Transcript Presentazione

Marco Listanti
Corso
Tecniche e Modelli di Rete
A.A. 2013/2014
Tecniche e Modelli di Rete - Prof. Marco Listanti - A.A. 2013/2014
DIET Dept
Marco Listanti
Ill futuro
f
della
d ll rete
Tecniche e Modelli di Rete - Prof. Marco Listanti - A.A. 2013/2014
Alcune slide sono tratte da:
Maurizio Dècina, Internet del futuro,
Roma La Sapienza, Maggio 2013
DIET Dept
Increasing K
Knowledge Netwo
orking
Internet del futuro
The Semantic Web
(knowledge)
The Ubiquitous Web
(
(people
l & objects)
b
)
Internet of Things
(I T)
(IoT)
The Web
(information)
The Social Web
(people)
Web Services
Social Networks
Increasing Social Networking
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DIET Dept
La rete del futuro
Internet Architecture & Network Technologies
Converged & Optical Networks

Application
server
Public
Internet

Gateway
Optical
p
switching
High Speed
Broadband
Access
Operator A
Optical
transmission

Application Operator B
server
Broadcast
Ad-Hoc mesh
relay
Personal space
Cellular and
beyond
Cooperating Objects/Sensor
Networks
Spectrum Efficient Radio Access
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DIET Dept
Internet of Things (IoT)
Smart Cities
Smart
Buildings &
Homes
Internet of Things
1012
Smart Meters
Internet
of People
109
Industrial
Plants
e-Health
e Health
Sensing
Applications
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Environment
Monitoring &
C t l
Control
Storage &
Logistics
Vehicles &
Transportation
Mobile Services
Personal Sensors
DIET Dept
Cloud Computing (1)
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DIET Dept
Cloud Computing (2)
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DIET Dept
Cloud Computing Taxonomy
SE
ERVICE
CATE
EGORIES
S
BUSINESS PROCESSES AS A SERVICE (BPAAS)
SOFTWARE AS A SERVICE (SAAS)
PLATFORM AS A SERVICE (PAAS)
INFRASTRUCTURE AS A SERVICE (IAAS)
DEDICATED
COMMUNITY
HYBRID CLOUD
PRIVATE
CLOUD
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PUBLIC
CLOUD
DIET Dept
Un nuovo modello per Internet
National
Backbone
O
Operators
t
Settlement
free
Tier 1 ISP
NAP
NAP
Regional
Access
Providers
Local
A
Access
ss
Providers
ISP1
ISP2
ISP3
Pay for
transit BW
Pay for
access BW
Global
Transit/National
Backbones
IXP
“HyperGiants”
Giants”
“Hyper
Content, CDN,
Consumer
Global
Internet
Core
IXP
ISP1
ISP
ISP2
Consumer and business customers
Regional/
Tier2
Providers
Customer
Networks
ISP1
Customer
Networks
Consumer and business customers
NAP: Neutral
NAP
N t l Access
A
Point
P i t
IXP: Internet Exchange Point
Internet più densamente connessa e “piatta”
Minore intermediazione tra reti di “trasporto” e di “contenuto”
Nuovi modelli di business tra contenuti, consumer e transito
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DIET Dept
Internet Managed Service (QoS)
Cloud
Computing
The evolution to on-demand
on demand service models,
models enabled by
virtualization and communication networks, offers the
opportunity to further advanced scenarios of "utility computing "
Internet of
Things
The spread of cheap and pervasive computing capacity and
sensors opens the way for automation applications and mass
market Web applications involving personal and public smart
objects
Smart Grid
The transformation of the energy sector (especially electricity)
is based on a substantial supply of ICT infrastructure
components able to "activate“ the energy transport network
e-Health
The emerging need for health and social care (also associated
with the growth of population life expectancy) finds in ICT a
chance to increase effectiveness and efficiency
Intelligent
V hi l
Vehicle
Transportation
ICT offers opportunities to support the growing need of
security safety and efficiency in the transportation sector
security,
sector, in
particular for vehicles traffic automation and control
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DIET Dept
Future Terminal Device
SENSING
Local content &
service discovery
KNOWS
You and what is
around you
SEEING
Augmented reality UI
Map, 3D, in building navigation
LEARNS
What you like
INTERACTING
Connection manager
DISCOVERS
Things relevant
to you
FILTERS
Out the
irrelevant
Massive scale computations (billions of simultaneous transactions) needed to mash up
personal data, preferences, real world data, and device capability
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DIET Dept
Big Data
Distributed
Cloud
Big
g Data
Servers & storage
Analysis engines
Vi t l people,
Virtual
l devices
d i
& objects
Mobile
Devices
People
People, personal spaces
& sociall networks
k
Mirror
World
Smart
Objects
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Universe of
smart objects
personal, social &
public
l objects
DIET Dept
Accesso fisso e accesso mobile
Wireline
l
& Wireless
l
Public
l Access
Aggregated Bandwidth Peaks
1 Terabit/s
WDM-PON

100 Gbit/s
10 Gbit/s
GPON

1 Gbit/s

LTE-Beyond

LTE Ad
LTE-Advanced
d
VDSL2
100 Mbit/s
10 Mbit/s
1 Mbit/s ISDN
100 kbit/s
10GPON

ADSL

ADSL2+

GSM

1995



HSPA
LTE

HSPA+
HSPA

UMTS

10 kbit/s
NG-PON2
NG
PON2

2000
2005
2010
2015
2020
T d
Today
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DIET Dept
Reti “convergenti”
convergenti fisse e mobili
Common Public
l Radio
d Interface
f
over Optical Networks
RRU
DWDM PON
RN
RRU
Coverage
e Area
Micro Cell
Cluster
Micro/Pico Cell
Cluster
DWDM RING
DWDM PON
DWDM PON
RN
Central Unit CU
(baseband, BBU)
Macro cells
Micro cells
Pico/Femto cells
RRU
Micro/Pico Cell
Cluster
User Capacity/Throughput
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Rete convergente (Telecom Italia)
PoP A
OLO kdc Legacy GW
Optical Packet Backbone
30 PoP Areas
BB
NAT
ISw
BNAS
SN
SN
SN SN
SN
SN
BB
NAT
ISw
CN
Mobile
CN
Mobile
BNAS
PoP B
Legacy GW OLO kdc
SN
SN
SN
SN
SN SN
CDN
CDN
DPI
DPI, NAT & Cache
AgN
AgN
gN
ON
ON
DPI
DWDM (mesh & ring)
BNAS blades
ON
AgN
ON
AN
ON
SN
CDN
L1
ON Optical Node
L1
AN Access
A
N
Node
d
L2
AgN Aggregation Node
CDN Content Delivery
L3
SN Service Node
DPI Deep Packet Inspection
L3
BB BackBone Node
AN
Access Site
AN
Access Site
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AN
Access Site
AN
Access Site
AN
Access Site
AN
Access Site<
ISw Intra
I t PoP
P P Switch
S it h
NATAddress Translation
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Software Defined Networks
Welldefined
p
open
API
Controller
Feature/App
. . .
Feature/App
Abstract Network View
Feature
Rete
tradizionale
F
Network OS
F
OS
Custom Hardware
Open interface to packet forwarding
k tf
di
Feature
F
Hardware
standard
F
OS
 Separazione del Piano di Controllo dal Piano Dati; il
controllo diventa ‘logicamente’Custom Hardware
centralizzato nel
Network Operating Systems (NOS)
 API aperte sia con i nodi (es. oggi con OpenFlow) sia
con le applicazioni, permettendo attraverso una serie di
astrazioni la programmabilità di rete
 Integrazione tra i domini IT e di Rete
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Feature F
Hardware
standard
F
OS
H d
Hardware
standard
Custom Hardware
Aumento della flessibilità e velocità di
innovazione
 Riduzione degli investimenti
 Semplificazione
p
delle procedure
p
operative
DIET Dept
Architettura di rete
del
futuro
Third Party Services
Telco
Services
Virtual
Retail
Future
Env.ss
Evolution
Learning
Future of
p
Enterprise
E
Energy
Processes
Ecosystem of Services
API
Iaas PaaS,
PaaS SaaS,
SaaS
Iaas,
CaaS, NaaS,…
+
Network Services
API
Abstract
Network View
Network OS
API
Access
IP Platform
I
latform
Wireline
Wireless
Optical Platform
Aggregation
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Metro
Core
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Energy saving
Oggi l’ICT contribuisce per il 2% alle emissioni di CO2
530 Mt
37%
25%
14%
49%
18%
830 Mt
2% of CO2 today
57%
1430 Mt
2020
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A che cosa corrisponde il 2% di CO2 ?
Produzione di
CO2 nel 2007
nell’area
ICT
ll’
(830 Mt)
suddivisa in
Data
center
Networks
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PCs
Network
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Consumo degli elementi di rete
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Network Energy Consumption
Il consumo dell’area
dell 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
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R T
k
“G
O ti l Communications
C
i ti
P t II:
II E
li it ti iin
R.
Tucker:
“Green Optical
– Part
Energy limitation
networks”. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 17, n.
2, March/April 2011.
DIET Dept
Cosa 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
aumenterà
à 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 ll’efficienza
efficienza
della rete
Le strategie di controllo dovranno principalmente riguardare il
b kb
backbone
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C
Cosa
f
faremo nell corso di
Tecniche e Modelli di Rete
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DIET Dept
Obiettivi
Architetture, protocolli e modelli prestazionali per il
dimensionamento e la gestione delle reti IP
Focus on
Architetture per il supporto della Qualità di Servizio (QoS) in reti
IP
Evoluzione del p
piano di controllo
Modelli analitici per il problema dell’allocazione delle risorse
Tecniche di scheduling per il forwarding di pacchetti in router IP
Tecniche di gestione dei buffer in router IP
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Programma del Corso (1)
Introduzione
d
alle
ll tecniche
h di
d
networking
Architetture
A
hit tt
per il supporto
t
della QoS in Reti IP
Modelli di sorgente
g
Architettura IntServ e
DiffServ
Requisiti di utente
Il protocollo RSVP
Requisiti di rete
Allocazione delle risorse
Allocazione deterministica e
statistica
Peak Rate Allocation (PRA)
Equivalent
q
Bandwidth
(Allocazione worst case e
Network Calculus)
L’architettura MPLS
Generalità
Supporto della QoS
Modelli di allocazione delle
risorse
Evoluzione verso l’MPLS TP
Classi di servizio in reti
Ethernet
Evoluzione del piano di controllo
nelle ret
reti
Il modello SDN
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Programma del Corso (2)
Algoritmi di Scheduling
Generalità
General Processor Sharing
Fair Queueing
Weighted
g
Fair Queueing
g
Tecniche di gestione attiva del
buffer in reti IP
Random Early Detection (RED)
Weigthed RED (WRED)
RED in/Out (RIO)
Modelli e prestazioni
Router IP
Struttura di un router IP
Tecniche di bufferizzazione
Output buffer
Input buffer
Simulazione di strutture output
buffer
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Prerequisiti
E’ prevista
i t la
l conoscenza dei
d i seguenti
ti argomenti:
ti
Principi di architettura stratificata (modello OSI)
Architettura e protocolli delle reti IP
Indirizzamento IP
TCP UDP
TCP,
Routing in reti IP
Protocolli di routing
g ((RIP,, OSPF))
Algoritmi d instradamento (Dijkstra, Belmann-Ford)
Le reti in area locale (LAN)
Architetture, protocolli d’accesso, indirizzamento
Concetti base della teoria delle code
C d M/M/1
Coda
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Materiale Didattico
Tutto il corso è coperto dai lucidi delle lezioni
http //net.infocom.uniroma1.it/corsi/TMR/telem.htm
http://net.infocom.uniroma1.it/corsi/TMR/telem.htm
Gli RFC e gli Internet Draft relativi agli
argomenti trattati nel corso sono disponibili sul
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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Modalità d’Esame
d Esame
Modalità standard
Due prove
p
prova scritta (max 20/30)
prova orale (max 10/30)
Si deve sostenere la prova orale nello stesso appello in cui si
sostiene la prova scritta
Modalità per coloro che seguono il corso
Due prove scritte (da definire)
Prova intermedia
Prova finale a fine corso
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Informazioni sul Corso
Orario delle
d ll lezioni
l
Martedì 8.30 -11.50 (aula 25)
Mercoledì 8.30 -10.00
10.00 (aula 25)
Mercoledì 14.00 -15.30 (aula 25)
E’ necessario iscriversi al corso inviando una mail con oggetto [Iscrizione
Corso TMR 2014] all
all’indirizzo
indirizzo
[email protected]
Sul sito sarà disponibile
tutto il materiale e le informazioni relative al corso
p
lucidi e dispense integrative
date d’esame
votazioni
t i i per lle prove scritte
itt
eventuali variazioni d’orario
avvisi e altre informazioni
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Riferimenti
Marco Listanti
ricevimento: Martedì dalle 12.00
12 00 alle 13.00
13 00
(Dipartimento DIET, stanza 220)
T l 06 4458 5458
Tel.:
E-mail: [email protected]
Sito Web
http://net.infocom.uniroma1.it/
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