corso di laurea in informatica reti di calcolatori indirizzamento alberto polzonetti...
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Reti di calcolatori
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IP
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
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Reti di calcolatori
Reti ed Hosts
Rete - Entità astratta 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
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Sei reti distinte
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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
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Indirizzi IP (Internet address)
1. L’indirizzo IP ha la forma : <prefisso,suffisso> Il prefisso identifica la rete : netid Il suffisso determina il calcolatore collegato a quella rete :
hostid
2. 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
Tipo classe NETID HOSTID
Un indirizzo INTERNET è costituito da 4 byte (32bit)
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Indirizzi IP (Internet address)
xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx32 bits
4 gruppi di 8 bits (ottetti)
XXX.XXX.XXX.XXX NOTAZIONE DECIMALE PUNTATA
000.000.000.000 255.255.255.255MIN - MAX
10000000 00001011 00000011 00011111
128 . 11 . 3 . 31
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Indirizzamento Classfull
• Per dirci quale è la rete e quale il computer ci sono le classi (212.45.8.15)
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Classi di indirizzi
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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
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Indirizzi speciali (RFC 1700)
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 Specific
oUsato 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
Ip address = [network-number, host-number]
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Broadcasting diretto
221.45.71.0221.45.71.0
221.45.71.20
221.45.71.64
221.45.71.126
R
Classe CIndirizzo IP dest.221.45.71.255Hostid = 255
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Broadcasting limitato
221.45.71.0221.45.71.0
221.45.71.20
221.45.71.64
221.45.71.126
R
Classe C
Indirizzo IP dest.255.255.255.255
Router blocca il
pacchetto
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Host specifico su questa rete
221.45.71.0221.45.71.0
221.45.71.20
221.45.71.64
221.45.71.126
R
Classe C
Indirizzo IP dest.0.0.0.64
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loopback
221.45.71.0221.45.71.0
221.45.71.20
221.45.71.64
221.45.71.126
R
Classe C
Indirizzo IP dest.127.x.y.z
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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
CLASSE C24 bit con i
primi tre = 110 192 - 2230 ed 1 non possono essere usati per hostid per indirizzo di rete e di broadcasting
CLASSE D I primi 4 bit = 1110 224 – 239
CLASSE E I primi 4 bit = 1111 240 - 255
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Allocazione di indirizzi
Consumer
(IANA) Intenet Assigned Number Authority
InterNICAmerica
RIPEEurope
APNICAsia
National
Regional
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Internet ed Intranet
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Indirizzi privati
1.1.1.1
1.1.2.1
Rete privata
Rete pubblica
1.1.2.1
From: 1.1.1.1 To: 1.1.2.1
From: 1.1.1.1 To: 1.1.2.1
In presenza di un indirizzo duplicato non è possibile determinare quale macchina sarà il legittimo destinatario del pacchetto
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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)
Rete interna192.168.3.0
internet
Firewall (protocollo NAT)
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NAT
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Esempio
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Altro esempio
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Che cos’è DHCP?
“è un protocollo di comunicazione che permette la configurazione delle impostazioni di rete di un
client generico”
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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
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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)
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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
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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
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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)
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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).
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Utility: IPCONFIG (1)
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Utility: IPCONFIG(2)
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Utility: ping
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Risoluzione Indirizzi e reti locali
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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 ]
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Reti di calcolatori
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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)
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)
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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)
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)
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Elementi Principali di una LAN
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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
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MAC PDU (FRAME)
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
header Payload o Data Area FCS
PDU del livello CRCDSAPSSA
P
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Indirizzi MAC
n Sono standardizzati dalla IEEE
n sono lunghi 6 byte, cioè 48 bit
n si scrivono come 6 coppie di cifre esadecimali
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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
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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
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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
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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.
C
D
E
F
A
B
R1
R2
A deve mandare un messaggio a BA risolve l’indirizzo di B
A deve mandare un messaggio a F
A risolve l’indirizzo di R1
R1 risolve l’indirizzo di R2R2 risolve l’indirizzo di F
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53
Tecniche di risoluzione
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
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)
B. Non si ha la possibilità di scegliere l’indirizzo fisico
1. Uno o più computer della medesima rete (server) memorizzano coppie di indirizzi
2. Ricerca vettoriale sulla tabella delle coppie
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Tecniche di risoluzione: risoluzione dinamica
Richiesta broadcast
Here is my MAC address
129.1.1.1 B C 129.1.1.4
That’sme
Notme
RequestIgnored
Not me
RequestIgnored
Give me the MAC address of station 129.1.1.4
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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
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Operazioni del protocollo ARP
1. Ip chiede ad ARP di creare un messaggio di richiesta introducendo il proprio indirizzo IP e quello del destinatario e il proprio indirizzo fisico
2. Il messaggio viene incapsulato
3. Tutti gli host ed i router della rete ricevono la trama e la distruggono ad eccezione di quel dispositivo il icui indirizzo IP coincide
4. Questo risponde con un messaggio ARP contenente il proprio indirizzo fisico
5. Il mittente riceve il messaggio di risposta ed acquisisce l’indirizzo fisico del destinatario
6. Il datagramma IP che contiene i dati viene finalmente incapsulato in una trama che viene spedita in modalità unicast al destinatario
1. Ip chiede ad ARP di creare un messaggio di richiesta introducendo il proprio indirizzo IP e quello del destinatario e il proprio indirizzo fisico
2. Il messaggio viene incapsulato
3. Tutti gli host ed i router della rete ricevono la trama e la distruggono ad eccezione di quel dispositivo il icui indirizzo IP coincide
4. Questo risponde con un messaggio ARP contenente il proprio indirizzo fisico
5. Il mittente riceve il messaggio di risposta ed acquisisce l’indirizzo fisico del destinatario
6. Il datagramma IP che contiene i dati viene finalmente incapsulato in una trama che viene spedita in modalità unicast al destinatario
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