Corso di laureain

INFORMATICA

RETI di CALCOLATORIIndirizzamento

Alberto Polzonettialberto.polzonetti@unicam.it

Alberto Polzonetti

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 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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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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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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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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