Fondamenti di Internet e Reti - appunti

(ICMP, ARP, RARP, OSPF, RIP).

Data Plane a livello rete

I segmenti dello strato di trasporto sono trasferiti dallo strato di rete, partendo dall'host sorgente e

diretti all'host destinazione.

È un protocollo implementato in ogni host e in ogni router.

I pacchetti che arrivano in ogni nodo vengono letti e inoltrati sulle interfacce di uscita in base alle

informazioni contenute negli header.

Il servizio di rete deve essere il più leggero possibile, quindi fornisce una garanzia di consegna detta

best effort (non ho una vera e propria garanzia che il pacchetto arrivi a destinazione).

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Pacchetti dello stesso flusso TCP possono seguire strade diverse, quindi non è possibile garantire la

consegna in ordine (motivo per cui TCP si occupa anche di riordinarli).

Gli algoritmi di routing determinano il percorso end-to-end attraverso la rete.

La tabella di routing governa l'attraversamento (local forwarding) di questo router.

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Indirizzamento e inoltro

giovedì 3 maggio 2018 09:22

L'indirizzo IP è una sequenza di 32 bit, scritto (a beneficio degli esseri umani) nella forma x.y.z.w, ovvero 4

numeri decimali frutto della conversione dei 4 gruppi di 8 bit ottenuti dai 32 iniziali (Dottet decimal notation).

Serve ad identificare in modo univoco un'interfaccia di rete di un host o router ( che possono avere più

interfacce).

Ciascuna macchina che si affaccia alla rete pubblica ha un suo IP univoco.

L'ISP ha a disposizione un blocco di indirizzi IP che distribuisce alle interfacce dei singoli apparati.

L'indirizzo IP è gerarchico, esiste una parte più significativa (Netid) e una seconda parte (Hostid)

Classless Inter-Domain Routing (CIDR)

Gli indirizzi vengono forniti di un "barra qualcosa", che indica quali dei bit sono associati al NetId

Netmask

La netmask è un numero binario di 32 bit che si occupa di indicare il /n.

Inizia infatti con n bit posti a 1, con n pari alla lunghezza del NetID; i restanti 32-n sono 0.

Indica quindi quali bit di un indirizzo ip sono assegnati al NetID.

Es.: Indirizzo IP 193.17.31.45 e Netmask: 255.255.255.0

La rete a cui appartiene l'indirizzo è 193.17.31.0.

La netmask fornisce la chiave d'interpretazione dell'indirizzo ip.

Possono essere espressi entrambi con notazione decimale puntata.

Nei pacchetti è indicato solo l'indirizzo IP (indirizzi univoci).

• Esempio: NetiD 130.86.O.O

Rappresenta tutti i 216 indirizzi IP che iniziano con il pattern di bit 10000010 01010110

• Questo si può scrivere come

Coppia: 130.86.0.0 + Netmask

255.255.0.0

130.86.0.0/16

— Intervallo (range) [130.86.0.0 , 130.86.255.255]

Una rete IP è un insieme di interfacce (host + router) fisicamente interconnesse, tipicamente con switch e hub.

Un host può avere più interfacce di rete (dual homing), ma ogni interfaccia deve appartenere a reti IP diverse.

L'IP costituito da solo NetId (HostID solo 0) è un indirizzo speciale che identifica la rete.

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Indirizzi privati

Utilizzabili da chiunque ma solo in ambito privato (non univoci).

Un router non deve mai inoltrare un pacchetto con destinazione un indirizzo

IP privato verso una propria interfaccia di uscita che abbia un indirizzo IP

pubblico.

Indirizzi speciali

Indirizzo di rete: indica la rete il cui indirizzo è contenuto nel NetID

Indirizzo di Broadcast diretto: campo HostID di soli 1: pacchetto destinato a tutte le macchine della rete.

Indirizzo di Broadcast limitato: campo di soli 1: pacchetto destinato a tutte le macchine della stessa rete di

chi invia il pacchetto.

Quando il campo NetID è posto a 0, l'indirizzo indica un host sulla stessa rete del mittente.

Un indirizzo di soli 0 indica il mittente stesso del pacchetto.

Infine, l'indirizzo con il primo ottetto pari a 127 e gli altri campi qualsivoglia indica il loopback sullo stesso host.

Procedure di assegnamento degli indirizzi

Internet Assigned Numbers Authority: coordina e pianifica l'assegnazione degli indirizzi IP su base mondiale.

IANA assegna blocchi di indirizzi a 5 RIRs (Regional Internet Registries).

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Subnetting

giovedì 3 maggio 2018 10:33

Le reti /16 e /8 sono troppo grandi, poco adatte a corrispondere ad uniche reti di livello 2.

Si tende quindi a separare queste macchine in più reti, in modo tale che ciascuna rete agisca

indipendentemente dall'altra (per questioni sia di performance che di management).

Il concetto di suddivisione gerarchica degli indirizzi è ripreso dal mondo delle reti telefoniche (Area

code - Exchange - Connection ). 6

Rimangono quindi 6 bit per il campo host, quindi ogni rete supporta 2 -2 host

Variable Length Subnet Mask (VLSM)

Applico una prima netmask, e successivamente applico ad essa una seconda mask per dividere

ulteriormente la sottorete Fondamenti di Internet e Reti Pagina 30

Tabelle di routing e inoltro pacchetti

giovedì 3 maggio 2018 11:02

IP è una tecnica di internetworking, nato per connettere reti locali, consentendo loro di comunicare.

Se un pacchetto deve andare da una macchina all'altra in una rete locale, IP assume che la rete

locale abbia un meccanismo tale da consentire il trasferimento di bit da un punto fisico all'altro.

Suddivide l'inoltro:

Diretto: quando la destinazione è nella stessa rete IP

Indiretto: quando la destinazione non è nella stessa rete IP

Trasmissione di pacchetti nelle rete locali attraversate (incapsulati in trame di livello 2, basandosi

sugli indirizzi fisici (MAC) dei dispositivi).

Inoltro

Router: dispositivi di internetworking con interfacce di uscita multiple.

Anch'essi seguono tecniche di inoltro diretto o indiretto:

Diretto: più di un'interfaccia dove poterlo effettuare

Indiretto: si base su tabelle di routing dove è definita la "rotta" di instradamento

L'inoltro IP può essere:

Destination based: basato solo sull'indirizzo di destinazione

Next Hop Routing: nelle tabelle di routing per ogni rete di destinazione è indicato solo il

prossimo router (next-hop) nel percorso verso la destinazione

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L'inoltro si basa sulla parte di NetID dell'indirizzo di destinazione, ed avviene da router in router

attraverso le reti IP.

Tutti gli host appartenenti alla rete di destinazione sono identificati nelle tabelle di routing da una

singola entry (Address Aggregation).

Requisiti di CIDR (Classless Inter-Domain Register)

Nelle tabelle di routing deve essere sempre indicata la lunghezza del NetID

I protocolli di routing devono supportare l'invio dell'informazione di Netmask insieme agli indirizzi di

rete in tutti i messaggi di annuncio di rotte (route advertisement).

Inoltro diretto e indiretto con le netmask

Per inoltre un pacchetto occorre capire se appartiene alla sottorete di una delle interfacce.

Per effettuare la verifica si confrontano bit a bit l'indirizzo dell'interfaccia e netmask con l'indirizzo di

destinazione e netmask.

Se i due risultati coincidono allora la sottorete è la stessa e si procede all'inoltro diretto.

Se i confronti sono negativi occorre procedere ad un inoltro indiretto, quindi si analizza la tabella di

routing del router.

Il confronto riga per riga si effettua allo stesso modo (AND bit a bit) usando la netmask relativa a

ciascuna riga.

Se il confronto dà esito positivo per più righe dalla tabella viene selezionata la riga con la netmask

che ha il maggior numero di 1 (longest prefix matching).

Aggregazione di indirizzi (supernetting)

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I core router ignorano il subnetting

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Internet Protocol (IP)

giovedì 10 maggio 2018 08:51

Servizio di comunicazione offerto da IP

Connectionless:

Paradigma packet-oriented (datagram)

Due pacchetti destinati allo stesso host possono "essere trattati" in maniera diversa

Non affidabile

Best-effort di consegna dei pacchetti senza garanzia di successo (es. servizio postale ordinario).

Altri servizi:

Indirizzamento: assegna un indirizzo universalmente riconosciuto.

Frammentazione/Deframmentazione: frammenta/deframmenta i pacchetti se il livello locale (2) lo richiede.

IP: caratteristiche

Le unit1a informative IP (IP-PDU) sono chiamate datagrammi IP o pacchetti IP.

IP header + payload di dati che ospita la PDU del livello trasporto.

Esegue la rilevazione e segnalazione di errori.

Controllo sul max lifetime.

Campi dell'header IP

VER: (4bit) versione del protocollo (IPv4, IPv6). Se non corrisponde alla versione del protocollo implementata sul router

ricevente, il pacchetto viene scartato.

HLEN: (4bit) header length

Total length: (16 bit) lunghezza del pacchetto in byte. Una volta sottratta la dimensione dell' header dà la lunghezza del

payload.

TOS type of service (8 bit): legato alla gestione del pacchetto nelle code dei router. Negli corso degli anni ha subito

diversi cambiamenti di significato. Il più recente è:

Protocol: indica il protocollo di livello superiore. Si utilizza per far transitare sia segmenti tcp che upd o messaggi di altri

protocolli, permettendo quindi la multiplazione.

TTL time to live: viene settato ad un valore elevato da chi genera il pacchetto e decrementato da ogni router

attraversato. Se il valore va a zero, il pacchetto viene scartato e viene generato un messaggio di errore verso la sorgente.

n.b. TTL viene decrementato in uscita dal router.

Frammentazione e ricostruzione

Un pacchetto con dimensioni superiori al limite imposto (MTU) dovrà essere diviso in frammenti, che vengono poi

riassemblati a destinazione.

SI suddivide quindi il payload e si aggiungono gli header.

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SI suddivide quindi il payload e si aggiungono gli header.

La frammentazione genera ricalcoli e a volte problemi, motivo per cui non è inclusa nell'ipv6.

Campi usati per la frammentazione

Identification: campo utilizzato per identificare i frammenti di uno stesso pacchetto.

Il numero di sequenza è riferito a parole di 8byte, quindi se un pacchetto da 2000byte viene diviso in due da 1000 il

primo frammento avrà Fragment Offset 0, il secondo 1000/8.

Flags: D (Do Not Fragment): posto a 1 se non si vuole che il pacchetto venga frammentato

M (More): è pari a 0 solo nell'ultimo segmento, indica quindi se ci sono altri frammenti successivi.

Opzioni

La parte iniziale dell'header IP è di 20 byte ed è sempre presente.

Campi opzionali possono allungare l'header fino ad un massimo di 60byte.

Control plane: protocolli di gestione di IP

Protocolli accessori utilizzati per un buon funzionamento del protocollo.