Il protocollo IPv4
prof.: Alfio Lombardo
Problematiche inerenti
all’interconnessione
•Armonizzazione dei servizi
•Supporto QoS
•Gestione dimensioni massime di pacchetto
•Compatibilita’ meccanismi di controllo di
flusso e di congestione
•Compatibilita’ tra schemi di indirizzamento
Protocolli di rete orientati alla
connessione (virtual circuit switching)
NODO
NODO
NODO
NODO
CIRCUITO VIRTUALE
Protocolli di rete orientati al
datagramma (datagram switching)
A
Nodo
Nodo
C
B
Nodo
Nodo
D
DATAGRAM
Servizi di Rete Connection Oriented
basso overhead di processamento durante il
trasferimento dei dati
isolamento delle singole sorgenti dal traffico
presente in rete
lunghi tempi di instaurazione della connessione
possibile spreco di risorse
caduta della connessione in caso di failure nella
sottorete
Servizi di Rete Connectionless
trasferimento di piccole quantità di dati
in tempi limitati
robustezza e flessibilità dei path
efficienza nell'uso delle risorse di rete
necessità di controllo del traffico offerto dalla
sorgente
processamento durante il trasferimento dei dati
CONCATENAZIONE DI
CIRCUITI VIRTUALI
M
ATM
X.25
M
SNA
OSI
M
M
CONCATENAZIONE DI
RETI DATAGRAMMA
M
M
M
M
Compatibilita’ tra schemi di indirizzamento
A
B
044.3.1436439667
151.97.6.5
137.67.2.4
035.3.5464439367
IP
OSI
137.67.2.4 044.3.1436439667
151.97.6.5 035.3.5464439367
TUNNELING
Ethernet A
Ethernet B
WAN
M
IP
Pacchetto IP
Tunnel
IP
Pacchetto WAN
M
IP
Pacchetto IP
Internetworking Protocol vers.4
Indirizzamento
Instradamento
Frammentazione
Indirizzamento IP
Network Address
Identifica la rete a cui e’
Connessa la macchina
(host o router)
Host Address
Identifica la macchina
all’interno della rete
Indirizzamento IP
A
B
C
D
E
Internet: quanti indirizzi?
Indirizzi di tipo A: (0.0.0.0
- 127.255.255.255)
126 reti con 16 milioni di host ciascuna
Indirizzi di tipo B: (128.0.0.0 - 191.255.255.255)
16382 reti con oltre 64000 hosts
ciascuna.
Indirizzi di tipo C: (192.0.0.0 - 223.255.255.255)
2 milioni di reti con più di 256 hosts
Esempio
L’indirizzo IP:
10000000 00000011 00000010 00000011
Classe B rappresentato come 128.3.2.3
I network numbers vengono assegnati dal Network
Information Center (NIC) per evitare conflitti.
Esempio
Ethernet 128.10.0.0
128.10.2.8
128.10.2.3
Multi homed
128.10.2.26
host
host
host
192.5.48.3
192.5.48.7
TokenRing
R
192.5.48.0
128.10.2.70
host
192.5.48.1
192.5.48.6
R
Convenzioni
netid
00…0000000
0000…….00000
host
11111111.11111111.11111111.11111111
netid
111……….…111
127
host
Identificativo di rete
Host su questa rete
Broadcast limitato
Broadcast diretto
Loopback
Indirizzi IP privati
IANA-Allocated, Non-Internet Routable,
IP Address Schemes
Class
Network Address Range
A
10.0.0.0-10.255.255.255
B
172.16.0.0-172.31.255.255
C
192.168.0.0-192.168.255.255
Network Address Translation (NAT)
Rete “Interna”
Rete “Esterna”
NAT
SA
10.0.0.2
SA
10.0.0.2
192.69.1.1
Internet/Intranet
10.0.0.3
SA = Source Address
NAT Table
Inside Local
IP Address
Inside Global
IP Address
10.0.0.2
10.0.0.3
192.69.1.1
192.69.1.2
Un server NAT associa a ciascun indirizzo privato
un indirizzo pubblico tra quelli disponibili.
Port Address Translation (PAT)
Rete “Interna”
Rete “Esterna”
PAT
SA
10.0.0.2
10.0.0.1
SA
192.69.1.1
Internet/Intranet
10.2.0.5
SA = Source Address
PAT Table
Inside Local
IP Address
10.0.0.2
10.0.0.3
Public
IP Address
192.69.1.1
192.69.1.1
Port
5001
5002
•Un server PAT consente di tradurre gli indirizzi IP (privato)
della rete interna con un singolo indirizzo esterno (pubblico).
•Per individuare il reale mittente/destinatario del pacchetto,
vengono utilizzate le porte presenti nell’intestazione del protocollo
di trasporto
Instradamento
151.97.3.4
151.97.3.4
router
? 151.97.3.4
151.97.3.4
router
router
? 151.97.3.4
151.97.3.4
151.97.3.4
Modalità di Instradamento
•Direct delivery: sorgente e destinazione sono direttamente
connesse alla stessa sottorete; non coinvolge routers
•Indirect delivery: sorgente e destinazione non sono
connesse alla stessa sottorete, coinvolge routers
Indirect
delivery
Direct delivery
Rete
Rete
router
router
Internet
Direct
delivery
Rete
router
Direct routing
Indirect routing
Per inviare a
Instrada verso
Attraverso l’interfaccia
20.0.0.0
direct delivery
20.0.0.6
30.0.0.0
10.0.0.0
direct delivery
20.0.0.5
30.0.0.6
20.0.0.6
40.0.0.0
30.0.0.7
30.0.0.6
Routing table router R
Esercizio consigliato:
Indirizzi IP
Subnetworking
Permette di estendere lo schema di indirizzamento per
indirizzare sottoreti appartenenti ad una stessa rete
Esempio:
10
Rete
Sottorete
Host
Maschera di sottorete:
11111111111111111111110000000000
Esempio
Network
Subnet
Host
Indirizzo
193
205
102
36
1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0
Maschera (NetMask)
255
255
255
248
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0
Notazione decimale puntata:193.205.102.32/29
(il valore 32 corrisponde a 00100000; 29 indica che 3 (=32-29) sono i bit dedicati all’host
Reti logiche vs. reti fisiche
A
Indirizzamento
diretto
x-net-1
192.168.2.64/27
(65-85, 30 host)
indirizzamento indiretto
x-net-2
192.168.2.32/27
(33-63, 30 host)
L’ indirizzamento indiretto viene utilizzato anche tra User
appartenenti diverse reti logiche nella stessa rete fisica
Subnetting: esempio (1)
pc-net
x-net-1
A
100 host
20 host
Link-1
B
Link-3
ws-net
Link-2
x-net-2
20 host
10 host
C
7 sottoreti!
Subnetting: esempio (2)
maschere di lunghezza fissa
pc-net
192.168.1.(0xxxxxxx)
(0-127, 100 host)
A
192.168.2. .(010xxxxx)
Link-1
B
x-net-1
192.168.2. .(110xxxxx)
(0-31, 20 host)
192.168.2. .(101xxxxx)
Link-1
Link-2
ws-net
192.168.2. .(011xxxxx)
192.168.1. (1xxxxxxx)
(128-255, 20 host)
x-net-2
192.168.2. .(001xxxxx)
(32-63, 10 host)
C
192.168.1.0
192.168.2.0
Subnetting: esempio (3)
maschere di lunghezza variabile: VLSM
pc-net
192.168.1. (0xxxxxxx)
(0-127, 100 host)
A
192.168.1. (1111xxxx)
Link-1
x-net-1
192.168.1. (101xxxxx)
(160-191, 20 host)
B
Link-3
192.168.1. (1101xxxx)
ws-net
192.168.1. (100xxxxx)
(128-159, 20 host)
Link-2
192.168.1. (1110xxxx)
x-net-2
192.168.1. (1100xxxx)
(192-207, 10 host)
C
192.168.1.0
Frammentazione
Datagramma
Datagramma
Level III
Level II
Header
MTU
MTU= Maximum Transfer Unit
Trailer
MTU per alcuni protocolli
Token Ring (16 Mbit/s) : 17914
Token Ring (4 Mbit/s): 4464
FDDI:
4352
Ethernet:
1500
X25:
576
PPP:
296
Frammentazione
Il pacchetto IP
Il pacchetto IP-campo Fragm_Offset
14567
4000
0
000
14567
14567
14567
14567
1400
1
000
1400
1
175
800
1 175
600
1 275
14567
1200
0
350
Il pacchetto IP-campo Protocol
TCP:6
UDP:17
Level IV
ICMP:1
Level III
IGMP:2
Header
EGP:8
OSPF:89
Header Checksum
Mittente
Destinatario
Sez 1 16 bits
Sez 1 16 bits
Sez 2 16 bits
Sez 2 16 bits
Checksum 16 zero
Checksum 16 bits
Sez 1 16 bits
Sez 1 16 bits
Somma 16 bits
Somma 16 bits
complementare
Checksum 16 bits
complementare
Risultato
16 bits
Accettato se Risultato = 0…..………0
Il pacchetto IP-campo Option
Option class
0 Datagram or netw. control
1
reserved
2 Debugging and measurment
3
reserved
Opt.Class
0
0
0
0
0
0
0
Opt.Num.
0
1
2
3
7
9
4
Length
11
var
var
var
var
Description
End of Option list
No operation
Securiy/hadling restict.
Loose source routing
Record route
Strict source routing
Timestamp
Formato campo Option
Figura : Formato dell’opzione strict source routing
Formato campo Option
Figura : Formato dell’opzione Record Route
Formato campo Option
Figura : Formato dell’opzione Timestamp
Componenti modulo IP
Da prot liv
superiore
Dati verso
un protocollo
superiore
Mod. per
aggiunta
header
Tab riassemblaggio
Pac IP
Modulo di
riassemblaggio
Pac IP
Tab Instradamento
Modulo di
Processing
Pac IP
Modulo di
instradamento
Pac IP,
Interfaccia hop successivo
Modulo di
frammentazione
Tab MTU
Pac IP
Dallo strato di
Data link
Pac IP,
Interfaccia hop successivo
Allo strato di
Data link
Macrolezione 6:
L’interconnessione di reti eterogenee