Docente

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

Crediti

12 CFU

Programma

L’obiettivo del Corso è quello di introdurre i concetti fondamentali delle moderne reti di calcolatori. In particolare, saranno presentate le caratteristiche generali delle reti, la loro topologia, l’architettura ed i principali protocolli utilizzati per la trasmissione delle informazioni multimediali.

1. Introduzione. Scopi, applicazioni, evoluzione storica, caratteristiche e struttura, 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 interconnesione.
2. Principali componenti di una rete e tecniche di trasmissione dati. Mezzi trasmissivi elettrici e ottici, banda di un segnale, capacita’ di canale, I e II Teorema di Nyquist, Teorema di Shannon, attenuazione e distorsione.
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 problema delle due armate. Protocollo Hand-Shake a tre vie. Il livello di trasporto in Internet: i protocolli UPD (User datagram protocol) e TCP (Transport control protocol). Applicazioni di Rete: Domain Name Server (DSN), Simple Mail Transfer Protocol (SMTP), Simple Network Management Protocol (SNMP), la posta elettronica, il file transfer protocol (FTP). Reti wireless. Sicurezza nelle applicazioni multimediali in rete.
6. Reti wireless – 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.
7. Reti LAN wireless – Introduzione, reti LAN IEEE802.11, i livelli delle reti LAN IEEE802.11, livello fisico di IEEE802.11, Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) IEEE 802.11, High Rate Sequence Spread Spectrum (HR DSSS) IEEE 802.11b, Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) IEEE 802.11g, livello MAC di IEEE802.11, access point, roaming, registrazione dei nodi, protocollo CSMA/CA (Collision Avoidance), esempi ed esercizi, probabilità di errore, IEEE 802.15.1 (Personal Area networks), protocollo Bluetooth, struttura del frame Bluetooth.
8. Streaming Video. Definizione di streaming e identificazione delle differenze tra sequenze di dati e streaming. Presentazione del concetto di correlazione e ridondanza temporale e utilizzo di tali caratteristiche per la definizione di nuovi schemi di codifica. Introduzione al concetto di cambiamento in sequenze di immagini, identificazione del movimento. Principali schemi di codifica sviluppati (MPEG, H.263,) e principali utilizzi nei moderni canali trasmessivi. Problemi introdotti dagli strema (perdita di dati durante la comunicazione, ritardi). Il futuro della compressione video secondo MPEG e ITU.
9. 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 comunemente detto MP3.
10. Streaming Multimediali. Sincronizzazione di singoli stream (audio, video, testo, ecc…) e tecniche utilizzate per consentire la loro acquisizione, spedizione, ricezione e esecuzione sincronizzata.
11. Laboratorio. Esercitazioni per l’installazione, la configurazione e la manutenzione di una piccola rete TCP/IP con l’utilizzo di programmi di utilità integrati nei Sistemi Operativi e software ad hoc: assegnazione di indirizzi di rete pubblici / privati, connettività fisica: schede di rete, connettori, patch panels, hub, switch, domini /gruppi di lavoro, Router DSL/ADSL – Funzioni di gateway – NAT, Access Point Wireless – Reti Wi-Fi (WLAN) – Protocolli Wi-Fi – Canali di trasmissione.

Bibliografia

Testi consigliati:
[1] A.S. Tanembaum, D.J. Wetherall, Reti di Calcolatori, (Quinta Edizione), Pearson, 2011.
[2] B. Forouzan, Reti di Calcolatori e Internet, McGraw-Hill, Quarta Edizione, 2008.
[3] L. Peterson, D. Davie, Reti di Calcolatori, Apogeo, 2008.

Testi di approfondimento:
[1] F. Halsall, Networking e Internet, Addison-Wesley, Quarta Edizione pubblicata in Italia da Pearson Education, 2006.
[2] W. Stallings, Sicurezza delle reti, McGraw-Hill, Terza Edizione, 2007.
[3] J. Kurose - K. Ross, Reti di Calcolatori e Internet: un Approccio Top-Down, McGraw-Hill, Terza Edizione, 2005.
[4] J. Kurose - K. Ross, Internet e Reti di Calcolatori, McGraw-Hill Seconda Edizione, 2003.
[5] D. Comer, Internetworking con TCP/IP, Addison-Wesley, pubblicato in Italia da Pearson Education Italia, 2002.

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 comunicato su Esse3.