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1. Introduzione
Internet come fenomeno pervasivo nelle aziende e nei cittadini e' da considerarsi di recente introduzione ma al tempo stesso di inimmaginabile esplosione.
Internet e' indubbiamente uno degli eventi legati al mondo delle telecomunicazioni piu' significativi degli ultimi anni e che e' riuscito a destare l'interesse del mercato consumer coinvolgendo settori non tradizionalmente connessi alla tecnologia. La stessa conformazione del suo mercato e' in continua evoluzione e le applicazioni gia' esistenti, i servizi in corso di introduzione e le possibilita' future, ad esempio il trasporto di fonia ed immagini (not-only data), potranno avere un forte impatto sull'attuale assetto economico ed organizzativo non solo per gli utenti finali ma anche verso i tradizionali attori del mondo delle telecomunicazioni.
Tra i motivi che stanno contribuendo a questo successo e' bene sottolineare che e' il primo concreto esempio di convergenza tra il mondo dell'informatica (piattaforme World Wide Web, applicazioni) e delle telecomunicazioni : la nostra esperienza conferma che dalla funzione "interna" di sistema informativo la convergenza si riflette, in un'azienda manifatturiera di telecom, sul prodotto e sul mercato.
La memoria tratta, oltre ad una breve introduzione rivolta principalmente all'analisi del fenomeno esperienza, i benefici e le implicazioni sviluppati nella realizzazione della rete Intranet come versione "privata" dell'Internet accessibile solo all'interno dell'azienda e nelle prossime formulazioni di telelavoro anche come "Intranet domestica".
Il crescente numero di connessioni Internet e le nuove applicazioni multimediali richiedono l'evoluzione dei protocolli di trasporto, meccanismi per la gestione del traffico ed una maggiore larghezza di banda; e' noto che uno dei fattori critici all'espansione del servizio e' l'estrema lentezza dell'accesso alle informazioni.
La memoria presenta pertanto una possibile evoluzione delle esistenti infrastrutture di telecomunicazione definendo un'architettura composta da una rete di accesso e commutazione a larga banda in grado di soddisfare le nuove richieste delle applicazioni Internet in termini di larghezza di banda, throughput e qualita' del servizio.
Elemento base della nuova architettura e' il "Server Internet" del quale vengono descritte le principali caratteristiche.
L'architettura di rete illustrata ed
i suoi componenti fanno parte del sistema Italtel UT-MediaNet
che consente il trasporto integrato e la commutazione dei servizi
multimediali interattivi, voce e dati.
2. L'esperienza della RCRS in Italtel
In Italtel da anni è attiva la Rete di Comunicazione della Ricerca e Sviluppo (RCRS): scopo principale delle RCRS è fornire ai progettisti, agli ingegnerizzatori ed agli utenti del Sistema Informativo Tecnico una piattaforma di protocolli di rete e sistemi hw e sw che facilita l'integrazione fra le diverse organizzazioni e tra le funzioni omogenee.
Tradizionalmente le funzioni di networking (tra sistemi operativi proprietari e ambienti più o meno "open") sono state quelle di file transfer, remote login e electronic mail, con applicativi di interfaccia tra procotolli differenti (DNA, SNA, TCP/IP) sviluppati internamente.
Anche in questa prima fase (1983-1990 ca.) la RCRS è servita come test-bed per l'utilizzo di prodotti di telecomunicazione, preferibilmente sviluppati da Italtel stessa: modem, X25/ITAPAC, START, CLAN.
Da qualche anno ('90) a questa parte
però la decisione di migrare verso il solo ambiente TCP/IP
ha permesso di:
Da anni per la RCRS il sistema è la Rete.
L' "avvento" di Internet e
delle relative tecnologie come fenomeno non più limitato
ad una cerchia di amatori ha permesso di riconsiderare la struttura
stessa della RCRS (precedentemente a tre livelli) con:
Entrambi i casi si presentano come un
utilizzo "classico" della "comunicazione"
in senso informatico ( già questo fatto fa emergere la
maggior richiesta di capacità di canale), ma soprattutto
in piena linea con i fenomeni di convergenza tra Telecom e informatica
:
Stiamo così sperimentando servizi di video comunicazione, webservers con real audio e cataloghi multimediali e verificando sul campo la possibilità della telefonia integrata in Internet.
Sulla RCRS sono supportati anche i progetti per applicazioni video, la stessa si proporra' quindi come in grado di offrire servizi innovativi.
Per questo oltre all'utilizzo di reti ISDN si sperimenteranno sistemi di accesso a larga banda e di trasporto ATM.
Una applicazione particolare ma dalle potenzialita' ancora inespresse e' quella del telelavoro. Finora per motivi essenzialmente di security, l'esperimento pilota di telelavoro in Italtel è stato condotto con applicazioni realizzate internamente ed accesso via rete telefonica con protocolli proprietari.
Con la disponibilità di sistemi
di "tunnelling" sulla Internet pubblica e l'utilizzo
già in essere di accessi ISDN presso la postazione del
telelavoratore stiamo pensando di conformare la postazione casalinga
con le stesse caratteristiche di una postazione in azienda, usando
Internet come se fosse la Intranet (in Italtel: i4web) definendo
così una "Intranet domestica" come caso
particolare dell'utilizzo di Internet.
3. Evoluzione della rete di telecomunicazioni
per il supporto di Internet.
Sono descritte le esigenze delle emergenti applicazioni multimediali per Internet e viene proposta una rete di telecomunicazioni atta a soddisfarle.
Internet e' gia' oggi offerto dall'operatore
pubblico Telecom Italia mediante una pluralita' di reti tra le
quali si distingue il servizio "InterBusiness", accessi
ISDN e numerici "nx64 Kbit/s", che si avvale di strutture
quali la rete pubblica nazionale C-LAN.
3.1 Requisiti delle nuove applicazioni
Internet ed integrazione con ATM
Le applicazioni tradizionali che utilizzano lo stack di protocolli TCP/IP non tengono conto del concetto di qualita' del servizio ma si basano sull'assunzione che la rete sottostante fornisca il miglior servizio possibile di trasporto : cio' equivale a dire che la qualita' percepita dall'applicazione e' di tipo "best effort".
La crescente domanda di servizi multimediali su rete impone l'evolversi dei protocolli per il trasporto e meccanismi per la gestione del traffico. Uno dei problemi maggiori al supporto delle applicazioni multimediali con TCP/IP e' il problema del "ritardo" in quanto IP non alloca una specifica banda per una particolare sessione. Il ritardo risultante puo' variare percio' in maniera impredicibile non soddisfacendo i requisiti delle applicazioni di tipo "real time".
La domanda di servizi multimediali sulla rete Internet, unitamente alla disponibilità di sistemi di commutazione a larga banda, ha orientato l'IETF (Internet Eng ineering Task Force), l'organismo che presiede alle attività di standardizzazione, verso un'evoluzione dell'attuale stack di protocolli.
IETF ha pertanto avviato una serie di attivita', sviluppando il concetto di "Integrated Service Internet", con protocolli di nuova concezione quali RSVP (Resource ReserVation Protocol) e IPv6.
RSVP e' un protocollo che permette alle applicazioni di ottenere una trasmissione di pacchetti IP con qualita' del servizio garantita. In altri termini quando una applicazione richiede una specifica QoS per il suo stream di dati, RSVP si incarica di indicare agli elementi di rete le prestazioni da offrire per garantire la qualita' del servizio richiesta.
Ipv6, nuova versione del protocollo IP, dovrebbe rimuovere alcune barriere che minacciano di intaccare il processo di diffusione di Internet. Con Ipv6 sarà possibile disporre di uno spazio di indirizzi virtualmente illimitato e gestire code con priorità nei nodi di commutazione IP permettendo di trattare efficacemente anche connessioni sensibili ai ritardi (es. video e voce su internet). Ipv6 consente inoltre di identificare i pacchetti appartenenti ad uno stesso flusso migliorando le prestazioni di routing.
Affinchè ciò sia realmente attuabile è però necessario che i nuovi protocolli della rete Internet siano in grado di sfruttare al massimo le potenzialità offerte dalle tecnologie delle moderne reti di commutazione: ATM e' la risposta per il trasporto integrato dei servizi multimediali a larga banda.
Emerge quindi la necessita' di una piu' profonda integrazione tra i protocolli IP, intrinsecamente connectionless, con ATM, connection-oriented, realizzando per esempio corrispondenze tra i meccanismi di RSVP e la gestione della Qualita' del Servizio delle reti ATM tra l'idenficazione del flusso di Ipv6 e la connessione virtuale di ATM.
Lo scenario descritto, che vede una generale convergenza dei servizi video, voce e dati su un'unica infrastruttura di rete omogenea, pone l'esigenza ai gestori di telecomunicazione non solo di integrare il mondo IP con quello ATM ma di sviluppare le infrastrutture della rete di telecomunicazione per far fronte efficacemente all'ingresso nel mercato dei servizi di telecomunicazione di nuovi operatori (gli Internet Service Provider), tradizionalmente legati al mondo dei dati.
E' noto che il supporto delle nuove applicazioni multimediali, sicuramente consentito dalle potenzialita' dei personal computer, e' reso difficoltoso senza un adeguato ammodernamento delle reti per l'accesso ad Internet.
Viene quindi a crearsi per l'operatore pubblico l'opportunita' di offrire un nuovo servizio di rete arricchendo il proprio pacchetto di offerta : la coniugazione delle alte prestazioni ottenibili sulla rete ATM con la connetivita' di IP e' il primo passo da compiere.
L'integrazione del mondo tradizionale delle telecomunicazioni, del quale ATM e' la punta emergente per i servizi a larga banda, col mondo dell'informatica di IP consente inoltre l'offerta variegata sia di servizi cosiddetti multimediali interattivi (es. Video on Demand) che di applicazioni "on-line" e di lavoro cooperativo.
La rete che si viene a costituire e' quella quale ATM fornisce il trasporto ed il servizio connectionless IP l'instradamento.
Il supporto di IP da parte di ATM avviene
secondo i protocolli specificati dall'RFC 1483 per il mapping
e dall'RFC 1577 "Classical IP over ATM".
3.2 Reti a larga banda
Il crescente numero di connessioni Internet e le nuove applicazioni multimediali richiedono non solo l'evoluzione della rete di transito/commutazione con la tecnologia ATM ma anche nuove reti di accesso a larga banda per supportare in modo completo ed omogeneo le applicazioni Internet in termini di larghezza di banda, throughput e qualita' del servizio.
Tra le nuove tecnologie per realizzare le reti di accesso a larga banda oggi a disposizione o di prossima introduzione, grazie al piano di cablaggio di Telecom Italia in ambito nazionale denominato SOCRATE (Sviluppo Ottico Coassiale Rete Accesso TElecom), e' di interesse citare l'ADSL (Asymmetrical Digital Subscriber Loop) per il trasporto di dati a larga banda sul tradizionale doppino, il "Cable Modem" per la rete HFC (Hybrid Fiber-Coax) e la rete "multiservizio" PON (Passive Optical Network).
Le reti di accesso a larga banda, ognuna con le proprie peculiarita', consentono di ottenere velocita' di diversi ordini di grandezza superiori rispetto alle tradizionali linee telefoniche per l'accesso ad Internet : ad esempio 1 Mbit/s per la direzione "centrale di commutazione - utente" e 100/300 Kbit/s per la direzione "utente - centrale di commutazione". Queste reti e le loro caratteristiche bene si integrano con la rete di commutazione ATM che dispone di interfacce con bit rate a 155 Mbit/s.
Italtel ha progettato e sviluppato il sistema denominato UT-MediaNet per risolvere le esigenze dei gestori in questo ambito. Esso consiste di un'infrastruttura di rete "end-to-end" realizzata mediante una piattaforma multimediale flessibile che puo' supportare una varieta' di servizi multimediali, tra i quali Internet e lo "Switched Digital Video Broadcast", oltre a servizi narrowband quali POTS, ISDN e DECT.
Grazie alla elevata modularita', la piattaforma puo' essere facilmente adattata aggiungendo o rimuovendo i suoi componenti principali per soddisfare le esigenze degli operatori di rete e degli utenti finali.
L'architettura di rete di UT-MediaNet e' principalmente composta da :
UT-MediaNet supporta quattro differenti reti di accesso broadband ognuna delle quali e' particolarmente adatta a supportare una ben definita classe di servizi.
Le quattro reti sono basate sulle seguenti tecnologie:
L'architettura del sistema UT-MediaNet
e' illustrata nella figura seguente.
UT-MediaNet supporta diversi servizi per gli utenti residenziali, business e Small Office Home Office (SOHO).
Italtel propone all'operatore la rete di accesso piu' adeguata per supportare servizi con caratteristiche differenti.
La tabella seguente illustra per ogni
tipo di servizio, l'utente, la banda necessaria, il tipo di traffico
e la tecnologia piu' appropriata.
4 Server Internet
Per far fronte alle esigenze illustrate e consentire al gestore della rete un'offerta piu' ricca, si puo' prevedere l'introduzione in rete di un "Server Internet" collegato ad una rete ATM nazionale "overlay" ed in prospettiva integrato nelle centrali di commutazione di nuova generazione.
Il "Server Internet" e' un server di rete che principalmente attua le operazioni di instradamento, indirizzamento e sicurezza. Le sue funzioni possono essere ampliate introducendo meccanismi di autenticazione dell'utente, navigazione di primo livello e servizi "on-line" locali.
Tale server puo' in una prima fase essere realizzato per le centrali di commutazione narrowband e con caratteristiche analoghe a quelle descritte in questa memoria. Esso consente l'ottimizzazione dei collegamenti in rete effettuando una concentrazione del traffico.
La gestione di un grande numero di accessi e la necessita' di ottimizzare la qualita' del servizio richiede che il "Server Internet" supporti i protocolli DHCP e NHRP nel seguito brevemente descritti.
Il Server puo' inoltre essere dotato
di capacita' di "cell switching router" per aumentare
le capacita di throughput complessive.
4.1 DHCP e NHRP
Il protocollo DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) nasce per permettere la mobilità dei personal computer. Affinché questo sia possibile, è necessario che il computer "mobile" sia configurato con i parametri di livello IP appropriati per la rete in cui si trova temporaneamente inserito (es. indirizzo IP, subnet mask, default gateway, ecc.). È quindi necessario un metodo di configurazione automatica in grado di risolvere tali problemi in modo dinamico.
Il protocollo DHCP, proposto dal Dynamic Host Configuration Working Group dell'IETF, è un'estensione del protocollo BOOTP.
DHCP può gestire indirizzi IP secondo tre diverse modalità:
Il protocollo DHCP, inoltre, è in grado di fornire alla stazione client un numero più ampio di parametri di quelli supportati da BOOTP o RARP (Reverse Address Resolution Protocol).
Il protocollo NHRP (Next Hop Resolution Protocol) è stato elaborato dal gruppo Routing Over Large Clouds (ROLC) dell'IETF per permettere un efficiente instradamento dei pacchetti IP su reti ATM.
In sintesi esso consente, grazie ad un protocollo tra i diversi routers appartenenti a differenti LIS (Logical IP Subnetwork), di risolvere l'indirizzo IP restituendo l'indirizzo ATM di tipo E.164 della destinazione (ultimo router della catena utente - WEB server) non appartenente alla LIS originante.
NHRP opera supponendo l'esistenza di Next HOP Server (NHS), uno per ogni LIS, in sostituzione degli ARP (ATM Resolution Protocol) server nel modello classico di IP su ATM. Ogni NHS mantiene delle proprie tabelle di corrispondenza tra indirizzi IP e indirizzi E.164 per i nodi serviti da quel NHS e per i prefissi di indirizzi IP raggiungibili attraverso router serviti dal NHS.
La figura seguente illustra lo schema
di funzionamento del protocollo NHRP.
4.2 Architettura di rete
Viene considerato l'accesso ad un WEB Server da parte di un PC dotato di interfaccia ATM (ad es. ATM Forum 25 Mbit/s) e di segnalazione ATM Forum.
Le funzionalita' del "Server Internet" illustrate sono indipendenti dalla tipologia della rete di accesso prescelta e dall'apparato d'utente.
Vale la pena di menzionare che oltre ai tradizionali PC i benefici dell'approccio presentato si ottengono con i "Netwok Computer" e con l'integrazione tra i servizi Video on Demand ed Internet.
L'obiettivo e' di arricchire di prestazioni la rete di telecomunicazioni sfruttando appieno le potenzialita' di "cell switching" della tecnologia ATM ed ovviando alla intrinseca bassa qualita' offerta dai tradizionali router nell'instradamento dei pacchetti IP.
Tra le diverse tecnologie offerte dal sistema Italtel UT-MediaNet per le reti di accesso quali PON, ADSL e HFC, l'architettura di rete considerata in questo contesto per la fornitura dell'accesso/servizi Internet e' basata sulla rete di accesso a larga banda con tecnologia PON e sulla rete di commutazione ATM.
La rete PON trasporta traffico narrowband e broadband mediante celle ATM ed ha una velocita' di banda di 622 Mbit/s nella direzione centrale-utente e 155 Mbits nella direzione utente-centrale.
La rete PON e' costituita dal "multiplatore multiservizio" MONU (Multiservice Optical Network Unit) e dal "Multiservice Peripheral Module" (MPM) che e' collegato all'ATM Switch (denominato ATM Peripheral Module-APM), tramite un'interfaccia ATM di tipo VB5.
Una "Network Termination" attiva collega il PC alla MONU con interfaccia ad alta velocita' VDSL (Very high speed Digital Subscriber Line) lato MONU, in grado di offrire una banda massima di 51 Mbit/s downstream e 1.6 Mbit/s upstream, e con interfacce ATM Forum a 25 Mbit/s lato PC.
L'architettura di riferimento è
illustrata nella figura seguente.
Le funzioni di DHCP e NHRP sono centralizzate a livello di Service Node e contenute nel "Server Internet". L'architettura proposta permette l'accesso ai servizi Internet da parte di utenti attestati a PC in grado di trattare la segnalazione ATM e di inviare richieste DHCP e NHRP (client); essi si avvalgono delle potenzialità offerte dall'NHRP impiegato sulla rete ATM nazionale. I protocolli DHCP e NHRP possono essere caricati nel PC dalla rete.
A livello di Service Node, presumibilmente in grado di servire un'area di circa 80.000 - 100.000 abitazioni può essere collocato un WWW Server per la fornitura di servizi on-line di interesse locale in tecnologia Internet.
La collocazione del "Server Internet"
è subordinata ad una valutazione del volume di traffico
generato dagli utenti, in funzione di diversi parametri, quali:
4.3 Accesso al WEB Server
Lo schema di principio di accesso al
WEB Server da parte del PC consiste dei seguenti passi:
a) configurazione
b) indirizzo ATM di destinazione
c) accesso al WEB server
Il "Server Internet", oltre alle funzioni base di "ATM signalling", DHCP e NHRP, potrebbe contenere anche altre prestazioni quali il "Firewall" ed il "Tunneling".
Un Firewall è un meccanismo di sicurezza hardware e/o software impiegato per limitare gli accessi da Internet verso un dominio privato e viceversa, permettendo esclusivamente il passaggio di traffico da/per utenti registrati.
Il Tunneling è un metodo impiegato per la realizzazione di reti private virtuali IP impiegando l'infrastruttura pubblica costituita dalla rete Internet.
Il tunnelling di pacchetti IP è effettuato da macchine dedicate collocate all'interno delle sedi d'utente che si intende far comunicare. Ogni tunneling server effettua lo scrambling dei pacchetti IP ed il loro incapsulamento in nuovi pacchetti IP per il traffico diretto verso internet. In ricezione il pacchetto IP è decodificato e inoltrato verso la destinazione corretta.
5 Conclusione
L'accesso al servizio Internet richiede lo sviluppo di reti a larga banda e di nuovi servizi nella rete di telecomunicazioni.
Italtel pone particolare attenzione a questa tematica che la vede direttamente coinvolta sia nel proporre pacchetti di offerta per l'accesso ai servizi Internet che nello sviluppare moderni sistemi di commutazione narrowband e broadband.
In particolare Italtel, impegnata nella progettazione e fornitura di sistema di accesso a larga banda e commutazione ATM con il sistema denominato UT-MediaNet, dispone delle necessarie competenze nei settori delle telecomunicazioni, dati, servizi ed apparati d'utente che le consentono di progettare un "Server Internet" con il quale l'operatore pubblico puo' arricchire il proprio pacchetto di offerta.
Tale Server puo' essere inizialmente introdotto, con funzionalita' simili a quelle descritte nella memoria, nell'attuale rete di telecomunicazione "narrowband".
Ulteriori fattori che secondo gli autori
potranno avere un ruolo determinante per il diffondersi del servizo
Internet sono la semplicita' all'utilizzo, l'interoperabilita'
con altre reti e sistemi di comunicazione, la sicurezza e l'evoluzione
dei metodi di tariffazione degli accessi.