ADVANCED NETWORK AND COMMUNICATION SYSTEMS

L’insegnamento è una delle attività formative del curriculum di Quantum Science and Technology del Corso di Laurea Magistrale in Engineering Physics e consente allo studente di acquisire la conoscenza e la comprensione di concetti avanzati e applicativi delle moderne tecnologie di telecomunicazioni.
L'obiettivo dell’insegnamento è fornire conoscenze legate alla Qualità del Servizio (QoS), alla sicurezza (intesa come Information Security), alla moderna teoria quantistica nelle reti di telecomunicazioni, nonché allo studio delle potenzialità delle reti di nuova concezione.
Alla fine del corso, lo studente sarà capace di configurare reti IP in base alle necessità reali, avrà acquisito piena padronanza dei principali protocolli di rete, nonché conoscenze avanzate riguardanti la crittografia, nell’accezione più moderna.

Conoscenza e capacità di comprensione
- Conoscere e comprendere i meccanismi di funzionamento delle reti avanzate moderne (anche in ambito IoT e QKD)
- Comprendere l’importanza delle configurazioni delle reti di telecomunicazioni
- Comprendere l’esistenza delle principali minacce telematiche e delle relative precauzioni/contromisure
- Conoscere le metodologie per la valutazione delle prestazioni di sistemi di telecomunicazioni

Capacità di applicare conoscenza e comprensione
- Applicare le regole dei protocolli studiati al fine di ottenere delle configurazioni di rete efficienti
- Applicare le leggi della fisica quantistica (in particolare dell’ottica quantistica) al fine di comprendere come una comunicazione a distanza possa essere resa sicura
- Applicare le metodologie e gli strumenti specifici per la progettazione, programmazione, configurazione, il testing di sistemi di telecomunicazioni e di dispositivi di rete programmabili;

Autonomia di giudizio
- Saper valutare la consistenza logica dei risultati a cui porta l’applicazione delle conoscenze apprese, sia in ambito teorico sia nel caso di dati sperimentali.
- Saper riconoscere eventuali errori tramite un’analisi critica del metodo applicato

Abilità comunicative
- Saper comunicare le conoscenze apprese e il risultato della loro applicazione utilizzando una terminologia appropriata, sia in ambito orale sia scritto
- Saper interagire con il docente e con i colleghi di corso in modo rispettoso e costruttivo, in particolare durante i lavori realizzati in gruppo

Capacità di apprendimento
- Saper prendere appunti, selezionando e raccogliendo le informazioni a seconda della loro importanza e priorità
- Saper essere sufficientemente autonomi nella raccolta di dati e informazioni rilevanti alla problematica investigata

Analisi 2, Fisica 2, Informatica 2, Fondamenti di Telecomunicazioni

Problematiche della Internet tradizionale ed evoluzioni. Limiti di IPv4. Indirizzamento privato e Intranet. Traduzione degli indirizzi. Autoconfigurazione: DHCP. Transizione da IPv4 a IPv6: aspetti innovativi del protocollo IPv6. Specifiche del protocollo IPv6;
Classificazione e gestione del traffico: descrittori di traffico, indici di qualità, flussi singoli e aggregati di flussi. Contrattazione del livello di servizio: Qualità assoluta e relativa, tecniche di Controllo di Ammissione;
Qualità del Servizio su reti IP: Architettura Servizi Integrati. Architettura Servizi Differenziati. Reservation Protocol (RSVP); Gestione della QoS in ambienti mobili, problematiche di canale e fading;
Sicurezza delle comunicazioni. Confidenzialità, autenticazione, e protezione della proprietà intellettuale. Crittografia a chiave segreta. L’algoritmo DES e le sue concatenazioni. Cenni sull’algoritmo AES. Crittografia a chiave pubblica. L’algoritmo RSA;
Sicurezza nelle reti: Controllo degli accessi. Modelli di sicurezza e sistemi fidati. ‘Firewall’ e liste di controllo degli accessi. Sistemi di rilevamento delle intrusioni. Sistemi e protocolli di autenticazione;
La teoria quantistica nella sicurezza delle informazioni: concetti fondamentali sull’architettura Quantum Key Distribution Network, creazione delle chiavi, trasmissione su link ottico, polarizzazione, entanglement;
Applicazione di tecniche di Machine Learning in ambiti specifici delle reti (es. allocazione intelligente delle risorse trasmissive, supporto della mobilità autonoma, gestione adattativa della qualità del servizio: QoS/QoE);

A.S. Tanenbaum, “Computer Networks”, 3rd Ed., Prentice Hall Intern.
William B. Stallings, “Cryptography and Network Security”, 4th Ed., Prentice Hall, 2006.
R. Wolf, “Quantum Key Distribution”, 1st Ed., Springer, 2021

Il raggiungimento degli obiettivi dell'insegnamento viene valutato attraverso la partecipazione alle attività e alle esercitazioni assegnate durante il corso e un esame finale scritto.
L'esame scritto finale è composto da problemi simili a quelli svolti in classe durante il lavoro di gruppo. Durante il compito non è consentito l'uso di appunti, libri e altro materiale didattico. Un fac-simile del compito sarà reso disponibile.

Un esame completamente riuscito (27-30/30) sarà considerato tale quando verrà dimostrata una solida e ampia padronanza dei concetti discussi durante le lezioni. Un voto medio (22-26/30) sarà il risultato di una comprensione abbastanza completa di singoli temi ma con limitate interconnessioni tra gli argomenti. Un livello di sufficienza (18-21/30) corrisponderà a una conoscenza minima delle singole nozioni.

Teoria: lezioni frontali, lavoro di gruppo (peer-teaching, problem solving)
Esercitazioni: lavoro di gruppo (peer-teaching, problem solving)

Inglese

Lingua di insegnamento
Inglese

Modalità di esame
Esame finale scritto (con possibilità di orale)

scritto