Reti di Calcolatori. IL LIVELLO RETE IN INTERNET Protocollo IP

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1 Reti di Calcolatori IL LIVELLO RETE IN INTERNET Protocollo IP D. Talia RETI DI CALCOLATORI - UNICAL 4-1

2 Il Protocollo IP IPv4 Datagram IP: formato Indirizzi IP: formato Protocolli di controllo IP mobile IP senza classe IPv6 D. Talia RETI DI CALCOLATORI - UNICAL 4-2

3 Internet Internet è una collezione di reti basata su IP D. Talia RETI DI CALCOLATORI - UNICAL 4-3

4 Internet Protocol (IP) Standard IPv4 specificato da IETF (Internet Engineer Task Force) come RFC 791, è diventato il più diffuso protocollo di livello 3. E la base dell attuale Internet. Protocollo di tipo senza connessione: I datagram contengono l identità della destinazione, Ogni datagram viene spedito/gestito indipendentemente. D. Talia RETI DI CALCOLATORI - UNICAL 4-4

5 Datagram IP Formato del datagram IP: 32 bit. Un datagram IP consiste di un preambolo (header) di 20 byte fissi più 40 byte opzionali e una parte dati. La lunghezza massima di un datagram IP è byte. Di solito ha lunghezza pari a circa 1024 byte. D. Talia RETI DI CALCOLATORI - UNICAL 4-5

6 Formato del preambolo IP Version : numero di versione del protocollo (4 bit) IHL : lunghezza preambolo (header) in parole di 32 bit, da 5 a 15 word. Type of service :affidabilità e velocità richieste - ignorato dai router Total length : lunghezza del pacchetto (inclusi dati), massimo byte. D. Talia RETI DI CALCOLATORI - UNICAL 4-6

7 Formato del preambolo IP Identification : identifica i frammenti di uno stesso pacchetto DF don't fragment =1, non frammentare anche scegliendola via più lenta MF more fragments =1, il pacchetto non è ancora finito Fragment offset : indice del frammento nel pacchetto. Time to live : contatore (iniz. 255) decrementato ad ogni hop (o sec) se=0 il pacchetto viene scartato. Protocol : codice del protocollo di livello transport per consegna dei dati Header checksum : somma le parole dell header e si complementa ad uno si ricalcola ad ogni hop (time to live cambia) D. Talia RETI DI CALCOLATORI - UNICAL 4-7

8 Formato del datagram IP Source address Destination address Options solo cinque oggi definite security: quanto è segreto il pacchetto; strict source routing cammino da seguire loose source routing lista di router da non mancare record route ogni router deve inserire il suo indirizzo timestamp e un timestamp. D. Talia RETI DI CALCOLATORI - UNICAL 4-8

9 Datagrammi IP Possono essere ritardati Duplicati Distribuiti fuori ordine Persi (e devono essere rispediti) Possono cambiare percorso da pacchetto a pacchetto dello stesso messaggio (connectionless oriented) D. Talia RETI DI CALCOLATORI - UNICAL 4-9

10 Indirizzi IP: assegnazione Un indirizzo IP non identifica un computer, ma una connessione computer-rete. Un computer con connessioni multiple di rete (un router) ha assegnato un indirizzo IP per ogni connessione. Gli indirizzi sono assegnati alle interfacce di rete un host con N interfacce di rete (es. router connesso ad una LAN e ad N-1 linee punto-punto) ha N indirizzi un host con una interfaccia di rete ha un unico indirizzo IP. D. Talia RETI DI CALCOLATORI - UNICAL 4-10

11 Indirizzi IP: dettagli Sono divisi in due parti network: identifica la rete host: identifica host/interface Assegnamento indirizzi univoci: autorità nazionali (NIC, Network Information Center) coordinate a livello mondiale. Amministratore locale assegna un unico suffisso a host/interface. D. Talia RETI DI CALCOLATORI - UNICAL 4-11

12 Classi Indirizzi IP 4 CLASSI DI FORMATO I bit iniziali determinano la classe, che a sua volta determina il confine tra Network e Host. Modo sintetico per esprimere indirizzi IP: rappresentare ogni byte in decimale usando punti come separatori. Esempio: D. Talia RETI DI CALCOLATORI - UNICAL 4-12

13 Dimensioni delle Reti La classe determina la dimensione di una rete La massima dimensione di una rete dipende dalla classe Classe A grande : moltissimi host Classe B media : molti host Classe C piccola : al più 256 host. D. Talia RETI DI CALCOLATORI - UNICAL 4-13

14 Indirizzi Speciali Indirizzi non usati nei pacchetti: Host locale Un host della rete Broadcast in una rete locale Broadcast di una rete remota Loopback Loopback: messaggi che non lasciano mai il computer locale. D. Talia RETI DI CALCOLATORI - UNICAL 4-14

15 IP - Protocolli di Controllo ICMP (Internet Control Message Protocol) Controllo dell operatività delle sottoreti - scambio di messaggi fra i router. Messaggi ICMP: destination unreachable redirect echo request timestamp request echo reply time exceeded timestamp reply. I messaggi ICMP sono incapsulati nei pacchetti IP. D. Talia RETI DI CALCOLATORI - UNICAL 4-15

16 Tecniche di risoluzione degli indirizzi fisici Ricerca tabellare: Le corrispondenze vengono memorizzate in tabelle. Computazione in forma chiusa: Gli indirizzi di protocollo hanno un formato definito in modo tale da permettere il calcolo dell indirizzo fisico. Computazione distribuita: I calcolatori in rete si scambiano messaggi di richiesta di traduzione che vengono effettuate da altri già in possesso dell indirizzo di protocollo. D. Talia RETI DI CALCOLATORI - UNICAL 4-16

17 IP - Protocolli di Risoluzione degli indirizzi ARP (Address Resolution Protocol) deriva dall'indirizzo IP dell'host di destinazione, l'indirizzo di livello data link (es. Ethernet) necessario per inviare il frame. RARP (Reverse Address Resolution Protocol) trova quale indirizzo IP corrisponde a un dato indirizzo data link. Ad esempio deriva da un indirizzo Ethernet il corrispondente indirizzo IP. D. Talia RETI DI CALCOLATORI - UNICAL 4-17

18 Protocolli di Routing in/tra Sistemi Autonomi Interior Gateway Protocol (IGP) OSPF (Open Shortest Path First), di tipo link state - anche routing gerarchico per il routing tra gateway interni. Exterior Gateway Protocol (IGP) BGP (Border Gateway Protocol) di tipo distance vector - può gestire politiche di instradamento configurate manualmente nei router - mantiene (e scambia) il costo e il cammino completo per le altre destinazioni. D. Talia RETI DI CALCOLATORI - UNICAL 4-18

19 Address Resolution Protocol (ARP) Il protocollo IP incorpora il protocollo ARP per risolvere indirizzi IP a 32 bit in indirizzi Ethernet a 48 bit verso il livello data link. Funziona tramite una comunicazione broadcast D. Talia RETI DI CALCOLATORI - UNICAL 4-19

20 Address Resolution Protocol (ARP) Scambio di messaggi ARP tramite broadcast sulla rete: 1. Il calcolatore W trasmette in broadcast una richiesta ARP contenente l indirizzo IP di Y 2. Tutte le stazioni ricevono la richiesta 3. Y trasmette la risposta direttamente a W D. Talia RETI DI CALCOLATORI - UNICAL 4-20

21 Address Resolution Protocol (ARP) Una volta che un indirizzo IP è stato risolto, ARP non registra permanentemente le associazioni, ma le memorizza in una tabella di cache. In questo modo, prima di eseguire una risoluzione, ARP effettua una ricerca. In caso positivo nessun costo di risoluzione è richiesto. D. Talia RETI DI CALCOLATORI - UNICAL 4-21

22 Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) Serve per determinare indirizzi IP da assegnare in maniera dinamica. Permette agli host di ottenere un indirizzo IP dopo lo startup da un server. Elimina costose configurazioni manuali. Valida indirizzi IP sulla base di un predefinito periodo di affitto. D. Talia RETI DI CALCOLATORI - UNICAL 4-22

23 Routers e Indirizzamento Negli indirizzi IP il prefisso identifica la rete e il suffisso l host Nel router è necessario un indirizzo per connessione: in questo esempio ogni router ne ha due. D. Talia RETI DI CALCOLATORI - UNICAL 4-23

24 Maschera di indirizzo Una maschera di indirizzo specifica quali bit della destinazione rappresentano il prefissio della rete. R Tabella di instradamento di R I router non mantegono mai le informazioni di instradamento circa tutti gli host presenti nella varie sottoreti, ma le ricavano attraverso l uso di maschere di indirizzo. D. Talia RETI DI CALCOLATORI - UNICAL 4-24

25 IP mobile Ogni sito che consente la presenta di host visitatori (mobili) deve avere un agente straniero. Un host mobile si connette all agente straniero e si registra. L agente straniero contatta l agente base e gli spedisce l indirizzo IP dell agente straniero. Questo sarà usato per le comunicazioni verso l host mobile. D. Talia RETI DI CALCOLATORI - UNICAL 4-25

26 Indirizzamento IP: Problemi con le Classi Crescita di Internet Esaurimento di indirizzi Spazio delle tabelle di routing Overhead di comunicazione D. Talia RETI DI CALCOLATORI - UNICAL 4-26

27 Il futuro: un nuovo IP IPv6 : IP versione 6 : successore di IP versione 4. Principali requisiti di progetto Aumento del numero di indirizzi maggiore efficienza nei router (tavole più piccole, routing più veloce) maggiore sicurezza ai dati riservati. Principali differenze rispetto a IPv4 indirizzi di 16 byte -> indirizzi IP, header semplificato: 7 campi contro 13 funzioni di autentificazione e privacy, basate su crittografia. Non completamente compatibile con IPv4: coesistenza decennale. D. Talia RETI DI CALCOLATORI - UNICAL 4-27

28 Caratteristiche di IPv6 Lunghezza degli indirizzi, non più a 32 bit, ma a 128 bit: indirizzi. Questo significa che sulla terra (oceani e mari compresi) verrebbero ad esistere indirizzi IP per m 2. Indirizzi con 8 gruppi di 4 cifre esadecimali ESEMPIO: 917B:88C9:FFFF:FF00:0000:15EC:1296:FF0A D. Talia RETI DI CALCOLATORI - UNICAL 4-28

29 Caratteristiche di IPv6 Il formato dell intestazione dei datagram è stato notevolmente semplificato. Quasi tutti i campi sono stati eliminati o modificati. IPv6 prevede più di un intestazione. Con questa variazione è possibile creare intestazioni per ogni tipo di servizio ipotizzabile. D. Talia RETI DI CALCOLATORI - UNICAL 4-29

30 Caratteristiche del preambolo IPv6 Traffic Class (Priority) distingue i tipi di pacchetti Flow label connessioni con particolari esigenze Payload length numero di byte dopo il preambolo Next Header preambolo successivo (se esiste) Hop Limit numero massimo di salti D. Talia RETI DI CALCOLATORI - UNICAL 4-30