accodati. Se non c’è coda il ritardo è pari a 0, se il traffico è elevato il
ritardo sarà consistente. E’ nell’ordine dai milli secondi ai micro secondi. E’
il ritardo più complicato e importante nelle reti di calcolatori e a differenza
degli altri può variare da pacchetto a pacchetto: se 10 pacchetti arrivano
contemporaneamente quando non c’è coda il primo non subisce ritardo menter
l’ultimo avrà un ritardo grande. Quindi si usano misure statistiche come la
media o la varianza.
Questo
ritardo dipende dalla velocità con cui arrivano i pacchetti detta a, dalla velocità media di trasmissione
indicata con R e dalla modalità del
traffico in arrivo, periodico o burst.
Supponiamo
che tutti i pacchetti abbiano lunghezza l
e quindi la velocità media di arrivo in coda è data da l * a .
Se
la > R la coda tende ad aumentare, menter s la <= R abbiamo due casi:
se
i pacchetti arrivano periodicamente cascuno arriverà in assenza di coda e non
ci sarà ritardo;
se
arrivano a raffica la media del ritardo di coda sarà significativa, ed
aumenterà fino a diventare infinito.
Con
un aumento piccolo dell’intensità avrò un aumento consistente del tempo di coda.
RITARDO
DI TRASMISSIONE, detto anche ritardo “store and for ward” è dato da L/R edè
l’ammontare del tempo richiesto, per trasmettere tutti i bit del pacchetto sul
link. L è la lunghezza del pacchetto mentre R è la velocità di trasmissione del
link (rate). E’ nell’ordine dai millisecondi ai micro secondi.
RITARDO
DI PROPAGAZIONE, è il tempo richiesto
per la propagazione di un bit dall’inizio del link al router a cui è
indirizzato; il bit si propaga alla velocità di propagazione del link che
dipende dal mezzo trasmissivo, ed è equivalent, piò o meno alla velocità della
luce. Il ritardo è dato da D/S, dove D è la distanza tra i due router e S la
velocità di propagazione del link. . E’ nell’ordine dai millisecondi.
ES:
Tprop=
dist / Vsegnale
V
doppino= 0.58 * C Vcoax= 0.77*C Vfibraott= 0.90 * C
Tempo
propagazione tra italia USA:
15000Km/300000
Km/s = 0.05s
