Ingegneria delle Comunicazioni

MARCO POLVERINI
MARCO LISTANTI

GENERALI
Il corso di Tecniche e Modelli di Rete si propone di illustrare sia l’evoluzione delle tecniche e dei protocolli di rete e di proporre i modelli analitici utili per il dimensionamento delle reti di telecomunicazione. In particolare, sono approfondite le funzioni di "networking" ovvero le funzioni che regolano la condivisione delle risorse di rete (resource sharing) tra i flussi informativi in modo da ottenere fissati valori di QoS e un'utilizzazione efficiente delle risorse.
SPECIFICI
• Conoscenza e capacità di comprensione:
A compimento del corso, lo studente avrà acquisito le conoscenze della teoria del networking che potranno permettergli di effettuare le scelte più opportune per un efficiente progetto di una rete raggiungendo il pieno soddisfacimento dei requisiti di costo e prestazioni. L’uso dei modelli analitici permetterà inoltre di verificare quantitativamente la qualità delle scelte effettuate.
• Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
Il corso ha l’obiettivo in primo luogo di far acquisire allo studente la capacità di comprendere i problemi connessi all’evoluzione delle tecniche di networking e allo stesso tempo di affrontare i problemi elementari di analisi e di dimensionamento di una rete. A questo fine, durante Il corso sono previste specifiche attività di gruppo per l’analisi di problemi tratti dalla recente letteratura tecnica.
• Autonomia di giudizio:
Il corso ha lo scopo di mettere in grado lo studente di affrontare in autonomia specifici problemi inerenti l’analisi ed il dimensionamento delle reti e di valutare il grado di soddisfacimento dei requisiti di progetto. In particolare, l’obiettivo è quello di stimolare un approccio critico ai risultati raggiunti che permetta, eventualmente, di proporre evoluzioni delle tecniche utilizzate durante il progetto.
• Abilità comunicative:
Allo scopo di incrementare le abilità di presentazione e di sostenere un confronto critico, lo studente è chiamato a presentare i risultati delle sua attività personali sia durante il corso delle lezioni sia in sede di esame e a sostenere un dibattito critico sui risultati raggiunti.
• Capacità di apprendimento:
Il corso, attraverso la frequenza delle lezioni e l’esecuzione delle attività di approfondimento proposte, ha lo scopo di stimolare lo studente nel processo di apprendimento, mettendolo in grado di acquisire la capacità individuale di analisi critica delle soluzioni architetturali e quella di contribuire alla loro evoluzione.

Il corso si propone di illustrare i concetti riguardanti le architetture, i protocolli e i modelli analitici per il dimensionamento e la gestione delle reti di telecomunicazione. In particolare, sono approfondite le funzioni di "networking" ovvero le funzioni che regolano la condivisione delle risorse di rete (resource sharing) tra i flussi informativi in modo da ottenere fissati valori di QoS e un'utilizzazione efficiente delle risorse. E’ inoltre presentato lo scenario evolutivo del piano di controllo delle reti e dei protocolli di segnalazione.

E’ prevista la conoscenza dei seguenti argomenti:
- Principi di architettura stratificata.
- Architettura e protocolli delle reti IP.
- Routing in reti IP
- Local Area Networks (LAN).
- Concetti base della teoria delle code

Programma 2024
1. Introduzione
2. Richiami sull’architettura delle reti IP
2.1. Il piano dati IP
2.1.1. Lo strato di rete: il protocollo IPv4
2.1.2. Lo strato di trasporto: il protocollo TCP
2.1.3. Packet forwarding
2.1.4. Single Path Routing
2.1.5. Equal Cost Multipath Routing (ECMP)
2.2. Il piano di controllo IP
2.2.1. -Il protocollo OSPF
2.2.2. Il protocollo BGP
2.3. Il protocollo IPv6
3. Tecniche di controllo di congestione
3.1. Tecniche reattive: il controllo di congestione nel protocollo TCP
3.1.1. TCP Reno
3.1.2. TCO BBR
3.1.3. TCP Cubic
3.1.4. TCP QUIC
3.2. Network Emulation for TCP Performance Analysis
3.2.1. Understanding Traditional TCP Congestion Control
3.2.2. Understanding Rate-based TCP Congestion Control (BBR)
3.2.3. Bandwidth-delay Product and TCP Buffer Size
3.2.4. Enhancing TCP Throughput with Parallel Streams
3.2.5. Router’s Buffer Size
3.2.6. Router’s Bufferbloat
3.3. Tecniche di gestione attiva del buffer in reti IP
3.3.1. Random Early Detection (RED)
3.3.2. RED in/Out (RIO)
4. Tecniche proattive
4.1. QoS in reti IP
4.2. Connection Admission Control
4.3. Funzione di Shaping e policing
4.4. Architettura IntServ
4.5. Il protocollo RSVP
4.6. Architettura DiffServ
5. Evoluzione delle reti IP
5.1. L’architettura MPLS
5.2. L’architettura “Segment Routing” (SR)
5.3. Il modello Software Defined Networking (SDN)
5.3.1. Il protocollo Openflow
6. Network Function Virtualization (NFV)
7. Algoritmi di Scheduling
7.1. General Processor Sharing
7.2. Fair Queueing
7.3. Weighted Fair Queueing
8. Application Layer
8.1. Principles of network applications
8.2. Web and HTTP
8.3. E-mail, SMTP, IMAP
8.4. The Domain Name System DNS
8.5. Peer to Peer (P2P) applications
8.6. Video streaming and content distribution networks
8.7. Socket programming with UDP and TCP
9. Data center networking
9.1. DC architectures
9.2. Routing in DC networks
9.3. Multi tenancy in DCs
9.4. Namex seminar

- Materiale integrativo (lucidi del corso, articoli) disponibili sul sito web “https://elearning.uniroma1.it/course/view.php?id=17590”
- Standard emessi dai principali enti di standardizzazione: IUT-T, IEEE, IETF.

Tutte le lezioni del corso saranno tenute in presenza

Frequenza non obbligatoria

La valutazione del grado di apprendimento degli studenti è effettuata mediante una singola prova orale consisrtente in domande sugli argomenti svolti nelle lezione

- Descrizione delle differenze tra tecniche di controllo di congestione reattive e proattive.
- Descrizione delle funzioni e delle procedure del protocollo XXX.
- Descrizione delle tecnche di dimensionamento di specifici elementi di rete