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4: Network Layer4a-1 Reti di Calcolatori II Prof. Stefano Leonardi ~leon/didattica/reti2/ ~leon/didattica/reti2/

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1 4: Network Layer4a-1 Reti di Calcolatori II Prof. Stefano Leonardi ~leon/didattica/reti2/ ~leon/didattica/reti2/ Ricevimento: Venerdì, ore 11-13, Via Salaria 113, II piano, stanza 227 Prof. Luca Becchetti ~becchett Ing. Andrea Vitaletti ~vitale

2 4: Network Layer4a-2 Programma preliminare I 1.Indirizzamento IP: A classi CIDR – Classless Inter Domain Routing 2.Reti Private VPN NAT 3.Instradamento tra Sistemi autonomi BGP Il Grafo di Internet - Relazioni tra Autonomous Systems 4.IP Multicast

3 4: Network Layer4a-3 Programma preliminare II Laccesso a ISP: BOOTP DHCP 6.Mobile IP 7.Gestione della rete – SNMP 8.Protocollo ICMP 9.IPv6 10.Esercitazioni di Laboratorio con Netkit: Simulazione e gestione di reti ad interconnessione Ing. Andrea Vitaletti

4 4: Network Layer4a-4 Testo di riferimento Douglas Comer Internetworking with TCP/IP Quarta Edizione Volume I Addison Wesley, 2000 Versione Inglese consigliata e Materiale didattico a disposizione sul Sito web del corso

5 4: Network Layer4a-5 LIndirizzamento IP Indirizzamento a classi Indirizzamento senza classi

6 4: Network Layer4a-6 Indirizzamento IP (v4) Indirizzo unico di 32 bit per ciascuna interfaccia presente nella rete Un host puo avere interfacce multiple Alcuni indirizzi possono essere assegnati piu volte --> VPN, NAT (piu avanti) Interfaccia --> scheda di rete Formato degli indirizzi A classi (classful) --> proposta originale Senza classi (classless) --> permette di risparmiare indirizzi

7 4: Network Layer4a-7 Indirizzamento IP Interfaccia: punto di connessione tra un host (o un router) e un link fisico I router di solito hanno interfacce multiple Gli host possono avere interfacce multiple Gli indirizzi IP sono associati alle interfacce, non agli host o ai router =

8 4: Network Layer4a-8 Indirizzamento IP Indirizzo IP : Parte che identifica la rete (bit più sign.) Parte che identifica lhost (bit meno sign.) Cosè una rete ? Insieme delle interfacce i cui ind. IP hanno la stessa parte che identifica la rete Possono raggiungersi reciprocamente senza lausilio di un router Rete che consiste di 3 reti IP (primi 24 bit identificano la rete IP) LAN /24

9 4: Network Layer4a-9 Indirizzamento IP Come trovare le reti? Staccare ciascuna interfaccia dallhost o router cui appartiene Creare isole (ciascuna isola è una rete IP) Sistema interconnesso di 6 reti IP

10 4: Network Layer4a-10 Indirizzi IP - formato classful 0 rete host 10 rete host 110 retehost 1110 Indirizzo multicast A B C D Classe a a a a bit Riservato E a

11 4: Network Layer4a-11 Convenzioni per il broadcast Broadcast verso la rete cui linterfaccia appartiene Tutti i bit a 1 (prefisso di rete + host) Broadcast verso gli host di unaltra rete Prefisso di rete valido Bit della parte host dellindirizzo a 1 Non standard: bit della parte host a 0 Un broadcast IP si traduce (se possibile) in un broadcast Hw sulla rete di destinazione

12 4: Network Layer4a-12 Vantaggi dellindirizzamento a classi Indirizzo della rete e dellhost (interfaccia) identificati senza ulteriori informazioni Es.: primi 3 bit > indirizzo di classe C Non servono informazioni aggiuntive 110 host Rete

13 4: Network Layer4a-13 Svantaggi dellindirizzamento a classi Problema: potenziale spreco di indirizzi Esempio: Rete con 2000 host Occorre richiedere una rete di classe B -> circa indirizzi inutilizzati Soluzione (RFC 1519): Classless Interdomain Routing Piu avanti

14 4: Network Layer4a-14 Assegnazione di indirizzi IP Tutti gli host sulla stessa rete hanno lo stesso prefisso di rete Prefissi assegnati da unautorita centrale Richiesti dallISP o istituzione ecc. Ogni host (interfaccia) su una rete ha un suffisso distinto Assegnato localmente Lamministratore di rete garantisce lunicita

15 4: Network Layer4a-15 Alcune questioni aperte Multicast Trasferimento 1 --> molti Molte proposte ma ancora nessuno standard diffuso Discusso piu avanti Host multi-homed Es.: utenti mobili Piu indirizzi possibili Discusso piu avanti

16 4: Network Layer4a-16 Problema principale Notevole spreco di indirizzi soprattutto in classe B Assegnazione dello stesso prefisso di rete a più reti fisiche: Ridefinire le politiche di instradamento Ridefinire le politiche di assegnazione degli indirizzi agli Host

17 4: Network Layer4a-17 Soluzioni Router trasparenti ARP proxy Indirizzamento di sottorete Reti anonime punto-punto Indirizzamento senza classi (CIDR - Classless Inter- Domain Routing) --> Reti odierne

18 4: Network Layer4a-18 Router trasparenti H1, H2 E H3 credono di essere connessi direttamente alla WAN La rete locale non ha un proprio prefisso IP WAN R H1 H2 H3 Rete locale R demultipla i datagrammi da e per la rete locale R suddivide gli indirizzi IP in porzioni che interpreta separatamente Si impone a volte una struttura particolare dellindirizzo per favorire la multiplazione

19 4: Network Layer4a-19 Esempio: ARPANET Indirizzo di rete in forma 10.p.u.i p-->port, i--> PSN, x non interpretato Nota: e > stesso host ARPANET PSN Rete locale

20 4: Network Layer4a-20 Vantaggi/svantaggi Vantaggi Necessari meno indirizzi di rete Possibile bilanciamento del carico collegando la rete fisica attraverso più routers Svantaggi Non funziona con reti di classe C I router trasparenti possono non offrire tutti i servizi standard (ICMP, SNMP….)

21 4: Network Layer4a-21 ARP proxy (promiscuo, hack) Permette di definire piu reti locali Rete principale nota allesterno Reti locali aggiunte successivamente nascoste Router speciale che: Funziona da switch tra le diverse reti locali Funziona da router da/verso lesterno

22 4: Network Layer4a-22 ARP proxy - cont. Dgram IP1-->IP4 R cattura richiesta ARP bcast di H1 e restituisce proprio MAC address Datagrammi da IP1 a IP4 sono spediti a R che li inoltra a IP4 R IP1 IP2 IP3 principale nascosta IP4 IP5 IP6

23 4: Network Layer4a-23 Vantaggi/svantaggi Vantaggi Le tabelle degli altri router non vanno cambiate Es.: quando si aggiunge la rete contenente IP4 i router diversi da R devono solo sapere che i pacchetti per IP4 vanno inviati a R Svantaggi Linstradamento non e completamente automatico Gli amministratori di rete devono aggiornare manualmente le tabelle di routing Spoofing: una macchina finge di essere unaltra per intercettare i pacchetti Non puo essere usato in assenza di ARP

24 4: Network Layer4a-24 Indirizzamento di sottorete Tecnica standardizzata Spesso usata su reti di classe B Idea Router (R) responsabile dellinstradamento da/verso lesterno R conosce la suddivisione della rete in sottoreti Lesterno vede ununica rete, accessibile da R

25 4: Network Layer4a-25 Esempio Le reti e non sono visibili allesterno R interpreta gli indirizzi di dest. dei datagrammi provenienti dallesterno R Internet Traffico verso Rete Rete

26 4: Network Layer4a-26 Suddivisione indirizzo (classe B) La suddivisione puo non essere per ottetti Possibilita di indirizzamento gerarchico Prefisso di reteIndirizzo host Prefisso di rete Rete localehost Suddivisione dellindirizzo vista dallesterno Suddivisione dellindirizzo vista dal R

27 4: Network Layer4a-27 Esempio R2 deve sapere quanti bit individuano il prefisso della rete 3 Il resto di Internet ignora lesistenza di R2 e R3 R1 R2R3 Resto di Internet Rete 1 Rete 2 Rete 3

28 4: Network Layer4a-28 Sottoreti di lunghezza fissata La stessa maschera è usata per tutte le reti: Vantaggi: Uniformità Facilità di gestione Svantaggi Numero di reti fissato per lintera organizzazione Massimo numero di hosts per rete fisica fissato.

29 4: Network Layer4a-29 Sottoreti di lunghezza variabile Lamministratore sceglie la dimensione di ogni rete fisica Una maschera è assegnata ad ogni rete specifica Vantaggi: Flessibilità di unire reti grandi e piccole Uso completo dello spazio degli indirizzi Svantaggi Difficoltà di assegnazione ed amministrazione Possibile ambiguità nellindirizzamento Diversi instradamenti

30 4: Network Layer4a-30 Esempiodi uso dello spazio di indirizzamento Possibile assegnamento che usa il 92.9% degli indirizzi 11 reti di 2046 hosts 24 reti di 254 hosts 256 reti di 126 hosts

31 4: Network Layer4a-31 Tabelle di routing Le tabelle di routing devono essere modificate Generica entry: (M, D, H) Significato dei campi D --> indirizzo rete di destinazione H --> indirizzp prox. router lungo il percorso verso Dest M --> maschera: campo di 32 bit che consente di delimitare il prefisso di rete

32 4: Network Layer4a-32 Tabelle di routing - cont. Esempio: Risolvere indirizzo Prova entry I: AND bit a bit con da Prova entry I+1: AND bit a bit con da > prox. salto e ……… ………… I I+1

33 4: Network Layer4a-33 Algoritmo di instradamento T:tabella di routing, I: indirizzo da risolvere for (i=0; i<|T|; i++) { if ((I && M i )==D i ) { = H i ; break; } /* Nessuna corrispondenza in T */ Errore;

34 4: Network Layer4a-34 Maschere di sottorete Sono consentite maschere arbitrarie Soluzione solitamente scelta (non e una scelta obbligata): Numero costante di bit della parte locale per individuare la sottorete Allocazione contigua Esempio: data la rete , gli 8 bit piu significativi della parte locale per la sottorete e gli 8 bit meno significativi per lhost In questo caso la maschera di sottorete sarebbe

35 4: Network Layer4a-35 Esempio Usa i 16 bit inferiori di per definire le sottoreti: Crea 7 sottoreti: Subnet hosts Subnet mask: 24 bits Subnet da 2 a 7 62 hosts ognuna Subnet mask di 26 bits

36 4: Network Layer4a-36 Esempio Subnet 1 (254 hosts) mask: prefix: Subnet 2 (62 hosts) mask: prefix: Subnet 3 (62 hosts) mask: prefix:

37 4: Network Layer4a-37 Esempio Subnet 4 (up to 62 hosts) mask: prefix: Subnet 5 (up to 62 hosts) mask: prefix: Subnet 6 (up to 62 hosts) mask: prefix:

38 4: Network Layer4a-38 Esempio Subnet 7 (62 hosts) mask: prefix:

39 4: Network Layer4a-39 Ambiguità degli Indirizzi Indirizzo dellhost 63 sulla subnet 1 è mask: prefix: host: broadcast diretto su subnet 4 è mask: prefix: bcast:

40 4: Network Layer4a-40 Ambiguità degli Indirizzi cont. Broadcast diretto su subnet 1 è mask: prefix: bcast: Broadcast diretto su subnet 7 è mask: prefix: bcast:

41 4: Network Layer4a-41 Reti anonime punto-punto Reti in serie non-numerate Vi sono solo due endpoints Non è necessario assegnare un prefisso di rete Si usa lIP remoto per indicare il next hop nella tabella di Routing

42 4: Network Layer4a-42 Esempio

43 4: Network Layer4a-43 Classless Inter Domain Routing CIDR

44 4: Network Layer4a-44 Indirizzamento senza classi Detto anche di super-rete (super-netting) Motivazioni: Pochi indirizzi di classe A e B disponibili Molti indirizzi di classe C disponibili, ma piccola frazione assegnata Obiettivo: assegnare soprattutto indirizzi di classe C Soluzione: CIDR (Classless Inter-Domain Routing)

45 4: Network Layer4a-45 crescita di Internet Il numero delle reti raddoppia ogni nove mesi (crescita esponenziale) spazio degli indirizi già assegnato [fonte: RFC 1917 feb 96]: classe A: 41% classe B: 62% classe C: 28% complessivo: 41% più della metà delle reti in classe B ha meno di 50 host La scarsità degli indirizzi ha leffetto di ingigantire le tabelle di instradamento. Infatti, poiché lofferta di indirizzi della classe B diminuisce, la richiesta di indirizzi della classe C aumenta e le reti indipendenti si moltiplicano

46 4: Network Layer4a-46 Indirizzamento senza classi Problema: una rete di classe C corrisponde a 256 indirizzi IP Molte organizzazioni hanno bisogno di piu indirizzi Soluzione: assegnare ad una stessa organizzazione blocchi contigui di indirizzi in classe C Esempio: lorganizzazione X riceve i tre blocchi contigui x, x e x 768 indirizzi disponibili Richiederebbe numerosi instradamenti diversi per raggiunger una rete

47 4: Network Layer4a-47 Indirizzamento senza classi Come rappresentare il blocco di indirizzi assegnati? Informazioni necessarie: indirizzo + basso del blocco e No. Blocchi In pratica: CIDR non prevede che gli indirizzi di rete debbano necessariamente essere di classe C CIDR usa le seguenti informazioni: Valore a 32 bit dellindirizzo piu basso del blocco Maschera a 32 che funziona come una maschera di sottorete standard

48 4: Network Layer4a-48 Differenze rispetto a indizzamento con sottorete Lindirizzamento CIDR prevede che la maschera usi bit contigui CIDR richiede che ogni blocco di indirizzi sia una potenza di 2 Esempio: e una maschera di sottorete valida ma non e una maschera CIDR consentita

49 4: Network Layer4a-49 Notazione CIDR Prefisso della rete + No. bit per il prefisso Esempio: per un blocco di indirizzi da a : /

50 4: Network Layer4a-50 Esempio Un ISP riceve il blocco di indirizzi /17 LISP crea (ad esempio) 128 reti da 256 indirizzi IP ciascuna: / /24 ………… La maschera di rete che corrisponde al blocco principale e Ciascuno dei sotto-blocchi ha maschera

51 4: Network Layer4a-51 Instradamento con CIDR Indirizzi con classi sono auto-identificanti Indirizzamento senza classi: occorre separare il prefisso di rete dallindirizzo dellhost Esempio: arriva Dgram con IP destinazione Qual e il prefisso di rete? Non e possibile stabilirlo a priori se si usa la convenzione CIDR Le reti sono allocate in modo da rendere più probabile laggregazione delle tabelle di instradamento

52 4: Network Layer4a-52 Instradamento con CIDR - cont. La tabella di routing ha la forma: (Mask, Dest. network, Next hop) Si tentano le entry in ordine decrescente di lunghezza delle maschere Quelle con la maschera piu lunga prima LAND della destinazione e della Mask deve restituire lindirizzo di base. Esempio: indirizzo La tabella contiene 2 entry, corrispondenti alle destinazioni /24 e /17 Lentry giusta e la prima, corrispondente al prefisso comune piu lungo (longest prefix matching)

53 4: Network Layer4a-53 Esempio di aggregazione

54 4: Network Layer4a-54 Esempio di Instradamento

55 4: Network Layer4a-55 Riassunto vincoli di aggregazione

56 4: Network Layer4a-56 Allocazione accorta degli indirizzi ip

57 4: Network Layer4a-57 Allocazione accorta degli indirizzi ip Si allocano alla stessa organizzazione reti possibilmente contigue Se lorganizzazione afferisce ad internet tramite un solo collegamento, sarà possibile aggregare da quel punto in poi molte linee delle tabelle di instradamento esempio: se unorganizzazione ha necessità di 2000 indirizzi ip, le vengono allocati 2048 indirizzi (8 reti in classe C contigue) se unorganizzazione ha necessità di 8000 indirizzi ip, le vengono allocati 8192 indirizzi (32 reti in classe C contigue)

58 4: Network Layer4a-58 Esempio di allocazione CIDR

59 4: Network Layer4a-59 Esempio di allocazione CIDR (cont)

60 4: Network Layer4a-60 Implementazione Tradizionali Tabelle usano funzioni Hash che forniscono il prossimo hop corrispondente af ogni destinazione Soluzione elementare in CIDR: ricerca iterativa sulle maschere in ordine di lunghezza decrescente Per CIDR si usano invece strutture di ricerca ad albero binario Ogni percorso dalla radice ad una foglia corrisponde ad un possibile prefisso In pratica, la ricerca del prefisso comune piu lungo avviene in memoria principale

61 4: Network Layer4a-61 Esempio Tabella (solo destinazioni indicate): Indirizzo a 32 bit Pref. univoco

62 4: Network Layer4a-62 Esempio - cont. Ricerca dellindirizzo x.y.z Ogni foglia corrisponde a una destinazione della tabella di routing

63 4: Network Layer4a-63 Implementazione Le foglie dellalbero contengono sia un indirizzo di destinazione che una maschera Una volta giunti ad una foglia dellalbero si verifica che lAND tra indirizzo e Maschera sia esattamente la rete di destinazione Gli alberi binari di ricerca aiutano nel determinare quale entry sono possibili

64 4: Network Layer4a-64 Prefissi di Rete Il procdimento e corretto se nessun prefisso di rete ha un altro prefisso di rete come prefisso Tutti le entry sono foglie dellalbero In realtà le tabelle spesso contengono informazioni promiscue sullinstradamento sia verso le reti che verso le sottoreti. Occorre quindi determinare il prefisso piu lungo che corrisponde con lindirizzo che si desidere risolvere. Si possono quindi avere entry della tabella anche ai nodi interni dellalbero

65 4: Network Layer4a-65 Esercizio Considerate unallocazione di blocchi di classe C tale che che lindirizzo di base è un multiplo del numero di indirizzi da allocare e tutti gli indirizzi del blocco non sono allocati. Verificare che nessun indirizzo base e un prefisso di un altro indirizzo base.

66 4: Network Layer4a-66 Esercizio 1 su aggregazione CIDR Si consideri un router che ha la seguente tabella di instradamento: Indirizzo Netmask Linea Interfaccia Interfaccia Interfaccia Interfaccia Interfaccia Interfaccia Interfaccia 2 si mostri come tale tabella potrebbe essere compressa se il router adottasse lo standard CIDR

67 4: Network Layer4a-67 Soluzione

68 4: Network Layer4a-68 Esercizio 2 su aggregazione CIDR Si consideri un router che ha la seguente tabella di instradamento già parzialmente aggregata: Indirizzo Netmask Linea Interfaccia Interfaccia Interfaccia Interfaccia Interfaccia Interfaccia Interfaccia 1 si mostri come tale tabella potrebbe essere ulteriormente compressa in accordo con lo standard CIDR

69 4: Network Layer4a-69 Soluzione

70 4: Network Layer4a-70 Esercizio 3 su aggregazione CIDR Si comprima con CIDR la seguente tabella di instradamento: Indirizzo Netmask Linea Interfaccia Interfaccia Interfaccia Interfaccia Interfaccia Interfaccia Interfaccia Interfaccia Interfaccia Interfaccia Interfaccia 1

71 4: Network Layer4a-71 Soluzione

72 4: Network Layer4a-72 Soluzione


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