IL LIVELLO RETE IN INTERNET Protocollo IP

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1 Reti di Calcolatori ed Internet IL LIVELLO RETE IN INTERNET Protocollo IP Il Protocollo IP IPv4 Datagram IP: formato Indirizzi IP: formato Protocolli di controllo IP mobile IP senza classe IPv Internet Internet Protocol (IP) Standard IPv4 specificato da IETF (Internet Engineer Task Force) come RFC 791, è diventato il più diffuso protocollo di livello 3. E la base dell attuale Internet. Internet è una collezione di reti basata su IP Protocollo di tipo senza connessione: I datagram contengono l identità della destinazione, Ogni datagram viene spedito/gestito indipendentemente Datagram IP Formato del datagram IP: 32 bit. Formato del preambolo IP Un datagram IP consiste di un preambolo (header) di 20 byte fissi più 40 byte opzionali e una parte dati. La lunghezza massima di un datagram IP è byte. Di solito ha lunghezza pari a circa 1024 byte. Version : numero di versione del protocollo (4 bit) IHL : lunghezza preambolo (header) in parole di 32 bit, da 5 a 15 word. Type of service :affidabilità e velocità richieste - ignorato dai router Total length: lunghezza del pacchetto (inclusi dati), massimo byte

2 Formato del preambolo IP Identification : identifica i frammenti di uno stesso pacchetto DF don't fragment =1, non frammentare anche scegliendola via più lenta MF more fragments =1, il pacchetto non è ancora finito Fragment offset : indice del frammento nel pacchetto. Time to live : contatore (iniz. 255) decrementato ad ogni hop (o sec) se=0 il pacchetto viene scartato. Protocol : codice del protocollo di livello transportper consegna dei dati Header checksum : somma le parole dell header e si complementa ad uno si ricalcola ad ogni hop (time to live cambia) Formato del datagram IP Source address Destination address Options solo cinque oggi definite security: quanto è segreto il pacchetto; strict source routingcammino da seguire loose source routing lista di router da non mancare record route ogni router deve inserire il suo indirizzo timestampe un timestamp Datagrammi IP Possono essere ritardati Duplicati Distribuiti fuori ordine Persi (e devono essere rispediti) Possono cambiare percorso da pacchetto a pacchetto dello stesso messaggio (connectionless oriented) Indirizzi IP: assegnazione Un indirizzo IP non identifica un computer, ma una connessione computer-rete. Un computer con connessioni multiple di rete (un router) ha assegnato un indirizzo IP per ogni connessione. Gli indirizzi sono assegnati alle interfacce di rete un host con N interfacce di rete (es. router connesso ad una LAN e ad N-1 linee punto-punto) ha N indirizzi un host con una interfaccia di rete ha un unico indirizzo IP Indirizzi IP: dettagli Sono divisi in due parti network: identifica la rete host: identifica host/interface Assegnamento indirizzi univoci: autorità nazionali (NIC, Network Information Center) coordinate a livello mondiale. Amministratore locale assegna un unico suffisso a host/interface. Classi Indirizzi IP Modo sintetico per esprimere indirizzi IP: rappresentare ogni byte in decimale usando punti come separatori. Esempio: CLASSI DI FORMATO I bit iniziali determinano la classe, che a sua volta determina il confine tra Network e Host

3 Dimensioni delle Reti La classe determina la dimensione diunarete Indirizzi Speciali Indirizzi non usati nei pacchetti: Host locale Un host della rete Broadcast in una rete locale La massima dimensione di una rete dipendedalla classe Classe A grande : moltissimi host Classe B media : molti host Classe C piccola: al più 256 host. Loopback: messaggi che non lasciano mai il computer locale. Broadcast di una rete remota Loopback IP - Protocolli di Controllo ICMP (Internet Control Message Protocol) Controllo dell operatività delle sottoreti - scambio di messaggi fra i router. Messaggi ICMP: destinationunreachable redirect echo request timestamp request echo reply time exceeded timestamp reply. I messaggi ICMP sono incapsulati nei pacchetti IP. Tecniche di risoluzione degli indirizzi fisici Ricerca tabellare: Le corrispondenze vengono memorizzate in tabelle. Computazione in forma chiusa: Gli indirizzi di protocollo hanno un formato definito in modo tale da permettere il calcolo dell indirizzo fisico. 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 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. Protocolli di Routing in/tra Sistemi Autonomi Interior Gateway Protocol(IGP) OSPF (Open Shortest Path First), di tipo link state - anche routing gerarchico per il routing tra gateway interni. 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

4 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. Funzionatramite unacomunicazionebroadcast Scambio di messaggi ARP tramite broadcast sulla rete: 1. Il calcolatore W trasmette in broadcast una richiesta ARP contenente l indirizzo IP di Y 2. Tutte le stazioni ricevono la richiesta 3. Y trasmette la risposta direttamente a W Una volta che un indirizzo IP è stato risolto, ARP non registra permanentemente le associazioni, ma le memorizza in una tabella di cache. In questo modo, prima di eseguire una risoluzione, ARP effettua una ricerca. In caso positivo nessun costo di risoluzione è richiesto. Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) Serve per determinare indirizzi IP da assegnare in maniera dinamica. Permette agli host di ottenereun indirizzo IP dopo lo startup da un server. Elimina costose configurazioni manuali. Valida indirizzi IP sulla base di un predefinito periodo di affitto Routers e Indirizzamento Maschera di indirizzo Una maschera di indirizzo specifica quali bit della destinazione rappresentano il prefissiodella rete. R Tabella di instradamento di R Negli indirizzi IP il prefisso identifica la rete e il suffisso l host Nel router è necessario un indirizzo per connessione: in questo esempio ogni router neha due. I router non mantegono mai le informazioni di instradamento circa tutti gli host presenti nella varie sottoreti, ma le ricavano attraverso l uso di maschere di indirizzo

5 IP mobile Ogni sito che consente la presenta di host visitatori (mobili) deve avereun agente straniero. Un host mobile si connette all agente straniero e si registra. L agente straniero contatta l agente base e gli spedisce l indirizzo IP dell agente straniero. Indirizzamento IP: Problemi con le Classi Crescita di Internet Esaurimento di indirizzi Spazio delle tabelle dirouting Overhead di comunicazione Questo sarà usato per le comunicazioni verso l host mobile 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 -> indirizzi IP, header semplificato: 7 campi contro 13 funzioni di autentificazione e privacy, basate su crittografia. Non completamente compatibile con IPv4: coesistenza decennale Caratteristiche di IPv6 Lunghezza degli indirizzi, non più a 32 bit, ma a 128 bit: indirizzi. Questo significa che sulla terra (oceani e mari compresi) verrebbero ad esistere indirizzi IP per m 2. Indirizzi con 8 gruppi di 4 cifre esadecimali ESEMPIO: 917B:88C9:FFFF:FF00:0000:15EC:1296:FF0A 4-28 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. Caratteristiche del preambolo IPv6 Traffic Class (Priority) distingue i tipi di pacchetti Flow label connessioni con particolari esigenze Payloadlength numero di byte dopo il preambolo Next Header preambolo successivo (se esiste) HopLimit numero massimo di salti