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Reti di Calcolatori ed Internet

IL LIVELLO RETE IN INTERNETProtocollo IP

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Il Protocollo IP

n IPv4

n Datagram IP: formato

n Indirizzi IP: formato

n Protocolli di controllo

n IP mobile

n IP senza classe

n IPv6

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Internet

Internet è una collezione di reti basata su IP

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Internet Protocol (IP)

n Standard IPv4 specificato da IETF (Internet Engineer Task Force) come RFC 791, è diventato ilpiù diffuso protocollo di livello 3.

n E’ la base dell’attuale Internet.

n Protocollo di tipo senza connessione:m I datagram contengono l’identità della destinazione, m Ogni datagram viene spedito/gestito indipendentemente.

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Datagram IP

n Formato del datagram IP: 32 bit.

n Un datagram IP consiste din un preambolo (header) di 20 byte fissi più 40 byte opzionali e n una parte dati.

n La lunghezza massima di un datagram IP è 65.535 byte. Di solito ha lunghezza pari a circa 1024 byte.

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Formato del preambolo IP

n Version : numero di versione del protocollo (4 bit)

n IHL : lunghezza preambolo (header) in parole di 32 bit, da 5 a 15 word.

n Type of service :affidabilità e velocità richieste - ignorato dai router

n Total length : lunghezza del pacchetto (inclusi dati), massimo 65.535 byte.

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Formato del preambolo IP

n Identification : identifica i frammenti di uno stesso pacchetto

n DF don't fragment =1, non frammentare anche scegliendola via più lenta

n MF more fragments =1, il pacchetto non è ancora finito

n Fragment offset : indice del frammento nel pacchetto.

n Time to live : contatore (iniz. 255) decrementato ad ogni hop (o sec)

se=0 il pacchetto viene scartato.

n Protocol : codice del protocollo di livello transport per consegna dei dati

n Header checksum : somma le parole dell’header e si complementa ad

uno si ricalcola ad ogni hop (time to live cambia)

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Formato del datagram IP

n Source address

n Destination address

n Options

solo cinque oggi definite

n security: quanto è segreto il pacchetto;

n strict source routing cammino da seguire

n loose source routing lista di router da non mancare

n record route ogni router deve inserire il suo indirizzo

n timestamp e un timestamp.

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Datagrammi IP

n Possono essere ritardati

n Duplicati

n Distribuiti fuori ordine

n Persi (e devono essere rispediti)

n Possono cambiare percorso da pacchettoa pacchetto dello stesso messaggio (connectionless oriented)

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Indirizzi IP: assegnazione

n Un indirizzo IP non identifica un computer, ma una connessione computer-rete.

n Un computer con connessioni multiple di rete (un router) ha assegnato un indirizzo IP per ogniconnessione.

n Gli indirizzi sono assegnati alle interfacce di reten un host con N interfacce di rete (es. router connesso ad una LAN e ad

N-1 linee punto-punto) ha N indirizzin un host con una interfaccia di rete ha un unico indirizzo IP.

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Indirizzi IP: dettagli

n Sono divisi in due partin network: identifica la reten host: identifica host/interface

n Assegnamento indirizzi univoci: autorità nazionali (NIC, Network Information Center) coordinate a livello mondiale.

n Amministratore locale assegna un unico suffisso a host/interface.

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Classi Indirizzi IP

4 CLASSI DI FORMATOI bit iniziali determinanola classe, che a sua voltadetermina il confine traNetwork e Host.

Modo sintetico per esprimere indirizzi IP: rappresentare ogni bytein decimale usando punti come separatori.

Esempio: 196.115.29.73

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Dimensioni delle Reti

n La massima dimensione di una rete dipende dalla classen Classe A grande : moltissimi hostn Classe B media : molti hostn Classe C piccola : al più 256 host.

n La classe determina la dimensione di una rete

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Indirizzi Speciali

Loopback: messaggi che non lasciano mai il computer locale.

Indirizzi non usati nei pacchetti:

Host locale

Un host della rete

Broadcast in una rete locale

Broadcast di una rete remota

Loopback

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IP - Protocolli di Controllo

n ICMP (Internet Control Message Protocol)

Controllo dell’operatività delle sottoreti - scambio di messaggi fra i router. Messaggi ICMP:

• destination unreachable• redirect• echo request

• timestamp request• echo reply• time exceeded • timestamp reply.

n I messaggi ICMP sono incapsulati nei pacchetti IP.

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Tecniche di risoluzione degli indirizzi fisici

n Ricerca tabellare: Le corrispondenze vengono memorizzate in tabelle.

n Computazione in forma chiusa: Gli indirizzi di protocollo hanno un formato definito in modo tale da permettere il calcolo dell’indirizzo fisico.

n Computazione distribuita: I calcolatori in rete si scambiano messaggi di richiesta di traduzione che vengono effettuate da altri già in possesso dell’indirizzo di protocollo.

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IP - Protocolli di Risoluzione degli indirizzi

• ARP (Address Resolution Protocol)

deriva dall'indirizzo IP dell'host di destinazione, l'indirizzo di livello data link (es. Ethernet) necessario per inviare il frame.

• RARP (Reverse Address Resolution Protocol)

trova quale indirizzo IP corrisponde a un dato indirizzo data link. Ad esempio deriva da un indirizzo Ethernet il corrispondente indirizzo IP.

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Protocolli di Routing in/tra Sistemi Autonomi

n Interior Gateway Protocol (IGP)OSPF (Open Shortest Path First), di tipo link state - anche routing gerarchico per il routing tra gateway interni.

n Exterior Gateway Protocol (IGP)BGP (Border Gateway Protocol) di tipo distance vector- può gestire politiche di instradamento configurate manualmente nei router- mantiene (e scambia) il costo e il cammino completo per le altre destinazioni.

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Address Resolution Protocol (ARP)

n Il protocollo IP incorpora il protocollo ARP per risolvere indirizzi IP a 32 bit in indirizzi Ethernet a 48 bit verso il livello data link.

n Funziona tramite una comunicazione broadcast

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Address Resolution Protocol (ARP)

Scambio di messaggi ARP tramite broadcast sulla rete:

1. Il calcolatore W trasmette in broadcast una richiesta ARPcontenente l’indirizzo IP di Y

2. Tutte le stazioni ricevono la richiesta

3. Y trasmette la risposta direttamente a W

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Address Resolution Protocol (ARP)

n Una volta che un indirizzo IP è stato risolto, ARP non registra permanentemente le associazioni, ma le memorizza in una tabella di cache.

n In questo modo, prima di eseguire una risoluzione, ARP effettua una ricerca. In caso positivo nessun costo di risoluzione è richiesto.

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Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP)

n Serve per determinare indirizzi IP da assegnare in maniera dinamica.

n Permette agli host di ottenere un indirizzo IP dopo lo startup da un server.

n Elimina costose configurazioni manuali.

n Valida indirizzi IP sulla base di un predefinito periododi affitto.

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Routers e Indirizzamento

n Negli indirizzi IP il prefisso identifica la rete e il suffissol’host

n Nel router è necessario un indirizzo per connessione: in questo esempio ogni router ne ha due.

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Maschera di indirizzo

I router non mantegono mai le informazioni di instradamentocirca tutti gli host presenti nella varie sottoreti, ma le ricavanoattraverso l’uso di maschere di indirizzo.

Tabella di instradamento

di R

Una maschera di indirizzo specifica quali bit della destinazionerappresentano il prefissio della rete.

R

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IP mobile

n Ogni sito che consente la presenta di host visitatori(mobili) deve avere un agente straniero.

n Un host mobile si connette all’agente straniero e siregistra.

n L’agente straniero contatta l’agente base e glispedisce l’indirizzo IP dell’agente straniero.

n Questo sarà usato per le comunicazioni verso l’hostmobile.

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Indirizzamento IP: Problemi con le Classi

n Crescita di Internet

n Esaurimento di indirizzi

n Spazio delle tabelle di routing

n Overhead di comunicazione

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Il futuro: un nuovo IP

IPv6 : IP versione 6 : successore di IP versione 4.

Principali requisiti di progetto·Aumento del numero di indirizzi·maggiore efficienza nei router (tavole più piccole, routing più veloce)·maggiore sicurezza ai dati riservati.

Principali differenze rispetto a IPv4· indirizzi di 16 byte -> 2 128 indirizzi IP, · header semplificato: 7 campi contro 13· funzioni di autentificazione e privacy, basate su crittografia.

Non completamente compatibile con IPv4: coesistenza decennale.

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Caratteristiche di IPv6

Lunghezza degli indirizzi, non più a 32 bit, ma a 128 bit: 3 × 1038 indirizzi.

Questo significa che sulla terra (oceani e mari compresi) verrebbero ad esistere 7 × 1023 indirizziIP per m2.

Indirizzi con 8 gruppi di 4 cifre esadecimaliESEMPIO:

917B:88C9:FFFF:FF00:0000:15EC:1296:FF0A

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Caratteristiche di IPv6

Il formato dell’intestazione dei datagram è stato notevolmente semplificato. Quasi tutti i campi sono stati eliminati o modificati.

IPv6 prevede più di un intestazione. Con questa variazione è possibile creare intestazioni per ogni tipo di servizio ipotizzabile.

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Caratteristiche del preambolo IPv6

Traffic Class (Priority)distingue i tipi di pacchetti

Flow labelconnessioni con particolari esigenze

Payload lengthnumero di byte dopo il preambolo

Next Headerpreambolo successivo (se esiste)

Hop Limitnumero massimo di salti