l’UMTS come standard di base per le tecnologie 3G e in fine HSDPA come
pasaggio alle tecnologie 4G e le loro principali carateristiche e il loro sviluppo e
utilizzo odierno. Nel primo capitolo della terza parte sara spiegata
principalmente cosa vuole dire la simulazione e come essa e sudivisa, e il
simulatore di reti OPNET, il qualle e il più famoso e più utilizzato in ambito
della simulazione delle reti. Come anche sarano spiegate le sue carateristiche
principali e il suo funzionamento. In fine come secondo capitolo della terza
parte,saranno fatte una serie di simulazioni conesse alle technologie della
seconda parte ossia delle tecnologie WIMAX e le reti cellulari UMTS e il loro
uttilizzo nel ambito militare tramite scenari generati con l’ausilio del simulatore
OPNET .
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I 1.1 Panoramica sulle reti, nascita e evoluzione reti wireless
Lo sviluppo della commutazione di pacchetto: 1961-1972
Il settore del computer networking e di Internet trae le sue origini dai primi anni
’60,un tempo in cui la rete telefonica costituiva la rete dominante nelle
comunicazioni mondiali.
Però, con la crescente importanza dei calcolatori nei primi anni ’60 e l’avvento
dei calcolatori condivisi era naturale considerare la questione di come collegare
tra loro i calcolatori in modo che potessero essere condivisi da utenti
geograficamente distribuiti. Il traffico generato da questi utenti doveva essere
presumibilmente a “raffica” : intervalli di attività, come l’invio di un comando a
un calcolatore remoto, seguiti da intervalli di inattività nell’attesa di una risposta
o durante l’elaborazione della risposta ricevuta.
Tre gruppi di ricerca sparsi per il mondo, ignorando ognuno il lavoro degli altri,
cominciarono a inventare la nozione di commutazione di pacchetto come
un’efficiente alternativa alla commutazione di circuito. Il primo lavoro
pubblicato sulla tecnica della commutazione di pacchetto è stato quello di
Leonard Kleinrock, a quel tempo diplomato e studente al MIT. Usando la teoria
delle code, il lavoro di Kleinrock dimostrava in modo elegante l’efficacia
dell’approccio a commutazione di pacchetto per sorgenti di traffico a raffiche.
Nel 1964, Paul Baran al Rand Institute cominciò a indagare l’uso della
commutazione di pacchetto per la sicurezza della comunicazione vocale nelle
reti militari mentre, al National Physical Laboratory inglese, Donald Davies e
Roger Scantelbury stavano anch’essi sviluppando la loro idea di commutazione
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di pacchetto.
I lavori del MIT, del Rand e del NPL portarono alla fondazione dell’Internet
attuale. Ma Internet si è sviluppata anche grazie ad una lunga storia in cui è
prevalso un atteggiamento del tipo “construiamolo e mostriamo che funziona”
che risale anch’esso ai primi anni ’60.
J.C.R. Licklinder e Lawrence Roberts, entrambi colleghi di Kleinrock al MIT,
diventarono responsabili del programma di scienza dei calcolatori all’Advanced
Research Projects Agency (ARPA) negli USA. Roberts pubblicò un piano
generale per la cosiddetta ARPAnet, la prima rete di calcolatori a commutazione
di pacchetto e diretta antenata dell’Internet pubblica dei giorni nostri. I primi
commutatori di pacchetto erano conosciuti come Interface Message Processors
(IMP) e il contratto per costruire questi commutatori fu assegnato alla società
BBN. Nel Labor Day (festa del lavoro) del 1969, il primo IMP fu installato
all’UCLA con la supervisione di Kleinrock, e tre ulteriori IMP furono installati
poco dopo allo Stanford Research Institute (SRI), alla UC Santa Barbara e
all’University of Utah.
Il precursore di Internet aveva quattro nodi alla fine del 1969. Kleinrock, ricorda
che al primo impiego della rete per effettuare un login remoto da UCLA a SRI si
verificò un blocco totale (crash) del sistema.
Intorno al 1972, ARPAnet era cresciuta fino a circa quindici nodi, e la prima
dimostrazione pubblica fu fatta da Robert Kahn nel 1972 all’International
Conference on Computer Communications. Il primo protocollo host-to-host fra
terminali di ARPAnet, conosciuto come Network-Control Protocol (NCP,
protocollo di controllo della rete) era completato [RFC 001]. Con la disponibilità
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di un protocollo end-to-end, si potevano scrivere le applicazioni. Il primo
programma per e-mail fu sviluppato da Ray Tomlinson alla BBN nel 1972.
Reti proprietarie e interconnessione delle reti: 1972-1980
La prima ARPAnet era una singola rete chiusa. Per comunicare con un host
ARPAnet occorreva collegarsi a un IMP ARPAnet. Nella prima metà degli anni
’70, furono create altre reti a commutazione di pacchetto oltre ad ARPAnet:
ALOHAnet, una rete a microonde che collegava tra loro le università delle isole
Hawaii [Abramson 1970];
Telnet, una rete commerciale della BBN basata sulla tecnologia ARPAnet;
Cyclades, una rete francese a commutazione di pacchetto progettata da Louis
Pouzin;
Reti a divisione di tempo come Tymnet (Time Division Network) e la rete GE
Information Services, e altre fra i tardi anni ’60 e primi anni ’70 [Schwartz
1977];
La SNA IBM (1969-1974), che fu sviluppata in parallelo ad ARPAnet.
Il numero delle reti cominciava a crescere. Nel 1973, la tesi di dottorato di
Robert Metcalfe anticipava l’idea di Ethernet, che avrebbe in seguito portato a
una crescita vertiginosa delle cosiddette reti in area locale (LAN) che operano su
brevi distanze in base al protocollo Ethernet.
Una volta ancora, con un giudizio a posteriori possiamo accorgerci che i tempi
erano maturi per lo sviluppo di un’architettura che abbracciasse tutte le reti
collegandole tra loro. Il lavoro pionieristico di interconnessione delle reti per
creare una “rete di reti” (ancora una volta con il patrocinio della DARPA,
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Defence Advanced Research Projects Agency), fu svolto da Vinton Cerf e
Robert Kahn ed il termine “internetting” fu coniato per descrivere il loro lavoro.
Questi principi architettonici furono incorporati nel protocollo TCP. La prima
versione del TCP,comunque, era molto differente dal TCP attuale. La prima
versione di TCP univa la consegna affidabile dei dati in sequenza attraverso la
ritrasmissione da parte del terminale (che è presente anche nei TCP attuali) con
la funzione di routing (che oggi è eseguita dall’IP).
Le prime sperimentazioni con TCP, combinate con il riconoscimento
dell’importanza di un servizio di trasporto end-to-end non affidabile, privo di
controllo di flusso per applicazioni come la voce “pacchettizzata” portarono alla
separazione di IP da TCP e allo sviluppo del protocollo UDP. I tre protocolli
chiave dell’Internet attuale (TCP, UDP e IP) furono concettualmente definiti alla
fine degli anni ’70.
Oltre alle ricerche correlate a Internet sponsorizzate dalla DARPA, erano partiti
molti altri lavori importanti sull’interconnessione delle reti. Nelle Hawaii,
Norman Abramson stava sviluppando ALOHAnet, una rete di trasmissione
basata su pacchetti che permetteva di comunicare tra loro a molte località sparse
nelle isole Hawaii.
Il protocollo ALOHA è stato il primo dei cosiddetti protocolli ad accesso
multiplo, e permetteva a utenti geograficamente distribuiti di condividere un
singolo mezzo di trasmissione (una frequenza radio). Il lavoro di Abramson sui
protocolli ad accesso multiplo fu rielaborato da Metcalfe e Boggs per lo sviluppo
del protocollo Ethernet per reti cablate basate su mezzo condiviso e diffusivo.
È interessante notare che il protocollo Ethernet di Metcalfe e Boggs era motivato
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dalla necessità di collegare insieme molti PC,stampanti,e dischi condivisi
[Perkins 1994]. Trentacinque anni fa, molto prima della rivoluzione dei PC e
dell’esplosione delle reti, Metcalfe e Boggs stavano gettando le basi per le attuali
LAN per PC.
La tecnologia Ethernet rappresentò un passo importante per l’interconnessione
delle reti di calcolatori. Ciascuna rete Ethernet in area locale era essa stessa una
rete, e il numero di LAN proliferava: la necessità di interconnettere tra loro
queste LAN acquisiva sempre più importanza.
La poliferazione delle reti: 1980-1990
Alla fine degli anni ’70 circa 200 host erano collegati ad ARPAnet. Alla fine
degli anni ’80 il numero di host collegati alla Internet pubblica, un’associazione
di reti molto somigliante all’Internet attuale, raggiungeva i 100.000. Gli anni ’80
furono un periodo di crescita eccezionale.
Molta della crescita nei primi anni ’80 derivò da tanti sforzi distinti per creare
una rete di calcolatori per unire tra loro le università. BITNET forniva la posta
elettronica e il trasferimento di file tra parecchie Università del Nordest degli
USA.
CSNET (Computer Science Network) fu creata per collegare ricercatori
universitari privi dell’accesso ad ARPAnet. Nel 1986, fu creata NSFNET per
fornire accesso a grandi centri di calcolo sponsorizzati dalla NSF (National
Science Foundation). Partendo da una rete dorsale con velocità di 56kbit/s,
NSFNET arrivò a 1.5 Mbit/s alla fine del decennio, ed era servita come
giunzione primaria tra le reti regionali.
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Nella rete ARPAnet, trovarono collocazione molti dei pezzi definitivi
dell’architettura moderna di Internet. Il primo gennaio 1983 vide in azione
TCP/IP come nuovo protocollo standard a livello host per ARPAnet (sostituiva il
protocollo NCP).
La transizione da NCP a TCP/IP [RFC 801] fu un evento tipo “2 giugno giorno
della festa della Repubblica Italiana”: a tutti gli host fu richiesto di convertirsi al
TCP/IP a partire da quel giorno. Nei tardi anni ’80, fu apportata un’importante
estensione al TCP per implementare il controllo della congestione gestito sugli
host [Jacobson 1988]. Fu anche sviluppato il Domain Name System [RCF
1034], usato per tradurre i nomi simbolici dei calcolatori in equivalenti indirizzi
IP a 32bit.
Parallelamente a questo sviluppo di ARPAnet (che per la maggior parte era un
lavoro statunitense), nei primi anni ’80 i francesi lanciarono il progetto Minitel,
un piano ambizioso per collegare tutte le abitazioni alla rete. Sponsorizzato dal
Governo francese, il sistema Minitel era costituito da una rete pubblica a
commutazione di pacchetto (basata sulla famiglia di protocolli X.25, che
impiega circuiti virtuali), server Minitel ed economici terminali con incorporato
un modem a bassa velocità.
Minitel divenne un grande successo nel 1984 quando il Governo francese regalò
un terminale Minitel a ogni famiglia che ne faceva richiesta. I siti Minitel
comprendevano siti gratuiti ( proprio come le pagine gialle telefoniche) e siti
privati, che richiedevano a ciascun utente un pagamento basato sull’impiego. Al
suo picco, a metà degli anni ’90, Minitel offriva piu di 20.000 servizi diversi,
dall’home banking a database di ricerca specialistica. Era usato da oltre il 20%
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dei francesi, aveva un fatturato superiore a 1 miliardo di dollari l’anno e portò
alla creazione di 10.000 posti di lavoro. Minitel era presente in gran parte delle
abiatazioni francesi 10 anni prima che gli americani sentissero parlare di
Internet. È ancora molto usato in Francia, ma si deve confrontare con la
crescente concorrenza di Internet.
L’esplosione di Internet: gli anni ‘90
Gli anni ’90 introdussero due eventi che simboleggiarono la continua evoluzione
e la commercializzazione di Internet in breve tempo. ARPAnet, il progenitore di
Internet cessò di esistere. MILNET e la Defense Data Network erano cresciuti
negli anni ’80 fino a coprire molto del traffico dell’U.S. Department of Defense
e NSFnet aveva cominciato a essere utilizzata come rete portante per il
collegamento di reti regionali negli USA e reti nazionali estere.
Nel 1991, la NSFNET tolse le sue restrizioni sull’uso di NSFnet per scopi
commerciali. La NSFNET stessa fu sciolta nel 1995, e il traffico sulla rete
dorsale di Internet venne a essere gestito da service provider commerciali.
L’evento principale degli anni ’90, comunque, fu l’introduzione del World Wide
Web, che portò Internet nelle case e negli uffici di milioni e milioni di persone in
tutto il mondo. Il Web servì anche come piattaforma per sviluppare e mettere in
funzione centinaia di nuove applicazioni, inclusi commercio e servizi bancari
online, servizi multimediali e servizi di ricerca di informazioni. Per una breve
storia dei primi giorni del Web riferirsi a [W3C 1995].
Il Web fu inventato al CERN da Tim Berners-Lee nel 1989-1991, basandosi
sulle idee ispirate dai primi lavori sull’ipertesto degli anni ’40 di Bush [Bush
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1945] e degli anni ’60 di Ted Nelson. Berners-Lee e suoi collaboratori
svilupparono le versioni iniziali di HTML, HTTP, un server Web e un broswer: i
quattro componenti chiave del Web. Il broswer originale del CERN forniva solo
un’interfaccia con modalità a linea (line-mode). Alla fine del 1992 erano
funzionanti circa 200 server Web; questo gruppo di server costituì la vetta
dell’iceberg che doveva ancora sorgere. Circa a quel tempo molti ricercatori
stavano sviluppando broswer Web con interfaccia GUI; tra questi c’era Marc
Andreesen, che sviluppò il popolare browser Mosaic. Andreesen e i suoi colleghi
produssero una versione preliminare del broswer nel 1993, e nel 1994 lui e
James Baker fondarono la Mosaic Communications, che diventò piu tardi la
Netscape Communications Corporation. Nel 1995 gli studenti universitari
usavano il broswer Mosaic e Netscape per navigare quotidianamente nel Web.
Circa nello stesso periodo le società cominciarono ad attivare server Web e a
compiere operazioni commerciali sul Web. Nel 1996, la Microsoft inizò a
realizzare il proprio broswer, così iniziò la “guerra dei broswer” tra Netscape e
Microsoft, che vinse quest’ultima pochi anni dopo [Cusumano 1998].
La seconda metà degli anni ’90 è stata un periodo di enorme crescita e
innovazione per Internet, che ha visto grandi società e centinaia di nuove aziende
impegnate a creare prodotti e servizi Internet. La posta elettronica su Internet ha
continuato a evolvere con programmi per la lettura della posta ricchi di accessori
che forniscono indirizzari, file allegati, hot link e trasporto di contenuti
multimediali. Alla fine del millennio Internet supportava centinaia di
applicazioni molto diffuse, tra cui quattro applicazioni killer:
posta elettronica, comprese le possibilità di allegare file e di accedere alla posta
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