SIMULAZIONE E PERFORMANCE DELLE RETI

Il corso si propone di introdurre agli studenti le principali tecniche di analisi e modellazione delle reti di calcolatori al fine di determinarne le prestazioni. In particolare si enfatizzeranno:
- comprensione dei principi di progettazione delle reti di calcolatori, dei protocolli e dei servizi;
- conoscenza dei formalismi principali per la modellazione dei sistemi informatici (con attenzione ai modelli di simulazione)

Al termine del corso lo studente sarà in grado di:
- produrre un semplice simulatore per la valutazione delle prestazioni di un protocollo di rete o di un’architettura
- interpretare scientificamente i risultati di un esperimento di simulazione
- identificare i “performance patterns” in un sistema

Il corso richiede la conoscenza dei seguenti prerequisiti:
- programmazione in un linguaggio procedurale o ad oggetti
- conoscenza degli strumenti di base della statistica descrittiva (medie, indici di dispersione)
- variabili casuali continue e discrete: momenti, stimatori di massima verosimiglianza

1. Introduction (1 week)
Modeling. Simulation. Computer systems performance evaluation.
Types of simulations. Examples from different application domains.
Network simulations. Network protocols. Network performance evaluation.

2. Fundamentals (1 week)
Random number generators. Basics of random variate generation.
Discrete and continuous random variables. Common probability distributions.
Monte Carlo simulation. Queueing models. Markov chains.
Classic queues: M/M/1, M/M/1/K, M/M/c/c, M/M/∞, M/G/1.

3. Discrete-Event Simulation (1 week)
Time-stepped simulation. Trace-driven simulation.
Discrete-event simulation (DES). DES concepts and event scheduling.
DES examples. Simulation debugging. Simulation verification and validation.

4. Simulation Input/Output Analysis (1 week)
Stochastic properties of simulations. Transient and steady-state analysis.
Confidence intervals. Batch means analysis. Correlation analysis.
Workload characterization. Goodness of fit tests.

5. Network Simulations (1 week)
Network modeling. Topology models. Protocol models. User models.
Traffic models. Mobility models. Examples: IEEE 802.11, TCP, VANETs.

Materiale fornito dal docente

L’esame può essere superato in due modi:
- una prova scritta e una discussione dell’elaborato
- uno o due progetti di laboratorio (dipende dalla consistenza delle esercitazioni) e una discussione sugli argomenti del corso

La prova scritta consiste di domande aperte sugli argomenti del corso e in esercizi. Gli esercizi mirano a verificare l'acquisizione dei modelli teorici matematici e la capacità di applicazione in situazione problematiche. Le domande aperte mirano a verificare le conoscenze teoriche acquisite dallo studente.
I progetti di laboratorio sono volti alla verifica delle capacità dello studente di applicare le conoscenze teoriche in casi di studio reali.

Lezioni frontali e seminari

Inglese

scritto e orale