Corso di laurea
in
INFORMATICA
RETI di CALCOLATORI
Indirizzamento
Alberto Polzonetti
[email protected]
IP
Reti di
calcolatori

Internet Protocol specifica :
1.
Come deve essere formato un pacchetto
2.
Come questo pacchetto deve essere instradato da un router

I pacchetti Internet sono chiamati DATAGRAMMI

Ciascun computer che vuole connettersi alla rete deve
1.
avere un software IP
2.
avere un indirizzo IP
3.
Conoscere l’indirizzo del destinatario
Alberto Polzonetti
2
Reti ed Hosts
Reti di
calcolatori

Rete - Entità astratta




Host


I membri di una rete devono essere in
grado di parlarsi direttamente
Non fa alcuna assunzione di come
questo avvenga
Identificata con un “range” di indirizzi
100-199, 200-299, ...
Identificato con un numero univoco
all’interno della rete ( 101, 102, ... )
Comunicazione tra due entità IP


Tra membri della stessa rete: diretta
Tra membri di reti diverse: attraverso il
router
Alberto Polzonetti
Sei reti distinte
3
Reti di
calcolatori





Indirizzameno IPv4 : Principi
Gli indirizzi IP sono identificatori
numerici a 32 bit associati in
modo univoco ad una scheda di
rete o NIC (Network Interface
Card)
L’interfaccia è il confine tra
host e collegamento fisico
I router devono necessariamente
essere connessi ad almeno due
collegamenti
Un host, in genere, ha
un’interfaccia ; a ciascuna
interfaccia è associato un
indirizzo IP
Ogni interfaccia di host e router di
Internet ha un indirizzo IP
globalmente univoco
Alberto Polzonetti
4
Reti di
calcolatori
1.
L’indirizzo IP ha la forma : <prefisso,suffisso>


2.
Indirizzi IP (Internet address)
Il prefisso identifica la rete : netid
Il suffisso determina il calcolatore collegato a quella rete : hostid
Indirizzamento gerarchico:



I numeri della rete debbono essere assegnati globalmente
I suffissi possono essere assegnati localmente in maniera
indipendente
Ciascun indirizzo identifica univocamente una interfaccia
Un indirizzo INTERNET è
costituito da 4 byte (32bit)
Tipo classe
Alberto Polzonetti
NETID
HOSTID
5
Reti di
calcolatori
Indirizzi IP (Internet address)
32 bits
4 gruppi di
8 bits
(ottetti)
xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx
XXX.XXX.XXX.XXX
NOTAZIONE DECIMALE PUNTATA
000.000.000.000
10000000
128
Alberto Polzonetti
.
00001011
11
255.255.255.255
MIN - MAX
.
00000011
3
.
00011111
31
6
Reti di
calcolatori
Indirizzamento Classfull
• Per dirci quale è la rete e quale il computer ci sono le
classi (212.45.8.15)
Alberto Polzonetti
7
Reti di
calcolatori
Classi di indirizzi
Alberto Polzonetti
8
Estrazione di netid ed hostid (Indirizzo
autoesplicativo)
Reti di
calcolatori

Dopo aver stabilito la classe :



Se la classe è A

Il primo ottetto è la rete

I restanti tre ottetti sono gli host
Se la classe è B

I primi due ottetti sono la rete

I restanti due sono gli host
Se la classe è C

I primi tre ottetti sono la rete

Il restante è l’host
Alberto Polzonetti
9
Reti di
calcolatori
Indirizzi speciali (RFC 1700)
Ip address = [network-number, host-number]
Tipo indirizzo
NETID
HOSTID
Indirizzo della rete
Specifico
Tutti 0
Nelle classi A,B,C un hostid tutto a zero
individua la rete (nome proprio della rete)
Broadcasting
diretto
Specifico
Tutti 1
Indirizzo usato dal router per inviare un
pacchetto a tutti gli host di quella rete
Broadcasting
limitato
Tutti 1
Tutti 1
Definisce un indirizzo di broadcast nella rete
corrente
Questo host su
questa rete
Tutti 0
Tutti 0
Usato durante le procedure di avvio quando
l’host non conosce ancora il suo indirizzo IP
Host specifico su
questa rete
Tutti 0
Specifico
Usato per inviare un pacchetto ad un host
della medesima rete
Qualsiasi
Usati per eseguire test software su una
macchina.
Verifica del corretto funzionamento IP
sull’host indipendentemente dalla rete
Loopback
Alberto Polzonetti
127
10
Reti di
calcolatori
Broadcasting diretto
221.45.71.126
221.45.71.64
221.45.71.20
R
221.45.71.0
Classe C
Indirizzo IP dest.
221.45.71.255
Hostid = 255
Alberto Polzonetti
11
Reti di
calcolatori
Broadcasting limitato
221.45.71.126
221.45.71.64
221.45.71.20
Indirizzo IP dest.
255.255.255.255
R
221.45.71.0
Classe C
Router blocca
il pacchetto
Alberto Polzonetti
12
Reti di
calcolatori
Host specifico su questa rete
221.45.71.126
221.45.71.64
221.45.71.20
Indirizzo IP dest.
0.0.0.64
R
221.45.71.0
Classe C
Alberto Polzonetti
13
Reti di
calcolatori
loopback
221.45.71.126
221.45.71.64
221.45.71.20
Indirizzo IP dest.
127.x.y.z
R
221.45.71.0
Classe C
Alberto Polzonetti
14
Reti di
calcolatori
Riassumendo
Tipo
indirizzo
NETID
DEC.
CLASSE A
8 bit con primo
bit a 0
0 -127
127 non si può usare (loopback)
- 0 non si può usare (host specifico sulla
rete)
- 0 ed 1 non possono essere usati per hostid
per indirizzo di rete e di broadcasting
CLASSE B
16 bit con i primi
due = 10
128 - 191
0 ed 1 non possono essere usati per hostid
per indirizzo di rete e di broadcasting
192 - 223
0 ed 1 non possono essere usati per hostid
per indirizzo di rete e di broadcasting
-
CLASSE C
24 bit con i primi
tre = 110
CLASSE D
I primi 4 bit =
1110
224 – 239
CLASSE E
I primi 4 bit =
1111
240 - 255
Alberto Polzonetti
15
Reti di
calcolatori
Allocazione di indirizzi
(IANA) Intenet Assigned Number Authority
InterNIC
America
RIPE
Europe
APNIC
Asia
National
Regional
Consumer
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16
Reti di
calcolatori
Internet ed Intranet
Alberto Polzonetti
17
Reti di
calcolatori
Indirizzi privati
Rete pubblica
From: 1.1.1.1
To: 1.1.2.1
Rete privata
1.1.1.1
1.1.2.1
From: 1.1.1.1
To: 1.1.2.1
1.1.2.1
Alberto Polzonetti
 In presenza di un indirizzo duplicato
non è possibile determinare quale
macchina sarà il legittimo destinatario
del pacchetto
18
Reti di
calcolatori
Reti private (RFC 1918)


Si può usare un qualsiasi indirizzo di classe A, B e C
Usare i blocchi riservati dallo IANA



Classe A 10.0.0 (1 rete)
Classe B 172.16 a 172.31 (16 reti)
Classe C 192.168.0 a 192.168.255 (256 reti)
Firewall (protocollo NAT)
internet
Alberto Polzonetti
Rete interna
192.168.3.0
19
Reti di
calcolatori
NAT
Alberto Polzonetti
20
Reti di
calcolatori
Esempio
Alberto Polzonetti
21
Reti di
calcolatori
Alberto Polzonetti
22
Reti di
calcolatori
Alberto Polzonetti
23
Reti di
calcolatori
Alberto Polzonetti
24
Reti di
calcolatori
Alberto Polzonetti
25
Reti di
calcolatori
Alberto Polzonetti
26
Reti di
calcolatori
Alberto Polzonetti
27
Reti di
calcolatori
Alberto Polzonetti
28
Reti di
calcolatori
Alberto Polzonetti
29
Reti di
calcolatori
Altro esempio
Alberto Polzonetti
30
Reti di
calcolatori
Che cos’è DHCP?
“è un protocollo di comunicazione che permette la
configurazione delle impostazioni di rete di un client
generico”
Alberto Polzonetti
31
Che cos’è DHCP?
Reti di
calcolatori

Ciò significa configurare i
seguenti parametri:






Indirizzo IP
Subnet mask
Gateway
DNS
altri valori opzionali
È costituito da due parti:


Un protocollo per la richiesta e la
consegna agli host dei parametri di
configurazione
Un meccanismo per
l’assegnazione degli indirizzi agli
host
Alberto Polzonetti
32
Richiesta e Consegna
Reti di
calcolatori

4(+1) fasi:





Scoprire il Server
(DHCP_Discover)
Offerta del Server
(DHCP_Offer)
Richiesta del client
(DHCP_Request)
Conferma del Server
(DHCP_Ack)
Rilascio dell’indirizzo
(DHCP_Release)
Alberto Polzonetti
33
Reti di
calcolatori

Alcune considerazioni...
ogni DHCP server, usa un indirizzo IP statico, ovvero non può
ottenere un indirizzo IP da se stesso, in quanto la rete viene
attivata prima dei servizi

un DHCP server risponde senza problemi a migliaia di richieste

se si vuole aumentare l’affidabilità si possono usare più DHCP
server configurati opportunamente (uno per ogni network, o tutti
con la stessa configurazione) in modo da bilanciare il carico in
base alle esigenze

in caso di uso di più DHCP server, la malconfigurazione di uno
dei server porta i client ad avere problemi nella configurazione
delle impostazioni di rete
Alberto Polzonetti
34
Reti di
calcolatori
Assegnazione
Avviene con le seguenti modalità:


Manuale: gli indirizzi IP sono assegnati in base ad una
lista di Mac Address specificata dall’Amministratore di
Rete. Solo i client con il Mac Address all’interno della
lista specificata otterranno un indirizzo IP.
Quindi nel DHCP server sara’ specificato per ogni MacAddress il relativo indirizzo IP da assegnare
Alberto Polzonetti
35
Reti di
calcolatori
Assegnazione
Avviene con le seguenti modalità:
 Automatica: gli indirizzi IP vengono assegnati in base
ad un range di indirizzi specificati dall’Amministratore di
Rete. I client che richiedono un indirizzo IP otterranno
sempre lo stesso dal DHCP server (Lease Time infinito,
usata dai router ADSL)
Alberto Polzonetti
36
Reti di
calcolatori
Assegnazione
Avviene con le seguenti modalità:


Dinamica: gli indirizzi IP vengono assegnati in base ad un range di
indirizzi specificati dall’Amministratore di Rete; i client che
richiedono un indirizzo IP, lo otterranno e sarà valido per un tempo
predefinito (Lease Time).
Allo scadere del tempo, rieffettueranno la richiesta al DHCP Server
che potrebbe assegnargli anche un indirizzo IP diverso dal
precedente (perché già assegnato ad un altro).
Alberto Polzonetti
37
Reti di
calcolatori
Utility: IPCONFIG (1)
Alberto Polzonetti
38
Reti di
calcolatori
Utility: IPCONFIG(2)
Alberto Polzonetti
39
Reti di
calcolatori
Utility: ping
Alberto Polzonetti
40
Reti di
calcolatori
Risoluzione Indirizzi e reti locali
Alberto Polzonetti
41
Reti di
calcolatori
LOCAL AREA NETWORK (LAN)

È un sistema di comunicazione che permette ad
apparecchiature indipendenti di comunicare tra di loro entro
un'area delimitata utilizzando un canale fisico a velocità
elevata e con basso tasso di errore. [definizione IEEE ]
Alberto Polzonetti
42
Caratteristiche di una LAN
Reti di
calcolatori


Hanno sempre un solo canale trasmissivo ad alta
velocità condiviso nel tempo da tutti i sistemi collegati
Quando un sistema trasmette diventa proprietario
temporaneamente dell’intera capacità trasmissiva della
rete

La trasmissione è sempre di tipo broadcast

Alcune complicazioni:


È necessaria la presenza di indirizzi
Occorre arbitrare l’accesso all’unico mezzo trasmissivo
(protocolli di reti locali)
Alberto Polzonetti
43
Reti di
calcolatori
Attributi di una LAN

Affidabilità: tecnologia consolidata

Flessibilità:





LAN di soli PC o integrazione PC-Mainframe
supporto simultaneo di più architetture di rete tra di loro
incompatibili ai livelli più alti
Modularità: componenti standard di molti costruttori
perfettamente interscambiabili
Espandibilità: secondo le esigenze dell’utente,
facilitata da una accurata progettazione a priori
Gestibilità: tramite protocolli di management (SNMP)
Alberto Polzonetti
44
Reti di
calcolatori
Elementi Principali di una LAN
Alberto Polzonetti
45
Reti di
calcolatori

COME SPECIFICARE IL DESTINATARIO ?
Problema:

Mettere in comunicazione diretta due calcolatori senza disturbare
gli altri che comunque ricevono copia di tutti i dati in transito

Assegnare a ciascuna stazione un numero identificativo


INDIRIZZO DI ACCESSO AL MEZZO (Media ACcess address)
Il frame deve dunque contenere l’indirizzo del destinatario,
ma anche quello del mittente per facilitare la risposta
Alberto Polzonetti
46
MAC PDU (FRAME)
Reti di
calcolatori
header
DSAP

PDU del livello
CRC
SSAP
Gli indirizzi (detti SAP: Service Access Point) univoci a livello
mondiale:



FCS
I campi principali di una MAC PDU sono:


Payload o Data Area
DSAP: Destination SAP
SSAP: Source SAP
La PDU contenente i dati
La FCS (Frame Control Sequence): un CRC su 32 bit
per il controllo dell’integrità della trama
Alberto Polzonetti
47
Reti di
calcolatori
Indirizzi MAC
 Sono standardizzati dalla IEEE
 sono lunghi 6 byte, cioè 48 bit
 si scrivono come 6 coppie di cifre esadecimali
Alberto Polzonetti
48
Reti di
calcolatori
Struttura Indirizzi MAC
 Si compongono di due parti grandi 3 Byte ciascuna:
 I tre byte più significativi indicano il lotto di indirizzi acquistato
dal costruttore della scheda, detto anche vendor code o OUI
(Organization Unique Identifier).
 I tre meno significativi sono una numerazione progressiva
decisa dal costruttore
Alberto Polzonetti
49
Reti di
calcolatori



La scheda di rete
Si occupa dei dettagli di trasmissione e ricezione
Lavora in maniera indipendente dal computer
Sfrutta l’indirizzo fisico per cestinare il frame oppure per
trasferirlo al computer
Alberto Polzonetti
50
Indirizzi MAC
Reti di
calcolatori


Sono di tre tipi:

Unicast: di una singola stazione

Multicast: di un gruppo di stazioni

Broadcast: di tutte le stazioni (ff-ff-ff-ff-ff-ff)
Ogni scheda di rete quando riceve un pacchetto lo
passa ai livelli superiori nei seguenti casi:



Broadcast: sempre
Unicast: se il DSAP è uguale a quello hardware della scheda
(scritto in una ROM) o a quello caricato da software in un
apposito buffer
Multicast: se ne è stata abilitata la ricezione via software
Alberto Polzonetti
51
Reti di
calcolatori
Problema della risoluzione degli indirizzi



Gli indirizzi IP sono compresi dal software ma non dai dispositivi delle
reti fisiche
La traduzione dal formato protocollo al formato fisico si chiama
RISOLUZIONE DELL’INDIRIZZO (ARP)
Un calcolatore può risolvere l’indirizzo solo se appartiene alla stessa
rete fisica.
A deve mandare un messaggio a B
A deve mandare un messaggio a F
A risolve l’indirizzo di B
R1
R2
A risolve
risolve l’indirizzo
l’indirizzo di
di R1
R2
F
C
A
R2
R1
B
Alberto Polzonetti
E
D
F
52
Tecniche di risoluzione
Reti di
calcolatori
A.
Si ha la possibilità di scegliere l’indirizzo fisico quando si installa la scheda di rete
1.
Fare in modo che gli uni siano uguali a parte degli altri (IP = 192.5.48.3
Indir.Fisico = 3
2.
Determinare una funzione f molto semplice in modo tale che Ind.Fis. = f(IP)
TABELLA DI RISOLUZIONE
B.
Non si ha la possibilità di
scegliere l’indirizzo fisico
1.
2.
Uno o più computer della
medesima rete (server)
memorizzano coppie di
indirizzi
Ricerca vettoriale sulla
tabella delle coppie
Alberto Polzonetti
Indirizzo IP
Indirizzo fisico
197.15.3.2
0A:07:4B:12.32.36
197.15.3.3
0A:9C:28:71:32:8D
197.15.3.4
0A:11:C3:68:01:99
197.15.3.5
0A:74:59:32:CC:1F
197.15.3.6
0A:04:BC:00:03:28
197.15.3.7
0A:77:81:0E:52:FA
53
Reti di
calcolatori
Tecniche di risoluzione: risoluzione dinamica
Give me the MAC address of station 129.1.1.4
Here is my
MAC address
Richiesta
broadcast
129.1.1.1
B
Not
me
Request
Ignored
Alberto Polzonetti
C Not
me
Request
Ignored
129.1.1.4
That’s
me
54
Reti di
calcolatori
Il protocollo ARP
La famiglia TCP/IP incorpora due protocolli :
ARP per la risoluzione degli indirizzi
RARP per la risoluzione inversa degli indirizzi
Indirizzo logico
Indirizzo logico
ARP
RARP
Indirizzo fisico
Indirizzo fisico
Alberto Polzonetti
55
Reti di
calcolatori
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Operazioni del protocollo ARP
Ip chiede ad ARP di creare un messaggio di richiesta introducendo
il proprio indirizzo IP e quello del destinatario e il proprio indirizzo
fisico
Il messaggio viene incapsulato
Tutti gli host ed i router della rete ricevono la trama e la
distruggono ad eccezione di quel dispositivo il icui indirizzo IP
coincide
Questo risponde con un messaggio ARP contenente il proprio
indirizzo fisico
Il mittente riceve il messaggio di risposta ed acquisisce l’indirizzo
fisico del destinatario
Il datagramma IP che contiene i dati viene finalmente incapsulato
in una trama che viene spedita in modalità unicast al destinatario
Alberto Polzonetti
56
Reti di
calcolatori
Alberto Polzonetti
57