Internet Romeo Giuliano 1

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1 Internet Romeo Giuliano 1

2 Argomenti Introduzione a Internet ARPANET, NSFNET, Struttura di base di Internet Architettura protocollare di Internet Pila protocollare, Protocollo IP Datagramma del protocollo IP Indirizzamento IP Protocolli di controllo di Internet: ICMP, ARP, DHCP Instradamento in Internet e protocolli di instradamento UDP e RTP TCP 2

3 Internet Introduzione e datagramma IP Romeo Giuliano romeo.giuliano@uniroma2.it 3

4 Argomenti Introduzione a Internet ARPANET NSFNET Struttura di base di Internet Architettura protocollare di Internet Strati della pila protocollare di Internet Principi di progetto per Internet Protocollo IP Datagramma del protocollo IP Segmentazione e riassemblaggio dei datagrammi IP 4

5 Obiettivi Introdurre Internet e presentare la sua evoluzione dagli anni 60 ad oggi ARPANET, NSFNET Principi di interconnessione delle reti: struttura di base di Internet Descrivere l architettura protocollare di Internet: insieme di sottoreti interconnesse dal protocollo IP Posizione del protocollo IP nella pila protocollare Funzionalità del protocollo IP Presentare l intestazione del datagramma IP Descrivere la modalità di segmentazione e riassemblaggio dei datagrammi IP 5

6 ARPANET a. Struttura del sistema telefonico b. Struttura del sistema distribuito proposto da Baran 6

7 ARPANET (2) Progetto originale di ARPANET La subnet era composta da minicomputer IMP (Interface Message Processor), collegati da linee a 56kbit/s con trasmissione di datagrammi Software subnet Protocollo tra IMP, protocollo tra IMP sorgente e IMP destinazione, protocollo tra IMP e host (lato IMP) Software esterno alla subnet Protocollo tra IMP e host (lato host), protocollo host-host, software applicativo 7

8 ARPANET (3) Crescita di ARPANET a. Dicembre 1969 b. Luglio 1970 c. Marzo 1971 d. Aprile 1972 e. Settembre

9 NSFNET Successore di ARPANET (fine anni 70): aperto a tutti i gruppi universitari Supercomputer con a fianco un fuzzball che comunicavano con TPC/IP su linee a 56kbit/s (aggiornate successivamente a 448kbit/s e 1.5Mbit/s) Collegamento con ARPANET attraverso un IMP e fuzzball nella stessa stanza Nel 1990 Advanced Networks and Services, ANS, prese in carico NSFNET includendo anche servizi commerciali 9

10 Struttura di base di Internet I sistemi di interconnessione consistono di calcolatori dotati di un opportuno software e di due interfacce fisiche: una compatibile verso la prima rete e l altra compatibile verso la seconda. RETE 1 G RETE 2 interfaccia Il sistema G connette le due reti e deve catturare i pacchetti della rete 1 diretti a sistemi appartenenti alla rete 2 e inviarli, quindi, alla rete 2 e viceversa. 10

11 Struttura di base di Internet (2) Strati superiori Trasporto IP IP Strati superiori Trasporto IP Rete Rete Rete Rete Link Link Link Link Fisico Fisico Fisico Fisico RETE 1 RETE 2 G 11

12 Struttura di base di Internet (3) Principi di interconnessione: man mano che la rete si complica, il gateway G1 deve conoscere anche l esistenza della rete 3 RETE 1 RETE 2 G1 G2 RETE 3 In una inter-rete, le inter-connessioni tra diverse reti fisiche sono assicurate da calcolatori chiamati gateway o router multiprotocollo. I gateway instradano i pacchetti solo verso la rete di destinazione non verso uno specifico host. Una volta che il pacchetto arriva alla rete di destinazione saranno i protocolli di questa rete ad indirizzarlo verso l host specifico. 12

13 Struttura di base di Internet (4) Dal punto di vista di Internet, ogni sistema di comunicazione capace di trasferire informazioni è trattata come una singola rete in modo non dipendente dalle sue caratteristiche (protocolli, dimensioni dei pacchetti, velocità di trasferimento, estensione geografica, ritardi, ) È il protocollo TCP/IP che definisce una astrazione di rete, che nasconde i dettagli di ogni singola rete fisica. INTERNET Utenti IP Rete IP Router IP Rete IP Gateway Utenti non IP Gateway Rete non IP Router Rete non IP Utenti IP Utenti IP 13

14 Struttura di base di Internet (5) La rete Internet è un insieme di sottoreti (o Autonomous System) interconnesse Dorsali principali a cui si collegano reti regionali IP progettato fin dall inizio per far comunicare reti differenti: servizio best effort per trasportare datagrammi dalla sorgente alla destinazione 14

15 Architettura protocollare di Internet Strati Protocolli Servizi applicativi: TELNET, SMTP, FTP, DNS, SNMP, TFTP, RIP, TALK, WWW, News, CMOT, WHOIS, 4 TCP UDP 3c 3b 3a 2 IP ARP/RARP AAL, X25 strato 3, ATM, 802.2, 802.3, 802.4, , Strato fisico ICMP 15

16 Strati della pila protocollare di Internet Address Resolution Protocol/ ReverseARP ARP/RARP Associa ad ogni indirizzo fisico di un calcolatore l indirizzo IP Internet Protocol IP È un protocollo senza connessione. Le sue funzioni sono: indirizzamento, instradamento, frammentazione e ri-assemblaggio dei pacchetti Internet Control Message Protocol ICMP Senza connessione. Risolve situazioni anomale: notifica gli errori tra gli host IP ma non la soluzione. Transmission Control Protocol TCP Con connessione, svolge funzioni di strato 4: controllo d errore, controllo di flusso, ri-ordino delle unità informative, indirizzamento specifico. 16

17 Strati della pila protocollare di Internet (2) User Datagram Protocol UDP Simile al TCP ma più semplice e senza connessione. Funzione principale: indirizzamento specifico. Applicativi Operano secondo il paradigma client/server SERVER è un programma che offre un servizio: Accettazione delle richieste, elaborazione, offerta del servizio. È sempre attivo. CLIENT è un programma che invia una richiesta ad un server. Si attiva al momento delle richiesta e si disattiva all arrivo della relativa risposta 17

18 Principi di progetto per Internet Assicurarsi che funzioni Mantenerlo semplice Fare scelte chiare Sfruttare la modularità Aspettarsi l eterogeneità Evitare opzioni e parametri statici Mirare a un buon progetto; non è necessario che sia anche perfetto Essere rigorosi nella trasmissione e tolleranti nella ricezione Pensare alla scalabilità Considerare le prestazioni e i costi 18

19 Protocollo IP Senza connessione Best effort Non garantito l ordine né l arrivo dei pacchetti Si serve di ICMP per risolvere i malfunzionamenti Funzioni: Frammentazione e riassemblaggio dei pacchetti Indirizzamento Instradamento 19

20 Datagramma del protocollo IP Version: versione del protocollo usata. Possono coesistere più versioni IP contemporaneamente IHL (IP Header Length): lunghezza dell intestazione in numero di parole di 32 bit (minimo 5 20byte, massimo 15 60byte) 20

21 Datagramma del protocollo IP (2) Type of service: specifica parametri della qualità di servizio richiesti dall utente Vers. RFC791: bit 1-3 per indicare l importanza da 0 a 7 del datagramma, bit 4 (D-bit) per richiedere basso ritardo (delay), bit 5 (T-bit) per richiedere massima portata (throughput), bit 6 (R-bit) per richiedere massima affidabilità (reliability) bit 7-8 per usi futuri Vers. RFC1349 bit 1-3 per indicare l importanza da 0 a 7 del datagramma, bit 4 (D-bit) per richiedere basso ritardo (delay), [1000] bit 5 (T-bit) per richiedere massima portata (throughput), [0100] bit 6 (R-bit) per richiedere massima affidabilità (reliability), [0010] bit 7 per richiedere minimo costo, [0001]; servizio normale [0000] bit 8 per usi futuri Total length: (16 bit) specifica la lunghezza del datagramma (header + dati) in byte 2 16 = byte 21

22 Datagramma del protocollo IP (3) Identification: (16 bit) è il numero del datagramma assegnatogli dal processo sorgente. È incrementato per ogni datagramma trasmesso. Il router che segmanta il datagramma copia tale valore in ogni suo frammento Flags: (3 bit) X, DF, MF X per usi futuri DF (Don t Fragment): se è pari a 0 il datagramma può essere frammentato altrimenti no MF (More Fragment): se è pari a 0 indica che è l ultimo frammento, se è pari a 1 indica che seguono altri frammenti Fragment Offset: (13 bit) indica la posizione dei dati all interno del datagramma originario in multipli di 8 byte 2 13 =8192 frammenti; se anche uno solo dei frammenti non giunge a destinazione, l intero datagramma sarà scartato 22

23 Datagramma del protocollo IP (4) Time To Live: (8 bit) è il tempo massimo di vita del datagramma. L host sorgente inizializza questo campo. Tale valore è decrementato da ogni router che attraversa il datagramma. Quando il valore è nullo, il datagramma è scartato il datagramma può attraversare al massimo 2 8-1=254 router Protocol: (8 bit) indica a quale protocollo di strato superiore deve essere consegnato il contenuto del datagramma: TCP, UDP o altri (vedi RFC1700) Header checksum: (16 bit) verifica la correttezza dell intestazione. Si calcola considerando il complemento a 1 della somma dei bit dell intestazione a gruppi di 16 bit. Si noti che deve essere ricalcolato ad ogni salto perché l intestazione viene modificata dai router 23

24 Datagramma del protocollo IP (5) Source address: (32 bit) indica l indirizzo dell host sorgente (numero di rete e numero dell host) non dell utente Destination address: (32 bit) indica l indirizzo dell host destinazione (numero di rete e numero dell host) non dell utente Options: (lunghezza variabile a multipli di 8 bit) è usato per includere informazioni nell header usate raramente oppure info di nuovi protocolli non presenti nel progetto originale (vedi tabella) Padding: (variabile) rende la lunghezza dell intestazione multipla di 32 bit 24

25 Segmentazione e riassemblaggio dei datagrammi IP Attraversare reti diverse dimensioni di pacchetti diversi Dimensione del datagramma IP Pari alla minima Maximum Transfer Unit, MTU, tra le sottoreti che deve attraversare scambio di info prima dell invio Sarà definita a seconda della rete da attraversare (segmentazione) L host sorgente emette i datagrammi IP scegliendo la dimensione (in genere pari alla MTU della sottorete di origine) L intestazione del datagramma originario sarà copiata in ogni frammento. In più ogni frammento avrà anche informazioni relative al pacchetto originario quali l identification (numero del datagramma), il fragment offset (posizione), ogni frammento diventa a sua volta un datagramma Ogni datagramma segmentato sarà ricostruito a destinazione se ci sono degli errori anche in un solo frammento, l intero pacchetto IP sarà scartato Se un datagramma con il campo DF=1 (datagramma non segmentabile) attraversa una sottorete con MTU di dimensione minore, sarà scartato e sarà generato un messaggio di errore ICMP 25

26 Internet Indirizzamento e instradamento nel protocollo IP Romeo Giuliano romeo.giuliano@uniroma2.it 26

27 Argomenti Indirizzamento nel protocollo IP Protocolli di controllo di Internet ICMP Internet Control Message Protocol ARP Address Resolution Protocol DHCP Dynamic Host Configuration Protocol Instradamento nel protocollo IP Generalità sull instradamento nel protocollo IP Algoritmo di instradamento Tabelle di instradamento e protocolli Protocolli di routing IGP (Interior Gateway Routing Protocol) OSPF Open Shortest Path First Protocolli di routing EGP (Exterior Gateway Routing Protocol) BGP Border Gateway Protocol Multicasting in Internet 27

28 Obiettivi Definire la modalità di indirizzamento degli host e router nel protocollo IP Descrizione dei protocolli di controllo di Internet ICMP, ARP, DHCP Descrizione della procedura di instradamento nel protocollo IP Presentazione dell algoritmo di instradamento Generazione delle tabelle di instradamento Descrizione dei protocolli di routing IGP (Interior Gateway Routing Protocol), OSPF Open Shortest Path First EGP (Exterior Gateway Routing Protocol), BGP Border Gateway Protocol Modalità di implementazione del multicasting in Internet 28

29 Indirizzamento IP Il sistema di indirizzamento è universale gli indirizzi sono unici L indirizzo IP identifica (la scheda di rete di) un host e non uno specifico utente Lo schema di indirizzamento IP si sovrappone a quello delle reti attraversate Lo schema di indirizzamento classfull è gerarchico identifica prima la rete e poi l host IP_address = Net_id.Host_id 32 bit 2 32 indirizzi Internet Corporation for Assigned Name and Numbers (ICANN) autorità che assegna gli indirizzi Suddivisione tra net_id e host_id non è fissa: 5 classi di indirizzi (A, B, C, D, E) Es.: ing.uniroma2.it 29

30 Indirizzamento IP (2) Indirizzi speciali Campo di soli zero (0) a questo Campo di soli uno (255) a tutti Campo che inizia con (127) rinvia a se stesso (loopback) 30

31 Protocolli di controllo di Internet ICMP Internet Control Message Protocol ARP Address Resolution Protocol DHCP Dynamic Host Configuration Protocol 31

32 ICMP Internet Control Message Protocol Se un router non riesce a consegnare un datagramma o per altre situazioni anomale deve notificarlo alla sorgente: usa l ICMP Ogni messaggio ICMP è incapsulato in un datagramma IP Header IP Header ICMP Dati IP Dati ICMP Fornisce solo la notifica degli errori non l azione da intraprendere ICMP segnala l errore al sistema (host o router) che ha originato il datagramma non ai router intermedi I messaggi ICMP sono soggetti a errori e congestioni della rete ma non vengono generati altri messaggi ICMP per errori di messaggi ICMP 32

33 ICMP (2): principali tipi di messaggio ICMP 33

34 ARP Address Resolution Protocol Ogni host per essere connesso alla rete deve avere un indirizzo della rete locale in più se desidera essere connesso ad Internet deve avere anche un indirizzo IP globale Lo strato data link non comprende gli indirizzi IP. È necessario un protocollo di traduzione di indirizzi IP in indirizzi della sottorete locale: Address Resolution Protocol (ARP) descritto in RFC826. È utilizzato in due casi Caso 1: quando un host deve trasmettere dati IP ad un altro host connesso alla stessa sottorete Caso 2: quando un host deve trasmettere dati IP ad un router affinché li rilanci verso l host di destinazione finale (appartenente ad un altra sottorete) 34

35 ARP Address Resolution Protocol (2) Esempio: due LAN CS Ethernet e EE Ethernet collegate da un token ring Caso 1: host 1 (IP ) trasmette a host 2 (IP ) Il software IP dell host 1 comprende che l IP di dest. è nella stessa sottorete Usa l ARP per conoscere l indirizzo locale dell host 2: ARP req [IP at Eth E2] Incapsula il pacchetto IP nella trama ethernet e lo trasmette a E2 Caso 2: host 1 (IP ) trasmette a host 4 (IP ) Il software IP dell host 1 comprende che l IP di dest. non è nella stessa sottorete. Usa l ARP per conoscere l indirizzo locale del router predefinito (router CS, Eth E3) Incapsula il pacchetto IP nella trama ethernet e lo trasmette al router CS Dopo passaggi in varie sottoreti, il pacchetto giunge al router EE, il quale deve conoscere l indirizzo locale dell host4: ARP request [IP at Eth E6] Il router EE incapsula il pacchetto IP nella trama ethernet e lo trasmette a E6 35

36 DHCP Dynamic Host Configuration Protocol Operazione inversa al ARP in host senza memoria interna RARP Reverse ARP Un host appena acceso invia in broadcast locale (tutti 1, ) la richiesta ho questo indirizzo locale di 48 bit 14:04:05:1b:01:a2, qual è il mio indirizzo IP? Il server RARP risponde inviando all host il suo indirizzo IP necessario un server per ogni sottorete BootP: usa messaggi UDP L host invia la richiesta a tutti possibilità di relay della richiesta in altre sottoreti in cui è presente il server. Problema di aggiornamento delle tabelle DHCP: server speciale che assegna gli indirizzi IP agli host che lo richiedono In ogni sottorete è necessario un DHCP relay agent che intercetta tutti pacchetti diretti al server DHCP (inclusi DHCP discover) e li inoltra al server DHCP in unicast 36

37 Instradamento nel protocollo IP L instradamento (o routing) significa scegliere un percorso per far arrivare i datagrammi a destinazione Ogni datagramma attraversa router e sottoreti I router instradano i datagrammi verso la sottorete dell host destinazione e prendono in considerazione solo la parte Net_id dell indirizzo IP La parte Host_id dell indirizzo IP è presa in considerazione solo quando il datagramma è nella sottorete dell host di destinazione 37

38 Instradamento nel protocollo IP (2) Host sorgente IP addr IP data ATM ATM PCI IP addr IP data Router X IP addr IP data Rete telefonica RT PCI IP addr IP data Router Y IP addr IP data LAN 1 Bridge MAC LLC IP addr IP data LAN 2 Host destinatario IP addr IP data 38

39 Instradamento nel protocollo IP (3) Instradamento diretto: È eseguito se gli host sorgente e destinazione sono nella stessa sottorete ovvero i Net_id dei due indirizzi coincidono. Sono utilizzati i metodi di inoltro propri della sottorete previo utilizzo dell ARP Instradamento indiretto: Se l host sorgente e destinazione non appartengono alla stessa sottorete, il mittente deve decidere a quale router inviare il pacchetto (tramite inoltro diretto). Il router, che riceve il datagramma, esamina Net_id e decide se: Inviarlo ad un altro router (tramite inoltro diretto) e non verso l host dest. tabelle di instradamento Passarlo agli strati inferiori per instradarlo (tramite inoltro diretto) se l host dest. appartiene alla sottorete del router 39

40 Tabelle di instradamento Tabelle contengono le coppie: [indirizzo rete dest. (R), indirizzo IP prossimo router (I)] Le tabelle indicano solo il passo successivo non il percorso completo Ogni router prende decisioni indipendenti dagli altri Esempio di tabella di instradamento per il router R2 Rete R linea1 R2 Rete Rete Host nella Net_id IP_addr router , linea1 inoltro diretto, linea1 inoltro diretto, linea , linea2 R3 Rete linea

41 Tabelle e algoritmo di instradamento (2) È applicato da un generico router X (IP_addr_X) ad ogni pacchetto che riceve: 1. Estrai l indirizzo IP di destinazione dal pacchetto ricevuto: IP_addr_Y 2. Se è stata richiesta una strada specifica (campo Source Route Option), invialo per quella strada 3. Se tale indirizzo coincide con quello di X, estraine il contenuto e passalo agli strati superiori 4. Decrementa il Time to Live (TTL) del datagramma: se il TTL è zero, scarta il pacchetto e comunicalo all host mittente con ICMP 5. Altrimenti determina la Net_id 6. Se la Net_id coincide con quello della rete a cui è connesso X, invialo direttamente (instradamento diretto) ( traduzione dell indirizzo IP in un indirizzo fisico) 7. Altrimenti se la Net_id è contenuta nella tabella di instradamento, indirizza il pacchetto come da tabella 8. Altrimenti invia il pacchetto ad un router di default 9. Altrimenti dichiara un errore e scarta il pacchetto 41

42 Tabelle di instradamento (3) Tabelle di instradamento sono dinamiche: ogni router e host imparano nel tempo ed aumentano informazioni di instradamento aggiornandole nel tempo Una linea della tabella è una terna [indirizzo rete di dest. (R), indirizzo IP prossimo router (I), interfaccia o linea (F)] Quando un router ha imparato una data strada, la memorizza e continua ad usarla per un certo periodo di tempo. La necessità di un aggiornamento dinamico è dovuto alla instabilità di Internet: nuovi host e reti vengono aggiunti o eliminati; in caso di guasti alcune strade non possono più essere utilizzate. Opportuni protocolli si occupano di controllo e di gestione di rete (es. SNMP, CMOT). Tutto è molto complesso o addirittura impossibile se si desidera avere tutto ottimizzato in fatto di tempo, capacità, affidabilità, 42

43 Protocolli di routing SISTEMA AUTONOMO: è un insieme di host, gateway, reti fisiche controllate da una singola unità amministrativa I router interni sono liberi di scegliere qualsiasi algoritmo di instradamento all interno del sistema, ma devono comunque comunicare ai router esterni o di frontiera la topologia della sottorete. I router interni lavorano con informazioni complete, i router di frontiera possono lavorare con informazioni parziali. L instradamento con informazioni parziali funziona solo se sono consistenti : basta avere un router di default o core router che contiene info a sufficienza per l instradamento. Vantaggio: non è necessario avere tutte le informazioni in ogni nodo. Svantaggio: le strade si possono allungare. Due classi di protocolli di instradamento Interior Gateway Protocols (IGP): usati all interno di un sistema autonomo Exterior Gateway Protocols (EGP): usati per lo scambio di info tra i router di frontiera 43

44 Protocolli di routing IGP GGP Gateway-to-Gateway Protocol: Usato solo in ARPANET. Misura la distanza tra sorgente e destinazione in numero di salti o sottoreti da attraversare. Non è adattivo (non considera congestioni), non del tutto scalabile (all aumentare del numero di sottoreti le prestazioni degradano) RIP Routing Information Protocol: Simile al GGP, minimizza il numero di salti. Tabelle aggiornate ogni 30s con lo scambio di info con i router vicini. Popolare perché distribuito insieme a UNIX. Soffre del conto dell infinito con convergenza lenta HELLO: Minimizza il ritardo di attraversamento nelle reti. Algoritmo adattivo SPF Shortest Path First e la sua estensione OSPF Open Shortest Path First (RFC 2328): Ogni router deve conoscere l intera topologia di rete (e il relativo grafo) attraverso un continuo scambio di info. La strada migliore è scelta localmente attraverso l algoritmo di Dijkstra 44

45 OSPF Open Shortest Path First Requisiti Senza vincoli di brevetto (Open) Supportare diverse metriche di distanza In grado di modificarsi al variare della topologia di rete Supportare il routing in base al servizio del traffico Supportare il bilanciamento del carico: Dividere il carico su più linee Supportare sistemi gerarchici Supportare l autenticazione degli utenti Supporta tre tipi di connessione: Linee punto-punto Reti multiaccesso con trasmissione broadcast (es. LAN) Reti multiaccesso senza trasmissione broadcast (es. WAN) 45

46 OSPF (2) OSPF rappresenta le reti reali in un Autonomous System (AS) attraverso un grafo con archi con costi e calcola il percorso più breve tra i vari router in base ai pesi Permette di dividere ogni AS in aree (reti contigue) collegate da una dorsale (backbone) Tre tipi di collegamenti Interni all area: ogni router conosce già il percorso più breve al router di destinazione Tra aree: ha tre fasi Dalla sorgente alla dorsale Attraverso la dorsale fino all area di destinazione Alla destinazione Tra AS: protocolli EGP Quattro classi di router Router interni: completamente dentro un area Router di confine: collegano due o più aree Router di dorsale: sono sulla dorsale Router sul confine dell AS: comunicano con i router che si trovano in altri AS 46

47 OSPF (3) OSPF funziona scambiando informazioni tra router adiacenti: router vicini e relativi costi All avvio un router invia messaggi di HELLO Nel normale funzionamento ogni router invia LINK STATE UPDATE in flooding ai router adiacenti. Questi messaggi sono numerati e sono affidabili (LINK STATE ACK) Ogni router può richiedere info con LINK STATE REQUEST Questo algoritmo permette lo scambio delle info più recenti tra due router adiacenti e quindi con il flooding la loro propagazione in tutta l area ogni router può costruire il grafo I router di dorsale ricevono le info dai router di confine possibilità di calcolare il percorso di ogni router di dorsale a ogni altro router e viceversa 47

48 Protocolli di routing EGP Nel routing del traffico tra AS è necessario un protocollo differente da IGP perché i criteri sono differenti (politiche aziendali, sicurezza, economici) EGP Exterior Gateway Routing Protocol Individua i router adiacenti Verifica continuamente le funzionalità dei router adiacenti Scambia periodicamente info sulla raggiungibilità delle reti (non la distanza) BGP Border Gateway Protocol Evoluzione di EGP, utilizza TCP per lo scambio di messaggi Funzioni aggiuntive rispetto a EGP: percorso completo attraverso un sistema autonomo, rivelazioni di eventuali percorsi chiusi, limitazioni (e quindi ridistribuzioni) del traffico 48

49 BGP Border Gateway Protocol La rete tra router esterni è fatta di AS e linee che li collegano. Tre categorie: Reti terminali (stub network): unica connessione al grafo BGP Reti multicollegate (multiconnected network): possono essere utilizzate dal traffico di passaggio solo se non si rifiutano di farlo Reti di transito (transit network): pronte a gestire il traffico di passaggio in genere a pagamento Ogni router BGP comunica (con connessioni TCP quindi affidabili) l esatto percorso verso ogni destinazione non solo il costo (che è scelto dagli amministratori di sistema) Nell esempio F deve raggiungere D e riceve info dai suoi vicini B, G, I, E Dalle info ricevute, F scarta subito E e I perché i loro percorsi verso D passano per F F deve scegliere tra B e G in base anche ai loro vincoli 49

50 Multicasting in Internet Trasmissioni multicast sono supportate da IP attraverso gli indirizzi di classe D Gruppi permanenti e temporanei La trasmissione multicast è implementata da speciali router Periodicamente chiedono agli host della LAN a quale gruppo appartengono Protocollo IGMP (Internet Group Management Protocol, RFC 1112). Due pacchetti: richiesta e risposta informazioni di controllo e un indirizzo di classe D Routing multicast usa le strutture di spanning tree Vettore delle distanze per lo scambio di info con i vicini Ottimizzazioni e tunneling per non coinvolgere nodi non interessati al multicast 50

51 Internet Schemi di indirizzamento Romeo Giuliano 51

52 Argomenti Schemi di indirizzamento alternativi alla modalità classfull Maschere di sottorete CIDR Classless InterDomain Routing NAT Network Address Translation 52

53 Obiettivi Presentazione di schemi di indirizzamento alternativi alla modalità classfull Maschere di sottorete, Classless InterDomain Routing (CIDR), Network Address Translation (NAT) 53

54 Schemi di indirizzamento alternativi al classfull Maschere di sottorete CIDR Classless InterDomain Routing NAT Network Address Translation 54

55 Maschera di sottorete Sprechi di indirizzi dovuti alla gerarchia introdotta dalla separazione Net_id.Host_id (facilitazione dell instradamento) Suddivisione di una rete logica (Net_id) in varie sottoreti logiche: il nuovo indirizzamento deve rendere accessibile ogni host interno alla sottorete e deve essere trasparente all esterno IP_address = Net_id.Host_id = Net_id.SubNet_id.SubHost_id Tutto il traffico verso la rete è instradato verso il main router X Y Z 55

56 Maschera di sottorete (2) Nella nuova suddivisione i router esterni continuano ad usare l indirizzamento alla rete logica complessiva (instradamento indiretto) Il main router deve conoscere la suddivisione tra SubNet_id e SubHost_id in modo da eseguire un indirizzamento corretto (instradamento indiretto se host sorgente e destinazione appartengono a sottoreti logiche diverse) La maschera di sottorete indica tale separazione nell indirizzo IP (vedi esempio in figura) Indirizzo di classe B (valore 10), Net_id 14 bit, Host_id 16 bit Host_id suddiviso in SubNet_id (6 bit) e SubHost_id (10 bit) /22 (22 bit di 1)

57 Maschera di sottorete (3) Rete, maschera /22 Sottorete X da Sottorete Y da Sottorete Z da Sottorete W da Un datagramma con indirizzo ( ) sarà instradato nella sottorete logica Z 57

58 Maschera di sottorete (4): instradamento Modifica all algoritmo di instradamento in presenza di indirizzamento tramite maschere di sottorete voci nella tabella di instradamento [MS, R, I] Si deve prima usare la maschera per determinare la porzione di Net_id. funzionamento dell instradamento: 1. Estrai l indirizzo del datagramma ricevuto: IP_addr_Y 2. Per ogni voce in tabella, determina la componente Net_id.SubNet_id di IP_addr_Y con la maschera AND logico tra la maschera di 1 e l indirizzo destinatario 3. Se la componente estratta è uguale alla voce in tabella (destinazione R), allora invia al router indicato (I) 4. Altrimenti dichiara un errore di instradamento e scarta il datagramma 58

59 CIDR Classless InterDomain Routing Problema di esaurimento degli indirizzi IP, soprattutto di classe B ( per rete) Nel CIDR (RFC1519) gli indirizzi rimanenti sono assegnati in blocchi di dimensioni variabili senza tener conto delle classi Senza le classi, si ha un inoltro più complicato: un unica voce di instradamento come se fossero un unica rete logica Tabelle con valori [indirizzo IP iniziale, maschera di sottorete, invia a questo router su questa linea di output] Linea di uscita in base al matching con la maschera più lunga Indirizzo iniziale Maschera 59

60 CIDR (2): instradamento Esempio di aggregazione di prefissi IP per un router di New York Routing nel nodo di New York basato sul matching più lungo del prefisso IP 60

61 CIDR (3): instradamento Nuove voci nei router Indirizzo Maschera C: E: O: Pacchetto con il seguente indirizzo: Operazione di AND logico con le maschere delle 3 voci corrisponde a Oxford Voci aggregate per inoltro sulla stessa linea di output /19 61

62 CIDR (4): indirizzi per reti private L IETF (Internet Engineering Task Force) ha riservato un opportuno gruppo di indirizzi per reti private Se per errore tali reti connesse ad Internet, si generano messaggi di errore Maschera Indirizzo iniziale Indirizzo finale n. host 10/ / / /

63 NAT Network Address Translation NAT (RFC 3022) è una soluzione per far fronte alla scarsità degli indirizzi Dentro l azienda tutti i PC hanno un indirizzo IP di tipo CIDR per reti private (es. 10.x.y.z non pubblici) L unico accesso alla rete esterna è il NAT che presenta un indirizzo pubblico ( ): tutto il traffico da e per Internet passa per il NAT Un pacchetto emesso dall host 1 ( ) è intercettato dal NAT, il quale sostituisce l indirizzo privato con il suo pubblico e la porta sorgente di strato 4 con una tra le sue Un pacchetto in ingresso diretto all host 1 ha l indirizzo pubblico e una porta del NAT, il quale alla ricezione del pacchetto li sostituisce attraverso una tabella di corrispondenze con l indirizzo e la porta dell host 1 63