Capitolo 9 Strato di Rete in Internet. Baccarelli, Cordeschi, Patriarca, Polli

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1 Capitolo 9 Strato di Rete in Internet 1

2 Sommario del Capitolo Servizi offerti dallo Strato di Rete Funzioni svolte dallo Strato di Rete: o o Inoltro Instradamento Il protocollo IP e l indirizzamento in Internet Algoritmi e Protocolli di Instradamento Inter-connessioni di sotto-reti e inter-lavoro in rete Prestazioni delle Reti IP: o o o Ritardo Throughput Perdite 2

3 Servizio e Funzioni di Strato di Rete 3

4 Il Servizio-Base e le Funzioni-Base dello Strato di Rete (1/3) Supponiamo che i segmenti (messaggi) generati dallo Strato di Trasporto di una Applicazione-Sorgente (AS) debbano essere trasferiti allo Strato di Trasporto di una Applicazione- Destinazione (AD) attraverso un cammino (percorso) costituito da: i. nodi di commutazione (Router) ii. canali trasmissivi. Il servizio principale che lo Strato di Rete offre allo Strato di Trasporto è quello di: i. incapsulare i segmenti da trasferire in datagrammi; ii. provvedere a trasferire i datagrammi dal Terminale-Sorgente (in cui risiede l Applicazione-Sorgente) al Terminale- Destinazione (in cui risiede l Applicazione-Destinazione). Le due funzioni di base mediante le quali lo Strato di Rete attua il trasferimento di Datagrammi tra i terminali sono quelle di: i. inoltro (Forwarding) ii. instradamento (Routing) 4

5 Il Servizio-Base e le Funzioni-Base dello Strato di Rete (2/3) Lo Strato di Rete prende i segmenti dallo Strato di Trasporto nell Host mittente. Sul lato mittente, incapsula i segmenti in datagrammi. Sul lato destinazione, consegna i segmenti allo Strato di Trasporto. Protocolli dello Strato di Rete in ogni host e router. Il router esamina i campi intestazione di tutti i datagrammi che lo attraversano e procede all instradamento verso il successivo router. application transport network data link physical network data link physical network data link physical Terminale-Sorgente (TS) network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical network data link physical application transport network data link physical Terminale-Destinazione (TD) 5

6 Il Servizio-Base e le Funzioni-Base o o o o dello Strato di Rete (3/3) Inoltro (Forwarding): trasferisce i pacchetti in ingresso ad un router verso l uscita appropriata del router stesso. Instradamento (Routing): determina il percorso che deve essere seguito dai pacchetti dal Terminale-Sorgente al Terminale-Destinazione Analogia: Instradamento: processo di pianificazione di un viaggio dall origine alla destinazione Inoltro: processo di attraversamento di un determinato svincolo 6

7 La funzione di Inoltro (Forwarding) (1/3) La funzione di Inoltro si riferisce all azione locale effettuata all interno di ciascun singolo nodo di commutazione (router) di trasferire (inoltrare) un datagramma in arrivo da una delle sue porte di ingresso verso una (opportuna) sua porta di uscita. Per poter effettuare la funzione di Inoltro, ciascun router ha memorizzata al suo interno una Tabella di Inoltro che associa l indirizzo contenuto nell intestazione del datagramma in arrivo con il numero d ordine della porta di uscita al quale il router deve trasferire il datagramma stesso. 7

8 La funzione di Inoltro (Forwarding) (2/3) Nelle reti a Circuito Virtuale, l indirizzo contenuto nell intestazione del datagramma è l identificatore del CV (CVI) al quale il datagramma appartiene. Nelle reti a Datagramma, l indirizzo contenuto nell intestazione del Datagramma è l indirizzo IP del Terminale-Destinazione al quale il Datagramma deve, alla fine del percorso, pervenire. 8

9 La funzione di Inoltro (Forwarding) (3/3) Specificatamente, all arrivo di ogni Datagramma, il router: i. legge l indirizzo contenuto nell intestazione (header) del Datagramma; ii. accede alla propria Tabella di Inoltro e legge il numero d ordine della porta di uscita corrispondente all indirizzo del datagramma; iii. trasferisce (inoltra) il Datagramma verso la suddetta porta di uscita. 9

10 La funzione di Instradamento (Routing Function) La funzione di Instradamento (routing) si riferisce al processo che coinvolge tutti i nodi della rete mediante il quale è individuato il cammino (path o route) che i datagrammi debbono seguire per essere trasferiti dal Terminale-Sorgente al Terminale-Destinazione. È l intera rete che, mediante l esecuzione di un (opportuno) Algoritmo di Instradamento (Routing Algorithm), calcola l intero cammino che ciascun Datagramma deve seguire per trasferirsi dal Terminale-Sorgente al Terminale- Destinazione. Ciascun router ha memorizzato al suo interno una Tabella di Instradamento che associa ad ogni indirizzo IP di destinazione il numero d ordine del successivo router (next-router) al quale inviare i datagrammi ricevuti. 10

11 Interazione delle Funzioni di Instradamento e di Inoltro (1/2) Le funzioni di Instradamento e di Inoltro interagiscono tra di loro. Specificatamente, ciò significa che la Tabella di Inoltro residente in ciascun router è calcolata e aggiornata dall Algoritmo di Instradamento. 11

12 Interazione delle Funzioni di Instradamento e di Inoltro (2/2) Algoritmo d instradamento Tabella di instradamento Tabella di inoltro Valore Porta di d intestazione Uscita Valore nell intestazione del pacchetto in arrivo

13 Nodi di Commutazione- Classificazione Bridge/Router Col termine generale di Commutatore (switch) si indica un nodo di rete che è in grado di trasferire un pacchetto (frame o datagramma) da una delle sue porte di ingresso verso una (opportuna) sua porta di uscita. I Bridge sono commutatori che eseguono l inoltro di trame sulla base degli Indirizzi MAC. Come vedremo meglio in seguito, i router sono commutatori che eseguono l inoltro di Datagrammi sulla base degli Indirizzi IP. Bridge Commutatore (Switch) Router 13

14 Modello di Servizio dello Strato di Rete (1/2) In aggiunta al servizio di base di trasferimento di segmenti mediante datagrammi, a seconda della tecnologia di rete considerata, lo Strato di Rete potrebbe o meno offrire al corrispondente Strato di Trasporto altri servizi. Per definizione, il Modello di Servizio di Rete definisce le caratteristiche (proprietà) del trasferimento di dati che lo Strato di Rete offre allo Strato di Trasporto. 14

15 Modello di Servizio dello Strato di Rete (2/2) Ad esempio, il servizio di trasferimento di datagrammi offerto dallo Strato di Rete potrebbe essere di tipo affidabile oppure di tipo non affidabile. Il servizio di trasferimento di datagrammi offerto dallo Strato di Rete potrebbe o meno garantire un tasso minimo di datagrammi/sec. trasferiti dalla Rete. Il servizio di trasferimento di datagrammi offerto dallo Strato di Rete potrebbe garantire o meno che l intervallo di tempo tra le trasmissioni di due (qualsiasi) datagrammi al Terminale-Sorgente è uguale all intervallo di tempo tra le ricezioni dei suddetti datagrammi al Terminale-Destinazione. 15

16 Modello di Servizio dello Strato di Rete di Internet Il Servizio offerto dallo Strato di Rete di Internet è di tipo Best-Effort (ossia, senza alcuna garanzia), con ciò intendendo dire che: i. il trasferimento di datagrammi non è affidabile ; ii. iii. non è garantito un limite superiore al tempo necessario per trasferire un assegnato numero di datagrammi; non è garantito che l intervallo di tempo tra gli istanti di trasmissione di due datagrammi al Terminale- Sorgente sia uguale all intervallo di tempo tra i corrispondenti istanti di ricezione al Terminale- Destinazione. 16

17 Modelli di Servizio nelle Reti ATM (1/3) A seconda del tipo di Canale Virtuale attivato, lo Strato ATM delle Reti ATM è in grado di offrire modelli di servizio con caratteristiche diverse. Specificatamente, i due principali modelli di servizio offerti dalle Reti ATM sono: i. Il servizio a tasso binario costante (Constant Bit Rate (CBR) Service) ii. Il servizio con tasso minimo binario garantito (Available Bit Rate (ABR) Service) 17

18 Modelli di Servizio nelle Reti ATM- CBR (2/3) Il modello di Servizio CBR garantisce che: i. il trasferimento dati (celle ATM) è affidabile; ii. il tasso di trasferimento (ossia, il numero di celle trasferito nell unità di tempo) è costante in ogni istante della durata della connessione; iii. gli intervalli tra le trasmissioni di celle consecutive sono uguali ai corrispondenti intervalli tra gli istanti di ricezione (no jitter). 18

19 Modelli di Servizio nelle Reti ATM- ABR (3/3) Il modello di servizio ABR garantisce solamente che: i. in ogni istante, il tasso di trasferimento delle celle ATM (celle/sec) non è mai inferiore ad un tasso minimo prefissato; ii. Le celle sono consegnate allo Strato ATM del Terminale-Destinazione nello stesso ordine (sequenza) con le quali sono state generate dallo Strato ATM del Terminale-Sorgente. 19

20 Modelli di Servizio- Riassunto Network Architecture Service Model Bandwidth Guarantees? Loss Order Timing Congestion feedback Internet ATM ATM best effort CBR ABR none constant rate guaranteed minimum no yes no no yes yes no yes no no (inferred via loss) no congestion yes 20

21 Reti a Datagramma- Generalità (1/2) Per definizione, una Rete a Datagramma è una Rete a Commutazione di pacchetto (cioè, che impiega la Multiplazione Statistica) nella quale: i. l indirizzamento di ogni datagramma è effettuato specificando gli indirizzi del Terminale-Sorgente ii. e del Terminale-Destinazione; Il trasferimento dei datagrammi è privo di connessione. Ciò significa che non ci sono le fasi di instaurazione e di abbattimento di una connessione e, inoltre, che i datagrammi generati dal Terminale-Sorgente possono raggiungere il Terminale-Destinazione seguendo percorsi (path o route) diversi all interno della rete. 21

22 Reti a Datagramma- Generalità (2/2) application transport network data link physical 1. Send data 2. Receive data application transport network data link physical 22

23 Reti a Datagramma- Indirizzamento e Inoltro (1/5) Tipicamente, nell attuale Rete Internet, gli indirizzi degli utenti-destinazione (IP Destination Address) sono lunghi 32 bit. Ciò significa che, in linea di principio, ogni Tabella di Inoltro dovrebbe contenere 2 32 indirizzi diversi. Per ridurre le dimensioni delle Tabelle di Inoltro, si fa ricorso al così detto Indirizzamento su base Prefisso. Questa strategia di indirizzamento prevede che: i. tutti gli indirizzi degli utenti-destinazione ai quali corrisponde una stessa porta di uscita del router sono rappresentati dalla parte comune dei loro indirizza IP, ii. ossia mediante il prefisso comune a tutti i loro indirizzi; La Tabella di Inoltro memorizza solo le coppie <prefisso, porta di uscita>. 23

24 Reti a Datagramma- Indirizzamento e Inoltro (2/5) All arrivo di un datagramma da una delle porte di ingresso, il router opera il suo inoltro svolgendo le seguenti operazioni: i. estrae dal datagramma l indirizzo del Terminale- Destinazione (stringa di 32 bit); ii. estrae dall indirizzo la parte di prefisso (può essere di lunghezza variabile) iii. Dalla Tabella di Inoltro, il router legge il numero d ordine della porta di uscita associata al prefisso in oggetto; iv. inoltra il datagramma verso la porta di uscita individuata. 24

25 Reti a Datagramma- Indirizzamento e Inoltro (3/5) Può accadere che all (intero) indirizzo dell utente-destinazione presente nell intestazione di un datagramma ricevuto dal Router corrispondano più prefissi (di lunghezze diverse) memorizzati nella Tabella di Inoltro del Router. In questo caso, per inoltrare il datagramma, il router segue la così detta Regola del Prefisso più lungo (Longest Prefix Matching Rule) e cioè: i. All interno della Tabella di Inoltro, il Router individua il prefisso ivi memorizzato che costituisce la parte iniziale dell (intero) indirizzo contenuto nel datagramma e che, tra tutti i prefissi memorizzati che costituiscono la parte iniziale dell indirizzo in oggetto, è quello più lungo; ii. Il router inoltra il datagramma verso la porta di uscita corrispondente al prefisso più lungo individuato al passo precedente. 25

26 Reti a Datagramma- Indirizzamento e Inoltro- Esempio (4/5) Supponiamo che la Tabella di Inoltro di un Router contenga le seguenti coppie < prefisso, porta di uscita>. Prefisso Altro prefisso Porta di uscita Supponiamo che, all ingresso del Router, arrivi un datagramma con Indirizzo di Destinazione (di 32 bit): Poiché i primi 21 bit di questo indirizzo coincidono col prefisso riportato nella prima riga della Tabella di Inoltro, il datagramma è inoltrato verso la porta di uscita numero 0. 26

27 Reti a Datagramma- Indirizzamento e Inoltro- Esempio (5/5) Supponiamo ora che, all ingrasso del Router, arrivi un datagramma con indirizzo di Destinazione (di 32 bit): Ora, abbiamo che: i. i primi 21 bit dell indirizzo coincidono col prefisso riportato ii. nella prima riga della Tabella di Inoltro; i primi 24 bit dell indirizzo coincidono col prefisso riportato nella seconda riga della Tabella di Inoltro. In accordo alla Regola del Prefisso più lungo, il Router prende in considerazione solo il prefisso posto nella seconda riga della Tabella di Inoltro e, quindi, trasferisce il datagramma in oggetto alla porta di uscita numero 1. 27

28 Come è fatto un Router- Generalità (1/8) Come detto, la funzione di un Router è quella di inoltrare ciascun datagramma ricevuto da una porta di ingresso verso una opportuna porta di uscita. Dal punto di vista hardware, un router è costituito dalle seguenti 4 componenti: i. Porte di ingresso- sono in numero di m 2; ii. Porte di uscita- sono in numero di m 2; iii. Matrice di commutazione- collega ciascuna porta di ingresso a ciascuna porta di uscita; iv. Processore di Controllo- esegue l Algoritmo di Instradamento e, quindi, o o Memorizza la Tabella di Instradamento; Aggiorna le Tabelle di Inoltro residenti in ciascuna delle Porte di Ingresso. 28

29 Come è fatto un Router- Generalità (2/8) Input porta 1 Output porta 1 Input porta m Matrice di Commutazione Output porta m Processore di Controllo 29

30 Come è fatto un Router- Porte di Ingresso (3/8) Ciascuna porta di ingresso espleta: i. Funzioni di Strato Fisico- ricezione e rivelazione dei bit in ingresso; ii. Funzioni di Strato di Collegamento- ricostruzione delle trame a partire dai bit; iii. Funzioni di Inoltro- ogni porta ha memorizzata una copia della Tabella di Inoltro, in base alla quale effettua l inoltro dei datagrammi ricevuti; iv. Funzioni di Memorizzazione- ogni porta di ingresso è dotata di un buffer nel quale memorizza temporaneamente i datagrammi ricevuti e che non sono stati ancora inoltrati. 30

31 Come è fatto un Router- Porte di Ingresso (4/8) Strato Fisico: Ricezione a livello di bit Strato Data-link: e.g., Ethernet Matrice di Commutazione 31

32 Come è fatto un Router- Matrice di Commutazione (5/8) La Matrice di Commutazione di un router con m porte di ingresso e m porte di uscita è costituita da: i. 2m canali interni (buses); ii. m 2 nodi di interconnessione Porte di Ingresso Matrice di Commutazione Porte di Uscita 32

33 Come è fatto un Router- Matrice di Commutazione (6/8) Un datagramma che arriva all s-ma porta di ingresso e deve essere inoltrato verso la k-ma porta di uscita i. viaggia lungo il bus orizzontale s-mo sino a che interseca il k-mo bus verticale; ii. se il k-mo bus verticale ègiàoccupato dall inoltro di un altro datagramma, il datagramma in oggetto è memorizzato temporaneamente nel buffer dell s-ma porta di ingresso; iii. se il k-mo bus verticale è libero, il datagramma è trasferito alla k-ma porta di uscita e, eventualmente, memorizzato nel buffer della k-ma porta di uscita. 33

34 Come è fatto un Router- Porte di Uscita (7/8) Ciascuna Porta di Uscita espleta le seguenti funzioni: i. Memorizza temporaneamente nel buffer ad essa collegato i datagrammi che sono in attesa di essere trasmessi dal Router; ii. Frammenta i datagrammi e li incapsula in trame; iii. Immette serialmente i bit che compongono ciascuna trama nel canale fisico collegato alla porta stessa. 34

35 Come è fatto un Router- Porte di Uscita (8/8) Matrice di Commutazione 35

36 Code all interno di un Router All interno di un Router, si possono avere code sia nei buffer collegati alle porte di ingresso che nei buffer collegati alle porte di uscita. Si hanno code alle porte di ingresso quando la velocità (in datagrammi/sec) con cui i datagrammi arrivano alle porte di ingresso è superiore alla velocità con cui la Matrice di Commutazione riesce ad inoltrare i datagrammi arrivati verso le corrispondenti porte di uscita. Si hanno code alle porte di uscita quando la capacità C (in datagrammi/sec) di trasmissione dei canali collegati alle porte di uscita è inferiore alla velocità con cui la Matrice di Commutazione inoltra i datagrammi verso le porte di uscita. 36

37 Perdite di Datagrammi in un Router Ciascuno dei 2m buffer connessi alle porte di ingresso/uscita di un router è in grado di memorizzare un numero finito N MAX di datagrammi. Quando il numero di datagrammi da memorizzare in una delle porte supera il limite N MAX, i datagrammi in eccesso vengono scartati (cioè, non inoltrati) dal Router. I datagrammi scartati da un router non raggiungeranno mai il Terminale-Destinazione, dando così luogo al Fenomeno della Perdita di Datagrammi (Data Loss Event). 37

38 La Rete Internet- Struttura e Architettura Protocollare 38

39 Struttura della Rete Internet (1/5) o o Internet è un insieme di sotto-reti. Sotto-rete: sistema di comunicazione delimitato da dispositivi di Strato di Rete (Router) Una Internet consente a sistemi terminali (host) appartenenti a sottoreti eterogenee di scambiarsi informazioni tra di loro Internet è basata sulla pila protocollare TCP/IP. 39

40 Struttura della Rete Internet- Connessione di sotto-reti (2/5) Router Sottoreti Terminali (Host) 40

41 Struttura della Rete Internet- Terminali e Router (3/5) Terminale (host) subnet Indirizzo IP Indirizzo MAC Applicazione TCP UDP IP IF 1 Architettura protocollare di un terminale Commutatore (router) Indirizzi IP Subnet B Subnet C Subnet A Indirizzi MAC IP IF 1 (ATM) IF 2 (Ethernet) IF 3 (FDDI) Architettura protocollare di un router 41

42 Struttura della Rete Internet- La pila TCP/IP (4/5) o La pila protocollare TCP/IP è logicamente situata al di sopra dei protocolli di Strato di Collegamento; i protocolli TCP/IP assumono che lo Strato di Collegamento non esegua nessuna funzione, oltre a quella di trasferimento di trame tra nodi (terminali o Commutatori) adiacenti. 42

43 Struttura della Rete Internet- Elementi costituenti di base (5/5) Le entità base costituenti Internet sono gli Host (terminali d utente) e i Router. Host: o Sono le sorgenti e le destinazioni dei datagrammi; o Sono univocamente identificati nella rete mediante indirizzi IP a 32 bit. Router: o Instradano i pacchetti IP tra le sotto-reti; o Hanno un interfaccia per ogni sotto-rete a cui sono connessi. 43

44 Principio di Interconnessione (1/4) Principio di interconnessione: o le inter-connessioni tra diverse sotto-reti sono assicurate dai router. H H Sotto-rete 1 Interfaccia 1 Interfaccia 2 Sotto-rete 2 H H H o o in generale, i router instradano i datagrammi verso la sotto-rete di destinazione e non verso il singolo host di destinazione; in generali, una volta che il datagramma arriva alla sotto-rete di destinazione sono i protocolli di Strato di Collegamento di questa sotto-rete ad inoltrarlo verso lo specifico terminale di destinazione. 44

45 Principio di Interconnessione (2/4) Il terminale sorgente: 1) forma il datagramma IP destinato al terminaledestinazione; 2) determina se il terminale-destinazione si trova sulla sua stessa sotto-rete: i. se la sotto-rete è la stessa, il terminale-sorgente determina l indirizza MAC del terminale-destinazione ii. (instradamento diretto); se la sotto-rete è diversa, il terminale-sorgente determina l indirizzo IP e l indirizzo MAC del router verso cui inviare il datagramma (instradamento indiretto); 3) consegna il datagramma alla sotto-rete che lo consegnerà, a sua volta, all host di destinazione. 45

46 Principio di Interconnessione (3/4) Un router elabora l indirizzo del datagramma IP ricevuto e determina la sotto-rete in cui si trova il terminaledestinazione i. se il terminale-destinazione si trova in una delle sotto-reti a cui il router è direttamente connesso, allora affida il datagramma alla sottorete per la consegna; ii. altrimenti, determina il router successivo (nextrouter) verso cui instradare il datagramma e instrada il datagramma verso il suddetto router. 46

47 Principio di Interconnessione Una sotto-rete (4/4) o inoltra i datagrammi IP incapsulandoli nelle proprie trame, utilizzando i propri protocolli di Strato di Collegamento. H1 H2 Sotto-rete 1 Interfaccia 1 Interfaccia 2 Sotto-rete 2 H5 H3 H4 47

48 Architettura Protocollare dello Strato di Rete in Internet (1/2) L architettura protocollare dello Strato di Rete di Internet è riportato in Figura. Strato di Trasporto: TCP/UDP Protocolli di Routing Instradamento RIP,OSPF,BGP Protocollo ARP Conversione indirizzi IP in indirizzi MAC Protocollo IP Indirizzamento Formato del datagramma Protocollo ICMP Segnalazione di errori Segnalazione di controllo Strato di Collegamento Strato Fisico 48

49 Architettura Protocollare dello Strato di Rete in Internet (2/2) Essenzialmente, lo Strato di Rete Internet è composto da 4 famiglie principali di protocolli: i. Protocolli per l instradamento dei datagrammi (RIP, OSPF, BGP)- sono implementati mediante le Tabelle di Instradamento e provvedono ad aggiornare le Tabelle di Inoltro; ii. Protocollo IP- definisce la struttura e le regole per l indirizzamento di utenti terminali, router e sotto-reti. Definisce il formato del datagramma IP; iii. Protocollo ICMP (Internet Control Message Protocol)- definisce e gestisce i messaggi di segnalazione di errori/malfunzionamenti tra router e utenti terminali; iv. Protocollo ARP (Address Resolution Protocol)- in ogni istante, permette di ricavare l indirizzo MAC di un router o utente terminale dal corrispondente Indirizzo IP. 49

50 Il Protocollo IP 50

51 Il Protocollo IP- Generalità (1/3) Il Protocollo IP è uno dei protocolli di Strato di Rete di Internet: i. Offre un servizio Best-Effort di trasferimento di segmenti allo Strato di Trasporto; ii. Opera con modalità di trasferimento senza connessione; iii. Impiega la commutazione di pacchetto e la multiplazione statistica ; iv. Esegue le funzioni di indirizzamento dei datagrammi; v. Definisce il formato del datagramma IP. Esistono due versioni del protocollo IP, note come: i. IPv4 ii. IPv6 Nel seguito, faremo riferimento alla versione IPv4, di gran lunga più utilizzata. 51

52 Il Protocollo IP- Generalità (2/3) Essenzialmente, le funzioni principali del protocollo IP sono: a) In trasmissione i. Incapsula in datagrammi i segmenti ricevuti dallo Strato di Trasporto; ii. iii. iv. Aggiunge gli indirizzi IP degli utenti sorgente e destinazione; Attua gli Algoritmi di Routing per calcolare il cammino ottimo tra Utente-Sorgente e Utente- Destinazione; Provvede ad inviare il Datagramma verso il successivo nodo di rete (next router). 52

53 Il Protocollo IP- Generalità (3/3) b) In ricezione i. Verifica la validità (error detection) del datagramma ricevuto; ii. iii. Legge l indirizzo IP dell Utente- Destinazione presente nell header del datagramma ricevuto; Consegna il segmento incapsulato nel datagramma allo Strato di Trasporto del terminale-destinazione 53

54 Il Formato del Datagramma IP (1/2) Il formato del Datagramma IPv4 è riportato in Figura. bit Vers HLEN Type Of Service Total Lenght Header Identification Flag Fragment Offset (13 bit) Time To Live Protocol Header Checksum Source IP Address Destination IP Address 20 byte Options Padding Dati (Payload) 54

55 Il Formato del Datagramma IP (2/2) Essenzialmente, un Datagramma IP è composto da: i. Una intestazione (Header) - può essere di lunghezza variabile. La lunghezza minima èdi 20 byte; ii. Un campo dati (Payload)- può essere di lunghezza variabile. Contiene: o o Segmenti generati dallo Strato di Trasporto; Oppure, messaggi di controllo generati dai protocolli ICMP e/o ARP. 55

56 Il Formato dell Header (1/6) L Header contiene tutte le informazioni di indirizzamento necessarie per instradare il datagramma. La dimensione minima dell Header è di 20 byte. L Header può contenere o meno un campo Opzioni la cui lunghezza e il cui significato variano a seconda dell applicazione considerata. 56

57 Il Formato dell Header (2/6) Vers (4 bit): versione del protocollo usata; grazie a tale campo è possibile che più versioni di IP operino contemporaneamente. La versione attualmente in uso è la IPv4. HLEN (4 bit): lunghezza dell Header in multipli di 32 bit. TOS (Type Of Service) (8 bit): specifica i parametri della qualità di servizio richiesti dall Utente-Sorgente (ad es., affidabilità, velocità di trasferimento). Total Length (16 bit): specifica la lunghezza totale (incluso l Header) del datagramma, misurata in byte. La lunghezza totale massima di un datagramma IP è di byte. 57

58 Il Formato dell Header (3/6) Identification (16 bit): numero identificativo del datagramma. È assegnato dall Utente-Sorgente al datagramma ed ereditato dagli eventuali frammenti. Flag (3 bit): usato per la frammentazione-x, DF e MF i. X: non usato e posto a 0; ii. iii. DF (Don t Fragment): se 0, indica che il datagramma può essere frammentato; se 1, no. MF (More Fragment): se 0, indica che il datagramma è l ultimo frammento; se 1, che ci sono altri frammenti. Fragment Offset (13 bit): indica la posizione del frammento all interno dell originario datagramma, espressa in multipli di 64 bit. 58

59 Il Formato dell Header (4/6) TTL (Time To Live) (8 bit): indica il numero massimo di salti residui che il datagramma può effettuare in rete. È decrementato da ogni router attraversato dal datagramma. Quando assume il valore zero, il datagramma è scartato. Protocol (8 bit): indica a quale protocollo dello strato superiore deve essere trasferito il contenuto del campo payload del datagramma. Header Checksum (16 bit): campo per la rivelazione di eventuali errori presenti nel (solo) Header del Datagramma ricevuto. 59

60 Il Formato dell Header (5/6) Source Address (32 bit): indirizzo IP del terminale-sorgente. Destination Address (32 bit): indirizzo IP del terminale-destinazione. 60

61 Il Formato dell Header (6/6) Options : campo di lunghezza variabile (multipli di 8 bit) che può essere omesso. È composto da tanti ottetti quante sono le opzioni implementate, e cioè: o Record Route Option (RRO) : consente al mittente di creare una lista vuota di indirizzi IP in modo che ogni nodo attraversato inserisce il suo indirizzo in questa lista. o Source Route Option : consente al mittente di specificare i nodi attraverso i quali vuole che transiti il datagramma o Timestamp Option : come RRO con in più l istante temporale in cui il datagramma attraversa i diversi nodi Padding: campo di lunghezza variabile. Serve a garantire che l Header abbia una lunghezza multipla di 32 bit. 61

62 Frammentazione dei datagrammi IP (1/3) Quando lo Strato IP deve trasmettere un datagramma: i. determina l interfaccia fisica di uscita (inoltro) e la corrispondente Lunghezza Massima dell Unità dati ii. Trasferibile (MTU) In base alla dimensione del datagramma, stabilisce se frammentare o meno il datagramma in datagrammi più piccoli. La frammentazione può avvenire sia nel Terminale- Sorgente che in un router intermedio. Il riassemblaggio dei frammenti può avvenire solo al Terminale di Destinazione. Quando un datagramma viene frammentato: i. ogni frammento è trasportato in rete come un normale datagramma IP, con una propria intestazione ed instradato in modo indipendente dagli altri frammenti. 62

63 Frammentazione dei datagrammi IP (2/3) L unità massima di trasmissione (MTU) è la massima quantità di dati che un frame a livello di collegamento può trasportare. o Differenti tipi di link, differenti MTU Datagrammi IP grandi vengono frammentati in datagrammi IP più piccoli. o I frammenti saranno riassemblati solo una volta raggiunta la destinazione o I bit dell intestazione IP sono usati per identificare e ordinare i frammenti o Se uno o più frammenti non viene ricevuto (a destinazione), verrà scartato l intero datagramma o La frammentazione può avvenire sia nell host mittente che in un router intermedio o Ogni frammento è trasportato come un normale datagramma IP con una propria intestazione ed è instradato in modo indipendente dagli altri. Frammentazione: Ingresso:1 datagramma grande Uscita:3 datagrammi più piccoli Riassemblaggio 63

64 Frammentazione dei datagrammi IP (3/3) Nella frammentazione vengono utilizzati i seguenti campi dell header del Datagramma IP: o Identification: identificativo del datagramma da frammentare; viene copiato in tutti gli header dei datagrammi frammentati; o More fragment bit: posto ad 1 in tutti i datagrammi frammentati, tranne che nell ultimo; o Fragment offset: contiene la posizione (espressa in multipli di 64 bit) di ciascun datagramma frammentato rispetto all inizio del datagramma da frammentare; o Total length: contiene la dimensione di ogni datagramma frammentato. 64

65 Indirizzamento IP- Interfaccia Dato un nodo di rete (utente terminale o router), una sua interfaccia è costituita dall insieme di una porta di ingresso e di una porta di uscita. In altri termini, una interfaccia di un nodo è una sua porta bi-direzionale (I/O port). Poiché un Terminale d Utente (host) è, in genere, collegato alla rete mediante un solo canale trasmissivo, un Terminale d Utente ha, in genere, una sola interfaccia. Poiché un router inter-connette due o più sotto-reti diverse, un router ha interfacce multiple, cioè un interfaccia per ogni sotto-rete alla quale è collegato. 65

66 Indirizzamento IP delle Interfacce (1/2) Tutte le interfacce presenti in Internet sono univocamente identificate da un proprio Indirizzo IP. Un indirizzo IP è costituito da 32 bit, ovvero da 4 byte. Esso viene rappresentato ricorrendo alla così detta notazione decimale con punto, ossia, i. Esprimendo il contenuto di ciascuno dei byte mediante il corrispondente numero intero, compreso tra 0 e 255; ii. Separando mediante punti i 4 numeri interi così ottenuti. Esempio: > >

67 Indirizzamento IP delle Interfacce- Esempio (2/2) =

68 Indirizzamento IP- Sotto-Reti (1/6) Come già visto, la rete IP è costituita da più sottoreti inter-connesse mediante Router. Per definizione, una sotto-rete è costituita da tutte e sole le interfacce che condividono uno specifico prefisso (lungo: x 1 bit) dei loro indirizzi IP. Ciò significa che tutte le interfacce di una stessa sotto-rete hanno i primi x bit (quelli più a sinistra) dei loro indirizzi IP coincidenti. Quindi, il massimo numero di interfacce distinte che possono far parte di una sotto-rete con prefisso lungo x bit è pari a: 2 (32-x) 2 32 /2 x 68

69 Indirizzamento IP- Sotto-Reti- Esempio1 (2/6) La rete consiste di 3 sotto-reti 69

70 Indirizzamento IP-Sotto-Reti- Esempio2 (3/6) Rete costituita da 6 sotto-reti

71 Indirizzamento IP- Sotto-Reti (4/6) La rete IP assegna a ciascuna sotto-rete un proprio unico indirizzo che, in generale, assume il seguente formato: a.b.c.d/x dove: i. a, b, c, d sono numeri interi compresi tra 0 e 255 che specificano l indirizzo della sotto-rete; ii. /x, sta ad indicare che gli indirizzi IP di tutte le interfacce della sotto-rete condividono un medesimo prefisso lungo x 1 bit, prefisso che, a sua volta, coincide con gli x bit più a sinistra dell indirizzo IP della sotto-rete stessa. Gli x bit che costituiscono il prefisso dell indirizzo della sotto-rete e il prefisso degli indirizzi di tutte le interfacce che compongono la sotto-rete stessa si chiama maschera della sotto-rete. 71

72 Indirizzamento IP- SottoReti- La sotto-rete di indirizzo Esempi (5/6) /24 è costituita da tutte le interfacce i cui indirizzi IP condividono il seguente prefisso lungo 24 bit: La sotto-rete di indirizzo /17 è costituita da tutte le interfacce i cui indirizzi IP condividono il seguente prefisso lungo 17 bit:

73 Indirizzamento IP- SottoReti- Esempi (6/6) La rete (costituita da sotto-reti) considerata nell Esempio 1 ha i seguenti indirizzi di sottorete: / / /24 73

74 Indirizzi di Sotto-Rete e Tabelle di Inoltro (1/2) Come già visto, al fine di minimizzare la memoria richiesta, la Tabella di Inoltro presente in ciascun router riporta le coppie <prefisso, porta di uscita> per ciascuna sotto-rete raggiungibile da una porta di uscita del Router. Specificatamente, i. Prefisso èla sequenza di bit che costituisce il prefisso ii. dell indirizzo della sotto-rete in esame; Porta di uscita è il numero d ordine della porta di uscita del router dalla quale la sotto-rete in oggetto è raggiungibile. Come già detto, ciascun datagramma in arrivo al router è inoltrato verso la corrispondente porta di uscita applicando la Regola del prefisso più lungo 74

75 Indirizzi di Sotto-Rete e Tabelle di Inoltro- Esempio (2/2) Prefisso di sotto-rete Porta di uscita Altrimenti 3 Esempi: Con: Qual è la porta di uscita? Con: Qual è la porta di uscita? 75

76 Indirizzamento Gerarchico in Internet Ovviamente, al fine di minimizzare la dimensione di una Tabella di Inoltro, è necessario che il numero di sotto-reti raggiungibili da ciascuna delle porte di uscita di un router sia il più grande possibile. Ciò significa che, per quanto possibile, ciascuna sottorete dovrebbe essere costituita da interfacce con indirizzi IP il più possibile contigui (cioè, in sequenza). La strategia adottata da Internet per assegnare opportunamente gli indirizzi IP alle sotto-reti e alle corrispondenti interfacce è nota come: Classless InterDomain Routing (CIDR) 76

77 CIDR- Definizione (1/4) Nella strategia (CIDR) di assegnazione degli indirizzi IP abbiamo che: i. La rete è suddivisa in sotto-reti e, eventualmente, ogni sotto-rete è suddivisa in più sotto-sotto-reti. ii. A ciascuna sotto-rete è assegnato un indirizzo del tipo: a.b.c.d/x iii. A ciascuna sotto-sotto-rete è assegnato un indirizzo del tipo: a.b.c.d/y con y>x. 77

78 CIDR- Definizione (2/4) iii. A tutte le interfacce di una stessa sotto-sottorete sono assegnati indirizzi IP che condividono la prima parte lunga y bit dell indirizzo (prefisso di sotto-sotto-rete). Esempio di applicazione CIDR: Indirizzo di Sotto-Rete: / Indirizzo di sotto-sotto-rete: /

79 CIDR- Proprietà (3/4) Quindi, in accordo alla strategia CIDR, i 32 bit dell indirizzo IP assegnato a ciascuna interfaccia è suddiviso in 2 parti: i. Una prima parte costituita dai primi y 1 bit più a sinistra dell indirizzo che individua il prefisso della sotto-sottorete alla quale l interfaccia appartiene ii. Una seconda parte costituita dagli ultimi (32-y) bit più a destra dell indirizzo che è specifica dell interfaccia considerata. sub-subnet part interface part /23 79

80 CIDR- Proprietà (4/4) La strategia di assegnazione degli indirizzi IP attuata da CIDR è, quindi, di tipo gerarchico. Ciò implica che: i. i Router che interconnettono sotto-reti distinte possono effettuare l inoltro dei datagrammi ricevuti dalle porte di ingresso esaminando solo i prefissi degli indirizzi IP di destinazione contenuti nei datagrammi; ii. i router che si trovano all interno di una sotto-rete possono effettuare l inoltro dei datagrammi ricevuti dalle porte di ingresso esaminando solo i suffissi (cioè, gli ultimi (32-x) bit) degli indirizzi IP di destinazione contenuti nei datagrammi. 80

81 Indirizzo IP di tipo Broadcast Il protocollo IP impiega il seguente (particolare) indirizzo per indicare che il datagramma corrispondente deve essere ricevuto da tutti i nodi che costituiscono la rete. Specificatamente, quando un router riceve da una delle sue porte di ingresso un datagramma che ha come indirizzo di destinazione: allora inoltra il datagramma verso tutte le sue porte di uscita. 81

82 Come ottenere un Indirizzo IP Ogni interfaccia della Rete Internet deve possedere un indirizzo IP specifico, cioè globalmente unico. L organizzazione internazionale ICANN (Internet Corporation for Assigning Names and Numbers) assegna blocchi di indirizzi IP contigui (cioè, con numerazione in sequenza) a ciascuna sotto-rete richiedente. L Amministratore della sotto-rete assegna manualmente (ossia, configura manualmente) alcuni degli indirizzi IP a disposizione a tutte le interfacce dei router che fanno parte della sotto-rete in oggetto. I singoli Utenti-Terminali della sotto-rete possono richiedere indirizzi IP temporanei in modo automatico (ossia, senza intervento diretto dell Amministratore di Rete), facendo ricorso al così detto: Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) 82

83 DHCP- Generalità (1/2) DHCP permette ad ogni utente che voglia connettersi ad una (specifica) sotto-rete di ottenere temporaneamente in Indirizzo IP tra quelli che la sotto-rete ha avuto assegnati ma, in quel momento, non sono utilizzati. Quando l utente si disconnette dalla sottorete (utente nomade), l indirizzo IP che gli era stato assegnato gli viene rimosso e torna a far parte di quelli a disposizione della sotto-rete. 83

84 DHCP- Generalità (2/2) Per poter essere implementato, DHCP richiede che nella sotto-rete sia presente un particolare server, detto Server DHCP. Il Server DHCP: i. memorizza gli indirizzi IP temporaneamente liberi (ossia, che possono essere assegnati); ii. gestisce le fasi di assegnazione di un indirizzo IP e di rilascio di un indirizzo IP. Per sua natura, DHCP è un esempio di protocollo clienteservente. Per ogni nuovo utente che richiede un indirizzo IP, il DHCP prevede l espletamento di 4 fasi: i. Fase di DHCP Discover ; ii. Fase di DHCP Offer ; iii. Fase di DHCP Request ; iv. Fase di DHCP ACK. 84

85 DHCP- Architettura di Sistema Client-Server A Server DHCP B E arriving DHCP client needs address in this sub-network 85

86 Fase di DHCP Discover (1/2) In questa fase, il cliente che vuole richiedere un indirizzo IP per connettersi alla sotto-rete effettua le seguenti azioni i. Costruisce un messaggio di richiesta di indirizzo IP, messaggio noto come DHCP Discovery message. Il suddetto messaggio contiene un identificatore di Transazione (ovvero, un numero di sequenza) che lo identifica univocamente. ii. Il cliente incapsula il DHCP Discovery message nel campo payload di un datagramma IP. Il suddetto datagramma ha: o Source Address: o Destination Address: (indirizzo broadcast) 86

87 Fase di DHCP Discover (2/2) iii. iv. o o L adattatore del cliente incapsula, a sua volta, il suddetto datagramma IP in una trama di Strato di Collegamento. La suddetta trama ha: MAC Source address: l indirizzo MAC dell adattatore del cliente; MAC Destination address: FF-FF-FF-FF-FF-FF (indirizzo MAC broadcast). L adattatore del cliente invia la Trama nella sotto-rete alla quale vuole connettersi. 87

88 Fase di DHCP Offer (1/2) Dopo che il Server DHCP ha ricevuto e letto il DHCP Discovery message che gli è pervenuto, il DHCP Server effettua le seguenti azioni: 1) Costruisce un DHCP Offer Message nel quale o o o o indica: il numero di sequenza prelevato dal DHCP Discovery message; l indirizzo IP proposto al cliente (yiaddr; vedi Figura); il tempo di vita dell indirizzo IP proposto, ossia la quantità di tempo per cui il cliente può usare l indirizzo IP proposto; il prefisso della sotto-rete alla quale il cliente sta chiedendo di connettersi. 88

89 Fase di DHCP Offer (2/2) 2) Incapsula il DHCP Offer Message nel campo payload di un (nuovo) datagramma IP. Il suddetto datagramma ha: o o Source Address: l indirizzo IP del Server DHCP; Destination Address: (indirizzo IP broadcast); 3) L adattatore del DHCP server incapsula il suddetto datagramma in una (nuova) Trama. La Trama ha: o o MAC Source address: l indirizzo MAC del DHCP Server; MAC Destination address: FF-FF-FF-FF-FF-FF; 4) L adattatore del DHCP server invia la trama nella sotto-rete. 89

90 Fase di DHCP Request (1/2) Dopo che il cliente ha ricevuto e letto il DHCP Offer Message, il cliente effettua le seguenti azioni: 1) costruisce un DHCP Request message nel quale indica: o il numero di sequenza del messaggio incrementato di una unità rispetto al numero di sequenza o impiegato in precedenza; l accettazione dell indirizzo IP proposto dal DHCP Server; 2) incapsula il DHCP Request Message nel campo payload di un nuovo datagramma IP. Il suddetto datagramma ha: o Source Address: o Destination Address: (indirizzo IP broadcast) 90

91 Fase di DHCP Request (2/2) 3) L adattatore del cliente incapsula il suddetto datagramma IP in una (nuova) trama. La trama ha: o o MAC source address: l indirizzo MAC del cliente; MAC destination address: FF-FF-FF-FF-FF-FF; 4) L adattatore invia la Trama nella sotto-rete. 91

92 Fase di DHCP ACK (1/2) Dopo che il DHCP Server ha ricevuto e letto il DHCP Request Message, il Server esegue le seguenti azioni: 1) costruisce un DHCP ACK Message nel quale: o conferma l indirizzo IP proposto al cliente e il corrispondente tempo di vita; o indica lo stesso numero di sequenza riportato nel DHCP Request message ricevuto; 92

93 Fase di DHCP ACK (2/2) 2) Incapsula il DHCP ACK message in un nuovo datagramma IP. Il suddetto datagramma ha: o Source address: l indirizzo IP del DHCP Server; o Destination address: (broadcast). 3) L adattatore del DHCP Server incapsula il datagramma in una (nuova) Trama. La trama ha: o o MAC Source address: l indirizzo MAC del DHCP Server; MAC Destination address: FF-FF-FF-FF-FF-FF. 4) L adattatore invia la Trama nella sotto-rete. 93

94 DHCP- Conclusione Dall istante in cui il cliente riceve il DHCP ACK message, può usare l indirizzo IP offerto come proprio indirizzo IP per il Tempo di Vita pattuito. Allo scadere del Tempo di Vita pattuito, il DHCP Server considera l indirizzo IP offerto al cliente come di nuovo libero (non più utilizzato) 94

95 DHCP- Riepilogo (1/2) Riepilogando, l impiego del DHCP è utile quando: i. i clienti si connettono e disconnettono dalla sotto-rete frequentemente (nomadic clients); ii. il numero di potenziali clienti supera il numero di indirizzi IP disponibili per la sotto-rete; iii. si vuole rendere automatica l assegnazione degli indirizzi IP di clienti richiedenti. 95

96 DHCP- Riepilogo (2/2) DHCP server: DHCP discover src: dest: yiaddr: transaction ID: 654 arriving client tempo DHCP request src: dest: yiaddr: transaction ID: 655 Lifetime: 3600 sec DHCP offer src: dest: yiaddr: transaction ID: 654 Lifetime: 3600 sec DHCP ACK src: dest: yiaddr: transaction ID: 655 Lifetime: 3600 sec 96

97 Domain Name System (DNS) (1/5) Gli indirizzi IP sono numerici e, quindi, di difficile memorizzazione. Per questo motivo, è stato definito un meccanismo di identificazione alfabetica degli indirizzi IP (di sotto-rete e di utente terminale) che va sotto il nome di Domain Name System (DNS). Il DNS definisce una struttura gerarchica di indirizzi alfabetici che sono univocamente associati ai corrispondenti indirizzi IP. I Server DNS provvedono alla traduzione alfabetico -> numerica e numerica-> alfabetica degli indirizzi 97

98 Domain Name System (DNS) (2/5) La struttura degli indirizzi alfabetici definita dal DNS è strettamente gerarchica e si articola (essenzialmente) su 4 livelli, di ordine via via decrescente: i. radice (root): indica la radice dell albero dei nomi; ii. primo livello: individua il tipo di struttura, che può identificare una topologia di organizzazione, una nazione o entrambe; iii. secondo livello: individua la specifica organizzazione all interno della struttura; iv. terzo livello: individua la struttura locale (dipartimento) all interno dell organizzazione; v. quarto livello: individua l utente terminale finale all interno della struttura locale 98

99 DNS (3/5) La struttura del primo e secondo livello è riportata in Figura. Root com edu gov mil net int org ci 99

100 DNS (4/5) Essa prevede (almeno) sette tipi di organizzazioni, e cioè: i. com: organizzazioni commerciali; ii. edu: istituzioni di istruzione; iii. gov: organizzazioni governative; iv. mil: organizzazioni militari; v. net: organizzazioni di supporto alla rete Internet; vi. int: organizzazioni internazionali; vii. org: organizzazioni diverse dalla precedente; viii. ci : country identifier (due lettere; it per l Italia) 100

101 DNS (5/5) Nel DNS, gli indirizzi completi di utente vengono generati unendo in sequenza gli identificatori dei vari livelli, procedendo dal livello più basso sino al primo livello, e separando i vari identificatori mediante punti. Ad esempio, enzo.infocom.edu.it nick.elet.uniroma1.edu.it 101

102 Internet Control Message Protocol (ICMP) 102

103 ICMP- Motivazioni o o o o Il protocollo IP è senza connessione e non affidabile. Se un router non riesce ad instradare o a consegnare un datagramma o se riscontra situazioni anomale (tra cui congestione di rete) deve poterle notificare al mittente del datagramma, affinchè siano attuate opportune operazioni per correggere il problema. un dispositivo di rete non funziona correttamente o non funziona del tutto (incluse le linee di collegamento); l host di destinazione è temporaneamente o permanentemente disconnesso dalla rete; il contatore del Time to Live del datagramma arriva a zero e il datagramma è scartato; i router o le linee intermedie sono talmente congestionate da non poter convogliare il traffico in transito. 103

104 ICMP- Generalità (1/2) Per consentire ai router di potersi scambiare informazioni su tali situazioni si usa ICMP (Internet Control Message Protocol). ICMP è parte integrante di IP e deve essere incluso in ogni implementazione di IP I messaggi ICMP sono: i. trasportati in rete per mezzo dei datagrammi IP; ii. incapsulati nella parte dati (campo payload) del datagramma IP. 104

105 ICMP- Generalità (2/2) In essenza, il protocollo ICMP è un protocollo che serve a: i. segnalare eventuali situazioni anomale nel trasferimento dei pacchetti IP; ii. controllare il trasferimento dei pacchetti IP; iii. notificare alle sorgenti eventuali problemi (ad esempio, errori di indirizzamento). 105

106 ICMP- Funzionamento In caso di malfunzionamento della rete, ICMP provvede ad uno scambio di messaggi fra i nodi coinvolti per segnalare l errore. La funzione di ICMP è solo di notifica degli errori all utente di origine e non specifica le azioni che devono essere prese per rimediare agli errori ed ai malfunzionamenti. Se causa del problema è un router intermedio, ICMP può solo notificare che esiste un problema, ma non da quale router dipenda. Ogni messaggio ICMP è in relazione ad uno specifico datagramma (contiene, quindi, anche un identificativo del particolare datagramma che ha generato l errore). 106

107 ICMP- Formato dei messaggi I Messaggi ICMP hanno un campo tipo e un campo codice, e, inoltre, contengono l header e i primi 8 byte del payload del datagramma che ha provocato l errore. Tipo Codice Descrizione 0 0 Risposta eco (a ping) 3 0 rete destin. irraggiungibile 3 1 host destin. irraggiungibile 3 2 protocollo dest. irraggiungibile 3 3 porta destin. irraggiungibile 3 6 rete destin. sconosciuta 3 7 host destin. sconosciuto 4 0 riduzione (controllo di congestione) 8 0 richiesta eco 9 0 annuncio del router 10 0 scoperta del router 11 0 TTL scaduto 12 0 errata intestazione IP 107

108 Conversione degli Indirizzi IP negli Indirizzi MAC- Address Resolution Protocol (ARP) 108

109 Indirizzi IP e Indirizzi MAC (1/2) o o o o o o Indirizzo IP a 32 bit: indirizzo a livello di rete; analogo all indirizzo postale di una persona: hanno una struttura gerarchica e devono esser aggiornati quando una persona cambia residenza; è associato ad una interfaccia o ad una sottorete. Indirizzo MAC a 48 bit: analogo al numero di codice fiscale di una persona: ha una struttura piatta e non varia a seconda del luogo in cui l utente si trasferisce; indirizzo a 48 bit è associato ad un adattatore. 109

110 Indirizzi IP e Indirizzi MAC (2/2) o Poiché, quindi, ogni interfaccia (di utente e di router) dispone sia di un indirizzo IP che un indirizzo MAC, nasce il seguente problema: dato un indirizzo IP, determinare l indirizzo MAC corrispondente. Ad ogni nodo di rete (utente o route), l Address Resolution Protocol (ARP) ivi implementato permette di determinare l indirizzo MAC corrispondente ad un dato indirizzo IP. 110

111 ARP- Generalità (1/3) Lo scenario di applicazione tipico di ARP è riportato in Figura A-2F-BB AD LAN F7-2B D7-FA-20-B C-C4-11-6F-E

112 ARP- Generalità (2/3) Più specificatamente, ogni adattatore presente in un nodo di rete (utente o router) implementa ARP avvalendosi della Tabella ARP memorizzata localmente nell adattatore stesso. Ciascuna riga della Tabella ARP memorizzata nell Adattatore H contiene: i. l indirizzo IP di una interfaccia che fa parte della stessa sotto-rete alla quale appartiene l Adattatore H; ii. l indirizzo MAC corrispondente all indirizzo IP; iii. il Tempo di Vita Restante (Time-To-Live,TTL), ossia l intervallo di tempo scaduto il quale la riga in oggetto verrà rimossa dalla Tabella ARP (tipicamente, 20 minuti). 112