1 \chapter{Il protocollo IP}
2 \label{cha:ip_protocol}
4 L'attuale Internet Protocol (IPv4) viene standardizzato nel 1981
5 dall'RFC~719; esso nasce per disaccoppiare le applicazioni della struttura
6 hardware delle reti di trasmissione, e creare una interfaccia di trasmissione
7 dei dati indipendente dal sottostante substrato di rete, che può essere
8 realizzato con le tecnologie più disparate (Ethernet, Token Ring, FDDI,
12 \section{Introduzione}
15 Il compito di IP è pertanto quello di trasmettere i pacchetti da un computer
16 all'altro della rete; le caratteristiche essenziali con cui questo viene
17 realizzato in IPv4 sono due:
20 \item \textit{Universal addressing} la comunicazione avviene fra due host
21 identificati univocamente con un indirizzo a 32 bit che può appartenere ad
22 una sola interfaccia di rete.
23 \item \textit{Best effort} viene assicurato il massimo impegno nella
24 trasmissione, ma non c'è nessuna garanzia per i livelli superiori né
25 sulla percentuale di successo né sul tempo di consegna dei pacchetti di
29 Per effettuare la comunicazione e l'instradamento dei pacchetti fra le varie
30 reti di cui è composta Internet IPv4 organizza gli indirizzi in una
31 gerarchia a due livelli, in cui una parte dei 32 bit dell'indirizzo indica il
32 numero di rete, e un'altra l'host al suo interno. Il numero di rete serve
33 ai router per stabilire a quale rete il pacchetto deve essere inviato, il
34 numero di host indica la macchina di destinazione finale all'interno di detta
37 Per garantire l'unicità dell'indirizzo Internet esiste un'autorità
38 centrale (la IANA, \textit{Internet Assigned Number Authority}) che assegna i
39 numeri di rete alle organizzazioni che ne fanno richiesta; è poi compito di
40 quest'ultime assegnare i numeri dei singoli host.
42 Per venire incontro alle diverse esigenze gli indirizzi di rete sono stati
43 originariamente organizzati in \textit{classi}, (rappresentate in
44 Tab.~\ref{tab:IP_ipv4class}), per consentire dispiegamenti di reti di
51 \begin{tabular} {c@{\hspace{1mm}\vrule}
52 p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
53 p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
54 p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
55 p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
56 p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
57 p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
58 p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
59 p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}}
60 \omit&\omit& \multicolumn{7}{c}{7 bit}&\multicolumn{24}{c}{24 bit} \\
62 \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
63 classe A &\centering 0&
64 \multicolumn{7}{@{}c@{\vrule}}{\parbox[c]{21mm}{\centering net Id}} &
65 \multicolumn{24}{@{}c@{\vrule}}{\parbox[c]{72mm}{\centering host Id}} \\
66 \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
68 \multicolumn{33}{c}{ } \\
70 \multicolumn{14}{c}{14 bit}&\multicolumn{16}{c}{16 bit} \\
72 \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
73 classe B&\centering 1&\centering 0&
74 \multicolumn{14}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{42mm}{\centering net Id}} &
75 \multicolumn{16}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{48mm}{\centering host Id}} \\
76 \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
79 \multicolumn{33}{c}{ } \\
81 \multicolumn{21}{c}{21 bit}&\multicolumn{8}{c}{8 bit} \\
83 \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
84 classe C&\centering 1&\centering 1&\centering 0&
85 \multicolumn{21}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{63mm}{\centering net Id}} &
86 \multicolumn{8}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{24mm}{\centering host Id}} \\
87 \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
91 \multicolumn{33}{c}{ } \\
92 \omit&\omit&\omit&\omit&
93 \multicolumn{28}{c}{28 bit} \\
95 \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
96 classe D&\centering 1&\centering 1&\centering 1&\centering 0&
97 \multicolumn{28}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{63mm}{\centering
98 multicast group Id}} \\
99 \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
102 \multicolumn{33}{c}{ } \\
103 \omit&\omit&\omit&\omit&\omit&
104 \multicolumn{27}{c}{27 bit} \\
106 \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
107 classe E&\centering 1&\centering 1&\centering 1&\centering 1&\centering 0&
108 \multicolumn{27}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{59mm}{\centering
109 reserved for future use}} \\
110 \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
114 \caption{Le classi di indirizzi secondo IPv4.}
115 \label{tab:IP_ipv4class}
118 Le classi usate per il dispiegamento delle reti sono le prime tre; la classe D
119 è destinata al (non molto usato) \textit{multicast} mentre la classe E è
120 riservata per usi sperimentali e non viene impiegata.
122 Come si può notare però la suddivisione riportata in \tabref{tab:IP_ipv4class}
123 è largamente inefficiente in quanto se ad un utente necessita anche solo un
124 indirizzo in più dei 256 disponibili con una classe A occorre passare a una
125 classe B, con un conseguente spreco di numeri.
127 Inoltre, in particolare per le reti di classe C, la presenza di tanti
128 indirizzi di rete diversi comporta una crescita enorme delle tabelle di
129 instradamento che ciascun router dovrebbe tenere in memoria per sapere dove
130 inviare il pacchetto, con conseguente crescita dei tempi di processo da parte
131 di questi ultimi ed inefficienza nel trasporto.
136 \begin{tabular} {c@{\hspace{1mm}\vrule}
137 p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
138 p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
139 p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
140 p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
141 p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
142 p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
143 p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
144 p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}}
146 \multicolumn{12}{c}{$n$ bit}&\multicolumn{20}{c}{$32-n$ bit} \\
148 \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
150 \multicolumn{12}{@{}c@{\vrule}}{\parbox[c]{36mm}{\centering net Id}} &
151 \multicolumn{20}{@{}c@{\vrule}}{\parbox[c]{60mm}{\centering host Id}} \\
152 \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
155 \caption{Uno esempio di indirizzamento CIDR.}
156 \label{tab:IP_ipv4cidr}
159 Per questo nel 1992 è stato introdotto un indirizzamento senza classi (il
160 CIDR) in cui il limite fra i bit destinati a indicare il numero di rete e
161 quello destinati a indicare l'host finale può essere piazzato in qualunque
162 punto (vedi Tab.~\tabref{tab:IP_ipv4cidr}), permettendo di accorpare più
163 classi A su un'unica rete o suddividere una classe B e diminuendo al contempo
164 il numero di indirizzi di rete da inserire nelle tabelle di instradamento dei
168 \section{I motivi della transizione}
169 \label{sec:IP_whyipv6}
171 Negli ultimi anni la crescita vertiginosa del numero di macchine connesse a
172 internet ha iniziato a far emergere i vari limiti di IPv4; in particolare si
173 è iniziata a delineare la possibilità di arrivare a una carenza di
174 indirizzi disponibili.
176 In realtà il problema non è propriamente legato al numero di indirizzi
177 disponibili; infatti con 32 bit si hanno $2^{32}$, cioè circa 4 miliardi,
178 numeri diversi possibili, che sono molti di più dei computer attualmente
181 Il punto è che la suddivisione di questi numeri nei due livelli rete/host e
182 l'utilizzo delle classi di indirizzamento mostrate in precedenza, ha
183 comportato che, nella sua evoluzione storica, il dispiegamento delle reti e
184 l'allocazione degli indirizzi siano stati inefficienti; neanche l'uso del CIDR
185 ha permesso di eliminare le inefficienze che si erano formate, dato che il
186 ridispiegamento degli indirizzi comporta cambiamenti complessi a tutti i
187 livelli e la riassegnazione di tutti gli indirizzi dei computer di ogni
190 Diventava perciò necessario progettare un nuovo protocollo che permettesse
191 di risolvere questi problemi, e garantisse flessibilità sufficiente per
192 poter continuare a funzionare a lungo termine; in particolare necessitava un
193 nuovo schema di indirizzamento che potesse rispondere alle seguenti
197 \item un maggior numero di numeri disponibili che consentisse di non restare
198 più a corto di indirizzi
199 \item un'organizzazione gerarchica più flessibile dell'attuale
200 \item uno schema di assegnazione degli indirizzi in grado di minimizzare le
201 dimensioni delle tabelle di instradamento
202 \item uno spazio di indirizzi che consentisse un passaggio automatico dalle
203 reti locali a internet
207 \section{Principali caratteristiche di IPv6}
208 \label{sec:IP_ipv6over}
210 Per rispondere alle esigenze descritte in \secref{sec:IP_whyipv6} IPv6 nasce
211 come evoluzione di IPv4, mantendone inalterate le funzioni che si sono
212 dimostrate valide, eliminando quelle inutili e aggiungendone poche altre
213 ponendo al contempo una grande attenzione a mantenere il protocollo il più
214 snello e veloce possibile.
216 I cambiamenti apportati sono comunque notevoli e si possono essere riassunti a
217 grandi linee nei seguenti punti:
219 \item l'espansione delle capacità di indirizzamento e instradamento, per
220 supportare una gerarchia con più livelli di indirizzamento, un numero di
221 nodi indirizzabili molto maggiore e una autoconfigurazione degli indirizzi
222 \item l'introduzione un nuovo tipo di indirizzamento, l'\textit{anycast} che
223 si aggiungono agli usuali \textit{unycast} e \textit{multicast}
224 \item la semplificazione del formato della testata, eliminando o rendendo
225 opzionali alcuni dei campi di IPv4, per eliminare la necessità di
226 riprocessamento della stessa da parte dei router e contenere l'aumento di
227 dimensione dovuto ai nuovi indirizzi
228 \item un supporto per le opzioni migliorato, per garantire una trasmissione
229 più efficiente del traffico normale, limiti meno stringenti sulle
230 dimensioni delle opzioni, e la flessibilità necessaria per introdurne di
232 \item il supporto per delle capacità di qualità di servizio (QoS) che
233 permetta di identificare gruppi di dati per i quali si può provvedere un
234 trattamento speciale (in vista dell'uso di internet per applicazioni
235 multimediali e/o ``real-time'')
239 \section{La testata di IPv6}
240 \label{sec:IP_ipv6head}
242 Per capire le caratteristiche di IPv6 partiamo dall'intestazione usata dal
243 protocollo per gestire la trasmissione dei pacchetti; in
244 \tabref{tab:IP_ipv6head} è riportato il formato della testata di IPv6 da
245 confrontare con quella di IPv4 in \tabref{tab:IP_ipv4head}. La spiegazione del
246 significato dei vari campi delle due testate è riportato rispettivamente in
247 \tabref{tab:IP_ipv6field} e \tabref{tab:IP_ipv4field})
252 \begin{tabular}{@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}
253 @{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}
254 @{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule} }
255 \multicolumn{8}{@{}c@{}}{0\hfill 15 16\hfill 31}\\
257 \centering version&\centering priority&
258 \multicolumn{6}{@{}p{96mm}@{\vrule}}{\centering flow label} \\
260 \multicolumn{4}{@{\vrule}p{64mm}@{\vrule}}{\centering payload lenght} &
261 \multicolumn{2}{@{}p{32mm}@{\vrule}}{\centering next header} &
262 \multicolumn{2}{@{}p{32mm}@{\vrule}}{\centering hop limit}\\
264 \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
265 \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
267 \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
269 \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
271 \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
272 \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
274 \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
276 \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
279 \caption{La testata o \textit{header} di IPv6}
280 \label{tab:IP_ipv6head}
284 Come si può notare la testata di IPv6 diventa di dimensione fissa, pari a 40
285 byte, contro una dimensione (minima, in assenza di opzioni) di 20 byte per
286 IPv4; un semplice raddoppio nonostante lo spazio destinato agli indirizzi sia
287 quadruplicato, questo grazie a una notevole semplificazione che ha ridotto il
288 numero dei campi da 12 a 8.
293 \begin{tabular}{ l c p{8cm}}
294 \textbf{Nome} & \textbf{Lunghezza} & \textbf{Significato} \\
296 \textit{version} & 4 bit &
297 \textsl{versione}, nel caso specifico vale sempre 6\\
298 \textit{priority} & 4 bit &
299 \textsl{priorità}, vedi Sez.~\ref{sec:prio} \\
300 \textit{flow label} & 24 bit &
301 \textsl{etichetta di flusso}, vedi Sez.~\ref{sec:IP_ipv6_flow}\\
302 \textit{payload leght} & 16 bit &
303 \textsl{lunghezza del carico}, cioè del corpo dei dati che segue
304 l'intestazione, in byte. \\
305 \textit{next header} & 8 bit & \textsl{testata successiva},
306 identifica il tipo di pacchetto che segue la testata di IPv6, usa gli
307 stessi valori del campo protocollo nella testata di IPv4\\
308 \textit{hop limit} & 8 bit & \textsl{limite di salti},
309 stesso significato del \textit{time to live} nella testata di IPv4,
310 è decrementato di uno ogni volta che un nodo ritrasmette il
311 pacchetto, se arriva a zero il pacchetto viene scartato \\
312 \textit{source IP} & 128 bit & \textsl{indirizzo di origine} \\
313 \textit{destination IP}& 128 bit & \textsl{indirizzo di destinazione}\\
316 \caption{Legenda per il significato dei campi dell'intestazione di IPv6}
317 \label{tab:IP_ipv6field}
321 Abbiamo già anticipato in \secref{sec:IP_ipv6over} uno dei criteri principali
322 nella progettazione di IPv6 è stato quello di ridurre al massimo il tempo di
323 processamento dei pacchetti da parte dei router, un confronto con la testata
324 di IPv4 (vedi \secref{tab:IP_ipv4head}) mostra le seguenti differenze:
327 \item è stato eliminato il campo \textit{header lenght} in quanto le opzioni
328 sono state tolte dalla testata che ha così dimensione fissa; ci possono
329 essere più testate opzionali (\textsl{testate di estensione}, vedi
330 \secref{sec:IP_ipv6_extens}), ciascuna delle quali avrà un suo campo di
331 lunghezza all'interno.
332 \item la testata e gli indirizzi sono allineati a 64 bit, questo rende più
333 veloce il processo da parte di computer con processori a 64 bit.
334 \item i campi per gestire la frammentazione (\textit{identification},
335 \textit{flag} e \textit{fragment offset}) sono stati eliminati; questo
336 perché la frammentazione è un'eccezione che non deve rallentare il
337 processo dei pacchetti nel caso normale.
338 \item è stato eliminato il campo \textit{checksum} in quanto tutti i
339 protocolli di livello superiore (TCP, UDP e ICMPv6) hanno un campo di
340 checksum che include, oltre alla loro testata e ai dati, pure i campi
341 \textit{payload lenght}, \textit{next header}, e gli indirizzi di origine e
342 di destinazione; una checksum esiste anche per la gran parte protocolli di
343 livello inferiore (anche se quelli che non lo hanno, come SLIP, non possono
344 essere usati con grande affidabilità); con questa scelta si è ridotto di
345 molti tempo di riprocessamento dato che i router non hanno più la
346 necessità di ricalcolare la checksum ad ogni passaggio di un pacchetto per
347 il cambiamento del campo \textit{hop limit}.
348 \item è stato eliminato il campo \textit{type of service}, che praticamente
349 non è mai stato utilizzato; una parte delle funzionalità ad esso delegate
350 sono state reimplementate (vedi il campo \textit{priority} al prossimo
351 punto) con altri metodi.
352 \item è stato introdotto un nuovo campo \textit{flow label}, che viene usato,
353 insieme al campo \textit{priority} (che recupera i bit di precedenza del
354 campo \textit{type of service}) per implementare la gestione di una
355 ``qualità di servizio'' (vedi Sez.~\ref{sec:IP_ipv6_qos}) che permette di
356 identificare i pacchetti appartenenti a un ``flusso'' di dati per i quali si
357 può provvedere un trattamento speciale.
363 \begin{tabular}{@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}
364 @{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}
365 @{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule} }
366 \multicolumn{8}{@{}c@{}}{0\hfill 15 16\hfill 31}\\
369 \centering head lenght&
370 \multicolumn{2}{@{}p{32mm}@{\vrule}}{\centering type of service} &
371 \multicolumn{4}{@{}p{64mm}@{\vrule}}{\centering total lenght} \\
373 \multicolumn{4}{@{\vrule}p{64mm}@{\vrule}}{\centering identification} &
374 \multicolumn{4}{@{}p{64mm}@{\vrule}}{\parbox{11mm}{\centering flag} \vrule
375 \parbox{52mm}{\centering fragment offset}}\\
377 \multicolumn{2}{@{\vrule}p{32mm}@{\vrule}}{\centering TTL}&
378 \multicolumn{2}{@{}p{32mm}@{\vrule}}{\centering protocol}&
379 \multicolumn{4}{@{}p{64mm}@{\vrule}}{\centering header checksum} \\
381 \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
382 source IP address} \\
384 \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
385 destination IP address} \\
387 \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
388 \multicolumn{8}{@{}p{128mm}@{}}{
389 \centering options (if any)} \\
390 \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
393 \caption{L'intestazione o \textit{header} di IPv4}
394 \label{tab:IP_ipv4head}
400 \begin{tabular}{l c p{9cm}}
401 \textbf{Nome} & \textbf{Lunghezza} & \textbf{Significato} \\
403 \textit{version} & 4 bit & \textsl{versione}, nel caso
404 specifico vale sempre 4\\
405 \textit{head lenght} & 4 bit & \textsl{lunghezza della testata},
406 in multipli di 32 bit\\
407 \textit{type of service} & 8 bit & \textsl{tipo di servizio},
408 consiste in: 3 bit di precedenza,
409 correntemente ignorati; un bit non usato a 0; 4 bit che identificano
410 il tipo di servizio richiesto, uno solo dei quali può essere 1\\
411 \textit{total lenght} & 16 bit & \textsl{lunghezza totale}, indica
412 la dimensione del pacchetto IP in byte\\
413 \textit{identification} & 16 bit & \textsl{identificazione},
414 assegnato alla creazione, è aumentato di uno all'origine alla
415 trasmissione di ciascun pacchetto, ma resta lo stesso per i
416 pacchetti frammentati\\
417 \textit{flag} & 3 bit &
418 \textsl{flag} bit di frammentazione, uno indica se un
419 pacchetto è frammentato, un'altro se ci sono ulteriori frammenti, e
420 un'altro se il pacchetto non può essere frammentato. \\
421 \textit{fragmentation offset} & 13 bit& \textsl{offset di frammento},
422 indica la posizione del frammento rispetto al pacchetto originale\\
423 \textit{time to live} & 16 bit & \textsl{tempo di vita},
424 ha lo stesso significato di
425 \textit{hop limit}, vedi Tab.~\ref{tab:IP_ipv6field}\\
426 \textit{protocol} & 8 bit & \textsl{protocollo}
427 identifica il tipo di pacchetto che segue
429 \textit{header checksum} & 16 bit & \textsl{checksum di testata}, somma
430 di controllo per la testata\\
431 \textit{source IP} & 32 bit & \textsl{indirizzo di origine}\\
432 \textit{destination IP} & 32 bit & \textsl{indirizzo di destinazione}\\
435 \caption{Legenda per il significato dei campi dell'intestazione di IPv4}
436 \label{tab:IP_ipv4field}
440 Oltre alle differenze precedenti, relative ai singoli campi nella testata,
441 ulteriori caratteristiche che diversificano il comportamento di IPv4 da
442 quello di IPv6 sono le seguenti:
445 \item il broadcasting non è previsto in IPv6, le applicazioni che lo usano
446 dovono essere reimplementate usando il multicasting (vedi
447 \secref{sec:IP_ipv6_multicast}), che da opzionale diventa obbligatorio.
448 \item è stato introdotto un nuovo tipo di indirizzi, gli \textit{anycast}.
449 \item i router non possono più frammentare i pacchetti lungo il cammino, la
450 frammentazione di pacchetti troppo grandi potrà essere gestita solo ai
451 capi della comunicazione (usando un'apposita estensione vedi
452 \secref{sec:IP_ipv6_extens}).
453 \item IPv6 richiede il supporto per il \textit{path MTU discovery} (cioè il
454 protocollo per la selezione della massima lunghezza del pacchetto); seppure
455 questo sia in teoria opzionale, senza di esso non sarà possibile inviare
456 pacchetti più larghi della dimensione minima (576 byte).
459 \section{Gli indirizzi di IPv6}
460 \label{sec:IP_ipv6_addr}
462 Come già abbondantemente anticipato la principale novità di IPv6 è
463 costituita dall'ampliamento dello spazio degli indirizzi, che consente di avere
464 indirizzi disponibili in un numero dell'ordine di quello degli atomi che
465 costituiscono la terra.
467 In realtà l'allocazione di questi indirizzi deve tenere conto della
468 necessità di costruire delle gerarchie che consentano un instradamento
469 rapido ed efficiente dei pacchetti, e flessibilità nel dispiegamento delle
470 reti, il che comporta una riduzione drastica dei numeri utilizzabili; uno
471 studio sull'efficienza dei vari sistemi di allocazione usati in altre
472 architetture (come i sistemi telefonici) è comunque giunto alla conclusione
473 che anche nella peggiore delle ipotesi IPv6 dovrebbe essere in grado di
474 fornire più di un migliaio di indirizzi per ogni metro quadro della
475 superficie terrestre.
478 \subsection{La notazione}
479 \label{sec:IP_ipv6_notation}
480 Con un numero di bit quadruplicato non è più possibile usare la notazione
481 coi numeri decimali di IPv4 per rappresentare un numero IP. Per questo gli
482 indirizzi di IPv6 sono in genere scritti come sequenze di otto numeri
483 esadecimali di 4 cifre (cioè a gruppi di 16 bit) usando i due punti come
484 separatore; cioè qualcosa del tipo
485 \texttt{5f1b:df00:ce3e:e200:0020:0800:2078:e3e3}.
488 Visto che la notazione resta comunque piuttosto pesante esistono alcune
489 abbreviazioni; si può evitare di scrivere gli zeri iniziali per cui si
490 può scrivere \texttt{1080:0:0:0:8:800:ba98:2078:e3e3}; se poi un intero è
491 zero si può omettere del tutto, così come un insieme di zeri (ma questo
492 solo una volta per non generare ambiguità) per cui il precedente indirizzo
493 si può scrivere anche come \texttt{1080::8:800:ba98:2078:e3e3}.
495 Infine per scrivere un indirizzo IPv4 all'interno di un indirizzo IPv6 si
496 può usare la vecchia notazione con i punti, per esempio
497 \texttt{::192.84.145.138}.
502 \begin{tabular}{|l|l|l|}
504 \centering \textbf{Tipo di indirizzo}
505 & \centering \textbf{Prefisso} & {\centering \textbf{Frazione}} \\
508 riservato & \texttt{0000 0000} & 1/256 \\
509 non assegnato & \texttt{0000 0001} & 1/256 \\
511 riservato per NSAP & \texttt{0000 001} & 1/128\\
512 riservato per IPX & \texttt{0000 010} & 1/128\\
514 non assegnato & \texttt{0000 011} & 1/128 \\
515 non assegnato & \texttt{0000 1} & 1/32 \\
516 non assegnato & \texttt{0001} & 1/16 \\
518 provider-based & \texttt{001} & 1/8\\
520 non assegnato & \texttt{010} & 1/8 \\
521 non assegnato & \texttt{011} & 1/8 \\
522 geografic-based& \texttt{100} & 1/8 \\
523 non assegnato & \texttt{101} & 1/8 \\
524 non assegnato & \texttt{110} & 1/8 \\
525 non assegnato & \texttt{1110} & 1/16 \\
526 non assegnato & \texttt{1111 0} & 1/32 \\
527 non assegnato & \texttt{1111 10} & 1/64 \\
528 non assegnato & \texttt{1111 110} & 1/128 \\
529 non assegnato & \texttt{1111 1100 0} & 1/512 \\
531 unicast link-local & \texttt{1111 1100 10} & 1/1024 \\
532 unicast site-local & \texttt{1111 1100 11} & 1/1024 \\
535 multicast & \texttt{1111 1111} & 1/256 \\
538 \caption{Classificazione degli indirizzi IPv6 a seconda dei bit più
540 \label{tab:IP_ipv6addr}
544 \subsection{La architettura degli indirizzi di IPv6}
545 \label{sec:IP_ipv6_addr_arch}
547 Come per IPv4 gli indirizzi sono identificatori per una singola (indirizzi
548 \textit{unicast}) o per un insieme (indirizzi \textit{multicast} e
549 \textit{anycast}) di interfacce di rete.
551 Gli indirizzi sono sempre assegnati all'interfaccia, non al nodo che la
552 ospita; dato che ogni interfaccia appartiene ad un nodo quest'ultimo può
553 essere identificato attraverso uno qualunque degli indirizzi unicast delle sue
554 interfacce. A una interfaccia possono essere associati anche più indirizzi.
556 IPv6 presenta tre tipi diversi di indirizzi: due di questi, gli indirizzi
557 \textit{unicast} e \textit{multicast} hanno le stesse caratteristiche che in
558 IPv4, un terzo tipo, gli indirizzi \textit{anycast} è completamente nuovo.
559 In IPv6 non esistono più gli indirizzi \textit{broadcast}, la funzione di
560 questi ultimi deve essere reimplementata con gli indirizzi \textit{multicast}.
562 Gli indirizzi \textit{unicast} identificano una singola interfaccia i
563 pacchetti mandati ad un tale indirizzo verranno inviati a quella interfaccia,
564 gli indirizzi \textit{anycast} identificano un gruppo di interfacce tale che
565 un pacchetto mandato a uno di questi indirizzi viene inviato alla più vicina
566 (nel senso di distanza di routing) delle interfacce del gruppo, gli indirizzi
567 \textit{multicast} identificano un gruppo di interfacce tale che un pacchetto
568 mandato a uno di questi indirizzi viene inviato a tutte le interfacce del
571 In IPv6 non ci sono più le classi ma i bit più significativi indicano il tipo
572 di indirizzo; in \tabref{tab:IP_ipv6addr} sono riportati i valori di detti
573 bit e il tipo di indirizzo che loro corrispondente. I bit più significativi
574 costituiscono quello che viene chiamato il \textit{format prefix} ed è sulla
575 base di questo che i vari tipi di indirizzi vengono identificati. Come si
576 vede questa architettura di allocazione supporta l'allocazione di indirizzi
577 per i provider, per uso locale e per il multicast; inoltre è stato riservato
578 lo spazio per indirizzi NSAP, IPX e per le connessioni; gran parte dello
579 spazio (più del 70\%) è riservato per usi futuri.
581 Si noti infine che gli indirizzi \textit{anycast} non sono riportati in
582 \tabref{tab:IP_ipv6addr} in quanto allocati al di fuori dello spazio di
583 allocazione degli indirizzi unicast.
585 \subsection{Indirizzi unicast \textit{provider-based}}
586 \label{sec:IP_ipv6_unicast}
588 Gli indirizzi \textit{provider-based} sono gli indirizzi usati per le
589 comunicazioni globali, questi sono definiti nell'RFC 2073 e sono gli
590 equivalenti degli attuali indirizzi delle classi da A a C.
592 L'autorità che presiede all'allocazione di questi indirizzi è la IANA; per
593 evitare i problemi di crescita delle tabelle di instradamento e una procedura
594 efficiente di allocazione la struttura di questi indirizzi è organizzata fin
595 dall'inizio in maniera gerarchica; pertanto lo spazio di questi indirizzi è
596 stato suddiviso in una serie di campi secondo lo schema riportato in
597 \tabref{tab:IP_ipv6_unicast}.
602 \begin{tabular} {@{\vrule}p{6mm}
603 @{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{24mm}
604 @{\vrule}p{30mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
605 \multicolumn{1}{@{}c@{}}{3}&\multicolumn{1}{c}{5 bit}&
606 \multicolumn{1}{c}{$n$ bit}&\multicolumn{1}{c}{$56-n$ bit}&
607 \multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
609 \omit\vrule\hfill\vrule&\hspace{16mm} & & &\omit\hspace{76mm}\hfill\vrule\\
611 \centering \textsl{Registry Id}&
612 \centering \textsl{Provider Id}&
613 \centering \textsl{Subscriber Id}&
614 \textsl{Intra-Subscriber} \\
615 \omit\vrule\hfill\vrule& & & &\omit\hspace{6mm}\hfill\vrule\\
618 \caption{Formato di un indirizzo unicast \textit{provider-based}.}
619 \label{tab:IP_ipv6_unicast}
622 Al livello più alto la IANA può delegare l'allocazione a delle autorità
623 regionali (i Regional Register) assegnando ad esse dei blocchi di indirizzi; a
624 queste autorità regionali è assegnato un Registry Id che deve seguire
625 immediatamente il prefisso di formato. Al momento sono definite tre registri
626 regionali (INTERNIC, RIPE NCC e APNIC), inoltre la IANA si è riservata la
627 possibilità di allocare indirizzi su base regionale; pertanto sono previsti
628 i seguenti possibili valori per il \textsl{Registry Id};
629 gli altri valori restano riservati per la IANA.
632 \begin{tabular}{l l l}
633 \textbf{Regione} & \textbf{Registro} & \textbf{Id} \\
635 Nord America &INTERNIC & \texttt{11000} \\
636 Europa & RIPE NCC & \texttt{01000} \\
637 Asia & APNIC & \texttt{00100} \\
638 Multi-regionale & IANA &\texttt{10000} \\
641 \caption{Valori dell'identificativo dei
642 Regional Register allocati ad oggi.}
643 \label{tab:IP_ipv6_regid}
647 L'organizzazione degli indirizzi prevede poi che i due livelli successivi, di
648 suddivisione fra \textit{Provider Id}, che identifica i grandi fornitori di
649 servizi, e \textit{Subscriber Id}, che identifica i fruitori, sia gestita dai
650 singoli registri regionali. Questi ultimi dovranno definire come dividere lo
651 spazio di indirizzi assegnato a questi due campi (che ammonta a un totale di
652 58~bit), definendo lo spazio da assegnare al \textit{Provider Id} e
653 al \textit{Subscriber Id}, ad essi spetterà inoltre anche l'allocazione dei
654 numeri di \textit{Provider Id} ai singoli fornitori, ai quali sarà delegata
655 l'autorità di allocare i \textit{Subscriber Id} al loro interno.
657 L'ultimo livello è quello \textit{Intra-subscriber} che è lasciato alla
658 gestione dei singoli fruitori finali, gli indirizzi \textit{provider-based}
659 lasciano normalmente gli ultimi 64~bit a disposizione per questo livello, la
660 modalità più immediata è quella di usare uno schema del tipo mostrato in
661 \tabref{tab:IP_ipv6_uninterf} dove l'\textit{Interface Id} è dato dal
662 MAC-address a 48~bit dello standard Ethernet, scritto in genere nell'hardware
663 delle scheda di rete, e si usano i restanti 16~bit per indicare la sottorete.
668 \begin{tabular} {@{\vrule}p{64mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
669 \multicolumn{1}{c}{64 bit}&\multicolumn{1}{c}{16 bit}&
670 \multicolumn{1}{c}{48 bit}\\
672 \omit\vrule\hfill\vrule&\hspace{16mm}&\omit\hspace{48mm}\hfill\vrule\\
673 \centering \textsl{Subscriber Prefix}&
674 \centering \textsl{Subnet Id}&
675 \textsl{Interface Id}\\
676 \omit\vrule\hfill\vrule& &\omit\hspace{6mm}\hfill\vrule\\
679 \caption{Formato del campo \textit{Intra-subscriber} per un indirizzo unicast
680 \textit{provider-based}.}
681 \label{tab:IP_ipv6_uninterf}
684 Qualora si dovesse avere a che fare con una necessità di un numero più
685 elevato di sottoreti, il precedente schema andrebbe modificato, per evitare
686 l'enorme spreco dovuto all'uso dei MAC-address, a questo scopo si possono
687 usare le capacità di autoconfigurazione di IPv6 per assegnare indirizzi
688 generici con ulteriori gerarchie per sfruttare efficacemente tutto lo spazio
691 Un registro regionale può introdurre un ulteriore livello nella gerarchia
692 degli indirizzi, allocando dei blocchi per i quali delegare l'autorità a dei
693 registri nazionali, quest'ultimi poi avranno il compito di gestire la
694 attribuzione degli indirizzi per i fornitori di servizi nell'ambito del/i
695 paese coperto dal registro nazionale con le modalità viste in precedenza.
696 Una tale ripartizione andrà effettuata all'interno dei soliti 58~bit come
702 \begin{tabular} {@{\vrule}p{3mm}
703 @{\vrule}p{10mm}@{\vrule}p{12mm}@{\vrule}p{18mm}
704 @{\vrule}p{18mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
705 \multicolumn{1}{@{}c@{}}{3}&\multicolumn{1}{c}{5 bit}&
706 \multicolumn{1}{c}{n bit}&\multicolumn{1}{c}{m bit}&
707 \multicolumn{1}{c}{56-n-m bit}&\multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
709 \omit\vrule\hfill\vrule& & & & &\omit\hspace{64mm}\hfill\vrule\\
710 \centering \texttt{3}&
711 \centering \textsl{Reg.}&
712 \centering \textsl{Naz.}&
713 \centering \textsl{Prov.}&
714 \centering \textsl{Subscr.}&
715 \textsl{Intra-Subscriber} \\
716 \omit\vrule\hfill\vrule &&&&&\\
719 \caption{Formato di un indirizzo unicast \textit{provider-based} che prevede
720 un registro nazionale.}
721 \label{tab:IP_ipv6_uninaz}
725 \subsection{Indirizzi ad uso locale}
726 \label{sec:IP_ipv6_linksite}
728 Gli indirizzi ad uso locale sono indirizzi unicast che sono instradabili solo
729 localmente (all'interno di un sito o di una sottorete), e possono avere una
730 unicità locale o globale.
732 Questi indirizzi sono pensati per l'uso all'interno di un sito per mettere su
733 una comunicazione locale immediata, o durante le fasi di autoconfigurazione
734 prima di avere un indirizzo globale.
739 \begin{tabular} {@{\vrule}p{10mm}@{\vrule}p{54mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
740 \multicolumn{1}{c}{10} &\multicolumn{1}{c}{54 bit} &
741 \multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
743 \omit\vrule\hfill\vrule & & \omit\hspace{64mm}\hfill\vrule\\
744 \centering \texttt{FE80}&
745 \centering\texttt{0000 . . . . . 0000} &
747 \omit\vrule\hfill\vrule & &\\
750 \caption{Formato di un indirizzo \textit{link-local}.}
751 \label{tab:IP_ipv6_linklocal}
754 Ci sono due tipi di indirizzi, \textit{link-local} e \textit{site-local}. Il
755 primo è usato per un singolo link; la struttura è mostrata in \curtab, questi
756 indirizzi iniziano sempre per \texttt{FE80} e vengono in genere usati per la
757 configurazione automatica dell'indirizzo al bootstrap e per la ricerca dei
758 vicini (vedi \ref{sec:IP_ipv6_autoconf}); un pacchetto che abbia tale
759 indirizzo come sorgente o destinazione non deve venire ritrasmesso dai router.
761 Un indirizzo \textit{site-local} invece è usato per l'indirizzamento
762 all'interno di un sito che non necessita di un prefisso globale; la struttura
763 è mostrata in \ntab, questi indirizzi iniziano sempre per
764 \texttt{FEC0} e non devono venire ritrasmessi dai router all'esterno del sito
765 stesso; sono in sostanza gli equivalenti degli indirizzi riservati per reti
766 private definiti su IPv4.
767 Per entrambi gli indirizzi il campo \textit{Interface Id} è un
768 identificatore che deve essere unico nel dominio in cui viene usato, un modo
769 immediato per costruirlo è quello di usare il MAC-address delle schede di
775 \begin{tabular} {@{\vrule}p{10mm}@{\vrule}p{38mm}@{\vrule}p{16mm}
777 \multicolumn{1}{c}{10} &\multicolumn{1}{c}{38 bit} &
778 \multicolumn{1}{c}{16 bit} &\multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
780 \omit\vrule\hfill\vrule& & & \omit\hspace{64mm}\hfill\vrule\\
781 \centering \texttt{FEC0}&
782 \centering \texttt{0000 . . . 0000}&
783 \centering Subnet Id &
785 \omit\vrule\hfill\vrule& & &\\
788 \caption{Formato di un indirizzo \textit{site-local}.}
789 \label{tab:IP_ipv6_sitelocal}
792 Gli indirizzi di uso locale consentono ad una organizzazione che non è
793 (ancora) connessa ad Internet di operare senza richiedere un prefisso globale,
794 una volta che in seguito l'organizzazione venisse connessa a Internet
795 potrebbe continuare a usare la stessa suddivisione effettuata con gli
796 indirizzi \textit{site-local} utilizzando un prefisso globale e la
797 rinumerazione degli indirizzi delle singole macchine sarebbe automatica.
799 \subsection{Indirizzi riservati}
800 \label{sec:IP_ipv6_reserved}
802 Alcuni indirizzi sono riservati per scopi speciali, in particolare per scopi
805 Un primo tipo sono gli indirizzi \textit{IPv4 mappati su IPv6} (mostrati in
806 \ntab), questo sono indirizzi unicast che vengono usati per consentire ad
807 applicazioni IPv6 di comunicare con host capaci solo di IPv4; questi sono ad
808 esempio gli indirizzi generati da un DNS quando l'host richiesto supporta solo
809 IPv4; l'uso di un tale indirizzo in un socket IPv6 comporta la generazione di
810 un pacchetto IPv4 (ovviamente occorre che sia IPv4 che IPv6 siano supportate
811 sull'host di origine).
816 \begin{tabular} {@{\vrule}p{80mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
817 \multicolumn{1}{c}{80 bit} &\multicolumn{1}{c}{16 bit} &
818 \multicolumn{1}{c}{32 bit} \\
820 \omit\vrule\hfill\vrule& &\omit\hspace{32mm}\hfill\vrule\\
822 \texttt{0000 . . . . . . . . . . . . 0000} &
823 \centering\texttt{FFFF} &
825 \omit\vrule\hfill\vrule& &\\
828 \caption{Formato di un indirizzo IPV4 mappato su IPv6.}
829 \label{tab:IP_ipv6_map}
832 Un secondo tipo di indirizzi di compatibilità sono gli \textit{IPv4
833 compatibili IPv6} (vedi \ntab) usati nella transizione da IPv4 a IPv6,
834 quando un host che supporta sia IPv6 che IPv4 non ha un router IPv6 deve usare
835 nel DNS un indirizzo di questo tipo, ogni pacchetto IPv6 inviato a un tale
836 indirizzo verrà automaticamente incapsulato in IPv4.
841 \begin{tabular} {@{\vrule}p{80mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{32mm}@{\vrule}}
842 \multicolumn{1}{c}{80 bit} &\multicolumn{1}{c}{16 bit} &
843 \multicolumn{1}{c}{32 bit} \\
845 \omit\vrule\hfill\vrule& &\omit\hspace{32mm}\hfill\vrule\\
847 \texttt{0000 . . . . . . . . . . . . 0000} &
848 \centering\texttt{0000} &
849 \parbox{32mm}{\centering IPv4 address} \\
850 \omit\vrule\hfill\vrule& &\\
853 \caption{Formato di un indirizzo IPV4 mappato su IPv6.}
854 \label{tab:IP_ipv6_comp}
857 Altri indirizzi speciali sono il \textit{loopback address}, costituito da 127
858 zeri ed un uno (cioè \texttt{::1}) e l'\textsl{indirizzo generico}
859 costituito da tutti zeri (scritto come \texttt{0::0} o ancora più
860 semplicemente come \texttt{:}) usato in genere quando si vuole indicare
861 l'accettazione di una connessione da qualunque host.
863 \subsection{Multicasting}
864 \label{sec:IP_ipv6_multicast}
866 Gli indirizzi \textit{multicast} sono usati per inviare un pacchetto a un
867 gruppo di interfacce; l'indirizzo identifica uno specifico gruppo di
868 multicast e il pacchetto viene inviato a tutte le interfacce di detto gruppo.
869 Un'interfaccia può appartenere ad un numero qualunque numero di gruppi di
870 multicast. Il formato degli indirizzi \textit{multicast} è riportato in
876 \begin{tabular} {@{\vrule}p{12mm}
877 @{\vrule}p{6mm}@{\vrule}p{6mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
878 \multicolumn{1}{c}{8}&\multicolumn{1}{c}{4}&
879 \multicolumn{1}{c}{4}&\multicolumn{1}{c}{112 bit} \\
881 \omit\vrule\hfill\vrule& & & \omit\hspace{104mm}\hfill\vrule\\
882 \centering\texttt{FF}&
886 \omit\vrule\hfill\vrule &&&\\
889 \caption{Formato di un indirizzo \textit{multicast}.}
890 \label{tab:IP_ipv6_multicast}
893 Il prefisso di formato per tutti gli indirizzi \textit{multicast} è
894 \texttt{FF}, ad esso seguono i due campi il cui significato è il seguente:
897 \item \textsl{flag}: un insieme di 4 bit, di cui i primi tre sono riservati e
898 posti a zero, l'ultimo è zero se l'indirizzo è permanente (cioè un
899 indirizzo noto, assegnato dalla IANA), ed è uno se invece l'indirizzo è
901 \item \textsl{scop} è un numero di quattro bit che indica il raggio di
902 validità dell'indirizzo, i valori assegnati per ora sono riportati in
906 Infine l'ultimo campo identifica il gruppo di multicast, sia permanente che
907 transitorio, all'interno del raggio di validità del medesimo.
912 \begin{tabular}[c]{c l c l}
913 \multicolumn{4}{c}{\bf Gruppi di multicast} \\
915 0 & riservato & 8 & organizzazione locale \\
916 1 & nodo locale & 9 & non assegnato \\
917 2 & collegamento locale & A & non assegnato \\
918 3 & non assegnato & B & non assegnato \\
919 4 & non assegnato & C & non assegnato \\
920 5 & sito locale & D & non assegnato \\
921 6 & non assegnato & E & globale \\
922 7 & non assegnato & F & riservato \\
925 \caption{Possibili valori del campo \textsl{scop} di un indirizzo multicast.}
926 \label{tab:IP_ipv6_multiscope}
929 \subsection{Indirizzi \textit{anycast}}
930 \label{sec:IP_anycast}
932 Gli indirizzi \textit{anycast} sono indirizzi che vengono assegnati ad un
933 gruppo di interfacce per quali un pacchetto indirizzato a questo tipo di
934 indirizzo viene inviato al componente del gruppo più ``vicino'' secondo la
935 distanza di instradamento calcolata dai router.
937 Questi indirizzi sono allocati nello stesso spazio degli indirizzi unicast,
938 usando uno dei formati disponibili, e per questo, sono da essi assolutamente
939 indistinguibili. Quando un indirizzo unicast viene assegnato a più interfacce
940 (trasformandolo in un anycast) il computer su cui è l'interfaccia deve essere
941 configurato per tener conto del fatto.
943 Gli indirizzi anycast consentono a un nodo sorgente di inviare pacchetti a una
944 destinazione su un gruppo di possibili interfacce selezionate. La sorgente non
945 deve curarsi di come scegliere l'interfaccia più vicina, compito che tocca
946 al sistema di instradamento, (in sostanza la sorgente non ha nessun controllo
949 Gli indirizzi anycast, quando vengono usati come parte di una sequenza di
950 instradamento, consentono ad esempio ad un nodo di scegliere quale fornitore
951 vuole usare (configurando gli indirizzi anycast per identificare i router di
952 uno stesso provider).
954 Questi indirizzi pertanto possono essere usati come indirizzi intermedi in una
955 testata di instradamento o per identificare insiemi di router connessi a una
956 particolare sottorete, o che forniscono l'accesso a un certo sotto dominio.
958 L'idea alla base degli indirizzi anycast è perciò quella di utilizzarli per
959 poter raggiungere il fornitore di servizio più vicino; ma restano aperte tutta
960 una serie di problematiche, visto che una connessione con uno di questi
961 indirizzi non è possibile, dato che per una variazione delle distanze di
962 routing non è detto che due pacchetti successivi finiscano alla stessa
965 La materia è pertanto ancora controversa e in via di definizione.
968 \section{Le estensioni}
969 \label{sec:IP_ipv6_extens}
971 Come già detto in precedenza IPv6 ha completamente cambiato il trattamento
972 delle opzioni; queste ultime infatti sono state tolte dalla testata del
973 pacchetto, e poste in apposite \textsl{testate di estensione} (o
974 \textit{extension header}) poste fra la testata di IPv6 e la testata del
975 protocollo di trasporto.
977 Per aumentare la velocità di processo, sia dei dati del livello seguente che
978 di ulteriori opzioni, ciascuna estensione deve avere una lunghezza multipla di
979 8 byte per mantenere l'allineamento a 64~bit di tutti le testate seguenti.
981 Dato che la maggior parte di queste estensioni non sono esaminate dai router
982 durante l'instradamento e la trasmissione dei pacchetti, ma solo all'arrivo
983 alla destinazione finale, questa scelta ha consentito un miglioramento delle
984 prestazioni rispetto a IPv4 dove la presenza di un'opzione comportava l'esame
987 Un secondo miglioramento è che rispetto a IPv4 le opzioni possono essere di
988 lunghezza arbitraria e non limitate a 40 byte; questo, insieme al modo in cui
989 vengono trattate, consente di utilizzarle per scopi come l'autenticazione e la
990 sicurezza, improponibili con IPv4.
992 Le estensioni definite al momento sono le seguenti:
994 \item \textbf{Hop by hop} devono seguire immediatamente la testata principale;
995 indicano le opzioni che devono venire processate ad ogni passaggio da un
996 router, fra di esse è da menzionare la \textit{jumbo payload} che segnala
997 la presenza di un pacchetto di dati di dimensione superiore a 64Kb.
998 \item \textbf{Destination options} opzioni che devono venire esaminate al nodo
999 di ricevimento, nessuna di esse è tuttora definita.
1000 \item \textbf{Routing} definisce una \textit{source route} (come la analoga
1001 opzione di IPv4) cioè una lista di indirizzi IP di nodi per i quali il
1002 pacchetto deve passare.
1003 \item \textbf{Fragmentation} viene generato automaticamente quando un host
1004 vuole frammentare un pacchetto, ed è riprocessato automaticamente alla
1005 destinazione che riassembla i frammenti.
1006 \item \textbf{Authentication} gestisce l'autenticazione e il controllo di
1007 integrità dei pacchetti; è documentato dall'RFC 162.
1008 \item \textbf{Encapsulation} serve a gestire la segretezza del contenuto
1009 trasmesso; è documentato dall'RFC 1827.
1012 La presenza di opzioni è rilevata dal valore del campo \textit{next header}
1013 che indica qual'è la testata successiva a quella di IPv6; in assenza di
1014 opzioni questa sarà la testata di un protocollo di trasporto del livello
1015 superiore, per cui il campo assumerà lo stesso valore del campo
1016 \textit{protocol} di IPv4, altrimenti assumerà il valore dell'opzione
1017 presente; i valori possibili sono riportati in \ntab.
1022 \begin{tabular}{c l l}
1023 \textbf{Valore} & \textbf{Keyword} & \textbf{Tipo di protocollo} \\
1027 & HBH & Hop by Hop \\
1028 1 & ICMP & Internet Control Message (IPv4 o IPv6) \\
1029 2 & ICMP & Internet Group Management (IPv4) \\
1030 3 & GGP & Gateway-to-Gateway \\
1031 4 & IP & IP in IP (IPv4 encapsulation) \\
1033 6 & TCP & Trasmission Control \\
1034 17 & UDP & User Datagram \\
1035 43 & RH & Routing Header (IPv6) \\
1036 44 & FH & Fragment Header (IPv6) \\
1037 45 & IDRP & Inter Domain Routing \\
1038 51 & AH & Autentication Header (IPv6) \\
1039 52 & ESP & Encrypted Security Payload (IPv6) \\
1040 59 & Null & No next header (IPv6) \\
1041 88 & IGRP & Internet Group Routing \\
1042 89 & OSPF & Open Short Path First \\
1045 \caption{Tipi di protocolli e testate di estensione}
1046 \label{tab:IP_ipv6_nexthead}
1050 Questo meccanismo permette la presenza di più opzioni in successione prima
1051 del pacchetto del protocollo di trasporto; l'ordine raccomandato per le
1052 estensioni è quello riportato nell'elenco precedente con la sola differenza
1053 che le opzioni di destinazione sono inserite nella posizione ivi indicata solo
1054 se, come per il tunnelling, devono essere esaminate dai router, quelle che
1055 devono essere esaminate solo alla destinazione finale vanno in coda.
1058 \section{Qualità di servizio}
1059 \label{sec:IP_ipv6_qos}
1061 Una delle caratteristiche innovative di IPv6 è quella di avere introdotto un
1062 supporto per la qualità di servizio che è importante per applicazioni come
1063 quelle multimediali o ``real-time'' che richiedono un qualche grado di
1064 controllo sulla stabilità della banda di trasmissione, sui ritardi o la
1065 dispersione dei temporale del flusso dei pacchetti.
1068 \subsection{Etichette di flusso}
1069 \label{sec:IP_ipv6_flow}
1070 L'introduzione del campo \textit{flow label} può essere usata dall'origine
1071 della comunicazione per etichettare quei pacchetti per i quali si vuole un
1072 trattamento speciale da parte dei router come un una garanzia di banda minima
1073 assicurata o un tempo minimo di instradamento/trasmissione garantito.
1075 Questo aspetto di IPv6 è ancora sperimentale per cui i router che non
1076 supportino queste funzioni devono porre a zero il \textit{flow label} per i
1077 pacchetti da loro originanti e lasciare invariato il campo per quelli in
1080 Un flusso è una sequenza di pacchetti da una particolare origine a una
1081 particolare destinazione per il quale l'origine desidera un trattamento
1082 speciale da parte dei router che lo manipolano; la natura di questo
1083 trattamento può essere comunicata ai router in vari modi (come un protocollo
1084 di controllo o con opzioni del tipo \textit{hop-by-hop}).
1086 Ci possono essere più flussi attivi fra un'origine e una destinazione, come
1087 del traffico non assegnato a nessun flusso, un flusso viene identificato
1088 univocamente dagli indirizzi di origine e destinazione e da una etichetta di
1089 flusso diversa da zero, il traffico normale deve avere l'etichetta di flusso
1092 L'etichetta di flusso è assegnata dal nodo di origine, i valori devono
1093 essere scelti in maniera (pseudo)casuale nel range fra 1 e FFFFFF in modo da
1094 rendere utilizzabile un qualunque sottoinsieme dei bit come chiavi di hash per
1097 \subsection{Priorità}
1100 Il campo di priorità consente di indicare il livello di priorità dei
1101 pacchetti relativamente agli altri pacchetti provenienti dalla stessa
1102 sorgente. I valori sono divisi in due intervalli, i valori da 0 a 7 sono usati
1103 per specificare la priorità del traffico per il quale la sorgente provvede
1104 un controllo di congestione cioè per il traffico che può essere ``tirato
1105 indietro'' in caso di congestione come quello di TCP, i valori da 8 a 15 sono
1106 usati per i pacchetti che non hanno questa caratteristica, come i pacchetti
1107 ``real-time'' inviati a ritmo costante.
1109 Per il traffico con controllo di congestione sono raccomandati i seguenti
1110 valori di priorità a seconda del tipo di applicazione:
1115 \begin{tabular} {c l}
1116 Valore & tipo di traffico \\
1118 0 & traffico generico \\
1119 1 & traffico di riempimento (es. news) \\
1120 2 & trasferimento dati non interattivo (es. e-mail)\\
1122 4 & trasferimento dati interattivo (es. FTP, HTTP, NFS) \\
1124 6 & traffico interattivo (telnet, X)\\
1125 7 & traffico di controllo (routing, SNMP) \\
1128 \caption{Formato di un indirizzo \textit{site-local}.}
1129 \label{tab:priority}
1132 Per il traffico senza controllo di congestione la priorità più bassa
1133 dovrebbe essere usata per quei pacchetti che si preferisce siano scartati
1134 più facilmente in caso di congestione.
1137 \section{Sicurezza a livello IP}
1138 \label{sec:security}
1140 La attuale implementazione di Internet presenta numerosi problemi di
1141 sicurezza, in particolare i dati presenti nelle testate dei vari protocolli
1142 sono assunti essere corretti, il che da adito alla possibilità di varie
1143 tipologie di attacco forgiando pacchetti false, inoltre tutti questi dati
1144 passano in chiaro sulla rete e sono esposti all'osservazione di chiunque si
1147 Con IPv4 non è possibile realizzare un meccanismo di autenticazione e
1148 riservatezza a un livello inferiore al primo (quello di applicazione), con
1149 IPv6 è stato progettata la possibilità di intervenire al livello del
1150 collegamento (il terzo) prevedendo due apposite estensioni che possono essere
1151 usate per fornire livelli di sicurezza a seconda degli utenti. La codifica
1152 generale di questa architettura è riportata nell'RFC 2401.
1154 Il meccanismo in sostanza si basa su due estensioni:
1156 \item una testata di sicurezza (\textit{autentication header}) che garantisce
1157 al destinatario l'autenticità del pacchetto
1158 \item un carico di sicurezza (\textit{Encrypted Security Payload}) che
1159 assicura che solo il legittimo ricevente può leggere il pacchetto.
1162 Perché tutto questo funzioni le stazioni sorgente e destinazione devono
1163 usare una stessa chiave crittografica e gli stessi algoritmi, l'insieme degli
1164 accordi fra le due stazioni per concordare chiavi e algoritmi usati va sotto
1165 il nome di associazione di sicurezza.
1167 I pacchetti autenticati e crittografati portano un indice dei parametri di
1168 sicurezza (SPI, \textit{Security Parameter Index}) che viene negoziato prima
1169 di ogni comunicazione ed è definito dalla stazione sorgente. Nel caso di
1170 multicast dovrà essere lo stesso per tutte le stazioni del gruppo.
1172 \subsection{Autenticazione}
1173 Il primo meccanismo di sicurezza è quello della testata di autenticazione
1174 (\textit{autentication header}) che fornisce l'autenticazione e il controllo
1175 di integrità (ma senza riservatezza) dei pacchetti IP.
1177 La testata di autenticazione ha il formato descritto in
1178 Tab.~\ref{tab:autent_head} il campo \textit{Next Header} indica la testata
1179 successiva, con gli stessi valori del campo omonimo nella testata principale
1180 di IPv6, il campo \textit{Lengh} indica la lunghezza della testata di
1181 autenticazione in numero di parole a 32 bit, il campo riservato deve essere
1182 posto a zero, seguono poi l'indice di sicurezza, stabilito nella associazione
1183 di sicurezza, e un numero di sequenza che la stazione sorgente deve
1184 incrementare di pacchetto in pacchetto.
1186 Completano la testata i dati di autenticazione che contengono un valore di
1187 controllo di integrità (ICV, \textit{Integrity Check Value}), che deve essere
1188 di dimensione pari a un multiplo intero di 32 bit e può contenere un padding
1189 per allineare la testata a 64 bit. Tutti gli algoritmi di autenticazione
1190 devono provvedere questa capacità.
1192 \renewcommand\arraystretch{1.2}
1196 \begin{tabular}{@{\vrule}p{24mm}@{\vrule}p{24mm}
1197 @{\vrule}p{48mm}@{\vrule} }
1198 \multicolumn{3}{@{}c@{}}{0\hfill 15 16\hfill 31}\\
1200 \centering Next Header&\centering Lenght&
1201 \centering Reserved \tabularnewline
1203 \multicolumn{3}{@{\vrule}c@{\vrule}}
1204 {\centering Security Parameter Index (SPI)}\\
1206 \multicolumn{3}{@{\vrule}c@{\vrule}}
1207 {\centering Sequence Number}\\
1209 \multicolumn{3}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
1210 \multicolumn{3}{@{\vrule}c@{\vrule}}{Autentication Data} \\
1211 \multicolumn{3}{@{\vrule}c@{\vrule}}
1212 {\centering ... } \\
1213 \multicolumn{3}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
1216 \caption{Formato della testata dell'estensione di autenticazione}
1217 \label{tab:autent_estens}
1220 \renewcommand\arraystretch{1} %default
1224 La testata di autenticazione può essere impiegata in due modi diverse
1225 modalità: modalità trasporto e modalità tunnel.
1227 La modalità trasporto è utilizzabile solo per comunicazioni fra stazioni
1228 singole che supportino l'autenticazione. In questo caso la testata di
1229 autenticazione è inserita dopo tutte le altre testate di estensione
1230 eccezion fatta per la \textit{Destination Option} che può comparire sia
1236 \begin{tabular*}{90mm}{|c|c|c|c|c|c|}
1240 \parbox[c]{28mm}{hop by hop, dest., \\
1241 routing, fragment}& AH &
1242 dest.opt & TCP & data \\
1246 \caption{Formato della testata dell'estensione di autenticazione}
1247 \label{tab:autent_head}
1251 \begin{pspicture}(0,0)(9,0.8)
1254 \ncline{<->}{A}{B}\ncput{copertura dell'autenticazione}
1258 La modalità tunnel può essere utilizzata sia per comunicazioni fra stazioni
1259 singole che con un gateway di sicurezza; in questa modalità
1262 La testata di autenticazione è una testata di estensione inserita dopo la
1263 testata principale e prima del carico dei dati. La sua presenza non ha
1264 perciò alcuna influenza sui livelli superiori dei protocolli di trasmissione
1271 La procedura di autenticazione cerca di garantire l'autenticità del
1272 pacchetto nella massima estensione possibile, ma dato che alcuni campi della
1273 testata di IP possono variare in maniera impredicibile alla sorgente, il loro
1274 valore non può essere protetto dall'autenticazione.
1276 Il calcolo dei dati di autenticazione viene effettuato alla sorgente su una
1277 versione speciale del pacchetto in cui il numero di salti nella testata
1278 principale è settato a zero, così come le opzioni che possono essere
1279 modificate nella trasmissione, e la testata di routing (se usata) è posta ai
1280 valori che deve avere all'arrivo.
1282 L'estensione è indipendente dall'algoritmo particolare, e il protocollo è
1283 ancora in fase di definizione; attualmente è stato suggerito l'uso di una
1284 modifica dell'MD5 chiamata \textit{keyed MD5} che combina alla codifica anche
1285 una chiave che viene inserita all'inizio e alla fine degli altri campi.
1288 \subsection{Riservatezza}
1291 Per garantire una trasmissione riservata dei dati, è stata previsto la
1292 possibilità di trasmettere pacchetti con i dati criptati: il cosiddetto ESP,
1293 \textit{Encripted Security Payload}. Questo viene realizzato usando con una
1294 apposita opzione che deve essere sempre l'ultima delle testate di estensione;
1295 ad essa segue il carico del pacchetto che viene criptato.
1297 Un pacchetto crittografato pertanto viene ad avere una struttura del tipo di
1298 quella mostrata in Tab~.\ref{tab:criptopack}, tutti i campi sono in chiaro
1299 fino al vettore di inizializzazione, il resto è crittografato.
1301 \renewcommand\arraystretch{1.2}
1305 \begin{tabular}{@{\vrule}p{24mm}@{\vrule}p{24mm}@{\vrule}
1306 p{24mm}@{\vrule}p{24mm}@{\vrule}}
1307 \multicolumn{4}{@{}c@{}}{0\hfill 15 16\hfill 31}\\
1309 \multicolumn{4}{@{\vrule}c@{\vrule}}{}\\
1310 \multicolumn{4}{@{\vrule}c@{\vrule}}{Testata Principale}\\
1311 \multicolumn{4}{@{\vrule}c@{\vrule}}{...}\\
1312 \multicolumn{4}{@{\vrule}c@{\vrule}}{}\\
1314 \multicolumn{4}{@{\vrule}c@{\vrule}}{}\\
1315 \multicolumn{4}{@{\vrule}c@{\vrule}}{Testate di estensione}\\
1316 \multicolumn{4}{@{\vrule}c@{\vrule}}{...}\\
1317 \multicolumn{4}{@{\vrule}c@{\vrule}}{}\\
1319 \multicolumn{4}{@{\vrule}c@{\vrule}}
1320 {\centering Security Parameter Index}\\
1322 \multicolumn{4}{@{\vrule}c@{\vrule}}
1323 {\centering Vettore}\\
1324 \multicolumn{4}{@{\vrule}c@{\vrule}}
1325 {\centering di inizializzazione}\\
1327 \multicolumn{4}{@{\vrule}c@{\vrule}}{carico}\\
1328 \multicolumn{4}{@{\vrule}c@{\vrule}}{crittografato}\\
1329 \multicolumn{4}{@{\vrule}c@{\vrule}}{...}\\
1331 & \multicolumn{3}{c@{\vrule}}{}\\
1334 \multicolumn{1}{@{\vrule}c}{}&
1335 \centering \raisebox{2mm}[0pt][0pt]{riempimento} &
1336 \centering lunghezza pad &\centering tipo carico\tabularnewline
1339 \caption{Schema di pacchetto crittografato}
1340 \label{tab:criptopack}
1343 \renewcommand\arraystretch{1} %default
1346 \section{Autoconfigurazione}
1347 \label{sec:IP_ipv6_autoconf}