Reti di calcolatori. Lezione del 17 giugno 2004

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1 Reti di calcolatori Lezione del 17 giugno 2004

2 TCP/IP e ISO/OSI

3 Architettura TCP/IP APPLICATION TELNET FTP DNS NFS DNS RPC SNMP TRANSPORT TCP UDP NETWORK ARP RARP DATA LINK (LLC MAC)

4 Protocollo IP Protocollo principale di livello 3 (RFC 791) E il collante della rete Internet Svolge compiti di: Gestione della subnet e delle connessioni Instradamento dei pacchetti (routing) Indirizzamento globale ed uniforme Frammentazione dei pacchetti di livello 4 Controllo del traffico e delle congestioni Il pacchetto di livello 3 (IP packet) si chiama datagramma IP La dimensione del datagramma IP dipende dal mezzo trasmissivo

5 E non affidabile: Protocollo IP La consegna del pacchetto non è garantita; Non sono garantiti livelli minimi di servizio; Si ha solo segnalazione di eventuali perdite, duplicati, ritardi ai livelli superiori E non connesso: Non conserva informazione sui pacchetti che inoltra; Ogni pacchetto è trattato indipendentemente dagli altri L ordine di arrivo dei pacchetti può essere diverso da quello di partenza Protocollo best effort (massimo sforzo) Chi risistema le cose? Perché?

6 Connection-oriented o no? La suite TCP/IP ha scelto di avere un protocollo di livello network non orientato alla connessione l architettura di rete TCP/IP esiste e funziona bene da 30 anni la subnet di comunicazione è per sua natura inaffidabile, quindi: gli host devono comunque essere abbastanza sofisticati (a livello Transport e superiori) è inutile duplicare gli sforzi, quindi limitarsi ad offrire un servizio connectionless non affidabile Altre reti (ATM) hanno scelto invece un livello 3 orientato alla connessione il sistema telefonico è anch esso un buon modello e funziona da 100 anni un host (ossia un utente finale) è interessato solo ad avere un sistema per trasmettere le informazioni ad un altro host: la gestione della comunicazione deve essere affidata ai router della communication subnet (a livello Network) è necessario offrire un servizio connection-oriented affidabile

7 Formato datagramma IP

8 Campi del datagramma IP Il campo versione identifica la versione del protocollo IP del pacchetto; IPv4 - IPv6 ; Il campo lunghezza dell intestazione (IHL) contiene 4 bit impostati a un valore che indica la lunghezza dell intestazione dei datagrammi; Il campo tipo di servizio (TOS) può essere utilizzato per classificare i pacchetti e offrire un servizio differenziato (QoS). Il campo lunghezza totale specifica la lunghezza totale del datagramma IP. Si misura in byte La lunghezza massima possibile per un datagramma è di byte.

9 Campi del datagramma IP Tre campi servono per controllare la frammentazione e il riassemblaggio dei datagrammi: il campo identificatore, flag e scostamento del frammento. Il campo identificatore serve a ricostrutire in modo univoco ciascun frammento di un datagramma proveniente dall indirizzo di origine. Il campo flag contiene i bit che determinano se il datagramma può essere frammentato Il campo scostamento del frammento contiene un valore che specifica la posizione relativa del frammento nel datagramma originale. Il campo tempo di durata (Time To Live) serve per misurare il tempo di presenza di un datagramma in rete. Può essere usato dai router per evitare che i pacchetti entrino in cicli infiniti, ma anche da un host per limitare la durata della presenza di segmenti in rete.

10 Campi del datagramma IP Il campo protocollo serve per identificare il protocollo dello strato immediatamente superiore a IP che deve ricevere il datagramma. Il campo checksum dell intestazione viene utilizzato per rilevare eventuali errori che possono essersi verificati nella sola intestazione. I controlli non vengono eseguiti sul flusso dei dati dell utente. IP trasporta due indirizzi nel datagramma: l indirizzo di origine e l indirizzo di destinazione, che conservano lo stesso valore per tutto il trasferimento. Il campo opzioni serve per identificare vari servizi supplementari. Il campo riempimento può essere utilizzato per far sì che l intestazione del datagramma sia allineata ad una delimitazione precisa di 32 bit. Infine il campo dati contiene i dati dell utente.

11 Indirizzamento IP Ciascun host in Internet è identificato da un indirizzo IP costituito da: l indirizzo della rete (network address) in cui è l host l indirizzo dell host (host address) all interno della rete di cui fa parte Attenzione indirizzo MAC vale all interno della LAN, indirizzo IP vale sull intera rete Internet Se un host viene spostato di rete cambia sia il network address che l host address I router in Internet hanno un indirizzo IP per ciascuna interfaccia di rete: ad esempio, un router che collega tre LAN possiede tre indirizzi IP (uno per ciascuna scheda di rete) Net-ID Host-ID

12 Indirizzamento IP La lunghezza degli indirizzi IP è di 32 bit Si scrivono come insieme di 4 byte, separati da un punto (dotted decimal notation): Quindi gli indirizzi IP possibili sono compresi tra: Quanti sono le possibili interfacce di rete su Internet? Gli indirizzi IP sono globali ed assegnati da autorità internazionali chiamate INTERNIC (Internet Network Information Center)

13 Indirizzamento IP Per indicare non uno specifico host di una sottorete ma tutta la sottorete: tutti i bit della parte Host-ID sono posti uguali a 0 Ad esempio, l indirizzo è l indirizzo della rete Per indicare tutti gli host attestati su una sottorete: tutti i bit della parte Host-ID sono posti uguali a 1 Ad esempio, un pacchetto con indirizzo è destinato a tutti gli host nella rete Le tabelle di routing si semplificano!!!! Lo spazio di indirizzamento determinato dalla lunghezza in bit di Host-ID, vincola il numero massimo di host di una sottorete Esempio: lunghezza di Net-ID = 8 bit Numero massimo di host della rete:

14 Classi di indirizzi IP Lo spazio dei possibili indirizzi IP è stato suddiviso in classi, fissando la configurazione dei bit più significativi del primo byte dell Net-ID Gli indirizzi IP sono divisi in 5 classi: A, B, C, D, E

15 Bit più significativo = 0 Classe A Bit 0-7 identificano il numero della rete Bit 8-31 identificano l host Poche reti con MOLTI host Campo Host-ID è di 24 bit, quindi reti con circa 16 milioni di host 128 reti di classe A Le reti di classe A si riconoscono perché il primo numero nella dot notation è compreso fra 0 e

16 Classe B Primi 2 bit più significativi = 10 Bit 0-15 identificano il numero della rete Bit identificano l host Campo Host-ID è di 16 bit, quindi reti con host reti di classe B Le reti di classe B si riconoscono perché il primo numero nella dot notation è compreso fra 128 e

17 Classe C Primi 3 bit più significativi = 110 Bit 0-23 identificano il numero della rete Bit identificano l host Molte reti con pochi host Campo Host-ID è di 16 bit, quindi reti con host reti di classe C Le reti di classe C si riconoscono perché il primo numero nella dot notation è compreso fra 192 e

18 Classi D ed E Classe D da a : contiene gli indirizzi multicast che permettono di inviare un pacchetto a diversi host contemporaneamente Classe E da a : indirizzi riservati per future estensioni del protocollo IP

19 Problema Rigidità della struttura degli indirizzi Limitate possibilità di organizzare autonomamente le LAN private, anche all interno di un unica organizzazione Crescita delle tabelle di routing Esaurimento degli indirizzi IP Se all interno di una sottorete si vuole aggiungere una LAN -> Richiesta di un nuovo set di indirizzi Aggiornamento/modifica di molte tabelle di routing Inserimento di nuove righe nelle tabelle di routing

20 Subnetting Gli indirizzi IP sono fin qui organizzati gerarchicamente su due livelli: Net-ID e Host-ID Il subnetting aggiunge un terzo livello gerarchico agli indirizzi: quello di sottorete (una rete fisica corrisponde a più reti logiche) Il subnetting consente di partizionare reti di classe A, B o C in più reti di dimensioni minori (una parte dell Host-ID viene riservata ad indicare tale partizionamento) Il subnetting consente di partizionare una rete, in più reti distinte, senza che i router esterni si debbano preoccupare

21 Subnetting L indirizzo IP diviene: Net-ID + SubNet-ID + Host-ID Il routing da Internet ad una qualsiasi delle sottoreti in cui è partizionata le rete è lo stesso ed è guidato dal valore di Net-ID I router all esterno della rete non vedono la struttura interna I router all interno della rete vedono le diverse sottoreti Flessibilità ed autonomia organizzativa all interno di ciascun AS (Autonomous System)

22 Netmask Dato un certo indirizzo IP di un host, come si fa a capire quale sia la parte che indica la subnet di appartenenza? Come si fa a capire se due host appartengono alla stessa subnet? Per definire l ampiezza (numero di bit) del campo SubNet-ID e del campo Host-ID si fa uso della netmask La netmask è una maschera a 32 bit: uguali ad 1 in corrispondenza dei campi Net-ID e SubNet-ID uguali a 0 in corrispondenza del campo Host-ID

23 Un esempio di netmask

24 Netmask Per capire quale è la subnet di un host, si mettono in AND i bit dell indirizzo IP dell HOST e della netmask, e si isolano i bit relativi a SubNet-ID Per determinare l appartenenza di un host ad una subnet, si mettono in AND i bit dell indirizzo IP dell HOST e della netmask Nel routing è fondamentale individuare la subnet di appartenenza di un host: Se due host sono nella stessa subnet -> forwarding diretto Se due host appartengono a subnet differenti -> forwarding indiretto, che coinvolge l invio del pacchetto ad un router Ogni host conosce il proprio indirizzo IP, la netmask della propria subnet e la propria subnet