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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
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