Obiettivi formativi
Il corso ha lo scopo di introdurre gli aspetti generali relativi alle reti di telecomunicazioni, fornendo i modelli comuni e le conoscenze di base dei protocolli di comunicazione e delle architetture protocollari. Verranno approfondite le principali tecnologie e protocolli utilizzati attualmente nelle reti di telecomunicazioni e in particolare nella rete Internet.
Al termine del corso lo studente sarà in grado di applicare le conoscenze acquisite al fine di analizzare e progettare architetture e protocolli di una rete di telecomunicazioni.
Prerequisiti
Non è richiesta alcuna propedeuticità. Tuttavia, può essere utile aver seguito corsi di base di telecomunicazioni e programmazione.
Contenuti dell'insegnamento
Architetture e protocolli di rete. La rete Internet: protocolli di rete e trasporto. Strumenti a supporto dell’analisi e la progettazione di reti di telecomunicazioni.
Programma esteso
LEZIONE 1: Introduzione al corso di Reti di Telecomunicazione. Introduzione alle reti: definizioni e classificazioni. Rami, nodi e topologie. Organismi di standardizzazione.
LEZIONE 2: Tipi di informazione: utente, controllo e gestione. Prestazioni di una rete: il ritardo end-to-end, errori e perdite. Integrità informativa e trasparenza temporale. Cenni di sicurezza.
LEZIONE 3: Funzioni e protocolli in una comunicazione dati. Architetture protocollari. Gestione delle unità informative in un’architettura protocollare. Sistemi interconnessi.
LEZIONE 4: Architetture protocollari OSI e Internet. Modelli di comunicazione basati sulle entità coinvolte e sulle modalità di trasferimento dell'informazione.
LEZIONE 5: Delimitazione: bit e char stuffing. Controllo di sequenza. Correzione di errore: codici per la rivelazione di errore e tecniche di ritrasmissione automatica.
LEZIONE 6: Funzione di multiplazione. Tecniche di multiplazione a divisione di tempo (TDM) e frequenza (FDM). Funzione di controllo di accesso al mezzo. Accesso al mezzo controllato e casuale.
LEZIONE 7: Reti in area locale (Local Area Network, LAN): protocolli di sottorete. Reti Ethernet e wireless LAN. Protocolli di accesso al mezzo in reti cablate e senza fili.
LEZIONE 8: Esercitazioni in aula.
LEZIONE 9: Introduzione ad Internet ed alla sua architettura. Il protocollo Internet Protocol (IP): principi di funzionamento e la funzione di frammentazione.
LEZIONE 10: Indirizzamento nel protocollo IP. Subnetting e supernetting nell’indirizzamento IP.
LEZIONE 11: Instradamento diretto e indiretto nel protocollo IP. Le tabelle di instradamento. Protocolli di instradamento dinamici: Routing Information Protocol (RIP) e Open Shortest Path First (OSPF). Sistemi autonomi.
LEZIONE 12: I protocolli Internet Control Message Protocol (ICMP) e Address Resolution Protocol (ARP). I protocolli Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) e Point-to-Point Protocol (PPP). Il sistema dei nomi di dominio.
LEZIONE 13: Q&A sulla prima metà del corso.
LEZIONE 14: Funzionalità del livello di trasporto in Internet. Indirizzamento e porte. Il protocollo User Datagram Protocol (UDP). Il protocollo Transmission Control Protocol (TCP). Apertura e abbattimento delle connessioni in TCP. Tecniche di Network Address Translation (NAT).
LABORATORIO 1: Esercitazione di laboratorio svolta in collaborazione con il Dott. Luca Veltri. Creazione e configurazione di una rete IP con macchine virtuali Linux su piattaforma VirtualBox o VMware locale. Creazione e configurazione delle macchine virtuali e delle reti virtualizzate. Sui nodi Linux configurazione delle interfacce di rete, delle tabelle di instradamento, e della funzionalità di rilancio. Verifiche di connettività.
LEZIONE 15: Le funzioni di controllo di errore, flusso e congestione nel protocollo TCP. Confronto di prestazioni tra UDP e TCP.
LABORATORIO 2: Esercitazione di laboratorio svolta dal Prof. Luca Veltri. Illustrazione del software Wireshark per l'analisi dei protocolli nelle reti. Esempi di utilizzo per l'analisi dei pacchetti dei protocolli ICMP, ARP, UDP, TCP, DHCP, etc. Analizzatore di protocollo 'tcpdump' a riga di comando.
LEZIONE 16: Il protocollo IPv6: introduzione e formato del pacchetto. Indirizzamento in IPv6. Gestione della transizione da IPv4 a IPv6.
LABORATORIO 3: Esercitazione di laboratorio svolta in collaborazione con il Dott. Luca Veltri. Creazione e configurazione di una rete IP su ambiente di virtualizzazione remoto. Configurazione dei singoli nodi e utilizzo di subnetting. Verifiche di connettività.
LEZIONE 17: Esercitazione in aula.
LABORATORIO 4: Esercitazione di laboratorio svolta dal Prof. Luca Veltri. Descrizione della piattaforma NEMO di emulazione di rete (NEtwork EMulatOr), in Java. Esempi di reti IP con topologia lineare, Manhattan e ad albero. Sviluppo di uno switch Ethernet.
Lezione 18: Esercitazione in aula. Seminario su applicazioni avanzate di rete: Software-Defined Networking (SDN) e Internet of Things (IoT).
Laboratorio 5: Esercitazione di laboratorio svolta in collaborazione con il Dott. Luca Veltri. Sviluppo di applicazioni con NEMO.
Lezione 19: Q&A sui contenuti di tutto il corso.
Bibliografia
Le lezioni si baseranno su materiale prodotto dal docente che verrà fornito agli studenti. Alcuni testi di riferimento sono i seguenti.
[1] B. A. Forouzan, “Reti di calcolatori e Internet”, 2008, McGraw-Hill
[2] A. Pattavina, “Reti di telecomunicazione - Networking e Internet”, 2007, McGraw-Hill
[3] A. S. Tanenbaum, D.J. Wetherall, “Reti di calcolatori” 2011, Pearson, Prentice Hall
[4] J. F. Kurose, K. W. Ross, “Internet e Reti di calcolatori”, 2008, Pearson
Metodi didattici
Il corso si articola in lezioni teoriche ed esercitazioni in aula. Sono previste inoltre alcune esercitazioni di laboratorio per complementare le conoscenze teoriche acquisite in aula con appositi strumenti software.
Modalità verifica apprendimento
PER GLI STUDENTI DEL CORSO LIET (LAUREA IN INGEGNERIA INFORMATICA, ELETTRONICA E DELLE TELECOMUNICAZIONI)
L'esame consta di alcune attività progettuali da svolgersi obbligatoriamente durante le ore di laboratorio, seguite da una prova scritta. E' previsto l'utilizzo di prove di valutazione in itinere in sostituzione della prova scritta. Può essere richiesta, a discrezione del docente, una prova orale integrative.
PER GLI STUDENTI DEL CORSO LISI (LAUREA IN INGEGNERIA DEI SISTEMI INFORMATIVI)
L’esame consta nella realizzazione e discussione di un progetto parzialmente basato sugli strumenti presentati durante le attività di laboratorio.
Altre informazioni
Informazioni e materiali relativi al corso verranno pubblicati su un apposito sito web.
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
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