Corso di laurea in INFORMATICA RETI di CALCOLATORI Indirizzamento Alberto Polzonetti alberto.polzonetti@unicam.it

Internet Protocol specifica : IP Internet Protocol specifica : Come deve essere formato un pacchetto Come questo pacchetto deve essere instradato da un router I pacchetti Internet sono chiamati DATAGRAMMI Ciascun computer che vuole connettersi alla rete deve avere un software IP avere un indirizzo IP Conoscere l’indirizzo del destinatario

Reti ed Hosts Sei reti distinte 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, ... Host 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 Sei reti distinte

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

Indirizzi IP (Internet address) L’indirizzo IP ha la forma : <prefisso,suffisso> 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 NETID HOSTID

Indirizzi IP (Internet address) xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx 32 bits 4 gruppi di 8 bits (ottetti) XXX.XXX.XXX.XXX NOTAZIONE DECIMALE PUNTATA 000.000.000.000 255.255.255.255 MIN - MAX 10000000 00001011 00000011 00011111 128 . 11 . 3 . 31

Indirizzamento Classfull Per dirci quale è la rete e quale il computer ci sono le classi (212.45.8.15)

Classi di indirizzi

Estrazione di netid ed hostid (Indirizzo autoesplicativo) 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

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 Tutti 1 Indirizzo usato dal router per inviare un pacchetto a tutti gli host di quella rete Broadcasting limitato Definisce un indirizzo di broadcast nella rete corrente Questo host su questa rete Usato durante le procedure di avvio quando l’host non conosce ancora il suo indirizzo IP Host specifico su questa rete Usato per inviare un pacchetto ad un host della medesima rete Loopback 127 Qualsiasi Usati per eseguire test software su una macchina. Verifica del corretto funzionamento IP sull’host indipendentemente dalla rete

Broadcasting diretto R 221.45.71.0 Classe C Indirizzo IP dest. 221.45.71.20 221.45.71.64 221.45.71.126 R Indirizzo IP dest. 221.45.71.255 Hostid = 255 Classe C

Broadcasting limitato Indirizzo IP dest. 255.255.255.255 221.45.71.0 221.45.71.20 221.45.71.64 221.45.71.126 R Classe C Router blocca il pacchetto

Host specifico su questa rete Indirizzo IP dest. 0.0.0.64 221.45.71.0 221.45.71.20 221.45.71.64 221.45.71.126 R Classe C

loopback Indirizzo IP dest. 127.x.y.z R 221.45.71.0 Classe C 221.45.71.20 221.45.71.64 221.45.71.126 R Classe C

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 CLASSE C 24 bit con i primi tre = 110 192 - 223 CLASSE D I primi 4 bit = 1110 224 – 239 CLASSE E I primi 4 bit = 1111 240 - 255

Allocazione di indirizzi (IANA) Intenet Assigned Number Authority InterNIC America RIPE Europe APNIC Asia National Regional Consumer

Internet ed Intranet

Indirizzi privati Rete pubblica Rete privata 1.1.2.1 From: 1.1.1.1 To: 1.1.2.1 1.1.1.1 1.1.2.1 Rete privata  In presenza di un indirizzo duplicato non è possibile determinare quale macchina sarà il legittimo destinatario del pacchetto

Reti private (RFC 1918) Rete interna 192.168.3.0 internet 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 Rete interna 192.168.3.0

NAT

Esempio

Altro esempio

Che cos’è DHCP? “è un protocollo di comunicazione che permette la configurazione delle impostazioni di rete di un client generico”

È costituito da due parti: Che cos’è DHCP? 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

Richiesta e Consegna 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)

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

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 Mac-Address il relativo indirizzo IP da assegnare

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)

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).

Utility: IPCONFIG (1)

Utility: IPCONFIG(2)

Utility: ping

Risoluzione Indirizzi e reti locali

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 ]

Caratteristiche di una LAN 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)

Affidabilità: tecnologia consolidata Flessibilità: 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)

Elementi Principali di una LAN

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

I campi principali di una MAC PDU sono: MAC PDU (FRAME) header Payload o Data Area FCS DSAP SSAP PDU del livello CRC I campi principali di una MAC PDU sono: Gli indirizzi (detti SAP: Service Access Point) univoci a livello mondiale: 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

Indirizzi MAC n Sono standardizzati dalla IEEE n sono lunghi 6 byte, cioè 48 bit n si scrivono come 6 coppie di cifre esadecimali

Struttura Indirizzi MAC n Si compongono di due parti grandi 3 Byte ciascuna: n I tre byte più significativi indicano il lotto di indirizzi acquistato dal costruttore della scheda, detto anche vendor code o OUI (Organization Unique Identifier). n I tre meno significativi sono una numerazione progressiva decisa dal costruttore

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

Indirizzi MAC 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

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 R2 risolve l’indirizzo di F R1 risolve l’indirizzo di R2 A risolve l’indirizzo di R1 C D E F A B R1 R2

Tecniche di risoluzione Si ha la possibilità di scegliere l’indirizzo fisico quando si installa la scheda di rete Fare in modo che gli uni siano uguali a parte degli altri (IP = 192.5.48.3 Indir.Fisico = 3 Determinare una funzione f molto semplice in modo tale che Ind.Fis. = f(IP) TABELLA DI RISOLUZIONE 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 Non si ha la possibilità di scegliere l’indirizzo fisico Uno o più computer della medesima rete (server) memorizzano coppie di indirizzi Ricerca vettoriale sulla tabella delle coppie

Tecniche di risoluzione: risoluzione dinamica Here is my MAC address Give me the MAC address of station 129.1.1.4 129.1.1.1 B C 129.1.1.4 Richiesta broadcast Not me Request Ignored Not me Request Ignored That’s me

La famiglia TCP/IP incorpora due protocolli : Il protocollo ARP La famiglia TCP/IP incorpora due protocolli : ARP per la risoluzione degli indirizzi RARP per la risoluzione inversa degli indirizzi ARP Indirizzo logico Indirizzo fisico RARP Indirizzo logico Indirizzo fisico

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