Identificarsi in una rete

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1 Identificarsi in una rete Così come per distinguere due persone si può usare il nome, il cognome ed eventualmente anche il codice fiscale, anche per poter distinguere un computer (o un host) da un altro in una rete, esistono due possibilità: 1. indirizzo fisico (o MAC address): è un numero memorizzato sull'hardware (nella scheda di rete) che individua la scheda di rete e il suo produttore. Non esistono due schede di rete con lo stesso MAC address e teoricamente non è possibile modificare questo numero. Questo indirizzo è usato dai bridge e dagli switch per individuare il destinatario di un messaggio, ed evitare che venga inutilmente distribuito verso chi non deve riceverlo. 2. indirizzo IP e maschera di rete: sono dei numeri memorizzati nel software del sistema operativo, che possono essere impostati e modificati dall'amministratore e che servono ad identificare una macchina (un computer o una stampante) all'interno di una rete. Anche se due computer che si trovano nella stessa rete hanno un indirizzo IP abbastanza simile, non possono esserci due computer con lo stesso indirizzo IP. La maschera di rete (netmask) e la maschera di sottorete (subnet mask) (la differenza tra queste due machere per ora non verrà ancora spiegata) servono a suddividere una rete di computer in sottoreti indipendenti. L'indirizzo IP insieme alla subnet mask sono usati per individuare se il destinatario di un messaggio si trova nella stessa sottorete (da dove il messaggio è partito) o se si trova in una rete diversa. 3. Precisazione: questi indirizzi non identificano l'host nella rete, ma solo la scheda di rete (NIC), infatti, se un host ha più schede di rete (wired e wireless) allora avrà anche altrettanti indirizzi IP e MAC. esempio di indirizzo fisico: 00:0F:EA:26:89:21 (6 numeri di 1 Byte) esempio di indirizzo IP e di maschera di rete: Attività in laboratorio: (4 numeri di 1 Byte) (4 numeri di 1 Byte) Per conoscere l'indirizzo fisico della propria scheda di rete e l'indirizzo IP della propria macchina, si può eseguire sulla finestra Microsoft DOS il comando "ipconfig /all" oppure sul terminale di GNU/Linux il comando "ifconfig -a". Confrontare gli indirizzi dei diversi computer di un laboratorio. Ci sono stampanti con un indirizzo IP? Per verificare la funzione che svolge l'indirizzo IP anche sul web si può visitare un sito web digitando l'indirizzo TCP/IP ( è virgilio.it) invece di un URL. Un altro esercizio è quello di usare il comando "ping" tra i computer di una rete. Ad esempio, ping Quanti indirizzi esistono? Con 4 Byte (32 bit) si possono ottenere (teoricamente) 2^32, circa 4 miliardi, possibili diverse combinazioni (diversi indirizzi IP), perciò questo è il limite del numero delle macchine che possono essere contemporaneamente collegate in una rete (es. Internet). Per superare questo limite si sta sviluppando lentamente ad un nuovo tipo di indirizzo IP, costituito da 16 numeri (16 Byte). Quest'ultimo viene chiamato IPv6 mentre il precedente è chiamato IPv4. In realtà, come vedremo, alcune combinazioni di bit sono riservate e quindi il numero è un po' inferiore al valore di 4 miliardi.

2 attività: scoprire con una ricerca su Internet quanti sono gli utenti che attualmente possiedono una connessione ad Internet: si è raggiunto il limite teorico di 4 miliardi? Si sente spesso dire la seguente frase: grazie alla connessione ad Internet, oggi siamo in un pianeta globalizzato... ma quanti sono effettivamente gli abitanti del pianeta senza connessione (in percentuale)? Sapresti dire anche quanti sono gli esseri umani che non solo non hanno la connessione ad Internet, ma che non hanno nemmeno da mangiare? Calcola le percentuali usando le cifre del sito Sono di più quelli senza Internet o quelli senza mangiare? Ti sembra una domanda un po' cinica? Questo forse perché nei paesi sviluppati sembra una cosa strana sentire che c'è oggi c'è ancora qualcuno che non ha accesso ad Internet, mentre ci si dimentica che purtroppo ci sono problemi più gravi. Le informazioni minime richieste perché un host possa "dialogare" in rete, sono: IP address subnet mask gateway address dns address Il MAC address e l'indirizzo IP identificano la scheda di rete e non il computer. Nella vostra abitazione potreste avere un computer che con una scheda di rete è collegato ad altri computer, mentre con un'altra scheda di rete è collegato ad un router che lo collega ad Internet. Quindi questo computer possiede due schede di rete e due indirizzi IP diversi, ognuno dei quali viene usato in una diversa rete. Il MAC address è utilizzato dagli switch per separare le comunicazioni tra host ed evitare il traffico inutile. Evitare traffico inutile permette di evitare dei problemi chiamati "collisioni". L'indirizzo IP e la netmask sono utilizzati dai router per conoscere se le destinazione di un messaggio deve essere inviata ad una rete esterna. Indirizzo IP statico e dinamico Premessa: d'ora in poi, per motivi di semplicità, si può pensare al caso in cui ogni computer possiede una sola scheda di rete. In caso contrario, sarà precisato diversamente. In questa parte vedremo che ci sono due modi in cui si può attribuire un indirizzo IP ad un host: 1. L'amministratore imposta (manualmente) un indirizzo IP statico o fisso. 2. Il computer (il sistema operativo) ottiene automaticamente l'indirizzo IP e gli altri parametri necessari da un server della rete, ogni volta che viene acceso. Il primo tipo è un indirizzo IP statico, mentre il secondo è un indirizzo IP dinamico. Di solito l'indirizzo IP di tipo fisso viene predisposto dall'amministratore del sistema operativo, mentre quando viene ottenuto automaticamente, esso viene fornito da un server DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). Di solito, quando un computer si collega alla rete Internet, viene usato un indirizzo dinamico. Il proprio Internet Service Provider (ISP) fornisce un nuovo indirizzo ad ogni nuova connessione. Tuttavia, in ogni momento esiste un solo computer (sulla rete mondiale) con tale indirizzo ed è facile conoscere quale sia: si è sempre identificati. Su una rete non esistono computer senza indirizzo IP. Ogni host (acceso e collegato) in una rete deve avere un diverso indirizzo IP rispetto agli altri, ma in pratica non tutti i computer sono sempre accesi e non accedono alla rete contemporaneamente, per

3 questo motivo si può decidere di assegnare gli indirizzi IP dinamicamente. In questo caso gli indirizzi necessari saranno in quantità inferiore al numero di computer. Classful addressing In base alle necessità degli anni '80 erano state create le seguenti definizioni che fanno corrispondere automaticamente una specifica netmask ad uno specifico gruppo (classe) di indirizzi IP. Il metodo della corrispondenza automatica tra classe dell'indirizzo e netmask viene chiamata regola di "classful addressing". classe intervallo IP netmask classe A 0. x. x. x x. x. x classe B 128. x. x. x x. x classe C 192. x. x. x x classe D 224. x. x. x classe E 240. x. x. x uso riservato uso riservato Si può notare che secondo questa classificazione circa il 50% degli indirizzi IP appartiene alla classe A, circa il 25% alla classe B e circa il 12% alla classe C. Si nota anche che gli indirizzi IP sono molto diversi e indicano solo una generica lettera "x", mentre la netmask può avere solo 3 possibili valori. Oltre ai precedenti indirizzi IP ne esistono altri per l'uso "privato", cioè per chi non si collega direttamente ad Internet. classe intervallo IP netmask classe A 10. x. x. x classe B x. x classe C x. x riservato 127. x. x. x Notare che la classe B di indirizzi IP privati ha una netmask diversa da quella degli indirizzi IP pubblici.

4 Netmask Si prenda, ad esempio, l'indirizzo con netmask e si converta in base 2: Indirizzo IP classe C netid netmask hostid Esiste una convenzione per indicare in modo più sintetico la netmask: usando la "slash notation" si potrebbe scrivere: /24 dove /24 indica che nella netmask ci sono 24 di bit a "uno" (cioé ). Per comprendere il significato dell'indirizzo IP e della sua netmask bisogna bisogna sovrapporre (in colonne) i valori ottenuti e si noterà che la netmask è composta da una lunga serie di "uno" e "zero" sempre adiacenti tra loro, che possono essere usati per mascherare l'indirizzo IP. La parte più a sinistra dell'indirizzo IP (coperta da una maschera di uno) identifica la rete a cui appartiene l'host (e si chiama netid), la parte a destra (hostid) identifica un host (nella stessa rete). La presenza di netid e hostid, fa sorgere due domande: Quanti altri host ci possono essere nella stessa rete? Quante reti possono essere distinte? In base al numero di bit disponibili per l'hostid (in questo caso 8) in ogni rete di classe C si possono avere solo circa 256 diversi host. Indirizzi IP riservati In realtà gli indirizzi degli host disponibili in questa rete sono 254, e non 256, perché ci sono due indirizzi IP riservati: è l'indirizzo usato per identificare la rete (nessun host in particolare) è chiamato indirizzo di broadcast, identifica tutti gli host (vedere dopo). Durante una comunicazione in rete, conoscendo l'indirizzo IP e la netmask di un host mittente e di un destinatario, si può stabilire se i due host appartengono alla stessa rete oppure no. Avendo come riferimento il primo host (sempre con indirizzo ): l'host , ad esempio, appartiene alla stessa rete perché ha lo stesso netid. l'host , ad esempio, non appartiene alla stessa rete perché ha diverso netid. La rete di appartenenza di mittente e destinatario di un pacchetto permette di sapere se sarà necessario utilizzare un router oppure no. La separazione degli indirizzi degli host dagli indirizzi delle reti permette di dare una struttura alla propria rete locale e sapere se un host è "vicino" oppure in un'altra rete.

5 Subnetting Secondo la regola "classful addressing" (vista prima) la netmask è già stabilita per ogni classe di indirizzi, contando il numero di bit nella netid e nella hostid, si può calcolare il numero di possibili sottoreti e di possibili host: in classe A sono disponibili solo 126 reti composte da host, in classe B sono disponibili reti composte da host, in classe C sono disponibili circa 2 milioni di reti composte da host La rigidità della regola "classful addressing" non è molto utile per chi deve progettare le reti, anzi, potrebbe causare uno "spreco" di indirizzi nelle piccole reti, quindi la netmask è stata sostituita dalla subnet mask. La subnet mask ha sempre lo stesso significato della netmask, ma non è prestabilita in modo rigido dalla normativa. In questo modo il numero di sottoreti di una classe di indirizzi è personalizzabile. In pratica mentre prima l'indirizzo IP si divideva in netid e hostid netid hostid ora alcuni bit dell'hostid possono essere usati per descrivere una sottorete netid subnet hostid Esempio di rete privata Si può fare un esempio per configurare una rete locale privata Se si scelgono indirizzi di classe A si adotteranno tutti nel seguente intervallo 10. x. x. x Esempio di indirizzo di classe A (o meglio /24) Quanti host si possono gestire? Se si usa una netmask di classe A ( ): circa 2^24, perché hostid è composto da 3 ottetti, cioé 24 bit, quindi si possono avere 2^24 combinazioni, ma sono escluse la prima e l'ultima. Per essere precisi si possono specificare 2^24-2 diversi host. Se si usa la classica netmask della classe A ( ) questi host si troveranno tutti nella stessa sottorete, con problemi di gestione del traffico di broadcast. Se si vogliono creare più sottoreti, si deve usare una diversa subnet mask: Rispetto a prima si usa un ottetto in più nel netid, quindi si possono gestire più sottoreti, ognuna delle quali avrà a disposizione 2 ottetti (non più 3) per hostid. Quindi ogni sottorete può contenere 2^16-2 diversi host. Quante sottoreti si possono gestire? Riprendendo ancora l'indirizzo /24 appartiene alla rete (per cambiare rete si cambierebbe il primo ottetto "10") /16 appartiene alla rete , e ci possono essere 256 diverse reti: , , ,..., e (nel prossimo paragrafo si spiega perché non tutte sono sempre utili)

6 Indirizzi di rete riservati Proprio come esistono indirizzi IP riservati, esistono anche indirizzi di rete riservati. In questo senso sono aggiunte due regole chiamate: subnet zero e broadcast subnet che escludono qualche rete. Nel precedente esempio si aveva IP address: Netmask: La netmask dice che è l'indirizzo della sottorete Questa netmask può essere usata anche per create in totale 256 sottoreti: ma le due regole appena citate, su alcuni router, impediscono l'utilizzo delle reti e Questo perché alcuni vecchi router considerano questi indirizzi riservati e non utilizzabili.

7 Progettazione Se il mio datore di lavoro mi chiede di realizzare X sottoreti, in ognuna delle quali devo identificare al massimo Y host, quale è la subnet mask che devo usare? Cioé, quanti bit devo usare per netid e hostid? usando 10.x.x.x con maschera avrei a disposizione solo 254 host per ogni rete quindi esiste la seguente formula per il numero di host: Y <= 2 H - 2 (hostid=8bit, H=8) Se N = bit per netid, vale la seguente per il numero di sottoreti totali: X <= 2 N mentre le sottoreti utilizzabili sono X <= 2 N - 2 Ci sono altre due regole da rispettare: N+H=32 bit Fare attenzione alla classe degli indirizzi utilizzati: 10.x.x.x ha una classe diversa da 192.x.x.x

8 Indirizzo di broadcast L'indirizzo di broadcast (visto prima) viene usato per inviare messaggi su una rete a tutti gli host di questa rete. Può essere utile per messaggi di servizio. L'indirizzo IP di un messaggio di broadcast ha tutti i bit dell'hostid pari a uno, quindi, ad esempio, nella rete l'indirizzo IP di broadcast vale Questo destinatario indica tutti gli host della rete. È importante ricordarlo perché questo indirizzo è riservato e non può essere usato per identificare un host. L'indirizzo IP potrebbe valere anche ? Si può inviare un messaggio con indirizzo IP di broadcast verso un'altra rete? Esiste anche un indirizzo MAC di broadcast pari a ff:ff:ff:ff:ff:ff. Poiché gli indirizzi MAC sono usati per inoltrare un messaggio ad un host della stessa rete, questo indirizzo di broadcast funziona solo nelle connessioni point-to-point (livello 2, senza routing). Le connessioni di livello 4 sono dette end-to-end.

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