I PROTOCOLLI TCP/IP E LE TECNOLOGIE DI INTERNET - IP address

i router sono in grado di effettuare forwarding anche tra interfacce eterogenee.

Gli indirizzi IP 

Per instradare correttamente i pacchetti, i router hanno bisogno di informazioni riguardanti la tipologia della rete. Il problema consiste nell'identificare ogni nodo della rete. Ogni host è identificato da un indirizzo: IP address. Nel caso in cui l'Host abbia connessioni multiple alla rete, ogni interfaccia avrà un indirizzo IP diverso.

Gli indirizzi IP identificano i PC della rete e sono costituiti da una sequenza di quattro numeri decimali, aventi un massimo di tre cifre. I quattro gruppi di cifre sono memorizzati con 4 byte, cioè 32 bit; ciascuno di questi numeri può variare tra 0 e 255. Le reti TCP/IP si avvalgono di un indirizzo di 32 bit, chiamato IPv4.

IP address

L'indirizzo di rete identifica la rete a cui un computer appartiene, l'indirizzo di host identifica il computer della rete: l'indirizzo IP identifica la connessione di un host alla relativa rete.

Ci sono tre indirizzi IP riservati per usi specifici:

0.0.0.0. identifica la rete di default

127.0.0.1: indirizzo di loopback serve al PC per inviare messaggi a se stesso, e serve per identificare dei malfunzionamenti

255.255.255.255: indirizzo di broadcast serve a inviare i messaggi a tutti i PC della rete

Per la classificazione degli indirizzi IP sono stati utilizzati tre formati detti classi: classe A, B e C. La classe di appartenenza è specificata dai primi bit dell'indirizzo

Classe A:

Utilizzata per reti di grandi dimensioni

Bit iniziali = 0

Rete (7 bit) = 128 Network

Indirizzo locale (24bit) = 16 Mega Host

Indirizzi IP in decimale = da 1.0.0.0. a 126.255.255.255  

Classe B:  

15 16 31

Utilizzata per reti di medie dimensioni

Bit iniziali = 10

Rete (14 bit) = 16 K Network

Indirizzo locale (16 bit) = 64 k Host

Indirizzi IP in decimale = da 128.0.0.0 a 191.255.255.255

Classe C:

23 24 31

Utilizzata per le reti di piccolo e medie aziende

Bit iniziali = 110

Rete (21 bit) = 2 Mega Network

Indirizzo locale (8 bit) = 256 Host

Indirizzi IP in decimale = da 192.0.0.0 a 223.255.255.255

Abbiamo anche altre due classi:

Classe D:

Per multicast address, ovvero indirizzamenti di un sottoinsieme degli host di una rete.

Configurazione bit iniziali = 1110

Gli indirizzi di classe D non sono indirizzi IP disponibili

Classe E:

riservata per scopi sperimentali e usi futuri

bit iniziali = 11110

Le sottoreti

La tecnica di indirizzamenti non è funzionale, perché molti indirizzi non saranno mai utilizzati. È possibile modificare parzialmente, la struttura dell'indirizzamento utilizzando le sottoreti. Il campo definito con indirizzo locale può essere suddiviso arbitrariamente in sottoreti e host.

La suddivisione di una rete in sottoreti si chiama segmentazione ed è necessaria per migliorare l'organizzazione della rete, per disporre di accessi diversi ai mezzi fisici tipo Ethernet o FDDI.    La suddivisione della rete aziendale in subnet consente la connessione a Internet con un singolo indirizzo di rete distribuito.

L'uso dei router consente di segmentare le reti per consentire un miglior rendimento, perché le reti IP segmentata minimizzano la quantità di traffico che ogni segmento deve gestire. La  documentazione specifica per le sottoreti ha la sigla RFC 950.

La creazione delle sottoreti è ottenuta suddividendo la parte dell'host dell'indirizzo IP in due parti: la parte di subnetting e la parte di host .

IP address

  

|___________Indirizzo di host____________|

se prendiamo in ad esempio l'indirizzo IP di classe B, la parte di host è costituita da 16 bit: 10 bit possono essere dedicati alle subnet ottenendo 1024(2^ subnet, ciascuna delle quali può contenere un massimo di 62 host(2^ -2) :alle combinazione possibili vanno tolti gli indirizzi composti da tutti 0 e da tutti 1 che sono riservati e quindi non disponibili.

Per scegliere in modo più veloce la destinazione dei messaggi(pacchetti), si usano le subnet mask, per indicare ai dispositivi di instradamento della rete quali numeri dell'indirizzo IP devono essere controllati e quali no. La maschera di sottorete( subnet mask) è un indirizzo di 32 bit che consente di dividere la parte host da quella di rete. Questa maschera è fondamentale perché riesce a determinare se un IP fa parte della rete locale o va ricercato in una rete remota. In presenza di reti locali non segmentate si usa la maschera di default.

Ad esempio, la maschera 255.255.255.0 indica che sono significativi i primi tre numeri dell'indirizzo IP. Essendo l'indirizzo IP formato da sequenze di bit, la maschera di subnet è uno schema che specifica quali bit sono da controllare e quali no: la presenza di un bit 1 indica che la cifra è da controllare, il bit 0 indica che non si deve controllare.

Applicando una maschera di sottorete a un indirizzo IP si permette l'identificazione della sottorete d'appartenenza con la comparizione dell'indirizzo e della maschera. L'operazione è un AND logico tra il numero IP e la sua maschera: il risultato è l'individuazione della rete di appartenenza.

Lo stack TCP/IP di un host esegue, un'operazione di AND fra il numero IP e la sua maschera di sottorete. Quando un pacchetto viene inviato in rete, il destinatario IP viene sottoposto a un AND logico con la subnet mask. Se le risultanti dei due processi sono uguali, significa che il destinatario appartiene alla rete locale.

L'insieme del numero di rete e del numero di sottorete forma il numero di rete esteso

|___________numeri di rete esteso_________|

I bit 1 corrispondenti alle cifre del numero di rete esteso formano la subnet mask. La lunghezza di bit di questo numero è uguale al numero dei bit che compongono la sequenza dei bit da controllare nella subnet mask.

Es: 150.10.32.1/26 (occorre controllare i primi 26 bit per determinare l'indirizzo di rete esteso).  Gli indirizzi di classe A, B, C si possono scrivere con il suffisso /8, /16, /24 per indicare la lunghezza del prefisso di rete nella subnet mask.

Esempio di segmentazione di una rete

Supponiamo di avere a disposizione l'indirizzo di classe C 205.25.10.1. Negli indirizzi di classe C i primi 24 bit sono riservati al numero di rete. Degli 8 bit del numero di host, abbiamo a disposizione 5 bit per la sottorete e 3 bit per il numero del pc. Le sottoreti disponibili saranno quindi 2^ L'indirizzo della prima sottorete è 205.25.10.0( quello dell'ultima è 205.25.10.248 (11001101.00011001.00001010.11111000) La maschera di sottorete è 255.255.255.248 (11111111.11111111.111111111.11111000) e gli indirizzi IP possono essere rappresentati con la notazione /29.

Utilizzando ipconfig è possibile visualizzare i valori correnti della configurazione di rete TCP/IP del computer in uso, l'indirizzo IP e la subnet mask delle schede di rete.

I nomi di dominio

Ogni sistema connesso alla rete è identificato da un indirizzo numerico. Viene però utilizzata una codifica che prevede un nome invece di un indirizzo numerico. Gli indirizzi simbolici sono individuati da sigle della forma:

computer.sottorete.rete.zona

la prima parte indica il nome del pc. La rimanente, detta dominio, individua l'ente a cui il pc è collegato. Un indirizzo internet ha una struttura gerarchica di dominio e sottodominio, concatenati con il punto: ogni gruppo di carattere indica un livello inferiore rispetto a quello che sta alla destra dopo il punto.

L'ultima parte a destra è detta dominio di livello alto (o TLD) e può essere: geografico od organizzativo. I domini geografici sono identificati da due caratteri che identificano la nazione: .it - .fr- .uk ecc. i TDL di tipo organizzativo sono gestiti negli Stati Uniti e identificano categorie di enti e aziende( es: come, org, net).

I domini al di sotto dei top level si chiamano sottodomini e devo essere autorizzati dagli Enti internazionali di controllo. Questo sistema di gestione dei nomi di dominio è chiamato DNS, esso usa una database di nomi simbolici distribuito sui vari server collegati a Internet in tutto il mondo. A differenza dei nomi del computer, il DNS distribuisce le informazioni in rete solo a chi è interessato. Gestire il dominio vuol dire avere l'autorità sul database che contiene tutti i nodi IP della rete, il loro nome e il servizio da loro svolto.

Rivolgere un nome in un indirizzo IP significa ritrovare l'indirizzo che corrisponde al nome di un computer.

Il DNS è un servizio fornito dal livello applicativo del modello TCP/IP: la documentazione relativa ad esso è contrassegnata dal numero RFC 1034.

Il programma ping

Con il comando ping è possibile verificare il corretto funzionamento dei nomi associati alle macchine. Il comando ping, seguito dal nome del server o dall'indirizzo IP numerico corrispondente, consente di spedire alcuni pacchetti di prova che giungono a destinazione e sono prontamente ritrasmessi al nodo mittente. Il servizio elabora i dati e fornisce delle informazioni diagnostiche. Segnala se il nodo è raggiungibile e attivo, il tempo totale impiegato dai pacchetti, quanti si sono persi e il tassi di errore che si è verificato. Se il nome o l'indirizzo non sono presenti nella rete, il server DNS non è in grado di risolvere il nome in un indirizzo IP valido.