Reti di calcolatori. Lezione del 22 giugno 2004

Transcript

1 Reti di calcolatori Lezione del 22 giugno 2004

2 Supernetting Aggregare indirizzi IP di reti diverse in modo di formare un unica super-rete Viene utilizzata una maschera che seleziona i bit in comune alle due reti, nella parte Net-ID dell indirizzo IP La maschera di supernetting viene utilizzata per identificare il netid definitivo Esempio, per indicare la super-rete che comprende tutte le reti fra: Serve la seguente maschera di super-netting:

3 Supernetting In questo modo faranno parte della super-rete TUTTE le reti con indirizzi:

4 ARP e RARP Protocolli di livello 3 per la conversione fra indirizzi logici IP ed indirizzi fisici MAC delle interfacce di rete ARP (Address Resolution Protocol) RFC 826 RARP (Reverse Address Resolution Protocol) RFC 903

5 ARP e RARP Agli indirizzi IP fanno riferimento i protocolli di livello superiore, e tutti i protocolli che gestiscono l internetworking Agli indirizzi MAC fanno riferimento i protocolli di livello 2 (data link) -> reti locali, broadcast Perchè tradurre indirizzi IP in indirizzi MAC e viceversa? Un host A deve mandare un pacchetto ad un host B, conoscendo solo l indirizzo IP; c è il problema di determinare l indirizzo fisico-mac su cui lavora lo strato Ethernet Il protocollo RARP serve anche agli host per calcolare, in caso di guasti di alcune parti del sistema, il proprio indirizzo IP a partire da quello fisico-mac

6 ARP In una LAN, ogni host ha una tabella di mappatura, detta cache ARP, che fornisce la mappatura tra un indirizzo IP e un indirizzo fisico. ARP prende l indirizzo IP di destinazione e cerca l indirizzo fisico corrispondente nella cache ARP: se lo trova lo restituisce al richiedente se l indirizzo richiesto non viene reperito nella cache ARP, il modulo ARP effettua una trasmissione broadcast sulla rete (ARP request) che contiene l indirizzo IP richiesto. Se una delle macchine che ricevono la richiesta riconosce il proprio indirizzo IP nel messaggio di ARP, restituisce una risposta ARP (ARP reply) all host richiedente. Quando riceve questo frame, l host richiedente inserisce l indirizzo nella propria cache ARP I successivi datagrammi inviati a questo particolare indirizzo IP possono essere tradotti nell indirizzo fisico accedendo alla cache ARP.

7 ARP Il protocollo ARP si appoggia direttamente sul livello data link e non su IP. Il pacchetto ARP è incapsulato nella PDU del livello data link, che potrebbe essere per esempio un frame Ethernet. La richiesta ARP viene inviata in broadcast perché deve essere elaborata da tutti gli host della LAN Contiene l indirizzo di livello 2 e quello di livello 3 della macchina sorgente -> l host che riconosce il proprio indirizzo di livello 2 sa a chi inviare il reply. Nel pacchetto di risposta è importante è l indirizzo di livello 2 di chi invia il reply, che era l informazione richiesta in partenza.

8 ARP Il pacchetto ARP, oltre ai campi per gli indirizzi di livello 2 e 3 di sorgente e destinazione, contiene: hard type, specifica il tipo di indirizzo di livello 2; per indicare che l indirizzo è di tipo MAC si usa il valore 1; protocol type, specifica il tipo di indirizzo di livello 3, si usa 0x0800 per indicare indirizzi IP; hard size, indica la lunghezza dell indirizzo di livello 2; protocol size, indica la lunghezza dell indirizzo di livello 3; operation, indica il tipo di comando ARP, 1 per ARPrequest, 2 per ARP-reply.

9 RARP Un host conosce il proprio indirizzo MAC ma non conosce il proprio indirizzo IP Invia una richiesta RARP in cui chiede: Chi sa quale IP address è associato a questo MAC address? Gli host che lo riconoscono, mandano in broadcast una RARP reply con l indirizzo IP

10 Cache arp ~> arp -a fenarete.inf.uniroma3.it ( ) at 0:a0:cc:66:73:cc [ethernet] tutte.inf.uniroma3.it ( ) at 8:0:7:bc:56:57 [ethernet] mail.inf.uniroma3.it ( ) at 2:60:8c:2f:61:f0 [ethernet] salini-gw.uniroma3.it ( ) at 0:0:c:3b:cb:6 [ethernet] pascal.inf.uniroma3.it ( ) at 8:0:5a:c7:45:79 [ethernet] euclide.inf.uniroma3.it ( ) at 2:60:8c:2d:d3:b7 [ethernet]

11 Richieste ARP PC ; PC ; R1: pc1:~# tcpdump -e -t device eth0 entered promiscuous mode tcpdump: listening on eth0 fe:fd:c8:1:1:7 Broadcast arp 42: arp who-has tell fe:fd:c8:1:1:1 fe:fd:c8:1:1:7 arp 42: arp reply is-at fe:fd:c8:1:1:1 fe:fd:c8:1:1:7 fe:fd:c8:1:1:1 ip 98: > : icmp: echo request fe:fd:c8:1:1:1 fe:fd:c8:1:1:7 ip 98: > : icmp: echo reply 1 - pc2 chiede in broadcast chi conosce ? ( è il router di default di pc2) 2 R1 risponde (pc2 aggiurna la propria cache ARP) 3 - pc2 manda un pacchetto IP (icmp echo request) a pc1 tramite R1 4 R1 invia la corrispondente risposta (generata da pc1) a pc2

12 NAT Internet VS Intranet Network address translation (protocol) RFC 1631 I benefici dovuti all impiego del NAT sono in sintesi: Accedere alla Internet pubblica senza richiedere indirizzi IP registrati Interconnettere reti IP con spazi di indirizzamento sovrapposti Evitare la rinumerazione degli host Ridurre il consumo di indirizzi ufficiali Migliorare la sicurezza della rete nascondendo gli indirizzi reali degli host

13 NAT I pacchetti da spedire su Internet con indirizzo mittente di tipo privato (o da spedire all interno di una rete con indirizzo mittente pubblico) vengono modificati: traducendo il campo indirizzo mittente (o destinatario) con uno degli indirizzi pubblici disponibili (con l indirizzo privato opportuno) modificando anche il campo informativo nei pacchetti relativi a particolari applicazioni per evitare di risalire all indirizzo interno.

14 ICMP internet control message protocol (icmp) e progettato per segnalare anomalie nel routing e nello stato della rete; rfc 792 l'icmp permette ai router e agli host di mandare dei messaggi di errore o di controllo, questi non vengono ricevuti dall`utente che lavora sull'host, ma dal software ip della macchina i messaggi icmp viaggiano nella rete nel campo dati del pacchetto ip, questo potrebbe far pensare all'icmp come ad un protocollo di livello superiore all'ip in realta' l'icmp e' una partedell'ip: il messaggio viaggia in un formato ip perche' ha bisogno di viaggiare attraverso la rete per raggiungere la destinazione tipici messaggi icmp: echo request, che verifica se la destinazione e attiva e raggiungibile, ed echo reply destinazione irraggiungibile, che e' il messaggio mandato da un router perche' ad esempio l'indirizzo e' inesistente o la connessione e' sospesa redirect, che segnala la presenza di un indirizzamento migliore netmask request e replay

15 Il livello di trasporto E il primo livello che vede direttamente i due host mittente e destinatario Non vede la subnet La subnet non vede il livello transport L utente non può controllare il funzionamento della rete di comunicazione fra gli host Il livello transport separa gli utenti dai dettagli implementativi della subnet Mette in contatto direttamente i processi applicativi Offre servizi affidabili orientati alla connessione

16 Il livello di trasporto Permette di specificare la qualità del servizio (QoS) offerto: Troughtput Ritardo massimo dell attivazione Ritardo massimo di transito Tasso di errore Sicurezza della connessione Le primitive del livello 4 sono intuitive e semplici da utilizzare -> non riservate solo ad esperti di rete Listen() in attesa di una richiesta di connessione Connect() richiesta di connessione Send(dati) Invio di un pacchetto Receive() attesa di dati Disconnect() Rilascio della connessione

17 Instraurazione di connessioni Caratterizzato da procedure di negoziazione dell attivazione/rilascio della connessione fra gli host: three-way handshake H1 sceglie un numero a caso x H1 invia ad H2 una connect.request, in cui comunica anche x H2, quando riceve le richiesta, sceglie anche lui un numero a caso y H2 invia ad H1 sia la conferma di x che y H1, quando riceve la conferma di H2, invia sia il primo pacchetto dati sia la conferma di y

18 Rilascio connessioni Asimmetrico -> telefonata: uno dei due mette giù Simmetrico -> mittente e ricevente avvertono prima di troncare la comunicazione Se il rilascio è asimmetrico si possono perdere dati, inviati mentre uno dei due si sta disconnettendo e l altro ancora non lo sa Rilascio simmetrico: Ciascuno smette di inviare dati in modo indipendente Continua ad ascoltare i dati dell altro finchè non gli arriva il segnale di rilascio Possibile situazione di stallo (problema dei due eserciti)

19 Rilascio della connessione Non esiste un protocollo che garantisca il riscontro sicuro Si utilizzano tecniche tipo three-way handshake con timeout Il mittente, quando ha terminato di inviare dati, invia un disconnect.request Se non riceve riscontro entro un certo tempo (timeout), riprova un certo numero di volte Se la risposta non arriva entro l ultimo timeout si disconnette Anche il destinatario usa un timeout che in genere è molto più breve di quello del mittente

20 Il livello 4 in Internet TCP RFC 793, 1122, 1323 affidabile e orientato alla connessione UDP RFC 768 a datagramma non affidabile TCP è il primo protocollo della internet protocol suite a garantire l affidabilità del servizi di trasmissione Usa tecniche di ritrasmissione, basate su riscontri a controllo del flusso delle trasmissioni Prende i dati dal livello application (5) Li divide in segment che affida al livello IP (3) Gestisce le ritrasmissioni, i doppioni, la richiesta di datagrammi persi Consegna i dati in ordine corretto al livello 5

21 Indirizzamento TCP/UDP E un indirizzamento host-to-host Stabilisce una connessione fra due processi applicativi, non solo fra due host Una volta che la connessione è stabilita, i due processi vedono un canale di comunicazione privato e riservato, in cui la rete à trasparente All interno di uno stesso host ci possono essere più processi applicativi -> come si distinguono? Ogni processo applicativo (servizio) su un host è associato ad una porta logica di accesso (port)

22 Porte TCP/UDP Per parlare con un certo processo-servizio bisogna conoscere la sua porta, ovvero il suo port-number Port number è il mezzo attraverso cui il processo client richiede i servizi del processo server Per parlare con un certo processo applicativo di destinazione, il processo mittente deve connettersi all host di destinazione sulla porta specifica del processo cercato Socket: indentifica una connessione TCP Un socket individua NON solo gli host ma anche gli specifici processi che interagiscono

23 Indirizzamento TCP/UDP Un socket è una quintupla (protoc; IP_sorg; port_sorg; IP_dest; port_dest) Per mettere in connessione i due processi, bisogna specificare i socket number appropriati: IP address : Port number Port number è un numero intero >0, codificato con 16 bit Alcuni port number (0-1023) sono riservati ( wellknown port) a servizi standard e richiesti molto frequentemente I port number ( ) sono lasciati liberi per indirizzare le porte utente di specifici applicativi

24 Indirizzamento TCP/UDP Strato TCP/UDP

25 Indirizzamento TCP e multiplexing La componente port è contenuta nell header TCP La componente IP address è contenuta nell header IP Tra due host possono coesistere più connessioni indirizzate a porte diverse: stesso IP e port differenti Per IP sono sempre la stessa cosa Le differenze vengono percepite solo da TCP, che vede i port number diversi Più sessioni TCP sono multiplate su un unico canale di comunicazione IP In TCP (non in UDP) una porta può gestire più connessioni contemporaneamente, ad esempio : : : :80

26 Segment TCP I pacchetti TCP sono detti segment In formato segment vengono scambiati sia i dati veri e propri che tutti i comandi di controllo delle connessioni Segment: intestazione + dati

27 Formato del pacchetto TCP

28 Segment TCP Source Port (Porta di Origine, 16 bit): definisce l'indirizzo logico del processo sorgente dei dati; Destination Port (Porta di Destinazione, 16 bit): definisce l'indirizzo logico del processo destinatario dei dati; Sequence Number (Numero di Sequenza, 32 bit): numero di sequenza in trasmissione; SN contiene il numero di sequenza del primo byte di dati contenuti nel segmento a partire dall'inizio della sessione TCP (se SN=m ed il segmento contiene n bytes il prossimo SN sarà pari a m+n); la numerazione dei segmenti è quindi effettuata non numerando i segmenti stessi ma gli ottetti in essi contenuti;

29 Segment TCP Acknowledgement Number (Numero di Riscontro, 32 bit): numero di sequenza in ricezione; Nei segmenti in cui il bit ACK, presentato più avanti, è posto al valore binario 1, il campo AN contiene il numero di sequenza del prossimo byte che il sistema che emette tale segmento si aspetta di ricevere; nel caso di connessioni interattive bi-direzionali si usa quindi il meccanismo denominato addossamento (o piggybacking ) dei riscontri; ovvero si utilizzano segmenti contenenti dati di utente per inviare i riscontri al trasmettitore senza dover, a tal fine, inviare dei segmenti appositi;

30 Segment TCP Offset (4 bit): contiene il numero di parole di 32 bit contenute nell'intestazione di TCP; l'intestazione di TCP è sempre costituita da un numero di bit multiplo di 32 (questo campo è necessario poiché il campo Options è di dimensioni variabili); Reserved (6 bit): riservato per usi futuri, per ora contiene degli zeri. Window (Finestra, 16 bit): dimensione della finestra; contiene il numero di bytes che, a cominciare dal numero contenuto nel campo Acknowledgement Number, il destinatario del segmento può inviare al mittente del segmento stesso senza ricevere riscontri; Checksum (16 bit): contiene l informazione di controllo che permette all entità TCP ricevente di verificare la correttezza del segmento ricevuto;

31 Segment TCP Control bit (6 bit): i bit di controllo sono: URG: viene posto uguale al valore binario 1 quando il campo Urgent Pointer (definito in seguito) contiene un valore significativo; ACK: viene posto uguale al valore binario 1 quando il campo Acknowledgement Number contiene un valore significativo; PSH: viene posto uguale al valore binario 1 quando l'applicazione esige che i dati forniti vengano trasmessi e consegnati all'applicazione ricevente prescindendo dal riempimento delle memorie allocate fra applicazione e TCP e viceversa (solitamente infatti è il riempimento delle suddette memorie che scandisce la trasmissione e la consegna dei dati); RST: viene posto uguale al valore binario 1 quando un malfunzionamento impone il reset della connessione; SYN: viene posto uguale al valore binario 1 solo nel primo segmento inviato durante il 3-way handshaking (stretta di mano a tre fasi, una fase di sincronizzazione fra le entità TCP); FIN: viene posto uguale al valore binario 1 quando la sorgente ha esaurito i dati da trasmettere.

32 Segment TCP Urgent Pointer (Puntatore Urgente, 16 bit): contiene il numero di sequenza del byte che delimita superiormente i dati che devono essere consegnati urgentemente al processo ricevente. Tipicamente sono messaggi di controllo che esulano dalla comunicazione in senso stretto. A tale traffico ci si riferisce di solito con il nome di out-of-band (fuori banda); Options (Opzioni, di lunghezza variabile): sono presenti solo raramente: le più note sono End of Option List No-operation Maximum Segment Size (MSS) Padding (Riempitivo) (di lunghezza variabile): contiene sempre degli zeri. Serve come riempitivo aggiunto per far sì che l'intestazione abbia una lunghezza multipla di 32 bit.

33 UDP UDP è un protocollo di livello 4 della internet protocolo suite Fornisce un servizio di trasmissione non affidabile: il mittente non ha alcun modo di conoscere l esito della sua trasmissione In genere si utilizza per servizi semplici : Sincronizzazione del tempo sulla rete Trasferimento file Il formato del pacchetto UDP è:

34 DHCP DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) RFC 2131 DHCP è in grado di configurare automaticamente un host durante il suo avvio su una rete TCP/IP, e può modificare le impostazioni mentre l'host è connesso. DHCP supporta l'assegnazione dinamica degli indirizzi IP e fornisce inoltre tutti i dati di configurazione richiesti dai protocolli TCP/IP, più dati aggiuntivi richiesti per server specifici. Semplifica i compiti dell'amministratore di rete, al quale adesso sarà sufficiente configurare manualmente solo un computer:il server DHCP. Quando viene connesso un nuovo host sul segmento di rete servito dal server DHCP, oppure quando viene riacceso un host esistente, il computer richiede un indirizzo IP univoco e il server DHCP ne assegna uno dal pool degli indirizzi IP disponibili.

35 DHCP Il processo di assegnazione dell indirizzo IP e della configurazione delle impostazioni di rete comprende quattro fasi: il client DHCP richiede un indirizzo IP (Risultato DHCP), il server DHCP offre un indirizzo al client DHCP (Offerta DHCP), il client DHCP accetta l'offerta e richiede l'indirizzo (Richiesta DHCP), il server DHCP assegna ufficialmente l'indirizzo al client DHCP (Riconoscimento DHCP).