INTERNET PROTOCOL RFC 791

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1 INTERNET PROTOCOL RFC 791 Walter Cerroni La famiglia dei protocolli TCP/IP Applicazioni ,ftp,telnet,www TCP UDP ICMP IP ARP IEEE 802-Ethernet-X25-Aloha ecc. Collegamento fisico Walter Cerroni 2

2 Internet Protocol (IP) - RFC 791 Progettato per sistemi interconnessi a commutazione di pacchetto Si prende carico della trasmissione di datagrammi da sorgente a destinazione, identificati da indirizzi di lunghezza fissa. Frammenta e riassembla i datagrammi quando necessario E esplicitamente limitato per fornire le sole funzioni necessarie alla consegna dei pacchetti, non sono previsti meccanismi per aumentare l affidabilità del collegamento end-to-end, per il controllo di flusso e della sequenza. Walter Cerroni 3 Funzioni base dell IP Indirizzamento: tramite indirizzo IP, si stabilisce a quale sottorete è connesso un host e su quale percorso instradare i datagrammi Frammentazione e riassemblamento: ogni modulo Internet ha la capacità di gestire datagrammi di almeno 68 byte e di riceverne di lunghezza almeno 576 byte, anche in più frammenti La funzione di instradamento all interno delle singole sottoreti non è di pertinenza dell IP, ma dei protocolli della sottorete stessa. Walter Cerroni 4

3 Funzioni base dell IP (2) Ogni datagramma viene trattato come entità a se stante, scorrelata da qualunque altro datagramma Siamo quindi in presenza di una rete di tipo connectionless secondo la terminologia OSI IP non fornisce un servizio di comunicazione affidabile ( BEST EFFORT ) Walter Cerroni 5 Struttura degli indirizzi IP Indirizzi di lunghezza fissa pari a 32 bit Scritti convenzionalmente come sequenza di 4 numeri decimali, con valori da 0 a 255 (8bit), separati da punto (rappresentazione dotted decimal) > Numero teorico max. di indirizzi 2 32 = , in realtà è inferiore,come si vedrà nel seguito Per mezzo di una opportuna codifica dei bit più significativi, indirizzi IP suddivisi in classi Walter Cerroni 6

4 Classi di indirizzo Network ID 0 Host ID Classe A 1 0 Classe B Classe C Classe D (multicast) Classe E (sperimentale) 32 bit Network ID : Host ID : identifica la sottorete identifica i singoli calcolatori della sottorete Walter Cerroni 7 Classi di indirizzo (2) Classe A B C Max # reti Max # host Classe A B C D E Spazio degli indirizzi Walter Cerroni 8

5 Classi di indirizzo (3) Per convenzione gli indirizzi composti di tutti 0 o tutti 1 sono riservati per scopi particolari, e non sono quindi considerati come utilizzabili Per convenzione un numero IP di tutti 0 ( ) significa questo host (local host), per cui un pacchetto con tale indirizzo non viene inviato in rete Walter Cerroni 9 Indirizzi: connessioni di rete Indirizzo IP identifica sia la rete sia l host L indirizzo è riferito ad una delle interfacce di rete dell host L indirizzo non identifica un host individuale, ma una interfaccia di rete Multi-homed hosts: computers con due o più connessioni di rete Un router che collega N reti ha N distinti indirizzi IP, uno per ogni interfaccia di rete Walter Cerroni 10

6 Comando IPCONFIG ipconfig /all visualizza la configurazione IP corrente di ciascuna interfaccia di rete presente nella macchina: indirizzo MAC indirizzo IP subnet mask default gateway server DNS Su Windows 9x: Su UNIX/LINUX: winipcfg ifconfig Walter Cerroni 11 Comando IPCONFIG Esempio Walter Cerroni 12

7 Configurazione IP Walter Cerroni 13 Formato del pacchetto IP 1 byte 1 byte 1 byte 1 byte Version IHL Type of Service Total Lenght Identification Flags Fragment Offset Time to live Protocol Source Address Header Checksum Options Destination Address Padding Dati di utente Walter Cerroni 14

8 Formato del pacchetto IP (2) Version : indica il formato dell intestazione, attualmente la versione in uso è la 4 IHL : lunghezza dell intestazione, espressa in parole di 32 bit; lunghezza minima = 5 Type of service : indicazione sul tipo di servizio richiesto, usato anche come sorta di priorità Total length : lunghezza totale del datagramma, misurata in bytes; lunghezza masima = bytes, ma non è detto che tutte le implementazioni siano in grado di gestire questa dimensione Walter Cerroni 15 Formato del pacchetto IP (3) Identification : valore integer che identifica univocamente il datagramma; si usa per risalire a quale datagramma appartengono i fragments Flag : bit 0 -> sempre a 0 bit 1 -> DF = 0 si può frammentare DF = 1 non si può frammentare bit 2 -> MF = 0 ultimo frammento MF = 1 frammento intermedio Fragment offset: indica quale è la posizione di questo frammento nel datagramma, come distanza in unità di 64 bit dall inizio Walter Cerroni 16

9 Formato del pacchetto IP (4) Time to live : tempo massimo di permanenza del datagramma nella rete, decrementato da ogni nodo che attraversa; il datagramma verrà distrutto dal primo nodo che trova questo campo = 0 Protocol : indica a quale protocollo di livello superiore appartengono i dati del datagramma Header checksum : controllo di errore della sola intestazione, viene ricalcolato da ogni nodo attraversatodal datagramma Source (Destination) Address : indirizzo sorgente (destinazione) Walter Cerroni 17 Formato del pacchetto IP (4) Options : contiene opzioni relative al trasferimento del datagramma (registrazione del percorso, meccanismi di sicurezza), è perciò di lunghezza variabile Padding : bit privi di significato aggiunti per fare in modo che l intestazione sia con certezza multipla di 32 bit Walter Cerroni 18

10 Debolezze dell indirizzamento IP Indirizzi riferiti alla rete di appartenenza: se un host viene spostato in un altra rete, il suo indirizzo IP deve cambiare Limita la mobilità degli host; ad esempio i PC portatili devono essere riconfigurati ogni volta che vengono connessi ad una rete diversa, non possono avere indirizzo IP permanente perché questo identifica la rete Le dimensioni delle reti sono prefissate: il cambio di classe comporta fermare la rete e sostituire tutti gli indirizzi Walter Cerroni 19 Relazione Indirizzi Fisici Indirizzi IP Indirizzi IP usati per scambiare dati in rete Internet Hosts comunicano solo se conoscono reciprocamente indirizzi fisici di rete Come hosts e routers realizzano tale relazione per inviare pacchetti su di una rete fisica? SW di basso livello nasconde gli indirizzi fisici e consente ai livelli superiori di lavorare solo con indirizzi IP Host A vuole mandare dati a B, di cui conosce solo indirizzo IP, su stessa rete: come si ricava l indirizzo fisico di B dal suo indirizzo IP? Walter Cerroni 20

11 Problema della risoluzione dell indirizzo Address mapping deve essere fatto step by step lungo il percorso sorgente-destinazione Primo caso: ultimo step e consegna all host destinatario; ricavare indirizzo fisico del destinatario Secondo caso: step intermedio; ricavare indirizzo fisico del router intermedio a cui consegnare il pacchetto Per evitare di mantenere tabelle di mapping occorre usare un protocollo di basso livello per risolvere dinamicamente gli indirizzi Walter Cerroni 21 Address Resolution Protocol - ARP Un host deve incapsulare il datagramma IP in un pacchetto MAC e quindi inviarlo all host destinazione Per fare ciò è necessario conoscere l indirizzo MAC, ossia l indirizzo della scheda di rete dell host destinatario Se host sorgente conosce solamente indirizzo IP del destinatario,come fa ad associarlo ad indirizzo MAC, necessario per raggiungere la destinazione sulla rete locale? Esiste un protocollo opportuno: ARP Walter Cerroni 22

12 Address Resolution Protocol - ARP (2) ARP request per IP = Nodo sorgente invia pacchetto MAC broadcast, contenente indirizzo IP del nodo destinazione Tutte le stazioni della rete locale leggono il pacchetto broadcast Walter Cerroni 23 Address Resolution Protocol - ARP (3) ARP replay contenente indirizzo IP ARP locale risponde al remoto, inviando un messaggio che contiene indirizzo MAC dell host destinazione Con questo messaggio host sorgente è in grado di associare appropriato indirizzo MAC all IP destinazione Walter Cerroni 24

13 Address Resolution Cache - ARP (4) E molto costoso inviare ad ogni trasmissione dati un pacchetto di broadcast per capire come raggiungere la destinazione Per ridurre i costi, hosts mantengono una cache delle più recenti relazioni indirizzo IP-indirizzo fisico, che consultano prima di trasmettere i dati Se A vuole comunicare con B, probabile che nell immediato anche B comunicherà con A, perciò A mette nel suo ARP request pure il proprio legame indirizzo IP-indirizzo fisico Walter Cerroni 25 Comando ARP arp a visualizza il contenuto della cache ARP con le diverse corrispondenze tra indirizzi IP e MAC Walter Cerroni 26

14 Comando ARP Esempio Walter Cerroni 27 Address Resolution Cache - ARP (5) Durata normale di validità dei dati nella cache è di 20 minuti dalla creazione delle entry Se interfaccia di rete cambia, occorre informare gli altri hosts del nuovo indirizzo fisico tramite pacchetto di ARP broadcast al bootstrap ARP considerato parte del livello fisico della rete e NON dei protocolli di internet ARP consente di assegnare arbitrariamente indirizzi IP senza tener conto della implementazione della rete Walter Cerroni 28

15 Implementazione - ARP (6) ARP diviso in due parti: La prima associa indirizzi IP-fisici quando si invia un pacchetto La seconda risponde alle altre macchine Complicazioni: host destinatario spento o troppo carico per rispondere Best Effort Delivery System Conseguenze: sorgente non può ricevere,neanche la replica ritardata host deve memorizzare i pacchetti arrivati dai livelli superiori in attesa di conoscere l indirizzo fisico Walter Cerroni 29 Reverse Address Resolution Protocol RARP Il Reverse Address Resolution Protocol ha la funzione duale a quella dell ARP e permette di ottenere indirizzo IP di un host di cui si conosce solamente indirizzo MAC Walter Cerroni 30

16 Proxy-ARP ARP request per IP = Walter Cerroni 31 Proxy-ARP (2) ARP reply con indirizzo MAC di Walter Cerroni 32

17 Proxy-ARP (3) Pacchetto IP per con indirizzo MAC di Walter Cerroni 33