X-Git-Url: https://gapil.gnulinux.it/gitweb/?a=blobdiff_plain;f=netlayer.tex;h=b931172afd2386c389591bb049350b95cb44a08f;hb=f03c81e511c5c9c5c65f9b2bcd21dc7664c08b38;hp=39eafed66e236b0ee4234fe4ef1874961dcf0331;hpb=d015e72d818c1632b0171cb6bea8c31018ff433e;p=gapil.git diff --git a/netlayer.tex b/netlayer.tex index 39eafed..b931172 100644 --- a/netlayer.tex +++ b/netlayer.tex @@ -1,6 +1,6 @@ %% netlayer.tex %% -%% Copyright (C) 2000-2006 Simone Piccardi. Permission is granted to +%% Copyright (C) 2000-2007 Simone Piccardi. Permission is granted to %% copy, distribute and/or modify this document under the terms of the GNU Free %% Documentation License, Version 1.1 or any later version published by the %% Free Software Foundation; with the Invariant Sections being "Un preambolo", @@ -9,8 +9,6 @@ %% License". %% - - \chapter{Il livello di rete} \label{cha:network_layer} @@ -26,7 +24,8 @@ Data la loro prevalenza il capitolo sar protocolli principali esistenti su questo livello: il protocollo IP, sigla che sta per \textit{Internet Protocol}, (ma che più propriamente si dovrebbe chiamare IPv4) ed la nuova versione di questo stesso protocollo, denominata -IPv6. +IPv6. Tratteremo comunque anche il protocollo ICMP e la sua versione +modificata per IPv6 (cioè ICMPv6). \section{Il protocollo IP} @@ -46,7 +45,6 @@ pi Il compito principale di IP è quello di trasmettere i pacchetti da un computer all'altro della rete; le caratteristiche essenziali con cui questo viene realizzato in IPv4 sono due: - \begin{itemize} \item \textit{Universal addressing} la comunicazione avviene fra due host identificati univocamente con un indirizzo a 32 bit che può appartenere ad @@ -54,7 +52,7 @@ realizzato in IPv4 sono due: \item \textit{Best effort} viene assicurato il massimo impegno nella trasmissione, ma non c'è nessuna garanzia per i livelli superiori né sulla percentuale di successo né sul tempo di consegna dei pacchetti di - dati. + dati, né sull'ordine in cui vengono consegnati. \end{itemize} Per effettuare la comunicazione e l'instradamento dei pacchetti fra le varie @@ -65,16 +63,16 @@ ai router per stabilire a quale rete il pacchetto deve essere inviato, il numero di host indica la macchina di destinazione finale all'interno di detta rete. -Per garantire l'unicità dell'indirizzo Internet esiste un'autorità -centrale (la IANA, \textit{Internet Assigned Number Authority}) che assegna i -numeri di rete alle organizzazioni che ne fanno richiesta; è poi compito di -quest'ultime assegnare i numeri dei singoli host. - -Per venire incontro alle diverse esigenze gli indirizzi di rete erano stati -originariamente organizzati all'interno delle cosiddette \textit{classi}, -(rappresentate in tab.~\ref{tab:IP_ipv4class}), per consentire dispiegamenti -di reti di dimensioni diverse. +Per garantire l'unicità dell'indirizzo Internet esiste un'autorità centrale +(la IANA, \textit{Internet Assigned Number Authority}) che assegna i numeri di +rete alle organizzazioni che ne fanno richiesta; è poi compito di quest'ultime +assegnare i numeri dei singoli host all'interno della propria rete. +Per venire incontro alle richieste dei vari enti e organizzazioni che volevano +utilizzare questo protocollo di comunicazione, originariamente gli indirizzi +di rete erano stati suddivisi all'interno delle cosiddette \textit{classi}, +(rappresentate in tab.~\ref{tab:IP_ipv4class}), in modo da consentire +dispiegamenti di reti di varie dimensioni a seconda delle diverse esigenze. \begin{table}[htb] \centering @@ -148,15 +146,20 @@ di reti di dimensioni diverse. \label{tab:IP_ipv4class} \end{table} -Le classi usate per il dispiegamento delle reti su quella che comunemente -viene chiamata \textit{Internet} sono le prime tre; la classe D è destinata al -(non molto usato) \itindex{multicast} \textit{multicast} mentre la classe E è +Le classi di indirizzi usate per il dispiegamento delle reti su quella che +comunemente viene chiamata \textit{Internet} sono le prime tre; la classe D è +destinata al \itindex{multicast} \textit{multicast} mentre la classe E è riservata per usi sperimentali e non viene impiegata. Come si può notare però la suddivisione riportata in tab.~\ref{tab:IP_ipv4class} è largamente inefficiente in quanto se ad un utente necessita anche solo un indirizzo in più dei 256 disponibili con una -classe A occorre passare a una classe B, con un conseguente spreco di numeri. +classe A occorre passare a una classe B, che ne prevede 65536,\footnote{in + realtà i valori esatti sarebbero 254 e 65536, una rete con a disposizione + $N$ bit dell'indirizzo IP, ha disponibili per le singole macchine soltanto + $@^N-2$ numeri, dato che uno deve essere utilizzato come indirizzo di rete e + uno per l'indirizzo di \itindex{broadcast} \textit{broadcast}.} con un +conseguente spreco di numeri. Inoltre, in particolare per le reti di classe C, la presenza di tanti indirizzi di rete diversi comporta una crescita enorme delle tabelle di @@ -201,11 +204,85 @@ rete o suddividere una classe B e diminuendo al contempo il numero di indirizzi di rete da inserire nelle tabelle di instradamento dei router. - - \subsection{L'intestazione di IP} \label{sec:IP_header} +Come illustrato in fig.~\ref{fig:net_tcpip_data_flux} (si ricordi quanto detto +in sez.~\ref{sec:net_tcpip_overview} riguardo al funzionamento generale del +TCP/IP), per eseguire il suo compito il protocollo IP inserisce (come +praticamente ogni protocollo di rete) una opportuna intestazione in cima ai +dati che deve trasmettere, la cui schematizzazione è riportata in +fig.~\ref{fig:IP_ipv4_head}. + +\begin{figure}[htb] + \centering + \includegraphics[width=10cm]{img/ipv4_head} + \caption{L'intestazione o \textit{header} di IPv4.} + \label{fig:IP_ipv4_head} +\end{figure} + +Ciascuno dei campi illustrati in fig.~\ref{fig:IP_ipv4_head} ha un suo preciso +scopo e significato, che si è riportato brevemente in +tab.~\ref{tab:IP_ipv4field}; si noti come l'intestazione riporti sempre due +indirizzi IP, quello \textsl{sorgente}, che indica l'IP da cui è partito il +pacchetto (cioè l'indirizzo assegnato alla macchina che lo spedisce) e quello +\textsl{destinazione} che indica l'indirizzo a cui deve essere inviato il +pacchetto (cioè l'indirizzo assegnato alla macchina che lo riceverà). + +\begin{table}[!hbt] + \footnotesize + \begin{center} + \begin{tabular}{|l|c|p{10cm}|} + \hline + \textbf{Nome} & \textbf{Bit} & \textbf{Significato} \\ + \hline + \hline + \textit{version} & 4& numero di \textsl{versione}, nel caso + specifico vale sempre 4.\\ + \textit{head length} & 4& lunghezza dell'intestazione, + in multipli di 32 bit.\\ + \textit{type of service}&8& \textsl{tipo di servizio}, è suddiviso in: + 3 bit di precedenza, che nelle attuali + implementazioni del protocollo non vengono + comunque utilizzati; un bit riservato che + deve essere mantenuto a 0; 4 bit che + identificano il tipo di servizio + richiesto, uno solo dei quali può essere + attivo.\\ + \textit{total length} &16& \textsl{lunghezza totale}, indica + la dimensione del carico di dati del + pacchetto IP in byte.\\ + \textit{identification}&16& \textsl{identificazione}, assegnato alla + creazione, è aumentato di uno all'origine + della trasmissione di ciascun pacchetto, ma + resta lo stesso per i pacchetti + frammentati, consentendo così di + identificare quelli che derivano dallo + stesso pacchetto originario.\\ + \textit{flag} & 3& \textsl{flag}, sono nell'ordine: il primo è + riservato e sempre nullo, il secondo indica + se il pacchetto non può essere frammentato, + il terzo se ci sono ulteriori frammenti.\\ + \textit{fragmentation offset}&13& \textsl{offset di frammento}, indica + la posizione del frammento rispetto al + pacchetto originale.\\ + \textit{time to live} &16& \textsl{tempo di vita}, è decrementato di + uno ogni volta che un router ritrasmette il + pacchetto, se arriva a zero il pacchetto + viene scartato.\\ + \textit{protocol} & 8& \textsl{protocollo}, identifica il tipo di + pacchetto che segue l'intestazione di IPv4.\\ + \textit{header checksum}&16&\textsl{checksum di intestazione}, somma di + controllo per l'intestazione.\\ + \textit{source IP} &32& \textsl{indirizzo di origine}.\\ + \textit{destination IP}&32& \textsl{indirizzo di destinazione}.\\ + \hline + \end{tabular} + \caption{Legenda per il significato dei campi dell'intestazione di IPv4} + \label{tab:IP_ipv4field} + \end{center} +\end{table} + Il campo TOS definisce il cosiddetto \textit{Type of Service}; questo permette di definire il tipo di traffico contenuto nei pacchetti, e può essere @@ -215,7 +292,7 @@ questo campo. \begin{table}[!htb] \centering \footnotesize - \begin{tabular}[c]{|l|l|} + \begin{tabular}[c]{|l|p{6 cm}|} \hline \textbf{Costante} & \textbf{Significato} \\ \hline @@ -400,27 +477,28 @@ numero dei campi da 12 a 8. \footnotesize \begin{tabular}{|l|c|p{8cm}|} \hline - \textbf{Nome} & \textbf{Lunghezza} & \textbf{Significato} \\ + \textbf{Nome} & \textbf{Bit} & \textbf{Significato} \\ \hline \hline - \textit{version} & 4 bit & - \textsl{versione}, nel caso specifico vale sempre 6\\ - \textit{priority} & 4 bit & - \textsl{priorità}, vedi sez.~\ref{sec:prio} \\ - \textit{flow label} & 24 bit & - \textsl{etichetta di flusso}, vedi sez.~\ref{sec:IP_ipv6_flow}\\ - \textit{payload length} & 16 bit & - \textsl{lunghezza del carico}, cioè del corpo dei dati che segue - l'intestazione, in byte. \\ - \textit{next header} & 8 bit & \textsl{intestazione successiva}, - identifica il tipo di pacchetto che segue l'intestazione di IPv6, usa - gli stessi valori del campo protocollo nell'intestazione di IPv4\\ - \textit{hop limit} & 8 bit & \textsl{limite di salti}, - stesso significato del \textit{time to live} nell'intestazione di IPv4, - è decrementato di uno ogni volta che un nodo ritrasmette il - pacchetto, se arriva a zero il pacchetto viene scartato \\ - \textit{source IP} & 128 bit & \textsl{indirizzo di origine} \\ - \textit{destination IP}& 128 bit & \textsl{indirizzo di destinazione}\\ + \textit{version} & 4& \textsl{versione}, nel caso specifico vale + sempre 6.\\ + \textit{priority} & 4& \textsl{priorità}, vedi + sez.~\ref{sec:IPv6_prio}.\\ + \textit{flow label} &24& \textsl{etichetta di flusso}, vedi + sez.~\ref{sec:IP_ipv6_flow}.\\ + \textit{payload length}&16& \textsl{lunghezza del carico}, cioè del + corpo dei dati che segue l'intestazione, in + byte. \\ + \textit{next header} & 8& \textsl{intestazione successiva}, identifica + il tipo di pacchetto che segue + l'intestazione di IPv6, usa gli stessi + valori del campo protocollo + nell'intestazione di IPv4.\\ + \textit{hop limit} & 8& \textsl{limite di salti}, stesso significato + del \textit{time to live} nell'intestazione + di IPv4.\\ + \textit{source IP} &128&\textsl{indirizzo di origine}.\\ + \textit{destination IP}&128&\textsl{indirizzo di destinazione}.\\ \hline \end{tabular} \caption{Legenda per il significato dei campi dell'intestazione di IPv6} @@ -468,59 +546,6 @@ differenze: di dati per i quali si può provvedere un trattamento speciale. \end{itemize} - -\begin{figure}[htb] - \centering - \includegraphics[width=10cm]{img/ipv4_head} - \caption{L'intestazione o \textit{header} di IPv4.} - \label{fig:IP_ipv4_head} -\end{figure} - -\begin{table}[htb] - \footnotesize - \begin{center} - \begin{tabular}{|l|c|p{9cm}|} - \hline - \textbf{Nome} & \textbf{Bit} & \textbf{Significato} \\ - \hline - \hline - \textit{version} & 4 & \textsl{versione}, nel caso - specifico vale sempre 4\\ - \textit{head length} & 4 &\textsl{lunghezza dell'intestazione}, - in multipli di 32 bit\\ - \textit{type of service} & 8 & \textsl{tipo di servizio}, - consiste in: 3 bit di precedenza, - correntemente ignorati; un bit non usato a 0; 4 bit che identificano - il tipo di servizio richiesto, uno solo dei quali può essere 1\\ - \textit{total length} & 16 & \textsl{lunghezza totale}, indica - la dimensione del pacchetto IP in byte\\ - \textit{identification} & 16 & \textsl{identificazione}, - assegnato alla creazione, è aumentato di uno all'origine della - trasmissione di ciascun pacchetto, ma resta lo stesso per i - pacchetti frammentati\\ - \textit{flag} & 3 & - \textsl{flag} bit di frammentazione, uno indica se un - pacchetto è frammentato, un altro se ci sono ulteriori frammenti, e - un altro se il pacchetto non può essere frammentato. \\ - \textit{fragmentation offset} & 13 & \textsl{offset di frammento}, - indica la posizione del frammento rispetto al pacchetto originale\\ - \textit{time to live} & 16 & \textsl{tempo di vita}, - ha lo stesso significato di - \textit{hop limit}, vedi tab.~\ref{tab:IP_ipv6field}\\ - \textit{protocol} & 8 & \textsl{protocollo} - identifica il tipo di pacchetto che segue - l'intestazione di IPv4\\ - \textit{header checksum} & 16 & \textsl{checksum di intestazione}, - somma di controllo per l'intestazione\\ - \textit{source IP} & 32 & \textsl{indirizzo di origine}\\ - \textit{destination IP} & 32 & \textsl{indirizzo di destinazione}\\ - \hline - \end{tabular} - \caption{Legenda per il significato dei campi dell'intestazione di IPv4} - \label{tab:IP_ipv4field} - \end{center} -\end{table} - Oltre alle differenze precedenti, relative ai singoli campi nell'intestazione, ulteriori caratteristiche che diversificano il comportamento di IPv4 da quello di IPv6 sono le seguenti: @@ -1239,7 +1264,7 @@ rendere utilizzabile un qualunque sottoinsieme dei bit come chiavi di hash per i router. \subsection{Priorità} -\label{sec:prio} +\label{sec:IPv6_prio} Il campo di priorità consente di indicare il livello di priorità dei pacchetti relativamente agli altri pacchetti provenienti dalla stessa @@ -1483,11 +1508,128 @@ interrogher l'indirizzo link-local e riceverà un indirizzo unicast globale. +\section{Il protocollo ICMP} +\label{sec:ICMP_protocol} + +Come già accennato nelle sezioni precedenti, l'\textit{Internet Control + Message Protocol} è un protocollo di servizio fondamentale per il +funzionamento del livello di rete. Il protocollo ICMP viene trasportato +direttamente su IP, ma proprio per questa sua caratteristica di protocollo di +servizio è da considerarsi a tutti gli effetti appartenente al livello di +rete. + + +\subsection{L'intestazione di ICMP} +\label{sec:ICMP_header} + +Il protocollo ICMP è estremamente semplice, ed il suo unico scopo è quello di +inviare messaggi di controllo; in fig.~\ref{fig:ICMP_header} si è riportata la +struttura dell'intestazione di un pacchetto ICMP generico. + +\begin{figure}[htb] + \centering \includegraphics[width=12cm]{img/icmp_head} + \caption{L'intestazione del protocollo ICMP.} + \label{fig:ICMP_header} +\end{figure} + + + + +\begin{table}[!htb] + \centering + \footnotesize + \begin{tabular}{|l|l|p{9.5cm}|} + \hline + \textbf{Valore}&\textbf{Tipo}&\textbf{Significato}\\ + \hline + \hline + \texttt{any} & -- & Seleziona tutti i possibili valori \\ + \hline + \texttt{echo-reply} &0& inviato in risposta ad un ICMP + \textit{echo-request} \\ + \texttt{destination-unreachable}&3& segnala una destinazione + irraggiungibile, viene + inviato all'IP sorgente di un + pacchetto quando un router realizza + che questo non può essere inviato a + destinazione. \\ + \texttt{source-quench} &4& inviato in caso di congestione della + rete per indicare all'IP sorgente di + diminuire il traffico inviato.\\ + \texttt{redirect} &5& inviato per segnalare un errore di + routing, richiede che la macchina + sorgente rediriga il traffico ad un + altro router da esso specificato. \\ + \texttt{echo-request} &8& richiede l'invio in risposta di un + \texttt{echo-reply}. \\ +% \texttt{router-advertisement} & & \\ +% \texttt{router-solicitation} & & \\ + \texttt{time-exceeded} &11& inviato quando il TTL di un pacchetto + viene azzerato.\\ + \texttt{parameter-problem} &12& inviato da un router che rileva dei + problemi con l'intestazione di un + pacchetto. \\ + \texttt{timestamp-request} &13& richiede l'invio in risposta di un + \texttt{timestamp-reply}.\\ + \texttt{timestamp-reply} &14& inviato in risposta di un + \texttt{timestamp-request}. \\ + \texttt{info-request} &15& richiede l'invio in risposta di un + \texttt{info-reply}.\\ + \texttt{info-reply} &16& inviato in risposta di un + \texttt{info-request}.\\ + \texttt{address-mask-request} &17& richiede l'invio in risposta di un + \texttt{address-mask-reply}. \\ + \texttt{address-mask-reply} &18& inviato in risposta di un + \texttt{address-mask-request}. \\ + \hline + \end{tabular} + \caption{I valori del \textsl{tipo} per i pacchetti ICMP.} +\label{tab:ICMP_type} +\end{table} + + + +\begin{table}[!htb] + \centering + \footnotesize + \begin{tabular}{|l|l|} + \hline + \textbf{Valore}&\textbf{Codice}\\ + \hline + \hline + \texttt{network-unreachable} &0\\ + \texttt{host-unreachable} &1\\ + \texttt{protocol-unreachable} &2\\ + \texttt{port-unreachable} &3 \\ + \texttt{fragmentation-needed} &4\\ + \texttt{source-route-failed} &5\\ + \texttt{network-unknown} &6\\ + \texttt{host-unknown} &7\\ + \texttt{host-isolated} &8\\ + \texttt{network-prohibited} &9\\ + \texttt{host-prohibited} &10 \\ + \texttt{TOS-network-unreachable} &11 \\ + \texttt{TOS-host-unreachable} &12 \\ + \texttt{communication-prohibited} &13 \\ + \texttt{host-precedence-violation}&14 \\ + \texttt{precedence-cutoff} &15 \\ + \hline + \texttt{network-redirect} &0 \\ + \texttt{host-redirect} &1 \\ + \texttt{TOS-network-redirect} &2 \\ + \texttt{TOS-host-redirect} &3 \\ + \hline + \texttt{ttl-zero-during-transit} &0 \\ + \texttt{ttl-zero-during-reassembly}&1 \\ + \hline + \texttt{ip-header-bad} &0 \\ + \texttt{required-option-missing} &1 \\ + \hline + \end{tabular} + \caption{Valori del campo \textsl{codice} per il protocollo ICMP.} +\label{tab:ICMP_code} +\end{table} -%%% Local Variables: -%%% mode: latex -%%% TeX-master: "gapil" -%%% End: % LocalWords: sez Protocol IPv dall' RFC Ethernet Token FDDI Universal host of % LocalWords: addressing Best effort l'host router IANA Assigned Number tab to @@ -1504,10 +1646,21 @@ l'indirizzo link-local e ricever % LocalWords: sull'host loopback scop all nodes routers rip cbt name dhcp HBH % LocalWords: agents servers relays solicited extension options route Keyword % LocalWords: Authentication Encapsulation ICMP Control Message GGP Gateway ST -% LocalWords: encapsulation Stream Trasmission Datagram RH FH IDRP ESP Null +% LocalWords: encapsulation Stream Trasmission Datagram RH FH IDRP ESP Null ip % LocalWords: Encrypted Security IGRP OSPF Short First tunnelling FFFFFF hash % LocalWords: news FTP NFS authentication Parameter Index ICV Integrity Value -% LocalWords: padding Option gateway dell'MD keyed Encripted IEEE ethernet -% LocalWords: dell'autoconfigurazione L'autoconfigurazione Solicitation -% LocalWords: stateless solicitation Advertisement stateful -% LocalWords: l'autoconfigurazione +% LocalWords: padding Option gateway dell'MD keyed Encripted IEEE ethernet any +% LocalWords: dell'autoconfigurazione L'autoconfigurazione Solicitation l'IP +% LocalWords: stateless solicitation Advertisement stateful Transfer Unit echo +% LocalWords: l'autoconfigurazione reply request unreachable all'IP quench TTL +% LocalWords: redirect exceeded parameter problem timestamp info mask port ttl +% LocalWords: needed failed unknown isolated prohibited communication cutoff +% LocalWords: precedence violation during reassembly bad required option +% LocalWords: missing + + + +%%% Local Variables: +%%% mode: latex +%%% TeX-master: "gapil" +%%% End: