SUBNETWORKING. Francesco Licandro Architetture Avanzate di Rete

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1 SUBNETWORKING Francesco Licandro Architetture Avanzate di Rete

2 STRUTTURA DI UN INDIRIZZO IP Net-id Host-id Indirizzo i IP = Indirizzo i di rete (Net-Id)-Indirizzo I di i di host (Host-Id). L indirizzo, i con i bit relativi i alla parte di host posti a zero, risulta essere l indirizzo della rete in cui si trova l host. Non sono i nodi ad avere un indirizzo IP, bensì le interfacce. 2 Fr rancesco Lica andro

3 INDIRIZZI IP Gli indirizzi IP pubblici sono univoci a livello mondiale e sono assegnati da un unica autorità, IANA l autorità assegna al gestore di una rete un indirizzo di rete; sarà poi il gestore a decidere che indirizzi dare alle proprie macchine. L indirizzo IP non identifica l host in quanto tale, ma la connessione di un host alla relativa rete: se una macchina host viene spostata in un altra rete, il suo indirizzo deve essere cambiato. Fr rancesco Lica andro 3

4 INDIRIZZI IP Per indicare non una macchina nella sottorete ma la sottorete, si mettono a zero i bit della parte di indirizzo di host Per indicare tutte le macchine attestate sulla sottorete, cioè l indirizzo di broadcast sulla sottorete, si mettono a uno i bit della parte di indirizzo di host. Quindi il numero di host possibili in una certa sottorete è pari al numero degli indirizzi possibili per la parte host-id, diminuito di 2. Fr rancesco Lica andro 4

5 CLASSI DI INDIRIZZO Classe A ( ) riservato 7 bit 24 bit 0 netid hostid Classe B ( ) 14 bit 16 bit 1 0 netid hostid Classe C ( ) 21 bit 8 bit netid hostid Classe D ( ) 28 bit multicast group ID Fr rancesco Lica andro Classe E ( ) 27 bit reserved 5

6 CLASSI DI INDIRIZZO Gli indirizzi IP sono suddivisi in cinque classi: Classe A. Provvedono alle reti che hanno un numero cospicuo di host. Il campo dell ID dell host è di 24 bit, pertanto possono essere identificati circa 16 milioni di host per ogni rete di questo tipo. Sette bit sono dedicati all ID di rete, per un massimo di 128 reti di classe A. Classe B. Sono utilizzati per reti di dimensioni intermedie. Si possono avere al massimo circa reti di classe B, ciascuna con una dimensione massima di circa indirizzi. i i Fr rancesco Lica andro 6

7 CLASSI DI INDIRIZZO Gli indirizzi IP sono suddivisi in cinque classi: Classe C. Sono utilizzati per numerose reti con pochi host. Le reti di classe C contengono meno di 256 host e son individuate da 21 bit nell ID di rete. Classe D. Sono riservati al multicasting (RFC 1112). Classe E. Sono riservati per usi futuri. Fr rancesco Licandro 7

8 Francesco Licandro 8 IN PARTICOLARE

9 Francesco Licandro 9 INDIRIZZI IP PARTICOLARI

10 INDIRIZZI PUBBLICI E PRIVATI Indirizzi pubblici assegnati dallo IANA Indirizzi i i privati potrebbero essere scelti senza alcuna costrizione ma: Host con indirizzi pubblici possono scambiare pacchetti con altri host di Internet Host con indirizzi privati possono scambiare pacchetti con le macchine dell Intranet 10 Fr rancesco Lica andro

11 Francesco Licandro 11 IP CLASSE A

12 Francesco Licandro 12 IP CLASSE B

13 Francesco Licandro 13 IP CLASSE C

14 INDIRIZZI PUBBLICI E PRIVATI Può succedere che: Host con indirizzo pubblico non della stessa Intranet Host con indirizzo pubblico? se hanno lo stesso indirizzo! Host con indirizzo privato della stessa Intranet Fr rancesco Lica andro 14

15 SOLUZIONE Esistono dei lotti di indirizzi privati che non possono essere assegnati a host pubblici Francesco Licandro 15

16 SUDDIVISIONE DELL INTERNETWORK IN LIS Gli indirizzi di host che hanno lo stesso prefisso di rete costituiscono una rete logica IP (LIS) Un organizzazione che ha un elevato numero di host e non vuole raggrupparli tutti nella stessa LIS dovrebbe chiedere parecchi lotti di indirizzi, una per ogni LIS Fr rancesco Lica andro 16

17 SUDDIVISIONE DELL INTERNETWORK IN LIS Ciò causa i seguenti problemi: Aumenta il carico di lavoro dello IANA Limita la flessibilità dell organizzazione nel gestire e far evolvere il proprio internetwork Comporta uno spreco di indirizzi ogniqualvolta si realizzano LIS che contengono un numero di host non prossimo alla dimensione della LIS identificabile con un prefisso appartenente a una delle 3 classi Fr rancesco Lica andro 17

18 NETMASK La netmask è una sequenza di 32 bit che viene associata a un indirizzo per consentire di individuare la parte di rete e la parte di host Permette di disporre di prefissi di rete di lunghezza qualsiasi e ridurre al minimo il numero di indirizzi non assegnati Fr rancesco Licandro 18

19 ESEMPIO DI UTILIZZO DI UNA NETMASK Francesco Licandro 19

20 ALTRI ESEMPI DI NETMASK Non è possibile utilizzare una netmask con 31 bit tutti pari a 1 o tutti pari a 0 perché la parte di host non avrebbe identificatori di interfaccia dato che: Se i bit di host tutti =1 indirizzo di broadcast Se i bit di host tutti =0 indirizzo della rete 20 Francesco Lica andro

21 ALTRI ESEMPI DI NETMASK La LIS più piccola realizzabile è individuata da un prefisso di 30 bit e una parte di host di 2 bit Francesco Lica andro Solo 2 host appartenenti alla LIS (identificati con 01 e 10) 21

22 INDIRIZZO DI SUBNET E DI BROADCAST L indirizzo di subnet definisce la rete Esempio : L indirizzo i di "broadcast d permette la ricezione i dei pacchetti IP da aprte di tutte le macchine della sottorete. Example: Fr rancesco Licandro 22

23 DETERMINAZIONE DELLA SOTTORETE RETE E DEL BROADCAST Per calcolare l indirizzo di sottorete occorre effettuare l AND logico tra un indirizzo IP della sottorete e l indirizzo della NETMASK Per calcolare l indirizzo di broadcast di una sottorete occorre effetuare l OR logico tra l indirizzo della sottorete e l indirizzo negato della Netmask Esempio Host IP address: Subnet address: ( AND )= Netmask: Broadcast address: OR (NOT ) = Fr rancesco Lica andro

24 VALORI AMMISSIBILI PER I BYTE CHE COSTITUISCONO LA LIS Francesco Licandro 24

25 SUBNETTING Dato un indirizzo: il prefisso che si ricava dalla sua classe si chiama INDIRIZZO NATURALE I rimanenti bit del prefisso di rete ricavati dalla netmask costituiscono l IDENTIFICATIVO 25 DELLA SOTTORETE Francesco Lica andro

26 PROBLEMI DELL IP CLASSFUL: scarsa flessibilità dell indirizzamento interno alle grandi organizzazioni vengono assegnati blocchi di indirizzi che non si adeguano alle esigenze delle aziende uso inefficiente dello spazio di indirizzi l esistenza di tre classi di indirizzi di dimensioni prestabilite determina spreco di indirizzi tabelle di instradamento molto pesanti per la presenza di molte reti Soluzione: subnetting Fr rancesco Lica andro 26

27 SUBNETTING MASK Esempio: IP address = subnet mask = oppure /27 oppure Fr rancesco Lica andro 27

28 INDIRIZZI IP UTILI detto S il numero di bit di sottorete ed H il numero di bit per gli host in cui è stato scomposto il campo host originale: una sottorete può contenere massimo 2 S -2 host c è anche il defaul gateway in passato si potevano utilizzare 2 H -2 sottoreti dal 1995 (RFC1878) si possono utilizzare tutte (2 H sottoreti) [ma non ancora in tutti i router!!!] Fr rancesco Lica andro 28

29 ADDRESS RANGE Una coppia indirizzo/netmask individua un intervallo di indirizzi i i (address range) ) Esempio: / / =63 host Fr rancesco Lica andro 29

30 Francesco Licandro 30 ADDRESS RANGE

31 Francesco Licandro 31 ESEMPIO DI SPLITTING DI CLASSE C

32 SUBNETTING Vi sono almeno 2 tipi di subnetting: subnetting statico tutte le sottoreti ricavate dalla stessa rete hanno la stessa Subnet Mask: semplice da implementare, facile da gestire, ma grandi sprechi per reti piccole subnetting a lunghezza variabile (VLSM) le sottoreti ricavate dalla stessa rete possono avere Subnet Mask diverse; utilizzo migliore dello spaziodegli indirizzi IP Fr rancesco Lica andro 32

33 Francesco Licandro 33 ESEMPIO DI PIANIFICAZIONE

34 SOLUZIONE dati della rete assegnata: IP: Subnet_mask Fr rancesco Licandro 34

35 Francesco Licandro 35 SOLUZIONE

36 Francesco Licandro 36 SOLUZIONE

37 Francesco Licandro 37

38 Francesco Licandro 38

39 Francesco Licandro 39

40 Francesco Licandro 40

41 INOLTRO DEI PACCHETTI Inoltro dei pacchetti all interno di una LIS tra LIS differenti Francesco Licandro 41

42 Francesco Licandro 42 COMPORTAMENTO DI UN HOST

43 Francesco Licandro 43 COMPORTAMENTO DI UN HOST

44 COMUNICAZIONE ALL INTERNO DELLA LIS Punto-punto: Uso di HDLC, PPP Accesso multiplo l con comunicazione i broadcast Ethernet, FDDI, IEEE 802 Uso di ARP Address Resolution Protocol Accesso multiplo senza comunicazione broadcast ISDN, Frame Relay, X.25, ATM Uso di configurazioni del nodo stesso, o di server raggiungibili a indirizzi noti Fr rancesco Lica andro 44

45 COMPORTAMENTO DI UN ROUTER Ogni router contiene una tabella di routing Ad esempio: Francesco Licandro 45

46 COMPORTAMENTO DI UN ROUTER Compito del router: inoltrare i pacchetti dalla LIS del mittente a quella del destinatario Il recapito dei pacchetti all interno della LIS avviene con i servizi di data link Il router deve operare in base all identificatore della LIS (indirizzo di rete) cui il destinatario appartiene Fr rancesco Licandro 46

47 COMPORTAMENTO DI UN ROUTER Quando un router riceve un pacchetto: Deve decidere su quale interfaccia inoltrarlo Per fare ciò effettua l AND con la netmask come fanno gli host, stavolta per ogni interfaccia Se il destinatario a non appartiene e a nessuna delle e LIS direttamente raggiungibili, effettua l AND con le informazioni della tabella di routing Se alcuni route sono sovrapposti (es / / ) viene scelto l hop con la netmask più lunga Se non è noto il route, si utilizza il DEFAULT ROUTE ( / ) (0000/0000) 47 Fr rancesco Lica andro

48 IMBUSTAMENTO DI UN PACCHETTO LUNGO IL PERCORSO Francesco Licandro Gli indirizzi IP degli end-systems restano invariati Gli indirizzi di livello 2 cambiano in ogni sottorete 48

49 PROGETTAZIONE DEL PIANO DI INDIRIZZAMENTO Francesco Licandro 49

50 PIANO DI INDIRIZZAMENTO SEMPLIFICATO Identifichiamo ogni rete con un indirizzo di classe C occorre disporre di un numero di prefissi i pari al numero di reti fisiche Se abbiamo a disposizione un indirizzo di classe B ( ) Assegnamo a tutte le interfacce una netmask diversa dalla naturale (es ), creando prefissi di 24 bit Fr rancesco Lica andro 50

51 PIANO DI INDIRIZZAMENTO SEMPLIFICATO (INDIRIZZI CLASSE C) Francesco Licandro 51

52 PIANO DI INDIRIZZAMENTO SEMPLIFICATO (INDIRIZZI CLASSE B) Francesco Licandro 52

53 PIANO DI INDIRIZZAMENTO OTTIMIZZATO Ipotesi di progetto: Si vogliono evitare sprechi di indirizzi Alla rete Ethernet t cui è collegato il BayNetworks AN sono collegati 400 nodi (una parte di host di 8 bit non è sufficiente) Alla rete ISDN sono collegate una decina di interfacce Fr rancesco Licandro 53

54 PIANO DI INDIRIZZAMENTO OTTIMIZZATO Francesco Licandro 54

55 PIANO DI INDIRIZZAMENTO OTTIMIZZATO Si è utilizzato l indirizzo i di classe B Alle reti punto-punto t sono associate LIS di dimensione minima (2 host) Sulla rete locale l con 400 nodi si è utilizzato un prefisso di 23 bit ( / ), ) che prevede 2 9-2=510 host Sulla rete ISDN si è utilizzato un prefisso di 28 bit, che prevede 2 4-2=14 host Fr rancesco Lica andro 55

56 PASSI PER LA PROGETTAZIONE DI UN PIANO DI INDIRIZZAMENTO Identificazione dei prefissi più corti (LIS più grandi) Prefisso di 23 bit Usiamo ad esempio / Identificazione dei prefissi più lunghi Evitando sovrapposizione con i prefissi più brevi Fr rancesco Licandro 56

57 INDIRIZZAMENTO UTILIZZATO La notazione decimale non evidenzia i prefissi di rete Francesco Licandro 57

58 ATTENZIONE!!! La notazione decimale non evidenzia i prefissi di rete Ad esempio: le LIS / / sono sovrapposte Fr rancesco Licandro 58

59 RIASSUMENDO Abbiamo ottenuto un piano di indirizzamento con prefissi di rete di lunghezza differente Abbiamo evitato t sovrapposizioni i i di LIS Francesco Licandro 59

60 Francesco Licandro 60 ESERCIZIO

61 SOLUZIONE Conviene sempre numerare prima le sottoreti più estese. Per la LAN A, quindi, occorrono 4 blocchi di indirizzi di classe C (1000 -> 4 x 256) e la maschera dovrà tener conto della lunghezza della parte host (che è 10 bit), per cui sarà lunga 32-10=22 bit. Quindi per la LAN A si hanno i seguenti indirizzi: x.0/22, con x=0,1,2,3. Gli host saranno numerati da in poi, evitando gli indirizzi i i x.0; 0 0 in caso di espansione futura, infatti, alcuni host dovrebbero cedere alla rete il loro indirizzo ed essere rinumerati. Il router ha un indirizzo verso la LAN A. Per la LAN B occorrono due blocchi di 256 indirizzi non tutti utilizzati: /23 e /23. Gli host sono numerati a partire da e ed avranno come router di default e come secondario definiti sull interfaccia di R1 verso la rete B. La rete F può essere numerata con un blocco di indirizzi del tipo /24 (gli host sono 200, per cui occorrono 8 bit e la maschera avrà una lunghezza 32-8=24). La rete E può utilizzare una parte dell ultimo blocco di indirizzi, cioè /25 (100 host -> 7 bit -> lunghezza maschera= 32-7=25). 25). La rete D è numerata con una parte del sottoinsieme di indirizzi residui del blocco x, in particolare: /26 (essendo 60 gli host, la maschera ha una lunghezza 32-6=26). La numerazione di C si ottiene impiegando una parte degli indirizzi residui del blocco utilizzato per D ed E: /27 (30 host -> 5 bit per il campo host e maschera di lunghezza 32-5=27). Le reti definite sui collegamenti seriali si indirizzano infine impiegando le numerazioni residue: G: /30; 0 224/30; 61 H: /30; I: /30 Fr rancesco Lica andro

62 ESERCIZIO Specificare se i seguenti indirizzi sono indirizzi di Host, indirizzi di rete o indirizzi di broadcast diretti Dato il seguente indirizzo i di host: determinare l indirizzo di rete ed il broadcast della rete dell host dato. 62 Fr rancesco Lica andro

63 ESERCIZIO 1 Determinare la classe, il NetID, il NetID+SubnetID e l HostID dell indirizzo con maschera SOLUZIONE: = classe B, infatti NetID: NetID + SubnetID: , 248 = ovvero prefisso 24+5 = = parte costante t è tenendo quindi costante (cioè la parte di NetID+SubnetID) e ponendo a zero tutta la parte dell HostID otteniamo = 216 HostID = l HostID si i ottiene mettendo a 0 la l parte t di NetID+SubnetID e conservando il valore del resto dei bit = 4 63 Fr rancesco Lica andro

64 ESERCIZIO 2 Determinare la classe e il campo di indirizzi identificato dai seguenti indirizzi di rete: / / / / / / /26 Fr rancesco Lica andro 64

65 ESERCIZIO 2 SOLUZIONE /24 classe B [ ; ] / /27 classe C [ ; ] infatti 224 = , prefisso /25 classe B [ ; ] infatti 128 = , prefisso /30 classe C [ ; ] infatti 252 = , prefisso /23 classe B [ ; ] infatti gli ultimi due byte in binario si presentano = 254.0, prefisso /26 classe B= [ ; ] infatti 192= ,,prefisso Fr rancesco Lica andro

66 ESERCIZIO 3 Determinare l indirizzo di rete, la lunghezza del suo prefisso e la sua maschera (sia in notazione binaria che in notazione decimale) necessari per identificare il seguente campo di indirizzi: [ , ]. A quanti indirizzi di rete di classe C tale range corrisponde? SOLUZIONE La parte comune è: 32 = = la parte comune è di 3 bit quindi prefisso è di 24+3=27 indirizzo di rete /27 la parte comune è di 3 bit quindi prefisso è di 66 Fr rancesco Lica andro