IL LIVELLO RETE IN INTERNET Protocollo IP

Transcript

10110
Reti di Calcolatori
01100
01011
IL LIVELLO RETE IN INTERNET
Protocollo IP
D. Talia – RETI DI CALCOLATORI - UNICAL
10110
4-1
Il Protocollo IP
01100
01011

IPv4

Datagram IP: formato

Indirizzi IP: formato

Protocolli di controllo

IP mobile

IP senza classe

IPv6
4-2
1
10110
Internet
01100
01011
Internet è una collezione di reti basata su IP
10110
01100
4-3
Internet Protocol (IP)
01011

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.
4-4
2
10110
01100
Datagram IP
01011

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
65.535 byte. Di solito ha lunghezza pari a circa
1024 byte.
10110
01100
4-5
Formato del preambolo IP
01011

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 65.535 byte.
4-6
3
Formato del preambolo IP
10110
01100
01011

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)
10110
4-7
Formato del datagram IP
01100
01011

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.
4-8
4
Datagrammi IP
10110
01100
01011

Possono essere ritardati

Duplicati

Distribuiti fuori ordine

Persi (e devono essere rispediti)

Possono
cambiare
percorso
da
pacchetto
a pacchetto dello stesso messaggio (connectionless
oriented)
4-9
Indirizzi IP: assegnazione
10110
01100
01011

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.
4-10
5
10110
Indirizzi IP: dettagli
01100
01011

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.
4-11
10110
Classi Indirizzi IP
01100
01011
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:
196.115.29.73
4-12
6
Dimensioni delle Reti
10110
01100
01011

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.
4-13
Indirizzi Speciali
10110
01100
01011
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.
4-14
7
IP - Protocolli di Controllo
10110
01100
01011

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.
4-15
Tecniche di risoluzione degli indirizzi fisici
10110
01100
01011

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.
4-16
8
IP - Protocolli di Risoluzione degli indirizzi
10110
01100
01011
• 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.
10110
4-17
Protocolli di Routing in/tra Sistemi Autonomi
01100
01011

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.
4-18
9
10110
01100
Address Resolution Protocol (ARP)
01011
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
4-19
10110
01100
01011
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
aW
4-20
10
10110
01100
01011
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.

10110
4-21
Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP)
01100
01011

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.
4-22
11
Routers e Indirizzamento
10110
01100
01011

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.
4-23
10110
Maschera di indirizzo
01100
01011
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.
4-24
12
IP mobile
10110
01100
01011

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.
10110
01100
4-25
Indirizzamento IP: Problemi con le Classi
01011

Crescita di Internet

Esaurimento di indirizzi

Spazio delle tabelle di routing

Overhead di comunicazione
4-26
13
Il futuro: un nuovo IP
10110
01100
01011
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 -> 2 128 indirizzi IP,
· header semplificato: 7 campi contro 13
· funzioni di autentificazione e privacy, basate su crittografia.
Non completamente compatibile con IPv4: coesistenza decennale.
4-27
Caratteristiche di IPv6
10110
01100
01011
Lunghezza degli indirizzi, non più a 32 bit, ma a
128 bit: 3 × 1038 indirizzi.
Questo significa che sulla terra (oceani e mari
compresi) verrebbero ad esistere 7 × 1023 indirizzi
IP per m2.
Indirizzi con 8 gruppi di 4 cifre esadecimali
ESEMPIO:
917B:88C9:FFFF:FF00:0000:15EC:1296:FF0A
4-28
14
Caratteristiche di IPv6
10110
01100
01011
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.
4-29
10110
Caratteristiche del preambolo IPv6
01100
01011
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
4-30
15