Docente

Prof. Gian Luca Foresti gianluca.foresti@uniud.it sito web

Crediti

12 CFU

Finalità

L’obiettivo del Corso è quello di introdurre i concetti fondamentali delle moderne reti di calcolatori e le principali tecniche di trasmissione dei dati multimediali. In particolare, saranno presentate le caratteristiche generali delle reti, la loro topologia ed architettura, i principali componenti hardware e software (protocolli), le tecniche per la codifica e la trasmissione dei dati multimediali.

Programma

1. Introduzione – Scopi, applicazioni, evoluzione storica, caratteristiche e struttura delle reti, tipologie di rete, architetture di rete, stratificazioni, tipi e primitive di servizio, protocolli di rete, controllo di flusso e controllo di errore, messaggi e pacchetti, commutazione di circuito e di pacchetto, indirizzamento, instradamento ed interconnessione.
2. Principali componenti di una rete e tecniche di trasmissione dati – Mezzi trasmissivi elettrici e ottici, banda di un segnale, attenuazione e distorsione di un segnale, capacità di canale, I e II Teorema di Nyquist, Teorema di Shannon.
3. Il modello ISO/OSI ed i livelli bassi dell’architettura di rete – Il livello fisico. Il livello datalink. Protocolli per il controllo di flusso (Stop&Wait, Go-Back-N, Sliding Window) e per il controllo di errore. Protocollo HDLC.
4. Il livello di rete – Tecniche di instradamento (routing by network, address label swapping, source routing), architettura di un router e tabelle di instradamento, algoritmi di routing dinamico (distance vector e link state). Il protocollo IP, formato del pacchetto IP e indirizzamento IP, classi di indirizzi, sottoreti e netmask.
5. I livelli di trasporto e di applicazione - Servizi ed indirizzi del livello di trasporto, creazione, gestione e chiusura di una connessione. Il protocollo hand-shake a tre vie. I protocolli UPD (User datagram protocol) e TCP (Transport control protocol). Principali applicazioni di rete: Domain Name Server (DSN), Simple Mail Transfer Protocol (SMTP), etc.
6. Reti wireless e protocollo Bluetooth – Introduzione, vantaggi/svantaggi rispetto alle reti cablate, classificazione delle reti wireless, reti powerline, reti ottiche, reti a radiofrequenza, reti a microonde, reti cellulari, reti satellitari, tecniche di trasmissione spread-spectrum: direct sequence e frequency hopping. Reti LAN IEEE802.11, access point, roaming, registrazione dei nodi, protocollo CSMA/CA (Collision Avoidance), probabilità di errore, IEEE 802.15.1 (Personal Area networks), protocollo Bluetooth, struttura del frame Bluetooth.
7. Streaming Video - Definizione di streaming e identificazione delle differenze tra sequenze di dati e streaming. Correlazione e ridondanza temporale, definizione di nuovi schemi di codifica. Introduzione al concetto di cambiamento in sequenze di immagini, identificazione del movimento. Principali schemi di codifica video (MPEG, H.263) e principali utilizzi nei moderni canali trasmessivi. Problemi introdotti dagli stream (perdita di dati durante la comunicazione, ritardi).
8. Streaming Audio - Introduzione alla registrazione audio, differenze tra audio musicale e audio vocale. Alcuni concetti della percezione uditiva dell’orecchio umano (frequenze dell’udibile, risposte in frequenza, addattività della soglia udibile). Utilizzo dei limiti fisici dell’uomo per consentire la compressione audio. Principali metodi di compressione con particolare riferimento alla codifica MPEG layer 3 (MP3).
9. Streaming Multimediali - Sincronizzazione di singoli stream (audio, video, testo, etc…) e tecniche utilizzate per consentire la loro acquisizione, spedizione, ricezione e esecuzione sincronizzata.

Attività di Laboratorio

Durante il corso sono previste specifiche esercitazioni di laboratorio relative all’uso e alla configurazione delle reti:

1. Connettività fisica di una rete: schede di rete, connettori, patch panels, hub, switch, canali di trasmissione
2. Installazione, configurazione e manutenzione di una rete TCP/IP
3. Utilizzo di programmi di utilità integrati nei sistemi operativi e uso di software di rete per assegnazione di indirizzi di rete IP pubblici / privati
4. Gestione di domini /gruppi di lavoro/ gateway, configurazione di Router DSL/ADSL, uso del protocollo NAT
5. Configurazione di un Access Point Wireless e di una Rete Wi-Fi (WLAN).
   
   

Prerequisiti

Sono prerequisiti del corso la conoscenza della matematica di base (in particolare, logaritmi, derivate, integrali, successioni aritmetiche e geometriche, funzioni in una variabile), delle principali grandezze fisiche e dell’informatica di base (architettura di un elaboratore, client/server, web, etc.)

Bibliografia

Testi consigliati [1] G.L. Foresti, Reti e Tecniche per la Comunicazione Multimediale, McGraw-Hill Create, 2013. 
[2] A.S. Tanembaum, D.J. Wetherall, Reti di Calcolatori, (Quinta Edizione), Pearson, 2011. 
[3] B. Forouzan, Reti di Calcolatori e Internet, McGraw-Hill, Quarta Edizione, 2008 
[4] L. Peterson, D. Davie, Reti di Calcolatori, Apogeo, 2008 

Testi di approfondimento 
[1] J. Kurose and K. Ross, Internet e Reti di Calcolatori, McGraw-Hill, (Quarta Edizione), 2008 
[2] W. Stallings, Sicurezza delle reti, McGraw-Hill, (Terza Edizione), 2007 
[3] F. Halsall, Networking e Internet, Addison-Wesley, (Quinta Edizione), 2006 
[4] B. A. Forouzan, I Protocolli TCP/IP, McGraw-Hill, (Seconda Edizione), 2006 
[5] J. Kurose and K. Ross, Reti di Calcolatori e Internet: un Approccio Top-Down, McGraw-Hill, (Terza Edizione), 2005

Modalità d'esame

L’esame si compone di una prova scritta e di una prova orale. La prova scritta richiede di svolgere esercizi inerenti gli argomenti del Corso. La prova orale consiste nella discussione di alcuni degli argomenti trattati a lezione.

Orario di ricevimento

L’orario di ricevimento sarà concordato a lezione con gli studenti e comunicato su Esse3.