Questo insegnamento presenta le architetture, gli algoritmi e i protocolli più diffusi per la realizzazione di reti di calcolatori e di comunicazione, a partire da sistemi di trasmissione a livello fisico, fino ad arrivare alle più diffuse applicazioni e relativi protocolli di comunicazione. L'obiettivo dell'insegnamento è fornire agli studenti gli elementi necessari alla comprensione del funzionamento delle reti di calcolatori e di comunicazione, con particolare attenzione alla rete Internet.

Lo studente acquisirà le seguenti conoscenze:
• Concetti generali alla base delle reti di calcolatori: classificazione basata sull'area geografica coperta, topologie di rete, tecniche di commutazione a pacchetto e a circuito, tecniche di multiplazione e di accesso multiplo, modelli di servizio di tipo client-server e peer-to-peer, architetture stratificate di protocolli, caratterizzazione del traffico di rete e requisiti di qualità di servizio.
• Principali tipi di canali trasmissivi, tecniche di codifica dei dati, reti di accesso e di trasporto.
• Principali tecniche di recupero degli errori e di controllo di flusso: protocolli a finestra ARQ.
• Principali protocolli di livello collegamento e architetture e protocolli per reti locali e interconnessione di reti locali.
• Protocollo IP: protocollo di livello rete in Internet, algoritmi e protocolli di instradamento, indirizzamento e traduzione di indirizzi in Internet.
• Protocollo TCP e UDP: Protocolli di livello trasporto in Internet, algoritmi e problematiche.
• Protocolli per applicazioni in Internet: SMTP, POP e IMAP, HTTP, DNS, Applicazioni P2P.
La capacità di applicare le conoscenze sarà verificata mediante esercitazioni in aula e in laboratorio. Particolare attenzione sarà dedicata alla definizione di schemi di indirizzamento per reti IP, alla definizione di tabelle di instradamento statiche per router IP e all'analisi di sequenze di pacchetti catturati in rete locale.

Lo studente deve avere una conoscenza elementare sul funzionamento di un sistema di elaborazione, conoscere gli elementi base della rappresentazione dei numeri sui calcolatori, ed essere in grado di effettuare le conversioni decimale-binario e binario-decimale. Inoltre, è anche richiesta la conoscenza del concetto di spettro di frequenza, e delle tecniche di campionamento dei segnali. Infine, sono richieste conoscenze elementari di fisica, con particolare riferimento all'ottica ed all'elettromagnetismo.

Gli argomenti trattati a lezione sono i seguenti, divisi in due parti:
Parte I: Fondamenti e reti di accesso
• Concetti generali alla base delle reti di calcolatori: classificazione basata sull'area geografica coperta e topologie, tecniche di commutazione (pacchetto e circuito), tecniche di multiplazione, modelli di servizio (client-server, peer-to-peer), architetture a strati di protocolli, caratterizzazione del traffico e requisiti di qualità di servizio. (1,6 CFU)
• Livello fisico: Principali tipi di canali trasmissivi e relative tecniche di codifica, reti di accesso con e senza fili, reti di trasporto. (0,8 CFU)
• Livello data-link: principi di recupero di errore e controllo di flusso, protocolli per canali punto-punto, architetture e protocolli per reti locali e interconnessione di reti locali. (1,6 CFU)
Parte II: Comunicazione end-to-end e applicazioni
• Protocolli di livello rete in Internet: IPv4 e ICMP, indirizzamento IP, DHCP, ARP, NAT. (1,5 CFU)
• Strumenti per l’analisi di rete (0,2 CFU)
• Protocolli di livello trasporto (TCP e UDP). (0,6 CFU)
• Protocolli di livello applicativo (SMTP, POP e IMAP, HTTP, DNS, Applicazioni P2P) (0,8 CFU)
• Esercitazioni di laboratorio (0,9 CFU)

Sono previste esercitazioni in aula (comprese nel dettaglio di suddivisione oraria indicato nella sezione precedente) che vertono prevalentemente sui seguenti argomenti:
• Tecniche di commutazione
• Funzionamento dei protocolli a finestra
• Predisposizione di piani di indirizzamento per reti IP
• Definizione dei contenuti statici di tabelle di instradamento per reti IP
• Previsione di sequenze di messaggi che vengono generati per realizzare operazioni avviate dall'utente, data una particolare configurazione della rete.
In laboratorio è prevista l'analisi di tracce di pacchetti catturati su rete locale, sia in modo passivo, sia a seguito di operazioni iniziate dall'utente.

Il materiale verrà fornito dal docente e sarà disponibile sul sito web del portale della didattica.

Testi consigliati per gli approfondimenti/esercitazioni:
• A. Pattavina: Reti di telecomunicazioni, Mc.Graw-Hill (in italiano)
• J.F. Kurose, K.W. Ross: Computer Networking: A Top-Down Approach Featuring the Internet, Pearson (disponibile in italiano e inglese)
• (per la prima parte del corso) A. Bianco, C. Casetti, P. Giaccone, Esercitazioni di reti telematiche, Capitoli 1-2-3, CLUT (in italiano)
• (per la seconda parte del corso) F. Risso, dispense di esercizi (in inglese, disponibili sul portale della didattica)

L’esame, della durata complessiva di 2 ore, sarà articolato nelle seguenti componenti:
• 12 quiz a risposta multipla. Ogni risposta ha un punteggio pari a 1 punto se è giusta e a -0.5 punti se è sbagliata. Se il punteggio complessivo è uguale o superiore ad una soglia, sarà corretta anche la parte successiva, altrimenti l’esame sarà considerato non superato (indipendentemente dalla parte successiva, che non sarà corretta).
• Da 2 a 4 domande aperte: per ciascuna delle due parti del corso saranno possibili una domanda di teoria e/o un esercizio numerico, oppure due esercizi numerici.
Durante la prova non è possibile consultare nessun tipo di materiale didattico ed è vietato l’uso della calcolatrice.
La valutazione degli esercizi numerici si basa sia sul risultato finale ottenuto sia sul procedimento utilizzato per ottenerlo. Nelle domande e negli esercizi teorici si valuta invece il livello di comprensione dei concetti e degli argomenti esposti a lezione.
Il voto finale sarà calcolato come la somma non pesata delle due componenti, convalidate da una valutazione positiva della prova finale.