Internet Protocol Cenni introduttivi

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1 Politecnico di Milano Sede di Cremona A.A. 2013/2014 Corso di RETI DI COMUNICAZIONE ED INTERNET Modulo 1 Internet Protocol Cenni introduttivi Antonio Corghi

2 I protocolli di Internet (1) q L Internet Protocol (IETF RFC 791) è associabile al livello di rete OSI offre un servizio di tipo datagram, non affidabile e non orientato alla connessione gestisce tutte le funzionalità relative alla frammentazione e all instradamento dei pacchetti q I protocolli Transmission Control Protocol e User Datagram Protocol implementano funzionalità del livello di trasporto nel riferimento OSI TCP (IETF RFC 793) offre ai livelli applicativi un servizio affidabile di tipo orientato alla connessione UDP (IETF RFC 768) offre invece un servizio non affidabile di tipo non orientato alla connessione Lucido 2

3 I protocolli di Internet (2) 7 - Applicazione 6 - Presentazione Applicazione Stack OSI 5 - Sessione 4 - Trasporto TCP UDP Stack Internet 3 - Rete IP 2 - Collegamento dati 1 - Fisico Collegamento dati Fisico Lucido 3

4 I protocolli di Internet (3) Lucido 4

5 Il modello di comunicazione (1) Lucido 5

6 Il modello di comunicazione (2) message message H4 HOST SORGENTE Aggiungere header TCP/UDP e IP Determinare l interfaccia di trasmissione attraverso la quale inviare il pacchetto Eseguire, se necessario, la frammentazione del pacchetto Aggiungere l header di livello 2 Passare il pacchetto al livello 1 message H4 H3 message H3 H2 H4 H3 H2 Lucido 6

7 Il modello di comunicazione (3) ROUTER Rimuovere l header di livello 2 Determinare, utilizzando le informazioni contenute nell header di livello 3 e le tabelle di routing, attraverso quale interfaccia di uscita deve essere trasmesso il pacchetto Eseguire, se necessario, la frammentazione del pacchetto Aggiungere l header di livello 2 Passare il pacchetto al livello 1 message H3 message H3 message H3 H2 message H3 H2 Lucido 7

8 Il modello di comunicazione (4) HOST DESTINAZIONE Rimuovere l header di livello 2 Eseguire, se necessario, il riassemblaggio del pacchetto Rimuovere gli header di livello 3 e 4 Passare il messaggio al livello applicativo message message H4 message H4 H3 message H3 H2 H4 H3 H2 Lucido 8

9 Proprietà dell Internet Protocol (1) Lucido 9

10 Proprietà dell Internet Protocol (2) Lucido 10

11 L header IP Vers. IHL ToS Total length Identification Flags Offset Time to live Protocol Checksum Source Address Destination Address Options Padding Data Lucido 11

12 Frammentazione dei pacchetti IP Lucido 12

13 Frammentazione dei pacchetti IP q IDENTIFICATION (16 bit): contiene un intero che identifica univocamente il datagramma. Consente di associare i frammenti ricevuti al relativo datagramma di appartenenza. q FRAGMENT OFFSET (16 bit): specifica (in multipli di 8 byte) l offset, relativo al datagramma originale, dei dati contenuti nel frammento q FLAGS (3 bit): il bit meno significativo (More Fragments) viene utilizzato per indicare se ci sono ulteriori frammenti rispetto al datagramma originale e determinare quindi se sono stati ricevuti tutti i frammenti. Lucido 13

14 Frammentazione dei pacchetti IP Host sorgente H1 IP Network 1 MTU=1500 R1 IP Network 2 MTU=500 R2 IP Network 3 MTU=1500 Host destinazione H2 Ai livelli superiori M H M 1 H M 1 H3 M 2 M 1 q q 700 byte ID = 0x8F D=0 M=0 Offset=0 Il router R2 non riassembla i frammenti R2 utilizza l indirizzo IP di destinazione per inviare i frammenti come datagrammi a se stanti Solo la destinazione finale, l host H2, memorizza i frammenti e li riassembla per ottenere il datagramma originale FRAMMENTAZIONE 500 byte ID = 0x8F D=0 M=1 Offset= M 2 H3 220 byte ID = 0x8F D=0 M=0 Offset= byte ID = 0x8F D=0 M=1 Offset= M 2 H3 220 byte ID = 0x8F D=0 M=0 Offset=60 RIASSEMBLAGGIO Lucido 14

15 Riassemblaggio di un datagramma dai frammenti q Far riassemblare i datagrammi a destinazione ha due vantaggi: riduce la quantita di dati da memorizzare nei router Per l operazione di forwarding, un router non ha bisogno di sapere se il datagramma e intero o e un frammento permette di far cambiare percorso ai datagrammi in maniera dinamica se ci fosse un router intermedio che fa riassemblaggio, tutti i frammenti dovrebbero passare necessariamente da quel router q Rimandando il riassemblaggio alla destinazione il protocollo IP e libero di far percorrere ai diversi frammenti il percorso piu opportuno in quel momento Lucido 15

16 Perdita dei frammenti (1) q Si inizia a riassemblare un datagramma solo quando tutti i frammenti sono presenti q La destinazione deve salvare (in un buffer) i frammenti poiche i diversi frammenti potrebbero avere ritardi diversi tuttavia, i frammenti non possono essere memorizzati per sempre q IP specifica un tempo massimo di memorizzazione dei frammenti Quando arriva il primo frammento di un datagramma, la destinazione fa partire un timer q Se tutti i frammenti di un datagramma arrivano prima che il timer scada la destinazione cancella il timer e riassembla il datagramma q Viceversa, i frammenti arrivati vengono scartati Lucido 16

17 Perdita dei frammenti (2) q L utilizzo di un timer per il riassemblaggio implica una politica tutto o niente : o tutti i frammenti arrivano e il datagramma viene ricostruito, oppure il datagramma incompleto viene scartato q Non ci sono meccanismi per far si che la destinazione comunichi i frammenti arrivati La sorgente non ha informazioni riguardo alla frammentazione q Se la sorgente ritrasmette il datagramma, il percorso seguito potrebbe essere diverso dal precedente ovvero, possono essere attraversate porzioni differenti di reti e non ci sono garanzie che il datagramma ritrasmesso venga frammentato nello stesso modo del precedente Lucido 17

18 Riassunto q IP è un protocollo non affidabile, connectionless e best effort, responsabile dell instradamento dei datagrammi dalla sorgente alla destinazione finale q L MTU rappresenta il numero massimo di byte che il protocollo del livello di collegamento dati può incapsulare in un unica frame. Il livello IP gestisce la frammentazione quando la dimensione totale del pacchetto supera l MTU q Il riassemblaggio dei frammenti avviene alla destinazione q L header IP consiste di una parte fissa (20 byte) ed un numero di options variabile fino ad un massimo di 40 byte q Il metodo di rilevamento dell errore utilizzato è il checksum Lucido 18

19 Indirizzamento IP fondamenti (1) 32 bit Lucido 19

20 Indirizzamento IP fondamenti (2) Lucido 20

21 Indirizzamento IP fondamenti (3) q Concettualmente un indirizzo IP è costituito da una coppia di informazioni: l identificativo (indirizzo) della rete, denominato netid l identificativo (indirizzo) dell host all interno della rete, denominato hostid q L indirizzo di rete tramite la coppia indirizzo IP e netmask, entrambi numeri a 32 bit / q Tutti gli host di un unico segmento di rete di livello 2 (o dominio di broadcast, ovvero tutte le interfacce collegate possono scambiarsi pacchetti senza coinvolgere il livello 3) condividono lo stesso netid ma hanno differente hostid Differenti netid! / / Stesso netid Differenti hostid interfaccia Lucido 21

22 Indirizzamento IP fondamenti (4) q La netmask permette, a partire dall indirizzo IP di identificare le componenti netid e hostid / indirizzo IP AND netmask = netid indirizzo IP AND! netmask = hostid AND = ( ) AND = ( ) Lucido 22