La rete Internet. La Rete Logica. Vincenzo Eramo R 2 R 3 R 4 R 1 R 5. I terminali della rete sono denominati Host

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1 Vincenzo Eramo La rete Internet La Rete Logica R 2 R 3 R 1 R 4 Router R 5 Host I terminali della rete sono denominati Host I nodi di commutazione sono denominati Router

2 Servizio di Rete (1/3) E senza connessione La funzione di multiplazione è dinamica Assegnazione a domanda delle risorse nelle reti IP tradizionali Gestione dell asse dei tempi unslotted (senza suddivisione dell asse dei tempi in IT) La funzione di commutazione è con attraversamento ad immagazzinamento e rilancio L architettura protocollare consta di Uno strato MT denominato strato IP (RFC 791, 919, 922, 950, 1349) in cui sono svolte Funzionalità di indirizzamento Funzionalità di commutazione Funzionalità di frammentazione Uno strato di sotto-rete in cui risiedono le funzionalità delle reti che interconnettono i router Sono svolte sempre le funzionalità di strato fisico e funzionalità di delimitazione Servizio di Rete (2/3) Internet è la rete delle reti R 1 R 3 R 2 Sotto-sistema di Sotto-sistema di Sotto-sistema di Sotto-sistema di

3 Servizio di Rete (3/3) Un esempio R 1 R 3 Rete Telefonica Rete Locale R 2 PPP Fisico PPP LLC MAC Fisico Fisico LLC MAC Fisico E svolta la funzione di delimitazione Terminali IP (1/2) Gli Host sono collegati ai router di accesso da reti pre-esistenti (LAN, Rete Telefonica,.) Si compongono di Uno strato di strato di trasporto in cui sono definiti due tipologie di servizio Un servizio con connessione (protocollo TCP) che svolge funzionalità di Indirizzamento (applicativo) Controllo d errore Controllo di flusso Risequenziamento Controllo di Congestione Un servizio senza connessione (protocollo UDP) che svolge esclusivamente funzionalità di indirizzamento (applicativo) Uno strato IP che svolge Funzionalità di indirizzamento Funzionalità di frammentazione Uno strato di sotto-rete in cui risiedono le funzionalità della rete che interconnette l host al router di accesso Svolge sempre funzionalità di strato fisico e di delimitazione

4 Terminali IP (2/2) R R Rete Telefonica R Router Rete Locale Host Host Host Sotto-sistema di Trasporto (TCP,UDP) Sotto-sistema di Sotto-sistema di Trasporto (TCP,UDP) LLC MAC Fisico Next Generation Internet Router Reti di Accesso (Sotto-reti) PSTN ATM X.25 Frame Relay LAN CDN Host

5 Formato del datagramma IP (1/8) Le unità dati dello strato IP sono denominate datagrammi Bytes Max bytes 20 bytes Max 40 bytes Vers HLEN Service Type Total Length Identification Flag + Fragment Offset Time To Live Protocol Header Checksum Source IP Address Destination IP Address Options Padding Data Data Formato del datagramma IP (2/8) Vers (4 bit) versione del protocollo, è possibile la coesistenza di più versioni di IP Header Length (HLEN) (4 bit) lunghezza dell'intestazione (specificata in parole di 32 bit) comprende la parte fissa (20 bytes) e la parte opzionale valore massimo: 60 byte Total length (16 bit) lunghezza complessiva del datagramma (specificata in byte) comprende la lunghezza dell header e del payload valore massimo: byte

6 Formato del datagramma IP (3/8) Service Type (8 bit) specifica i parametri di qualità di servizio richiesti dall utente per il datagramma Precedence (3 bit) indicano il livello di priorità del datagramma in passato non sono stati utilizzati ora implementano i meccanismi DiffServ Precedence Delay Thput Reliab. Cost Formato del datagramma IP (4/8) Service Type (8 bit) Type Of Service (TOS) (4 bit) indicano il tipo di servizio richiesto per il datagramma il servizio normale si ha se tutti i quattro bit sono a 0 solo uno dei quattro bit può essere posto a Minimize delay Maximize Throughput Maximize Reliability Minimize Monetary Cost Normal Service

7 Formato del datagramma IP (5/8) Ogni rete fisica ha un valore massimo di lunghezza della propria unità informativa Maximum Transmission Unit - MTU La frammentazione di un datagramma IP è necessaria se il valore della MTU nella sottorete fisica è inferiore alla lunghezza del datagramma Il valore minimo di una MTU è 68 byte La frammentazione è effettuata dal router/host prima del rilancio nella sottorete La ricomposizione del datagramma originale è effettuata dall host di destinazione Formato del datagramma IP (6/8) Identification (16 bit) numero identificativo del datagramma da frammentare è assegnato dal processo sorgente Flags (3 bit) X: non usato e posto a zero DF: Don't Fragment (0: frammentazione permessa; 1: frammentazione vietata) MF: More Fragment (0: ultimo frammento del datagramma; 1: non è l ultimo frammento) Fragment Offset (13 bit) posizione del frammento all'interno del datagramma (espresso in unità di 8 byte) consente di valutare l integrità del datagramma

8 Formato del datagramma IP (7/8) Time to Live (TTL) (8 bit) indica il numero massimo di router che possono essere ancora attraversati dal datagramma è inizializzato dall host sorgente ed è decrementato di una unità da ogni router quando il valore del campo è nullo, il datagramma è scartato e viene emesso un messaggio ICMP di notifica verso l host sorgente Protocol (8 bit) indica a quale protocollo dello stato superiore deve essere trasferito il contenuto informativo del datagramma (es. TCP=6, UDP=17, ICMP=1) Header Cecksum (16 bit) protegge solo l'intestazione del datagramma se viene rivelato un errore il datagramma è scartato Formato del datagramma IP (8/8) Source Address (32 bit) e Destination Address (32 bit) Options (lunghezza variabile a multipli di 8 bit) Record Route Option (RRO) lista vuota di indirizzi IP, ogni router attraversato inserisce il suo indirizzo Timestamp Option come RRO con in più l'istante in cui il datagramma attraversa ogni router Strict Source Route Option (SSRO) specifica tutti i router attraverso i quali deve transitare il datagramma Padding rende l'intestazione multipla di 32 bit mediante introduzione di zeri

9 Internet Control Message Protocol (ICMP) Il protocollo ICMP (RFC 792, 950) consente ai router di inviare all host sorgente informazioni riguardanti anomalie nel processamento di un datagramma errori di instradamento TTL scaduto congestione eccessiva ICMP è una parte integrante di IP e deve essere incluso in ogni implementazione di IP Un messaggio ICMP è incapsulato nella parte dati di un datagramma IP Vincenzo Eramo Indirizzamento in IPv4

10 Schema di indirizzamento (1/6) Un indirizzo IP (IP Address) identifica gli host e i router se un host è connesso a più di una sotto-rete (multi-homed) avrà un indirizzo IP per ogni sotto-rete Ad un router è assegnato un indirizzo per ciascuna delle sue interfacce Un indirizzo IP è unico in tutta la rete ha una lunghezza di 32 bits Si usa una notazione dotted o menemonica per rappresentarlo Notazione Numerica Notazione Dotted Notazione Mnemonica infocom.uniroma1.it Schema di indirizzamento (2/6) Una organizzazione non gerarchica dello spazio di indirizzamento comporterebbe una funzione di instradamento dei router sarebbe troppo complessa La tabella di instradamento conterrebbe un numero eccessivo di entry con conseguente aumento del tempo per instradare i datagrammi IP Tabella di instradamento di R R Host Interfaccia Destination IP Address Datagramma IP

11 Schema di indirizzamento (3/6) Nel 1981 fu definito un indirizzamento a due livelli gerarchici L intero spazio di indirizzamento (2 32 indirizzi IP) fu suddiviso in blocchi d indirizzi Un indirizzo IP a 32 bit era suddiviso in due parti IP_Address=Net_Id.Host_Id Il prefisso Net_Id identifica il blocco a cui appartiene l indirizzo Il campo Host_Id identifica un particolare indirizzo in un blocco Un indirizzamento gerarchico consente una realizzazione scalabile della funzione di instradamento Agli host di una sotto-rete sono assegnati gli indirizzi di un blocco Nella tabella di instradamento sono riportate informazioni riguardanti la raggiungibilità delle sotto-reti Ciascuna sotto-rete è rappresentata nella tabella di instradamento dal prefisso Net_Id del blocco a lei assegnato Schema di indirizzamento (4/6) Net_Id (24 bit) prefisso del blocco assegnato alla sotto-rete A Net_Id (24 bit) prefisso del blocco assegnato alla sotto-rete B Host_Id R 3 Tabella di instradamento di R Sotto-rete Interfaccia Destination IP Address Datagramma IP

12 Schema di indirizzamento (5/6) I blocchi d indirizzi non sono della stessa dimensione ovvero non contengono lo stesso numero di indirizzi IP Esistono tre tipologie di blocchi (classe A,B,C) in relazione al numero di indirizzi contenuti nel blocco Classe A 0 7 bit Net_Id Numero di blocchi: 2 7 =128 indirizzi IP in ciascun blocco: =2 24 = Classe B bit Net_Id Classe C bit Net_Id Numero di blocchi: 2 14 =128 indirizzi IP in ciascun blocco: =2 16 = Numero di blocchi: 2 21 = indirizzi IP in ciascun blocco: =2 8 =256 Schema di indirizzamento (6/6) Le sole tre possibili dimensioni per i blocchi di indirizzi può provocare uno spreco di indirizzi IP (N A =20) Per indirizzare le 4 sotto-reti (140 Host) sono necessari 4 blocchi di indirizzi di classe C ovvero 1024 indirizzi IP!!!! (N B =30) Tabella di instradamento di R Sotto-rete C (N C =40) Router d accesso Sotto-rete Interfaccia Sotto-rete D (N D =50)

13 Tecnica del Subnetting (1/5) Fu introdotta nel 1984 E applicata per indirizzare sotto-reti attestate ad uno stesso Router di accesso con un unico blocco di indirizzi E visibile solo nel router di accesso Consente di suddividere un blocco di indirizzi di classe A,B,C in sottoblocchi aggiungendo un ulteriore livello gerarchico nell indirizzamento Un indirizzo IP a 32 bit è suddiviso in tre parti IP_Address=Net_Id.Sub_Id-Host_Id Il prefisso Net_Id.Sub_Id identifica il sottoblocco a cui appartiene l indirizzo Il campo Host_Id identifica un particolare indirizzo in un sottoblocco Consente di risparmiare in termini di indirizzi IP utilizzati Agli host di una sotto-rete sono assegnati gli indirizzi di un sottoblocco Ciascuna sotto-rete è rappresentata nella tabella di instradamento dal prefisso Net_Id.Sub_Id del sottoblocco a lei assegnato Tecnica del Subnetting (2/5) Net_Id (24 bit) prefisso del blocco assegnato per l indirizzamento (256 indirizzi IP) (N A =20) (N B =30) Sotto-rete C (N C =40) Sotto-rete D (N D =50) Net_Id.Sub_Id (26 bit) Net_Id.Sub_Id (26 bit) Net_Id.Sub_Id (26 bit) prefisso del sottoblocco assegnato alla sottorete A (64 indirizzi IP) prefisso del sottoblocco assegnato alla sottorete B (64 indirizzi IP) prefisso del sottoblocco assegnato alla sottorete C (64 indirizzi IP) prefisso del sottoblocco assegnato alla sottorete D (64 indirizzi IP) Net_Id.Sub_Id (26 bit) 5 Tabella di instradamento di R Router d accesso Sotto-rete Interfaccia

14 Tecnica del Subnetting (3/5) Nelle tabelle di instradamento i prefissi Net_Id.Sub_Id dei sottoblocchi sono rappresentati in modo equivalente Un sottoblocco S di indirizzi può essere rappresentato da 2 parole a 32 bit Indirizzo del sottoblocco (Ind(S)) Ind(S)=Net_Id.Sub_Id Maschera del sottoblocco (Mas(S)) 32 bit 32 bit Mas(S)= Length(Net_Id.Sub_Id) Esiste corrispondenza 1 a 1 tra prefisso Net_Id.Sub_Id del sottoblocco e coppia di indirizzi (Ind(S),Mas(S)) Dato un indirizzo IP Ind(H) e un sottoblocco S rappresentato da (Ind(S),Mas(S)), l operazione di verifica dell appartenenza di Ind(H) a S è semplice Ind(H) S Ind(H)&Mas(S)=Ind(S) AND logico Tecnica del Subnetting (4/5) Net_Id (24 bit) prefisso del blocco assegnato per l indirizzamento (256 indirizzi IP) (N A =20) /26 (N B =30) / Tabella di instradamento di R Ind(S) Mas(S) Interfaccia Sotto-rete C (N C =40) /26 4 Router d accesso Sotto-rete D (N D =50) /26

15 Tecnica del Subnetting (5/5) Subnetting statico I sottoblocchi hanno la stessa dimensione I campi Sub_Id assegnati ai vari sottoblocchi hanno la stessa lunghezza Le maschere assegnate ai vari sottoblocchi hanno la stessa lunghezza Subnetting a lunghezza variabile Consente nell operazione di indirizzamento di sprecare il numero minimo di indirizzi IP I sottoblocchi possono avere dimensioni diverse I campi Sub_Id assegnati ai vari sottoblocchi possono avere lunghezze diverse Le maschere assegnate ai vari sottoblocchi possono avere lunghezze diverse