Riassunto esame Reti e internet, Prof. Angelo Romeo, libro consigliato Reti di calcolatori, Teneunbaum

PRINCIPI DELLA PROGETTAZIONE INTERNET

Assicurarsi che funzioni, prima di dichiarare terminato lo standard

 Renderlo semplice

 Fare scelte chiare (resistere alla ridondanza)

 78 107

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Sfruttare la modularità (per non dover modificare tutto)

 Aspettarsi eterogeneità (sottoreti con caratteristiche molto diverse)

 Per questo, evitare opzioni e parametri statici

 Mirare ad un buon progetto non necessariamente perfetto

 Essere rigorosi nella trasmissione e tolleranti nella ricezione

 Sì alla scalabilità (es. database distribuiti)

 Considerare prestazioni e costi



PROTOCOLLO IP

Protocollo senza connessione, non garantisce l'ordine né l'arrivo dei pacchetti, e usa

ICMP per il controllo errori. Garantisce solo Best Effort: servizi non garantiti perché si

appoggia su reti di cui non sa niente => non garantisce niente, né l’ordine dei

pacchetti, né il loro arrivo.

Indirizza, inoltra, frammenta e riassembla pacchetti. Si usa ICMP per risolvere i

problemi.

Funzionalità: tipiche dello strato di rete: indirizzamento, inoltro, frammentazione e

riassemblaggio pacchetti

FORMATO DATAGRAMMA IPV4

Versione 4 bit: versione del protocollo

 adottata. E’ la più diffusa, ma possono

coesistere più versioni IP

contemporaneamente.

IHL (Ip Header Lenght): Poiché la lunghezza

 dell’intestazione non è costante, c’è

bisogno di un campo che indichi la lunghezza dell’intestazione in

parole da 32 bit (min. 5-20 byte, max. 15-60 byte). Poi payload.

INTESTAZIONE: parte fissa 20byte

PAYLOAD: Opzionale, lunghezza variabile

Differentiated Service (type of service = 8 bit; 6 bit per classi di priorità, 2 bit

 per segnali di explicit congestion):Specifica i livelli di qualità richiesti host per

host per quel particolare datagramma.

Vers. RFC791

o Bit 1-3 per indicare l’importanza del datagramma da 0 a 7

 Bit 4 (D-bit) per richiedere basso Delay (1000)

 Bit 5 (T-bit): per richiedere il massimo throughput (0100)

 Bit 6 (R-bit): per richiedere alta affidabilità (0010)

 Bit 7-8: per usi futuri



Vers. RFC1349

o Bit 1-6: come nella versione RFC791

o Bit 7: per richiedere minimo costo

o

Total Lenght: Specifica la lunghezza totale (intestazione + payload) del

 16

datagramma 16 bit (2 -1 = 65535byte (troppi per Internet); i campi successivi

sono dedicati alla frammentazione.

Identification (16 bit): è il numero del datagramma assegnato dal processo

 sorgente. E’ importante in caso di frammentazione per ricostruire il

datagramma completo. Viene incrementato per ogni datagramma inviato. Il

router, che frammenta il datagramma, copia questo valore in ogni frammento.

Flags (3 bit): X, DF, MF

o X per usi futuri

 DF (don’t fragment): se DF==1, il datagramma non può essere

 frammentato; se DF == 0 sì.

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MF (more fragment): se MF == 0 è l’ultimo frammento; se ==1

 altri frammenti seguiranno

Fragment Offset (13 bit): indica la posizione dei dati nel frammento originale in

 13

parole di 8 byte. Possono essere supportati fino a 2 = 8192 frammenti. Se

anche un solo pacchetto non arriva a destinazione, viene scartato l’intero

datagramma.

Time to Live (8 bit): tempo di vita, è contatore utilizzato per limitare la vita del

 pacchetto (se ci sono loop bisogna evitare che circoli per sempre); inizializzato

dalla sorgente e decrementato ad ogni router attraversato (salto); quando

raggiunge lo zero, il datagramma è scartato; il datagramma può attraversare

8

fino a 2 -1 router = 254

Protocol (8 bit): indica a quale processo di trasporto deve essere consegnato il

 payload del datagramma: TCP, UDP o altri.

Header Checksum (16 bit): verifica la correttezza dell’intestazione; l’algoritmo

 somma tutti i gruppi di 16 bit e ne considera il complemento ad 1: deve essere

0 all’arrivo; deve essere ricalcolato ad ogni salto perché il campo time-to-live

cambia sempre

Source Address (32 bit) e Destination Address (32 bit):

 indirizzo IP dell’interfaccia sorgente (numero di rete e di

host), non dell’utente

Options (lunghezza variabile a multipli di 4 byte): per

 includere nuove info non presenti nel formato originale o

raramente usate->

Padding (variabile): rende l’intestazione di lunghezza multipla di 32 bit



FRAMMENTAZIONE DEL DATAGRAMMA

Due strategie: trasparente e non trasparente. iP implementa la strategia non

trasparente: una volta che il datagramma è stato frammentato, ogni frammento è

trattato come se fosse un pacchetto originale.

l’host sorgente invia datagramma IP scegliendo la dimensione uguale alla MTU

 della rete sorgente

forse verrà frammentato: scambiando info, si adatta alla minima MTU delle

 sottoreti attraversate.

l’intestazione è copiata in ogni frammento. Inoltre ogni frammento ha anche

 altre informazioni relative al datagramma originale come “l’identification”

(numero del programma)

ogni datagramma è riassemblato a destinazione. Se manca un pezzo, viene

 scartato.

se il datagramma ha DF = 1 (non può essere frammentato), passa in una

 sottorete con MTU inferiore e viene scartato con messaggio ICMP.

INDIRIZZAMENTO E INSTRADAMENTO INTERNET

L’indirizzo IP è universale nel mondo. Tutti gli host sono raggiunti in modo univoco.

Ovviamente non ci possono essere due host nel mondo con lo stesso indirizzo IP.

L’IP identifica l’interfaccia di rete di un host sorgente/destinatario, non specifica

l’utente a livello applicativo.

Se l’host è collegato a 2 reti, ha 2 ip address.

Lo schema di indirizzamento gerarchico è sovrapposto agli indirizzi della rete

attraversata: il computer ha un indirizzo che lo rende utente di Internet, ma anche un

indirizzo MAC Ethernet che lo rende utente della rete Ethernet.

STRATEGIE DI INDIRIZZAMENTO:

classfull

 80 107

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subnet mask

 CIDR

 NAT



CLASSFULL (prima del 1993): indirizzo a 32 bit diviso in 5 classi di indirizzi: A B C D E

32

2 indirizzi divisi in due parti:

porzione rete (prefix)

 porzione host IP_address = Net_id.Host_id

 Notazione decimale puntata.

Classe A:

1 bit (0) di intestazione, 7 bit indirizzo di rete (Net_id),

24 bit indirizzo host (Host_id)

:

Classe B

2 bit (10) di intestazione, 14 bit indirizzo di rete, 16 bit

indirizzo host

Classe C:

3 bit (110) di intestazione, 21 bit indirizzo rete, 8 bit indirizzo host

Classe D: usata per il multicast, cioè spedizione a gruppi di host.

4 bit (1110) di intestazione, 28 bit indirizzo unico, condiviso da tutti gli host del gruppo

che ha quell'indirizzo

Classe E: indirizzi riservati per scopi di ricerca, usi futuri.

4 bit 1111 di intestazione, 28 bit di indirizzo unico.

Di fatto, le classi normalmente utilizzabili sono solo A,B,C. Ognuno dei 4 byte è

rappresentato in forma decimale con un numero che varia tra 0 e 255.

L’assegnamento è gestito da ente no-profit chiamato ICANN. Lo schema di

indirizzamento IP è gerarchico: gli indirizzi nella stessa rete hanno blocchi contigui. La

suddivisione tra Net_id e Host_id non è fissa.

Indirizzamenti speciali: tutti 0 = a questo host, tutti 1 = a tutti, 127.xx.yy.zz

(01111111.xx.yy.zz) = loopback (invia indietro a te stesso)

INSTRADAMENTO PER PROTOCOLLO IP

Sappiamo che i router processano i datagrammi in due fasi:

Routing: creazione delle tabelle di instradamento e

 loro gestione

Forwarding: vero e proprio inoltro



Instradamento: scegliere un percorso per permettere ai

datagrammi di arrivare a destinazione.

Ogni datagramma passa attraverso vari router e sottoreti. I

router inoltrano i datagrammi verso la sottorete in cui si

trova l’host destinazione considerando solo la parte Net_id

dell’indirizzo. La parte Host_id viene considerata quando il

datagramma arriva nella sottorete dell’host di

destinazione. Esempio di instradamento per il protocollo IP

->

Inoltro:

Diretto: host sorgente e host destinazione sono nella stessa sottorete; Net_id

 coincidono; il mittente, guardando l’ip della destinazione, capisce che si trova

nella sua stessa rete; consulta la tabella di corrispondenza tra indirizzi IP e MAC

nel caso di rete locale; passa pacchetti a livello inferiore con header MAC del

destinatario

Indiretto: i due host non si trovano nella stessa rete => il mittente deve

 scegliere il router a cui inviare il datagramma; due possibilità:

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invia il pacchetto ad un altro router con inoltro diretto (tabelle di routing),

o passandolo a livello inferiore con header MAC

invia il pacchetto all’host destinazione se si trova nella stessa sottorete

o del router (attraverso inoltro diretto)

Le tabelle di routing contengono triple:

indirizzo della rete di destinazione (R)

 indirizzo del prossimo router IP (I)

 linea di uscita (T)



Come nei protocolli senza connessione, indicano solo il passo successivo, non il

percorso completo. Ogni router prende decisioni indipendentemente dagli altri router

(in locale).

Necessità di avere Tabelle di routing Dinamiche: ogni router impara nel tempo e le

tiene costantemente aggiornate. A causa di instabilità di Internet, nuovi host e reti

vengono costantemente aggiunti/rimossi. In caso di errore alcuni percorsi potrebbero

non essere usati ulteriormente. Imparato un percorso, un router lo memorizza e

continua ad usalo per un certo periodo di tempo. Alcuni protocolli sono concepiti per il

controllo e la gestione della rete (es. SNMP, CMOT).

ALGORITMO DI INOLTRO

Si applica al generico router x (IP_addr_X) per ogni pacchetto ricevuto:

estrai l’indirizzo IP nel campo “destination IP address” del pacchetto ricevuto

 (IP_addr_Y)

se nel campo “source route option” è richiesto uno specifico percorso, inoltralo

 su quello

se l’indirizzo coincide con il router x stesso, estrai il payload e passalo allo strato

 superiore secondo quanto indicato nel campo “protocol”

decrementa il TTL del datagramma

 se TTL == 0, scarta il pacchetto e invia un messaggio all’host sorgente tramite

 ICMP, altrimenti valuta Net_id

se Net_id coincide con una delle reti a cui è connesso il router x, inoltralo

 direttamente traducendo l’indirizzo IP in indirizzo fisico

altrimenti, se Net_id è in tabella di routing, inoltralo secondo la tabella

 altrimenti, invia pacchetto a router di default

 altrimenti dichiara errore e scarta il pacchet