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  10 %%
  11
  12
  13
  14 \chapter{Il livello di rete}
  15 \label{cha:network_layer}
  16
  17 In questa appendice prenderemo in esame i vari protocolli disponibili a
  18 livello di rete.\footnote{per la spiegazione della suddivisione in livelli dei
  19   protocolli di rete, si faccia riferimento a quanto illustrato in
  20   \secref{sec:net_protocols}.} Per ciascuno di essi forniremo una descrizione
  21 generica delle principlai caratteristiche, del formato di dati usato e quanto
  22 possa essere necessario per capirne meglio il funzionamento dal punto di vista
  23 della programmazione.
  24
  25 Data la loro prevelenza il capitolo sarà sostanzialmente incentrato sui due
  26 protocolli principali esistenti su questo livello: l'\textit{Internet
  27   Protocol} IP (che più propriamente si dovrebbe chiamare IPv4) ed la sua
  28 nuova versione denominata IPv6.
  29
  30
  31 \section{Il protocollo IP}
  32 \label{sec:ip_protocol}
  33
  34 L'attuale \textit{Internet Protocol} (IPv4) viene standardizzato nel 1981
  35 dall'RFC~719; esso nasce per disaccoppiare le applicazioni della struttura
  36 hardware delle reti di trasmissione, e creare una interfaccia di trasmissione
  37 dei dati indipendente dal sottostante substrato di rete, che può essere
  38 realizzato con le tecnologie più disparate (Ethernet, Token Ring, FDDI, etc.).
  39
  40
  41 \subsection{Introduzione}
  42 \label{sec:IP_intro}
  43
  44 Il compito di IP è pertanto quello di trasmettere i pacchetti da un computer
  45 all'altro della rete; le caratteristiche essenziali con cui questo viene
  46 realizzato in IPv4 sono due:
  47
  48 \begin{itemize}
  49 \item \textit{Universal addressing} la comunicazione avviene fra due host
  50   identificati univocamente con un indirizzo a 32 bit che può appartenere ad
  51   una sola interfaccia di rete.
  52 \item \textit{Best effort} viene assicurato il massimo impegno nella
  53   trasmissione, ma non c'è nessuna garanzia per i livelli superiori né
  54   sulla percentuale di successo né sul tempo di consegna dei pacchetti di
  55   dati.
  56 \end{itemize}
  57
  58 Per effettuare la comunicazione e l'instradamento dei pacchetti fra le varie
  59 reti di cui è composta Internet IPv4 organizza gli indirizzi in una
  60 gerarchia a due livelli, in cui una parte dei 32 bit dell'indirizzo indica il
  61 numero di rete, e un'altra l'host al suo interno.  Il numero di rete serve
  62 ai router per stabilire a quale rete il pacchetto deve essere inviato, il
  63 numero di host indica la macchina di destinazione finale all'interno di detta
  64 rete.
  65
  66 Per garantire l'unicità dell'indirizzo Internet esiste un'autorità
  67 centrale (la IANA, \textit{Internet Assigned Number Authority}) che assegna i
  68 numeri di rete alle organizzazioni che ne fanno richiesta; è poi compito di
  69 quest'ultime assegnare i numeri dei singoli host.
  70
  71 Per venire incontro alle diverse esigenze gli indirizzi di rete sono stati
  72 originariamente organizzati in \textit{classi}, (rappresentate in
  73 \tabref{tab:IP_ipv4class}), per consentire dispiegamenti di reti di dimensioni
  74 diverse.
  75
  76
  77 \begin{table}[htb]
  78   \centering
  79   \footnotesize
  80   \begin{tabular} {c@{\hspace{1mm}\vrule}
  81       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
  82       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
  83       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
  84       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
  85       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
  86       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
  87       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
  88       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}}
  89     \omit&\omit& \multicolumn{7}{c}{7 bit}&\multicolumn{24}{c}{24 bit} \\
  90     \cline{2-33}
  91     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
  92     classe A &\centering 0&
  93     \multicolumn{7}{@{}c@{\vrule}}{\parbox[c]{21mm}{\centering net Id}} &
  94     \multicolumn{24}{@{}c@{\vrule}}{\parbox[c]{72mm}{\centering host Id}} \\
  95     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
  96     \cline{2-33}
  97     \multicolumn{33}{c}{ } \\
  98     \omit&\omit&\omit&
  99     \multicolumn{14}{c}{14 bit}&\multicolumn{16}{c}{16 bit} \\
 100     \cline{2-33}
 101     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 102     classe B&\centering 1&\centering 0&
 103     \multicolumn{14}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{42mm}{\centering net Id}} &
 104     \multicolumn{16}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{48mm}{\centering host Id}} \\
 105     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 106     \cline{2-33}
 107
 108     \multicolumn{33}{c}{ } \\
 109     \omit&\omit&\omit&
 110     \multicolumn{21}{c}{21 bit}&\multicolumn{8}{c}{8 bit} \\
 111     \cline{2-33}
 112     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 113     classe C&\centering 1&\centering 1&\centering 0&
 114     \multicolumn{21}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{63mm}{\centering net Id}} &
 115     \multicolumn{8}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{24mm}{\centering host Id}} \\
 116     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 117     \cline{2-33}
 118
 119
 120     \multicolumn{33}{c}{ } \\
 121     \omit&\omit&\omit&\omit&
 122     \multicolumn{28}{c}{28 bit} \\
 123     \cline{2-33}
 124     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 125     classe D&\centering 1&\centering 1&\centering 1&\centering 0&
 126     \multicolumn{28}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{63mm}{\centering
 127         multicast group Id}} \\
 128     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 129     \cline{2-33}
 130
 131     \multicolumn{33}{c}{ } \\
 132     \omit&\omit&\omit&\omit&\omit&
 133     \multicolumn{27}{c}{27 bit} \\
 134     \cline{2-33}
 135     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 136     classe E&\centering 1&\centering 1&\centering 1&\centering 1&\centering 0&
 137     \multicolumn{27}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{59mm}{\centering
 138         reserved for future use}} \\
 139     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 140     \cline{2-33}
 141
 142 \end{tabular}
 143 \caption{Le classi di indirizzi secondo IPv4.}
 144 \label{tab:IP_ipv4class}
 145 \end{table}
 146
 147 Le classi usate per il dispiegamento delle reti sono le prime tre; la classe D
 148 è destinata al (non molto usato) \textit{multicast} mentre la classe E è
 149 riservata per usi sperimentali e non viene impiegata.
 150
 151 Come si può notare però la suddivisione riportata in \tabref{tab:IP_ipv4class}
 152 è largamente inefficiente in quanto se ad un utente necessita anche solo un
 153 indirizzo in più dei 256 disponibili con una classe A occorre passare a una
 154 classe B, con un conseguente spreco di numeri.
 155
 156 Inoltre, in particolare per le reti di classe C, la presenza di tanti
 157 indirizzi di rete diversi comporta una crescita enorme delle tabelle di
 158 instradamento che ciascun router dovrebbe tenere in memoria per sapere dove
 159 inviare il pacchetto, con conseguente crescita dei tempi di processo da parte
 160 di questi ultimi ed inefficienza nel trasporto.
 161
 162 \begin{table}[htb]
 163   \centering
 164   \footnotesize
 165   \begin{tabular} {c@{\hspace{1mm}\vrule}
 166       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
 167       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
 168       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
 169       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
 170       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
 171       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
 172       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
 173       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}}
 174     \omit&
 175     \multicolumn{12}{c}{$n$ bit}&\multicolumn{20}{c}{$32-n$ bit} \\
 176     \cline{2-33}
 177     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 178     CIDR &
 179     \multicolumn{12}{@{}c@{\vrule}}{\parbox[c]{36mm}{\centering net Id}} &
 180     \multicolumn{20}{@{}c@{\vrule}}{\parbox[c]{60mm}{\centering host Id}} \\
 181     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 182     \cline{2-33}
 183 \end{tabular}
 184 \caption{Uno esempio di indirizzamento CIDR.}
 185 \label{tab:IP_ipv4cidr}
 186 \end{table}
 187
 188 Per questo nel 1992 è stato introdotto un indirizzamento senza classi (il
 189 CIDR, \textit{Classless Inter-Domain Routing}) in cui il limite fra i bit
 190 destinati a indicare il numero di rete e quello destinati a indicare l'host
 191 finale può essere piazzato in qualunque punto (vedi \tabref{tab:IP_ipv4cidr}),
 192 permettendo di accorpare più classi A su un'unica rete o suddividere una
 193 classe B e diminuendo al contempo il numero di indirizzi di rete da inserire
 194 nelle tabelle di instradamento dei router.
 195
 196
 197
 198
 199 \section{Il protocollo IPv6}
 200 \label{sec:ipv6_protocol}
 201
 202 Negli anni '90 con la crescita del numero di macchine connesse su Internet si
 203 arrivò a temere l'esaurimento dello spazio degli indirizzi disponibili, specie
 204 in vista di una prospettiva (per ora rivelatasi prematura) in cui ogni
 205 apparecchio elettronico sarebbe stato inserito all'interno della rete.
 206
 207 Per questo motivo si iniziò a progettare una nuova versione del protocollo
 208
 209 L'attuale Internet Protocol (IPv4) viene standardizzato nel 1981
 210 dall'RFC~719; esso nasce per disaccoppiare le applicazioni della struttura
 211 hardware delle reti di trasmissione, e creare una interfaccia di trasmissione
 212 dei dati indipendente dal sottostante substrato di rete, che può essere
 213 realizzato con le tecnologie più disparate (Ethernet, Token Ring, FDDI,
 214 etc.).
 215
 216
 217 \subsection{I motivi della transizione}
 218 \label{sec:IP_whyipv6}
 219
 220 Negli ultimi anni la crescita vertiginosa del numero di macchine connesse a
 221 internet ha iniziato a far emergere i vari limiti di IPv4; in particolare si
 222 è iniziata a delineare la possibilità di arrivare a una carenza di
 223 indirizzi disponibili.
 224
 225 In realtà il problema non è propriamente legato al numero di indirizzi
 226 disponibili; infatti con 32 bit si hanno $2^{32}$, cioè circa 4 miliardi,
 227 numeri diversi possibili, che sono molti di più dei computer attualmente
 228 esistenti.
 229
 230 Il punto è che la suddivisione di questi numeri nei due livelli rete/host e
 231 l'utilizzo delle classi di indirizzamento mostrate in precedenza, ha
 232 comportato che, nella sua evoluzione storica, il dispiegamento delle reti e
 233 l'allocazione degli indirizzi siano stati inefficienti; neanche l'uso del CIDR
 234 ha permesso di eliminare le inefficienze che si erano formate, dato che il
 235 ridispiegamento degli indirizzi comporta cambiamenti complessi a tutti i
 236 livelli e la riassegnazione di tutti gli indirizzi dei computer di ogni
 237 sottorete.
 238
 239 Diventava perciò necessario progettare un nuovo protocollo che permettesse
 240 di risolvere questi problemi, e garantisse flessibilità sufficiente per
 241 poter continuare a funzionare a lungo termine; in particolare necessitava un
 242 nuovo schema di indirizzamento che potesse rispondere alle seguenti
 243 necessità:
 244
 245 \begin{itemize}
 246 \item un maggior numero di numeri disponibili che consentisse di non restare
 247   più a corto di indirizzi
 248 \item un'organizzazione gerarchica più flessibile dell'attuale
 249 \item uno schema di assegnazione degli indirizzi in grado di minimizzare le
 250   dimensioni delle tabelle di instradamento
 251 \item uno spazio di indirizzi che consentisse un passaggio automatico dalle
 252   reti locali a internet
 253 \end{itemize}
 254
 255
 256 \subsection{Principali caratteristiche di IPv6}
 257 \label{sec:IP_ipv6over}
 258
 259 Per rispondere alle esigenze descritte in \secref{sec:IP_whyipv6} IPv6 nasce
 260 come evoluzione di IPv4, mantendone inalterate le funzioni che si sono
 261 dimostrate valide, eliminando quelle inutili e aggiungendone poche altre
 262 ponendo al contempo una grande attenzione a mantenere il protocollo il più
 263 snello e veloce possibile.
 264
 265 I cambiamenti apportati sono comunque notevoli e possono essere riassunti a
 266 grandi linee nei seguenti punti:
 267 \begin{itemize}
 268 \item l'espansione delle capacità di indirizzamento e instradamento, per
 269   supportare una gerarchia con più livelli di indirizzamento, un numero di
 270   nodi indirizzabili molto maggiore e una autoconfigurazione degli indirizzi
 271 \item l'introduzione un nuovo tipo di indirizzamento, l'\textit{anycast} che
 272   si aggiungono agli usuali \textit{unycast} e \textit{multicast}
 273 \item la semplificazione del formato dell'intestazione, eliminando o rendendo
 274   opzionali alcuni dei campi di IPv4, per eliminare la necessità di
 275   riprocessamento della stessa da parte dei router e contenere l'aumento di
 276   dimensione dovuto ai nuovi indirizzi
 277 \item un supporto per le opzioni migliorato, per garantire una trasmissione
 278   più efficiente del traffico normale, limiti meno stringenti sulle
 279   dimensioni delle opzioni, e la flessibilità necessaria per introdurne di
 280   nuove in futuro
 281 \item il supporto per delle capacità di qualità di servizio (QoS) che
 282   permetta di identificare gruppi di dati per i quali si può provvedere un
 283   trattamento speciale (in vista dell'uso di internet per applicazioni
 284   multimediali e/o ``real-time'')
 285 \end{itemize}
 286
 287
 288 \subsection{L'intestazione di IPv6}
 289 \label{sec:IP_ipv6head}
 290
 291 Per capire le caratteristiche di IPv6 partiamo dall'intestazione usata dal
 292 protocollo per gestire la trasmissione dei pacchetti; in
 293 \figref{fig:IP_ipv6head} è riportato il formato dell'intestazione di IPv6 da
 294 confrontare con quella di IPv4 in \figref{fig:IP_ipv4_head}. La spiegazione del
 295 significato dei vari campi delle due intestazioni è riportato rispettivamente
 296 in \tabref{tab:IP_ipv6field} e \tabref{tab:IP_ipv4field})
 297
 298 % \begin{table}[htb]
 299 %   \footnotesize
 300 %   \begin{center}
 301 %     \begin{tabular}{@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}
 302 %         @{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}
 303 %         @{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule} }
 304 %     \multicolumn{8}{@{}c@{}}{0\hfill 15 16\hfill 31}\\
 305 %     \hline
 306 %     \centering version&\centering priority&
 307 %     \multicolumn{6}{@{}p{96mm}@{\vrule}}{\centering flow label} \\
 308 %     \hline
 309 %     \multicolumn{4}{@{\vrule}p{64mm}@{\vrule}}{\centering payload length} &
 310 %     \multicolumn{2}{@{}p{32mm}@{\vrule}}{\centering next header} &
 311 %     \multicolumn{2}{@{}p{32mm}@{\vrule}}{\centering hop limit}\\
 312 %     \hline
 313 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
 314 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
 315 %       source} \\
 316 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
 317 %       IP address} \\
 318 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
 319 %     \hline
 320 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
 321 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
 322 %       destination} \\
 323 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
 324 %      IP address} \\
 325 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
 326 %     \hline
 327 %     \end{tabular}
 328 %     \caption{L'intestazione o \textit{header} di IPv6}
 329 %     \label{tab:IP_ipv6head}
 330 %   \end{center}
 331 % \end{table}
 332
 333 \begin{figure}[htb]
 334   \centering
 335   \includegraphics[width=10cm]{img/ipv6_head}
 336   \caption{L'intestazione o \textit{header} di IPv6.}
 337   \label{fig:IP_ipv6head}
 338 \end{figure}
 339
 340
 341 Come si può notare l'intestazione di IPv6 diventa di dimensione fissa, pari a
 342 40 byte, contro una dimensione (minima, in assenza di opzioni) di 20 byte per
 343 IPv4; un semplice raddoppio nonostante lo spazio destinato agli indirizzi sia
 344 quadruplicato, questo grazie a una notevole semplificazione che ha ridotto il
 345 numero dei campi da 12 a 8.
 346
 347 \begin{table}[htb]
 348   \begin{center}
 349   \footnotesize
 350     \begin{tabular}{|l|c|p{8cm}|}
 351       \hline
 352       \textbf{Nome} & \textbf{Lunghezza} & \textbf{Significato} \\
 353       \hline
 354       \hline
 355       \textit{version}       &  4 bit &
 356       \textsl{versione}, nel caso specifico vale sempre 6\\
 357       \textit{priority}      &  4 bit &
 358       \textsl{priorità}, vedi Sez.~\ref{sec:prio} \\
 359       \textit{flow label}    & 24 bit &
 360       \textsl{etichetta di flusso}, vedi Sez.~\ref{sec:IP_ipv6_flow}\\
 361       \textit{payload length} & 16 bit &
 362       \textsl{lunghezza del carico}, cioè del corpo dei dati che segue
 363       l'intestazione, in byte. \\
 364       \textit{next header}   &  8 bit & \textsl{intestazione successiva},
 365       identifica il tipo di pacchetto che segue l'intestazione di IPv6, usa
 366       gli stessi valori del campo protocollo nell'intestazione di IPv4\\
 367       \textit{hop limit}     &  8 bit & \textsl{limite di salti},
 368       stesso significato del \textit{time to live} nell'intestazione di IPv4,
 369       è decrementato di uno ogni volta che un nodo ritrasmette il
 370       pacchetto, se arriva a zero il pacchetto viene scartato \\
 371       \textit{source IP}     & 128 bit & \textsl{indirizzo di origine} \\
 372       \textit{destination IP}& 128 bit & \textsl{indirizzo di destinazione}\\
 373       \hline
 374     \end{tabular}
 375     \caption{Legenda per il significato dei campi dell'intestazione di IPv6}
 376     \label{tab:IP_ipv6field}
 377   \end{center}
 378 \end{table}
 379
 380 Abbiamo già anticipato in \secref{sec:IP_ipv6over} uno dei criteri principali
 381 nella progettazione di IPv6 è stato quello di ridurre al minimo il tempo di
 382 processamento dei pacchetti da parte dei router, un confronto con
 383 l'intestazione di IPv4 (vedi \figref{fig:IP_ipv4_head}) mostra le seguenti
 384 differenze:
 385
 386 \begin{itemize}
 387 \item è stato eliminato il campo \textit{header length} in quanto le opzioni
 388   sono state tolte dall'intestazione che ha così dimensione fissa; ci possono
 389   essere più intestazioni opzionali (\textsl{intestazioni di estensione}, vedi
 390   \secref{sec:IP_ipv6_extens}), ciascuna delle quali avrà un suo campo di
 391   lunghezza all'interno.
 392 \item l'intestazione e gli indirizzi sono allineati a 64 bit, questo rende più
 393   veloce il processo da parte di computer con processori a 64 bit.
 394 \item i campi per gestire la frammentazione (\textit{identification},
 395   \textit{flag} e \textit{fragment offset}) sono stati eliminati; questo
 396   perché la  frammentazione è un'eccezione che non deve rallentare il
 397   processo dei pacchetti nel caso normale.
 398 \item è stato eliminato il campo \textit{checksum} in quanto tutti i
 399   protocolli di livello superiore (TCP, UDP e ICMPv6) hanno un campo di
 400   checksum che include, oltre alla loro intestazione e ai dati, pure i campi
 401   \textit{payload length}, \textit{next header}, e gli indirizzi di origine e
 402   di destinazione; una checksum esiste anche per la gran parte protocolli di
 403   livello inferiore (anche se quelli che non lo hanno, come SLIP, non possono
 404   essere usati con grande affidabilità); con questa scelta si è ridotto di
 405   molti tempo di riprocessamento dato che i router non hanno più la
 406   necessità di ricalcolare la checksum ad ogni passaggio di un pacchetto per
 407   il cambiamento del campo \textit{hop limit}.
 408 \item è stato eliminato il campo \textit{type of service}, che praticamente
 409   non è mai stato utilizzato; una parte delle funzionalità ad esso delegate
 410   sono state reimplementate (vedi il campo \textit{priority} al prossimo
 411   punto) con altri metodi.
 412 \item è stato introdotto un nuovo campo \textit{flow label}, che viene usato,
 413   insieme al campo \textit{priority} (che recupera i bit di precedenza del
 414   campo \textit{type of service}) per implementare la gestione di una
 415   ``\textsl{qualità di servizio}'' (vedi \secref{sec:IP_ipv6_qos}) che
 416   permette di identificare i pacchetti appartenenti a un ``\textsl{flusso}''
 417   di dati per i quali si può provvedere un trattamento speciale.
 418 \end{itemize}
 419
 420
 421 \begin{figure}[htb]
 422   \centering
 423   \includegraphics[width=10cm]{img/ipv4_head}
 424   \caption{L'intestazione o \textit{header} di IPv4.}
 425   \label{fig:IP_ipv4_head}
 426 \end{figure}
 427
 428 \begin{table}[htb]
 429   \footnotesize
 430   \begin{center}
 431     \begin{tabular}{|l|c|p{9cm}|}
 432       \hline
 433       \textbf{Nome} & \textbf{Lunghezza} & \textbf{Significato} \\
 434       \hline
 435       \hline
 436       \textit{version}          &  4 bit & \textsl{versione}, nel caso
 437       specifico vale sempre 4\\
 438       \textit{head length}      &  4 bit &\textsl{lunghezza dell'intestazione},
 439       in multipli di 32 bit\\
 440       \textit{type of service}  &  8 bit & \textsl{tipo di servizio},
 441       consiste in: 3 bit di precedenza,
 442       correntemente ignorati; un bit non usato a 0;  4 bit che identificano
 443       il tipo di servizio richiesto, uno solo dei quali può essere 1\\
 444       \textit{total length}     & 16 bit & \textsl{lunghezza totale}, indica
 445       la dimensione del pacchetto IP in byte\\
 446       \textit{identification}   & 16 bit & \textsl{identificazione},
 447       assegnato alla creazione, è aumentato di uno all'origine della
 448       trasmissione di ciascun pacchetto, ma resta lo stesso per i
 449       pacchetti frammentati\\
 450       \textit{flag}             &  3 bit &
 451       \textsl{flag} bit di frammentazione, uno indica se un
 452       pacchetto è frammentato, un'altro se ci sono ulteriori frammenti, e
 453       un'altro se il pacchetto non può essere frammentato. \\
 454       \textit{fragmentation offset} & 13 bit & \textsl{offset di frammento},
 455       indica la posizione del frammento rispetto al pacchetto originale\\
 456       \textit{time to live}    & 16 bit & \textsl{tempo di vita},
 457       ha lo stesso significato di
 458       \textit{hop limit}, vedi Tab.~\ref{tab:IP_ipv6field}\\
 459       \textit{protocol}        &  8 bit & \textsl{protocollo}
 460       identifica il tipo di pacchetto che segue
 461       l'intestazione di IPv4\\
 462       \textit{header checksum} & 16 bit & \textsl{checksum di intestazione},
 463       somma di controllo per l'intestazione\\
 464       \textit{source IP}       & 32 bit & \textsl{indirizzo di origine}\\
 465       \textit{destination IP}  & 32 bit & \textsl{indirizzo di destinazione}\\
 466       \hline
 467     \end{tabular}
 468     \caption{Legenda per il significato dei campi dell'intestazione di IPv4}
 469     \label{tab:IP_ipv4field}
 470   \end{center}
 471 \end{table}
 472
 473 Oltre alle differenze precedenti, relative ai singoli campi nell'intestazione,
 474 ulteriori caratteristiche che diversificano il comportamento di IPv4 da
 475 quello di IPv6 sono le seguenti:
 476
 477 \begin{itemize}
 478 \item il broadcasting non è previsto in IPv6, le applicazioni che lo usano
 479   dovono essere reimplementate usando il multicasting (vedi
 480   \secref{sec:IP_ipv6_multicast}), che da opzionale diventa obbligatorio.
 481 \item è stato introdotto un nuovo tipo di indirizzi, gli \textit{anycast}.
 482 \item i router non possono più frammentare i pacchetti lungo il cammino, la
 483   frammentazione di pacchetti troppo grandi potrà essere gestita solo ai
 484   capi della comunicazione (usando un'apposita estensione vedi
 485   \secref{sec:IP_ipv6_extens}).
 486 \item IPv6 richiede il supporto per il \textit{path MTU discovery} (cioè il
 487   protocollo per la selezione della massima lunghezza del pacchetto); seppure
 488   questo sia in teoria opzionale, senza di esso non sarà possibile inviare
 489   pacchetti più larghi della dimensione minima (576 byte).
 490 \end{itemize}
 491
 492 \subsection{Gli indirizzi di IPv6}
 493 \label{sec:IP_ipv6_addr}
 494
 495 Come già abbondantemente anticipato la principale novità di IPv6 è
 496 costituita dall'ampliamento dello spazio degli indirizzi, che consente di avere
 497 indirizzi disponibili in un numero dell'ordine di quello degli atomi che
 498 costituiscono la terra.
 499
 500 In realtà l'allocazione di questi indirizzi deve tenere conto della
 501 necessità di costruire delle gerarchie che consentano un instradamento
 502 rapido ed efficiente dei pacchetti, e flessibilità nel dispiegamento delle
 503 reti, il che comporta una riduzione drastica dei numeri utilizzabili; uno
 504 studio sull'efficienza dei vari sistemi di allocazione usati in altre
 505 architetture (come i sistemi telefonici) è comunque giunto alla conclusione
 506 che anche nella peggiore delle ipotesi IPv6 dovrebbe essere in grado di
 507 fornire più di un migliaio di indirizzi per ogni metro quadro della
 508 superficie terrestre.
 509
 510
 511 \subsection{La notazione}
 512 \label{sec:IP_ipv6_notation}
 513 Con un numero di bit quadruplicato non è più possibile usare la notazione
 514 coi numeri decimali di IPv4 per rappresentare un numero IP. Per questo gli
 515 indirizzi di IPv6 sono in genere scritti come sequenze di otto numeri
 516 esadecimali di 4 cifre (cioè a gruppi di 16 bit) usando i due punti come
 517 separatore; cioè qualcosa del tipo
 518 \texttt{5f1b:df00:ce3e:e200:0020:0800:2078:e3e3}.
 519
 520
 521 Visto che la notazione resta comunque piuttosto pesante esistono alcune
 522 abbreviazioni; si può evitare di scrivere gli zeri iniziali per cui si
 523 può scrivere \texttt{1080:0:0:0:8:800:ba98:2078:e3e3}; se poi un intero è
 524 zero si può omettere del tutto, così come un insieme di zeri (ma questo
 525 solo una volta per non generare ambiguità) per cui il precedente indirizzo
 526 si può scrivere anche come \texttt{1080::8:800:ba98:2078:e3e3}.
 527
 528 Infine per scrivere un indirizzo IPv4 all'interno di un indirizzo IPv6 si
 529 può usare la vecchia notazione con i punti, per esempio
 530 \texttt{::192.84.145.138}.
 531
 532 \begin{table}[htb]
 533   \centering
 534   \footnotesize
 535   \begin{tabular}{|l|l|l|}
 536     \hline
 537     \centering \textbf{Tipo di indirizzo}
 538     & \centering \textbf{Prefisso} & {\centering \textbf{Frazione}} \\
 539     \hline
 540     \hline
 541     riservato & \texttt{0000 0000} & 1/256 \\
 542     non assegnato  & \texttt{0000 0001} & 1/256 \\
 543     \hline
 544     riservato per NSAP & \texttt{0000 001} & 1/128\\
 545     riservato per IPX & \texttt{0000 010} & 1/128\\
 546     \hline
 547     non assegnato  & \texttt{0000 011} & 1/128 \\
 548     non assegnato  & \texttt{0000 1} & 1/32 \\
 549     non assegnato  & \texttt{0001} & 1/16 \\
 550     \hline
 551     provider-based & \texttt{001} & 1/8\\
 552     \hline
 553     non assegnato  & \texttt{010} & 1/8 \\
 554     non assegnato  & \texttt{011} & 1/8 \\
 555     geografic-based& \texttt{100} & 1/8 \\
 556     non assegnato  & \texttt{101} & 1/8 \\
 557     non assegnato  & \texttt{110} & 1/8 \\
 558     non assegnato  & \texttt{1110} & 1/16 \\
 559     non assegnato  & \texttt{1111 0} & 1/32 \\
 560     non assegnato  & \texttt{1111 10} & 1/64 \\
 561     non assegnato  & \texttt{1111 110} & 1/128 \\
 562     non assegnato  & \texttt{1111 1100 0} & 1/512 \\
 563     \hline
 564     unicast link-local & \texttt{1111 1100 10} & 1/1024 \\
 565     unicast site-local & \texttt{1111 1100 11} & 1/1024 \\
 566     \hline
 567     \hline
 568     multicast & \texttt{1111 1111} & 1/256 \\
 569     \hline
 570   \end{tabular}
 571   \caption{Classificazione degli indirizzi IPv6 a seconda dei bit più
 572     significativi}
 573   \label{tab:IP_ipv6addr}
 574 \end{table}
 575
 576
 577 \subsection{La architettura degli indirizzi di IPv6}
 578 \label{sec:IP_ipv6_addr_arch}
 579
 580 Come per IPv4 gli indirizzi sono identificatori per una singola (indirizzi
 581 \textit{unicast}) o per un insieme (indirizzi \textit{multicast} e
 582 \textit{anycast}) di interfacce di rete.
 583
 584 Gli indirizzi sono sempre assegnati all'interfaccia, non al nodo che la
 585 ospita; dato che ogni interfaccia appartiene ad un nodo quest'ultimo può
 586 essere identificato attraverso uno qualunque degli indirizzi unicast delle sue
 587 interfacce. A una interfaccia possono essere associati anche più indirizzi.
 588
 589 IPv6 presenta tre tipi diversi di indirizzi: due di questi, gli indirizzi
 590 \textit{unicast} e \textit{multicast} hanno le stesse caratteristiche che in
 591 IPv4, un terzo tipo, gli indirizzi \textit{anycast} è completamente nuovo.
 592 In IPv6 non esistono più gli indirizzi \textit{broadcast}, la funzione di
 593 questi ultimi deve essere reimplementata con gli indirizzi \textit{multicast}.
 594
 595 Gli indirizzi \textit{unicast} identificano una singola interfaccia: i
 596 pacchetti mandati ad un tale indirizzo verranno inviati a quella interfaccia,
 597 gli indirizzi \textit{anycast} identificano un gruppo di interfacce tale che
 598 un pacchetto mandato a uno di questi indirizzi viene inviato alla più vicina
 599 (nel senso di distanza di routing) delle interfacce del gruppo, gli indirizzi
 600 \textit{multicast} identificano un gruppo di interfacce tale che un pacchetto
 601 mandato a uno di questi indirizzi viene inviato a tutte le interfacce del
 602 gruppo.
 603
 604 In IPv6 non ci sono più le classi ma i bit più significativi indicano il tipo
 605 di indirizzo; in \tabref{tab:IP_ipv6addr} sono riportati i valori di detti
 606 bit e il tipo di indirizzo che loro corrispondente.  I bit più significativi
 607 costituiscono quello che viene chiamato il \textit{format prefix} ed è sulla
 608 base di questo che i vari tipi di indirizzi vengono identificati.  Come si
 609 vede questa architettura di allocazione supporta l'allocazione di indirizzi
 610 per i provider, per uso locale e per il multicast; inoltre è stato riservato
 611 lo spazio per indirizzi NSAP, IPX e per le connessioni; gran parte dello
 612 spazio (più del 70\%) è riservato per usi futuri.
 613
 614 Si noti infine che gli indirizzi \textit{anycast} non sono riportati in
 615 \tabref{tab:IP_ipv6addr} in quanto allocati al di fuori dello spazio di
 616 allocazione degli indirizzi unicast.
 617
 618 \subsection{Indirizzi unicast \textit{provider-based}}
 619 \label{sec:IP_ipv6_unicast}
 620
 621 Gli indirizzi \textit{provider-based} sono gli indirizzi usati per le
 622 comunicazioni globali, questi sono definiti nell'RFC 2073 e sono gli
 623 equivalenti degli attuali indirizzi delle classi da A a C.
 624
 625 L'autorità che presiede all'allocazione di questi indirizzi è la IANA; per
 626 evitare i problemi di crescita delle tabelle di instradamento e una procedura
 627 efficiente di allocazione la struttura di questi indirizzi è organizzata fin
 628 dall'inizio in maniera gerarchica; pertanto lo spazio di questi indirizzi è
 629 stato suddiviso in una serie di campi secondo lo schema riportato in
 630 \tabref{tab:IP_ipv6_unicast}.
 631
 632 \begin{table}[htb]
 633   \centering
 634   \footnotesize
 635   \begin{tabular} {@{\vrule}p{6mm}
 636       @{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{24mm}
 637       @{\vrule}p{30mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
 638     \multicolumn{1}{@{}c@{}}{3}&\multicolumn{1}{c}{5 bit}&
 639     \multicolumn{1}{c}{$n$ bit}&\multicolumn{1}{c}{$56-n$ bit}&
 640     \multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
 641     \hline
 642     \omit\vrule\hfill\vrule&\hspace{16mm} & & &\omit\hspace{76mm}\hfill\vrule\\
 643     \centering 010&
 644     \centering \textsl{Registry Id}&
 645     \centering \textsl{Provider Id}&
 646     \centering \textsl{Subscriber Id}&
 647     \textsl{Intra-Subscriber} \\
 648     \omit\vrule\hfill\vrule& & & &\omit\hspace{6mm}\hfill\vrule\\
 649     \hline
 650   \end{tabular}
 651 \caption{Formato di un indirizzo unicast \textit{provider-based}.}
 652 \label{tab:IP_ipv6_unicast}
 653 \end{table}
 654
 655 Al livello più alto la IANA può delegare l'allocazione a delle autorità
 656 regionali (i Regional Register) assegnando ad esse dei blocchi di indirizzi; a
 657 queste autorità regionali è assegnato un Registry Id che deve seguire
 658 immediatamente il prefisso di formato. Al momento sono definite tre registri
 659 regionali (INTERNIC, RIPE NCC e APNIC), inoltre la IANA si è riservata la
 660 possibilità di allocare indirizzi su base regionale; pertanto sono previsti
 661 i seguenti possibili valori per il \textsl{Registry Id};
 662 gli altri valori restano riservati per la IANA.
 663 \begin{table}[htb]
 664   \begin{center}
 665     \begin{tabular}{|l|l|l|}
 666       \hline
 667       \textbf{Regione} & \textbf{Registro} & \textbf{Id} \\
 668       \hline
 669       \hline
 670       Nord America &INTERNIC & \texttt{11000} \\
 671       Europa & RIPE NCC & \texttt{01000} \\
 672       Asia & APNIC & \texttt{00100} \\
 673       Multi-regionale & IANA &\texttt{10000} \\
 674       \hline
 675     \end{tabular}
 676     \caption{Valori dell'identificativo dei
 677       Regional Register allocati ad oggi.}
 678     \label{tab:IP_ipv6_regid}
 679   \end{center}
 680 \end{table}
 681
 682 L'organizzazione degli indirizzi prevede poi che i due livelli successivi, di
 683 suddivisione fra \textit{Provider Id}, che identifica i grandi fornitori di
 684 servizi, e \textit{Subscriber Id}, che identifica i fruitori, sia gestita dai
 685 singoli registri regionali. Questi ultimi dovranno definire come dividere lo
 686 spazio di indirizzi assegnato a questi due campi (che ammonta a un totale di
 687 56~bit), definendo lo spazio da assegnare al \textit{Provider Id} e
 688 al \textit{Subscriber Id}, ad essi spetterà inoltre anche l'allocazione dei
 689 numeri di \textit{Provider Id} ai singoli fornitori, ai quali sarà delegata
 690 l'autorità di allocare i \textit{Subscriber Id} al loro interno.
 691
 692 L'ultimo livello è quello \textit{Intra-subscriber} che è lasciato alla
 693 gestione dei singoli fruitori finali, gli indirizzi \textit{provider-based}
 694 lasciano normalmente gli ultimi 64~bit a disposizione per questo livello, la
 695 modalità più immediata è quella di usare uno schema del tipo mostrato in
 696 \tabref{tab:IP_ipv6_uninterf} dove l'\textit{Interface Id} è dato dal
 697 MAC-address a 48~bit dello standard Ethernet, scritto in genere nell'hardware
 698 delle scheda di rete, e si usano i restanti 16~bit per indicare la sottorete.
 699
 700 \begin{table}[htb]
 701   \centering
 702   \footnotesize
 703   \begin{tabular} {@{\vrule}p{64mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
 704     \multicolumn{1}{c}{64 bit}&\multicolumn{1}{c}{16 bit}&
 705     \multicolumn{1}{c}{48 bit}\\
 706     \hline
 707     \omit\vrule\hfill\vrule&\hspace{16mm}&\omit\hspace{48mm}\hfill\vrule\\
 708     \centering \textsl{Subscriber Prefix}&
 709     \centering \textsl{Subnet Id}&
 710     \textsl{Interface Id}\\
 711     \omit\vrule\hfill\vrule& &\omit\hspace{6mm}\hfill\vrule\\
 712     \hline
 713   \end{tabular}
 714 \caption{Formato del campo \textit{Intra-subscriber} per un indirizzo unicast
 715   \textit{provider-based}.}
 716 \label{tab:IP_ipv6_uninterf}
 717 \end{table}
 718
 719 Qualora si dovesse avere a che fare con una necessità di un numero più
 720 elevato di sottoreti, il precedente schema andrebbe modificato, per evitare
 721 l'enorme spreco dovuto all'uso dei MAC-address, a questo scopo si possono
 722 usare le capacità di autoconfigurazione di IPv6 per assegnare indirizzi
 723 generici con ulteriori gerarchie per sfruttare efficacemente tutto lo spazio
 724 di indirizzi.
 725
 726 Un registro regionale può introdurre un ulteriore livello nella gerarchia
 727 degli indirizzi, allocando dei blocchi per i quali delegare l'autorità a dei
 728 registri nazionali, quest'ultimi poi avranno il compito di gestire la
 729 attribuzione degli indirizzi per i fornitori di servizi nell'ambito del/i
 730 paese coperto dal registro nazionale con le modalità viste in precedenza.
 731 Una tale ripartizione andrà effettuata all'interno dei soliti 56~bit come
 732 mostrato in \tabref{tab:IP_ipv6_uninaz}.
 733
 734 \begin{table}[htb]
 735   \centering
 736   \footnotesize
 737   \begin{tabular} {@{\vrule}p{3mm}
 738       @{\vrule}p{10mm}@{\vrule}p{12mm}@{\vrule}p{18mm}
 739       @{\vrule}p{18mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
 740     \multicolumn{1}{@{}c@{}}{3}&\multicolumn{1}{c}{5 bit}&
 741     \multicolumn{1}{c}{n bit}&\multicolumn{1}{c}{m bit}&
 742     \multicolumn{1}{c}{56-n-m bit}&\multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
 743     \hline
 744     \omit\vrule\hfill\vrule& & & & &\omit\hspace{64mm}\hfill\vrule\\
 745     \centering \texttt{3}&
 746     \centering \textsl{Reg.}&
 747     \centering \textsl{Naz.}&
 748     \centering \textsl{Prov.}&
 749     \centering \textsl{Subscr.}&
 750     \textsl{Intra-Subscriber} \\
 751     \omit\vrule\hfill\vrule &&&&&\\
 752     \hline
 753   \end{tabular}
 754 \caption{Formato di un indirizzo unicast \textit{provider-based} che prevede
 755       un registro nazionale.}
 756 \label{tab:IP_ipv6_uninaz}
 757 \end{table}
 758
 759
 760 \subsection{Indirizzi ad uso locale}
 761 \label{sec:IP_ipv6_linksite}
 762
 763 Gli indirizzi ad uso locale sono indirizzi unicast che sono instradabili solo
 764 localmente (all'interno di un sito o di una sottorete), e possono avere una
 765 unicità locale o globale.
 766
 767 Questi indirizzi sono pensati per l'uso all'interno di un sito per mettere su
 768 una comunicazione locale immediata, o durante le fasi di autoconfigurazione
 769 prima di avere un indirizzo globale.
 770
 771 \begin{table}[htb]
 772   \centering
 773   \footnotesize
 774   \begin{tabular} {@{\vrule}p{10mm}@{\vrule}p{54mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
 775     \multicolumn{1}{c}{10} &\multicolumn{1}{c}{54 bit} &
 776     \multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
 777     \hline
 778     \omit\vrule\hfill\vrule & & \omit\hspace{64mm}\hfill\vrule\\
 779     \centering \texttt{FE80}&
 780     \centering\texttt{0000 .   .   .   .   . 0000} &
 781     Interface Id \\
 782     \omit\vrule\hfill\vrule & &\\
 783     \hline
 784 \end{tabular}
 785 \caption{Formato di un indirizzo \textit{link-local}.}
 786 \label{tab:IP_ipv6_linklocal}
 787 \end{table}
 788
 789 Ci sono due tipi di indirizzi, \textit{link-local} e \textit{site-local}. Il
 790 primo è usato per un singolo link; la struttura è mostrata in
 791 \tabref{tab:IP_ipv6_linklocal}, questi indirizzi iniziano sempre per
 792 \texttt{FE80} e vengono in genere usati per la configurazione automatica
 793 dell'indirizzo al bootstrap e per la ricerca dei vicini (vedi
 794 \ref{sec:IP_ipv6_autoconf}); un pacchetto che abbia tale indirizzo come
 795 sorgente o destinazione non deve venire ritrasmesso dai router.
 796
 797 Un indirizzo \textit{site-local} invece è usato per l'indirizzamento
 798 all'interno di un sito che non necessita di un prefisso globale; la struttura
 799 è mostrata in \tabref{tab:IP_ipv6_sitelocal}, questi indirizzi iniziano sempre
 800 per \texttt{FEC0} e non devono venire ritrasmessi dai router all'esterno del
 801 sito stesso; sono in sostanza gli equivalenti degli indirizzi riservati per
 802 reti private definiti su IPv4.  Per entrambi gli indirizzi il campo
 803 \textit{Interface Id} è un identificatore che deve essere unico nel dominio in
 804 cui viene usato, un modo immediato per costruirlo è quello di usare il
 805 MAC-address delle schede di rete.
 806
 807 \begin{table}[!h]
 808   \centering
 809   \footnotesize
 810   \begin{tabular} {@{\vrule}p{10mm}@{\vrule}p{38mm}@{\vrule}p{16mm}
 811       @{\vrule}c@{\vrule}}
 812     \multicolumn{1}{c}{10} &\multicolumn{1}{c}{38 bit} &
 813     \multicolumn{1}{c}{16 bit} &\multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
 814     \hline
 815     \omit\vrule\hfill\vrule& & & \omit\hspace{64mm}\hfill\vrule\\
 816     \centering \texttt{FEC0}&
 817     \centering \texttt{0000 .   .   . 0000}&
 818     \centering Subnet Id &
 819     Interface Id\\
 820     \omit\vrule\hfill\vrule& & &\\
 821     \hline
 822 \end{tabular}
 823 \caption{Formato di un indirizzo \textit{site-local}.}
 824 \label{tab:IP_ipv6_sitelocal}
 825 \end{table}
 826
 827 Gli indirizzi di uso locale consentono ad una organizzazione che non è
 828 (ancora) connessa ad Internet di operare senza richiedere un prefisso globale,
 829 una volta che in seguito l'organizzazione venisse connessa a Internet
 830 potrebbe continuare a usare la stessa suddivisione effettuata con gli
 831 indirizzi \textit{site-local} utilizzando un prefisso globale e la
 832 rinumerazione degli indirizzi delle singole macchine sarebbe automatica.
 833
 834 \subsection{Indirizzi riservati}
 835 \label{sec:IP_ipv6_reserved}
 836
 837 Alcuni indirizzi sono riservati per scopi speciali, in particolare per scopi
 838 di compatibilità.
 839
 840 Un primo tipo sono gli indirizzi \textit{IPv4 mappati su IPv6} (mostrati in
 841 \tabref{tab:IP_ipv6_map}), questo sono indirizzi unicast che vengono usati per
 842 consentire ad applicazioni IPv6 di comunicare con host capaci solo di IPv4;
 843 questi sono ad esempio gli indirizzi generati da un DNS quando l'host
 844 richiesto supporta solo IPv4; l'uso di un tale indirizzo in un socket IPv6
 845 comporta la generazione di un pacchetto IPv4 (ovviamente occorre che sia IPv4
 846 che IPv6 siano supportati sull'host di origine).
 847
 848 \begin{table}[!htb]
 849   \centering
 850   \footnotesize
 851   \begin{tabular} {@{\vrule}p{80mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
 852     \multicolumn{1}{c}{80 bit} &\multicolumn{1}{c}{16 bit} &
 853     \multicolumn{1}{c}{32 bit} \\
 854     \hline
 855     \omit\vrule\hfill\vrule& &\omit\hspace{32mm}\hfill\vrule\\
 856     \centering
 857     \texttt{0000 .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   . 0000} &
 858     \centering\texttt{FFFF} &
 859     IPv4 address \\
 860     \omit\vrule\hfill\vrule& &\\
 861     \hline
 862 \end{tabular}
 863 \caption{Formato di un indirizzo IPV4 mappato su IPv6.}
 864 \label{tab:IP_ipv6_map}
 865 \end{table}
 866
 867 Un secondo tipo di indirizzi di compatibilità sono gli \textsl{IPv4
 868   compatibili IPv6} (vedi \tabref{tab:IP_ipv6_comp}) usati nella transizione
 869 da IPv4 a IPv6: quando un nodo che supporta sia IPv6 che IPv4 non ha un router
 870 IPv6 deve usare nel DNS un indirizzo di questo tipo, ogni pacchetto IPv6
 871 inviato a un tale indirizzo verrà automaticamente incapsulato in IPv4.
 872
 873 \begin{table}[htb]
 874   \centering
 875   \footnotesize
 876   \begin{tabular} {@{\vrule}p{80mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{32mm}@{\vrule}}
 877     \multicolumn{1}{c}{80 bit} &\multicolumn{1}{c}{16 bit} &
 878     \multicolumn{1}{c}{32 bit} \\
 879     \hline
 880     \omit\vrule\hfill\vrule& &\omit\hspace{32mm}\hfill\vrule\\
 881     \centering
 882     \texttt{0000 .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   . 0000} &
 883     \centering\texttt{0000} &
 884     \parbox{32mm}{\centering IPv4 address} \\
 885     \omit\vrule\hfill\vrule& &\\
 886     \hline
 887 \end{tabular}
 888 \caption{Formato di un indirizzo IPV4 mappato su IPv6.}
 889 \label{tab:IP_ipv6_comp}
 890 \end{table}
 891
 892 Altri indirizzi speciali sono il \textit{loopback address}, costituito da 127
 893 zeri ed un uno (cioè \texttt{::1}) e l'\textsl{indirizzo generico}
 894 costituito da tutti zeri (scritto come \texttt{0::0} o ancora più
 895 semplicemente come \texttt{:}) usato in genere quando si vuole indicare
 896 l'accettazione di una connessione da qualunque host.
 897
 898 \subsection{Multicasting}
 899 \label{sec:IP_ipv6_multicast}
 900
 901 Gli indirizzi \textit{multicast} sono usati per inviare un pacchetto a un
 902 gruppo di interfacce; l'indirizzo identifica uno specifico gruppo di multicast
 903 e il pacchetto viene inviato a tutte le interfacce di detto gruppo.
 904 Un'interfaccia può appartenere ad un numero qualunque numero di gruppi di
 905 multicast. Il formato degli indirizzi \textit{multicast} è riportato in
 906 \tabref{tab:IP_ipv6_multicast}:
 907
 908 \begin{table}[htb]
 909   \centering
 910   \footnotesize
 911   \begin{tabular} {@{\vrule}p{12mm}
 912       @{\vrule}p{6mm}@{\vrule}p{6mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
 913     \multicolumn{1}{c}{8}&\multicolumn{1}{c}{4}&
 914     \multicolumn{1}{c}{4}&\multicolumn{1}{c}{112 bit} \\
 915     \hline
 916     \omit\vrule\hfill\vrule& & & \omit\hspace{104mm}\hfill\vrule\\
 917     \centering\texttt{FF}&
 918     \centering flag &
 919     \centering scop&
 920     Group Id\\
 921     \omit\vrule\hfill\vrule &&&\\
 922     \hline
 923   \end{tabular}
 924 \caption{Formato di un indirizzo \textit{multicast}.}
 925 \label{tab:IP_ipv6_multicast}
 926 \end{table}
 927
 928 Il prefisso di formato per tutti gli indirizzi \textit{multicast} è
 929 \texttt{FF}, ad esso seguono i due campi il cui significato è il seguente:
 930
 931 \begin{itemize}
 932 \item \textsl{flag}: un insieme di 4 bit, di cui i primi tre sono riservati e
 933   posti a zero, l'ultimo è zero se l'indirizzo è permanente (cioè un
 934   indirizzo noto, assegnato dalla IANA), ed è uno se invece l'indirizzo è
 935   transitorio.
 936 \item \textsl{scop} è un numero di quattro bit che indica il raggio di
 937   validità dell'indirizzo, i valori assegnati per ora sono riportati in
 938   \tabref{tab:IP_ipv6_multiscope}.
 939 \end{itemize}
 940
 941
 942
 943 \begin{table}[!htb]
 944   \centering
 945   \footnotesize
 946   \begin{tabular}[c]{|c|l|c|l|}
 947     \hline
 948     \multicolumn{4}{|c|}{\bf Gruppi di multicast} \\
 949     \hline
 950     \hline
 951     0 & riservato & 8 & organizzazione locale \\
 952     1 & nodo locale & 9 & non assegnato \\
 953     2 & collegamento locale & A & non assegnato \\
 954     3 & non assegnato & B & non assegnato \\
 955     4 & non assegnato & C & non assegnato \\
 956     5 & sito locale & D & non assegnato \\
 957     6 & non assegnato & E & globale \\
 958     7 & non assegnato & F & riservato \\
 959     \hline
 960   \end{tabular}
 961 \caption{Possibili valori del campo \textsl{scop} di un indirizzo multicast.}
 962 \label{tab:IP_ipv6_multiscope}
 963 \end{table}
 964
 965 Infine l'ultimo campo identifica il gruppo di multicast, sia permanente che
 966 transitorio, all'interno del raggio di validità del medesimo. Alcuni
 967 indirizzi multicast, riportati in \tabref{tab:multiadd} sono già riservati
 968 per il funzionamento della rete.
 969
 970 \begin{table}[!htb]
 971   \centering
 972   \footnotesize
 973   \begin{tabular}[c]{l l r}
 974     \hline
 975     \textbf{Uso}& \textbf{Indirizzi riservati} & \textbf{Definizione}\\
 976     \hline
 977     \hline
 978     all-nodes & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:0:1} & RFC 1970\\
 979     all-routers & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:0:2} & RFC 1970\\
 980     all-rip-routers & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:0:9} & RFC 2080\\
 981     all-cbt-routers & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:0:10} &\\
 982     reserved &  \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:0} & IANA \\
 983     link-name &  \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:1} &  \\
 984     all-dhcp-agents & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:2} & \\
 985     all-dhcp-servers & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:3} & \\
 986     all-dhcp-relays & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:4} & \\
 987     solicited-nodes &  \texttt{FFxx:0:0:0:0:1:0:0} & RFC 1970\\
 988     \hline
 989   \end{tabular}
 990 \caption{Gruppi multicast predefiniti.}
 991 \label{tab:multiadd}
 992 \end{table}
 993
 994 L'utilizzo del campo di \textit{scope} e di questi indirizzi predefiniti serve
 995 a recuperare le funzionalità del broadcasting (ad esempio inviando un
 996 pacchetto all'indirizzo \texttt{FF02:0:0:0:0:0:0:1} si raggiungono tutti i
 997 nodi locali).
 998
 999
1000 \subsection{Indirizzi \textit{anycast}}
1001 \label{sec:IP_anycast}
1002
1003 Gli indirizzi \textit{anycast} sono indirizzi che vengono assegnati ad un
1004 gruppo di interfacce: un pacchetto indirizzato a questo tipo di indirizzo
1005 viene inviato al componente del gruppo più ``\textsl{vicino}'' secondo la
1006 distanza di instradamento calcolata dai router.
1007
1008 Questi indirizzi sono allocati nello stesso spazio degli indirizzi unicast,
1009 usando uno dei formati disponibili, e per questo, sono da essi assolutamente
1010 indistinguibili. Quando un indirizzo unicast viene assegnato a più interfacce
1011 (trasformandolo in un anycast) il computer su cui è l'interfaccia deve essere
1012 configurato per tener conto del fatto.
1013
1014 Gli indirizzi anycast consentono a un nodo sorgente di inviare pacchetti a una
1015 destinazione su un gruppo di possibili interfacce selezionate. La sorgente non
1016 deve curarsi di come scegliere l'interfaccia più vicina, compito che tocca al
1017 sistema di instradamento (in sostanza la sorgente non ha nessun controllo
1018 sulla selezione).
1019
1020 Gli indirizzi anycast, quando vengono usati come parte di una sequenza di
1021 instradamento, consentono ad esempio ad un nodo di scegliere quale fornitore
1022 vuole usare (configurando gli indirizzi anycast per identificare i router di
1023 uno stesso provider).
1024
1025 Questi indirizzi pertanto possono essere usati come indirizzi intermedi in una
1026 intestazione di instradamento o per identificare insiemi di router connessi a
1027 una particolare sottorete, o che forniscono l'accesso a un certo sotto
1028 dominio.
1029
1030 L'idea alla base degli indirizzi anycast è perciò quella di utilizzarli per
1031 poter raggiungere il fornitore di servizio più vicino; ma restano aperte tutta
1032 una serie di problematiche, visto che una connessione con uno di questi
1033 indirizzi non è possibile, dato che per una variazione delle distanze di
1034 routing non è detto che due pacchetti successivi finiscano alla stessa
1035 interfaccia.
1036
1037 La materia è pertanto ancora controversa e in via di definizione.
1038
1039
1040 \subsection{Le estensioni}
1041 \label{sec:IP_ipv6_extens}
1042
1043 Come già detto in precedenza IPv6 ha completamente cambiato il trattamento
1044 delle opzioni; queste ultime infatti sono state tolte dall'intestazione del
1045 pacchetto, e poste in apposite \textsl{intestazioni di estensione} (o
1046 \textit{extension header}) poste fra l'intestazione di IPv6 e l'intestazione
1047 del protocollo di trasporto.
1048
1049 Per aumentare la velocità di processo, sia dei dati del livello seguente che
1050 di ulteriori opzioni, ciascuna estensione deve avere una lunghezza multipla di
1051 8 byte per mantenere l'allineamento a 64~bit di tutti le intestazioni
1052 seguenti.
1053
1054 Dato che la maggior parte di queste estensioni non sono esaminate dai router
1055 durante l'instradamento e la trasmissione dei pacchetti, ma solo all'arrivo
1056 alla destinazione finale, questa scelta ha consentito un miglioramento delle
1057 prestazioni rispetto a IPv4 dove la presenza di un'opzione comportava l'esame
1058 di tutte quante.
1059
1060 Un secondo miglioramento è che rispetto a IPv4 le opzioni possono essere di
1061 lunghezza arbitraria e non limitate a 40 byte; questo, insieme al modo in cui
1062 vengono trattate, consente di utilizzarle per scopi come l'autenticazione e la
1063 sicurezza, improponibili con IPv4.
1064
1065 Le estensioni definite al momento sono le seguenti:
1066 \begin{itemize}
1067 \item \textbf{Hop by hop} devono seguire immediatamente l'intestazione
1068   principale; indicano le opzioni che devono venire processate ad ogni
1069   passaggio da un router, fra di esse è da menzionare la \textit{jumbo
1070     payload} che segnala la presenza di un pacchetto di dati di dimensione
1071   superiore a 65535 byte.
1072 \item \textbf{Destination options} opzioni che devono venire esaminate al nodo
1073   di ricevimento, nessuna di esse è tuttora definita.
1074 \item \textbf{Routing} definisce una \textit{source route} (come la analoga
1075   opzione di IPv4) cioè una lista di indirizzi IP di nodi per i quali il
1076   pacchetto deve passare.
1077 \item \textbf{Fragmentation} viene generato automaticamente quando un host
1078   vuole frammentare un pacchetto, ed è riprocessato automaticamente alla
1079   destinazione che riassembla i frammenti.
1080 \item \textbf{Authentication} gestisce l'autenticazione e il controllo di
1081   integrità dei pacchetti; è documentato dall'RFC 162.
1082 \item \textbf{Encapsulation} serve a gestire la segretezza del contenuto
1083   trasmesso; è documentato dall'RFC 1827.
1084 \end{itemize}
1085
1086 La presenza di opzioni è rilevata dal valore del campo \textit{next header}
1087 che indica qual'è l'intestazione successiva a quella di IPv6; in assenza di
1088 opzioni questa sarà l'intestazione di un protocollo di trasporto del livello
1089 superiore, per cui il campo assumerà lo stesso valore del campo
1090 \textit{protocol} di IPv4, altrimenti assumerà il valore dell'opzione
1091 presente; i valori possibili sono riportati in \tabref{tab:IP_ipv6_nexthead}.
1092
1093 \begin{table}[htb]
1094   \begin{center}
1095     \footnotesize
1096     \begin{tabular}{|c|l|l|}
1097       \hline
1098       \textbf{Valore} & \textbf{Keyword} & \textbf{Tipo di protocollo} \\
1099       \hline
1100       \hline
1101       0  &      & riservato\\
1102          & HBH  & Hop by Hop \\
1103       1  & ICMP & Internet Control Message (IPv4 o IPv6) \\
1104       2  & ICMP & Internet Group Management (IPv4) \\
1105       3  & GGP  & Gateway-to-Gateway \\
1106       4  & IP   & IP in IP (IPv4 encapsulation) \\
1107       5  & ST   & Stream \\
1108       6  & TCP  & Trasmission Control \\
1109       17 & UDP  & User Datagram \\
1110       43 & RH   & Routing Header (IPv6) \\
1111       44 & FH   & Fragment Header (IPv6) \\
1112       45 & IDRP & Inter Domain Routing \\
1113       51 & AH   & Authentication Header (IPv6) \\
1114       52 & ESP  & Encrypted Security Payload (IPv6) \\
1115       59 & Null & No next header (IPv6) \\
1116       88 & IGRP & Internet Group Routing \\
1117       89 & OSPF & Open Short Path First \\
1118       255&      & riservato \\
1119     \hline
1120     \end{tabular}
1121     \caption{Tipi di protocolli e intestazioni di estensione}
1122     \label{tab:IP_ipv6_nexthead}
1123   \end{center}
1124 \end{table}
1125
1126 Questo meccanismo permette la presenza di più opzioni in successione prima
1127 del pacchetto del protocollo di trasporto; l'ordine raccomandato per le
1128 estensioni è quello riportato nell'elenco precedente con la sola differenza
1129 che le opzioni di destinazione sono inserite nella posizione ivi indicata solo
1130 se, come per il tunnelling, devono essere esaminate dai router, quelle che
1131 devono essere esaminate solo alla destinazione finale vanno in coda.
1132
1133
1134 \subsection{Qualità di servizio}
1135 \label{sec:IP_ipv6_qos}
1136
1137 Una delle caratteristiche innovative di IPv6 è quella di avere introdotto un
1138 supporto per la qualità di servizio che è importante per applicazioni come
1139 quelle multimediali o ``real-time'' che richiedono un qualche grado di
1140 controllo sulla stabilità della banda di trasmissione, sui ritardi o la
1141 dispersione dei temporale del flusso dei pacchetti.
1142
1143
1144 \subsection{Etichette di flusso}
1145 \label{sec:IP_ipv6_flow}
1146 L'introduzione del campo \textit{flow label} può essere usata dall'origine
1147 della comunicazione per etichettare quei pacchetti per i quali si vuole un
1148 trattamento speciale da parte dei router come un una garanzia di banda minima
1149 assicurata o un tempo minimo di instradamento/trasmissione garantito.
1150
1151 Questo aspetto di IPv6 è ancora sperimentale per cui i router che non
1152 supportino queste funzioni devono porre a zero il \textit{flow label} per i
1153 pacchetti da loro originanti e lasciare invariato il campo per quelli in
1154 transito.
1155
1156 Un flusso è una sequenza di pacchetti da una particolare origine a una
1157 particolare destinazione per il quale l'origine desidera un trattamento
1158 speciale da parte dei router che lo manipolano; la natura di questo
1159 trattamento può essere comunicata ai router in vari modi (come un protocollo
1160 di controllo o con opzioni del tipo \textit{hop-by-hop}).
1161
1162 Ci possono essere più flussi attivi fra un'origine e una destinazione, come
1163 del traffico non assegnato a nessun flusso, un flusso viene identificato
1164 univocamente dagli indirizzi di origine e destinazione e da una etichetta di
1165 flusso diversa da zero, il traffico normale deve avere l'etichetta di flusso
1166 posta a zero.
1167
1168 L'etichetta di flusso è assegnata dal nodo di origine, i valori devono
1169 essere scelti in maniera (pseudo)casuale nel range fra 1 e FFFFFF in modo da
1170 rendere utilizzabile un qualunque sottoinsieme dei bit come chiavi di hash per
1171 i router.
1172
1173 \subsection{Priorità}
1174 \label{sec:prio}
1175
1176 Il campo di priorità consente di indicare il livello di priorità dei
1177 pacchetti relativamente agli altri pacchetti provenienti dalla stessa
1178 sorgente. I valori sono divisi in due intervalli, i valori da 0 a 7 sono usati
1179 per specificare la priorità del traffico per il quale la sorgente provvede
1180 un controllo di congestione cioè per il traffico che può essere ``tirato
1181 indietro'' in caso di congestione come quello di TCP, i valori da 8 a 15 sono
1182 usati per i pacchetti che non hanno questa caratteristica, come i pacchetti
1183 ``real-time'' inviati a ritmo costante.
1184
1185 Per il traffico con controllo di congestione sono raccomandati i seguenti
1186 valori di priorità a seconda del tipo di applicazione:
1187
1188 \begin{table}[htb]
1189   \centering
1190   \footnotesize
1191   \begin{tabular}{|c|l|}
1192     \hline
1193     \textbf{Valore} & \textbf{Tipo di traffico} \\
1194     \hline
1195     \hline
1196     0 & traffico generico \\
1197     1 & traffico di riempimento (es. news) \\
1198     2 & trasferimento dati non interattivo (es. e-mail)\\
1199     3 & riservato \\
1200     4 & trasferimento dati interattivo (es. FTP, HTTP, NFS) \\
1201     5 & riservato \\
1202     \hline
1203 \end{tabular}
1204 \caption{Formato di un indirizzo \textit{site-local}.}
1205 \label{tab:priority}
1206 \end{table}
1207
1208 Per il traffico senza controllo di congestione la priorità più bassa
1209 dovrebbe essere usata per quei pacchetti che si preferisce siano scartati
1210 più facilmente in caso di congestione.
1211
1212
1213 \subsection{Sicurezza a livello IP}
1214 \label{sec:security}
1215
1216 La attuale implementazione di Internet presenta numerosi problemi di
1217 sicurezza, in particolare i dati presenti nelle intestazioni dei vari
1218 protocolli sono assunti essere corretti, il che da adito alla possibilità di
1219 varie tipologie di attacco forgiando pacchetti false, inoltre tutti questi
1220 dati passano in chiaro sulla rete e sono esposti all'osservazione di chiunque
1221 si trovi in mezzo.
1222
1223 Con IPv4 non è possibile realizzare un meccanismo di autenticazione e
1224 riservatezza a un livello inferiore al primo (quello di applicazione), con
1225 IPv6 è stato progettata la possibilità di intervenire al livello di rete (il
1226 terzo) prevedendo due apposite estensioni che possono essere usate per fornire
1227 livelli di sicurezza a seconda degli utenti. La codifica generale di questa
1228 architettura è riportata nell'RFC 2401.
1229
1230 Il meccanismo in sostanza si basa su due estensioni:
1231 \begin{itemize}
1232 \item una intestazione di sicurezza (\textit{authentication header}) che
1233   garantisce al destinatario l'autenticità del pacchetto
1234 \item un carico di sicurezza (\textit{Encrypted Security Payload}) che
1235   assicura che solo il legittimo ricevente può leggere il pacchetto.
1236 \end{itemize}
1237
1238 Perché tutto questo funzioni le stazioni sorgente e destinazione devono
1239 usare una stessa chiave crittografica e gli stessi algoritmi, l'insieme degli
1240 accordi fra le due stazioni per concordare chiavi e algoritmi usati va sotto
1241 il nome di associazione di sicurezza.
1242
1243 I pacchetti autenticati e crittografati portano un indice dei parametri di
1244 sicurezza (SPI, \textit{Security Parameter Index}) che viene negoziato prima
1245 di ogni comunicazione ed è definito dalla stazione sorgente. Nel caso di
1246 multicast dovrà essere lo stesso per tutte le stazioni del gruppo.
1247
1248 \subsection{Autenticazione}
1249 \label{sec:auth}
1250
1251 Il primo meccanismo di sicurezza è quello dell'intestazione di autenticazione
1252 (\textit{authentication header}) che fornisce l'autenticazione e il controllo
1253 di integrità (ma senza riservatezza) dei pacchetti IP.
1254
1255 L'intestazione di autenticazione ha il formato descritto in
1256 \tabref{tab:autent_head}: il campo \textit{Next Header} indica l'intestazione
1257 successiva, con gli stessi valori del campo omonimo nell'intestazione
1258 principale di IPv6, il campo \textit{Length} indica la lunghezza
1259 dell'intestazione di autenticazione in numero di parole a 32 bit, il campo
1260 riservato deve essere posto a zero, seguono poi l'indice di sicurezza,
1261 stabilito nella associazione di sicurezza, e un numero di sequenza che la
1262 stazione sorgente deve incrementare di pacchetto in pacchetto.
1263
1264 Completano l'intestazione i dati di autenticazione che contengono un valore di
1265 controllo di integrità (ICV, \textit{Integrity Check Value}), che deve essere
1266 di dimensione pari a un multiplo intero di 32 bit e può contenere un padding
1267 per allineare l'intestazione a 64 bit. Tutti gli algoritmi di autenticazione
1268 devono provvedere questa capacità.
1269
1270 \renewcommand\arraystretch{1.2}
1271 \begin{table}[htb]
1272   \footnotesize
1273   \begin{center}
1274     \begin{tabular}{@{\vrule}p{24mm}@{\vrule}p{24mm}
1275         @{\vrule}p{48mm}@{\vrule} }
1276     \multicolumn{3}{@{}c@{}}{0\hfill 15 16\hfill 31}\\
1277     \hline
1278     \centering Next Header&\centering Length&
1279     \centering Reserved \tabularnewline
1280     \hline
1281     \multicolumn{3}{@{\vrule}c@{\vrule}}
1282     {\centering Security Parameter Index (SPI)}\\
1283     \hline
1284     \multicolumn{3}{@{\vrule}c@{\vrule}}
1285     {\centering Sequence Number}\\
1286     \hline
1287     \multicolumn{3}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
1288     \multicolumn{3}{@{\vrule}c@{\vrule}}{Authentication Data} \\
1289     \multicolumn{3}{@{\vrule}c@{\vrule}}
1290     {\centering ... } \\
1291     \multicolumn{3}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
1292     \hline
1293     \end{tabular}
1294     \caption{Formato dell'intestazione dell'estensione di autenticazione}
1295     \label{tab:autent_estens}
1296   \end{center}
1297 \end{table}
1298 \renewcommand\arraystretch{1} %default
1299
1300
1301 L'intestazione di autenticazione può essere impiegata in due modi diverse
1302 modalità: modalità trasporto e modalità tunnel.
1303
1304 La modalità trasporto è utilizzabile solo per comunicazioni fra stazioni
1305 singole che supportino l'autenticazione. In questo caso l'intestazione di
1306 autenticazione è inserita dopo tutte le altre intestazioni di estensione
1307 eccezion fatta per la \textit{Destination Option} che può comparire sia
1308 prima che dopo.
1309
1310 \begin{table}[htb]
1311   \footnotesize
1312   \begin{center}
1313     \begin{tabular*}{90mm}{|c|c|c|c|c|c|}
1314     \hline
1315     & & & & & \\
1316     IP Head &
1317     \parbox[c]{28mm}{hop by hop, dest., \\
1318       routing, fragment}& AH &
1319     dest.opt & TCP & data \\
1320     & & & & & \\
1321     \hline
1322     \end{tabular*}
1323     \caption{Formato dell'intestazione dell'estensione di autenticazione}
1324     \label{tab:autent_head}
1325   \end{center}
1326 \end{table}
1327 \begin{center}
1328     \begin{pspicture}(0,0)(9,0.8)
1329       \pnode(0,0){A}
1330       \pnode(9,0.4){B}
1331       \ncline{<->}{A}{B}\ncput{copertura dell'autenticazione}
1332     \end{pspicture}
1333 \end{center}
1334
1335 La modalità tunnel può essere utilizzata sia per comunicazioni fra stazioni
1336 singole che con un gateway di sicurezza; in questa modalità
1337
1338
1339 L'intestazione di autenticazione è una intestazione di estensione inserita
1340 dopo l'intestazione principale e prima del carico dei dati. La sua presenza
1341 non ha perciò alcuna influenza sui livelli superiori dei protocolli di
1342 trasmissione come il TCP.
1343
1344
1345 La procedura di autenticazione cerca di garantire l'autenticità del pacchetto
1346 nella massima estensione possibile, ma dato che alcuni campi dell'intestazione
1347 di IP possono variare in maniera impredicibile alla sorgente, il loro valore
1348 non può essere protetto dall'autenticazione.
1349
1350 Il calcolo dei dati di autenticazione viene effettuato alla sorgente su una
1351 versione speciale del pacchetto in cui il numero di salti nell'intestazione
1352 principale è impostato a zero, così come le opzioni che possono essere
1353 modificate nella trasmissione, e l'intestazione di routing (se usata) è posta
1354 ai valori che deve avere all'arrivo.
1355
1356 L'estensione è indipendente dall'algoritmo particolare, e il protocollo è
1357 ancora in fase di definizione; attualmente è stato suggerito l'uso di una
1358 modifica dell'MD5 chiamata \textit{keyed MD5} che combina alla codifica anche
1359 una chiave che viene inserita all'inizio e alla fine degli altri campi.
1360
1361
1362 \subsection{Riservatezza}
1363 \label{sec:ecry}
1364
1365 Per garantire una trasmissione riservata dei dati, è stata previsto la
1366 possibilità di trasmettere pacchetti con i dati criptati: il cosiddetto ESP,
1367 \textit{Encripted Security Payload}. Questo viene realizzato usando con una
1368 apposita opzione che deve essere sempre l'ultima delle intestazioni di
1369 estensione; ad essa segue il carico del pacchetto che viene criptato.
1370
1371 Un pacchetto crittografato pertanto viene ad avere una struttura del tipo di
1372 quella mostrata in Tab~.\ref{tab:criptopack}, tutti i campi sono in chiaro
1373 fino al vettore di inizializzazione, il resto è crittografato.
1374
1375 \renewcommand\arraystretch{1.2}
1376 \begin{table}[htb]
1377   \footnotesize
1378   \begin{center}
1379     \begin{tabular}{@{\vrule}p{24mm}@{\vrule}p{24mm}@{\vrule}
1380         p{24mm}@{\vrule}p{24mm}@{\vrule}}
1381     \multicolumn{4}{@{}c@{}}{0\hfill 15 16\hfill 31}\\
1382     \hline
1383     \multicolumn{4}{@{\vrule}c@{\vrule}}{}\\
1384     \multicolumn{4}{@{\vrule}c@{\vrule}}{Intestazione Principale}\\
1385     \multicolumn{4}{@{\vrule}c@{\vrule}}{...}\\
1386     \multicolumn{4}{@{\vrule}c@{\vrule}}{}\\
1387     \hline
1388     \multicolumn{4}{@{\vrule}c@{\vrule}}{}\\
1389     \multicolumn{4}{@{\vrule}c@{\vrule}}{Intestazioni di estensione}\\
1390     \multicolumn{4}{@{\vrule}c@{\vrule}}{...}\\
1391     \multicolumn{4}{@{\vrule}c@{\vrule}}{}\\
1392     \hline
1393     \multicolumn{4}{@{\vrule}c@{\vrule}}
1394     {\centering Security Parameter Index}\\
1395     \hline
1396     \multicolumn{4}{@{\vrule}c@{\vrule}}
1397     {\centering Vettore}\\
1398     \multicolumn{4}{@{\vrule}c@{\vrule}}
1399     {\centering di inizializzazione}\\
1400     \hline
1401     \multicolumn{4}{@{\vrule}c@{\vrule}}{carico}\\
1402     \multicolumn{4}{@{\vrule}c@{\vrule}}{crittografato}\\
1403     \multicolumn{4}{@{\vrule}c@{\vrule}}{...}\\
1404     \cline{2-4}
1405     & \multicolumn{3}{c@{\vrule}}{}\\
1406     \cline{1-1}
1407     \cline{3-4}
1408     \multicolumn{1}{@{\vrule}c}{}&
1409     \centering \raisebox{2mm}[0pt][0pt]{riempimento} &
1410     \centering lunghezza pad &\centering tipo carico\tabularnewline
1411     \hline
1412     \end{tabular}
1413     \caption{Schema di pacchetto crittografato}
1414     \label{tab:criptopack}
1415   \end{center}
1416 \end{table}
1417 \renewcommand\arraystretch{1} %default
1418
1419
1420 \subsection{Autoconfigurazione}
1421 \label{sec:IP_ipv6_autoconf}
1422
1423 Una delle caratteristiche salienti di IPv6 è quella dell'autoconfigurazione,
1424 il protocollo infatti fornisce la possibilità ad un nodo di scoprire
1425 automaticamente il suo indirizzo acquisendo i parametri necessari per potersi
1426 connettere a internet.
1427
1428 L'autoconfigurazione sfrutta gli indirizzi link-local; qualora sul nodo sia
1429 presente una scheda di rete che supporta lo standard IEEE802 (ethernet) questo
1430 garantisce la presenza di un indirizzo fisico a 48 bit unico; pertanto il nodo
1431 può assumere automaticamente senza pericoli di collisione l'indirizzo
1432 link-local \texttt{FE80::xxxx:xxxx:xxxx} dove \texttt{xxxx:xxxx:xxxx} è
1433 l'indirizzo hardware della scheda di rete.
1434
1435 Nel caso in cui non sia presente una scheda che supporta lo standard IEEE802
1436 allora il nodo assumerà ugualmente un indirizzo link-local della forma
1437 precedente, ma il valore di \texttt{xxxx:xxxx:xxxx} sarà generato
1438 casualmente; in questo caso la probabilità di collisione è di 1 su 300
1439 milioni. In ogni caso per prevenire questo rischio il nodo invierà un
1440 messaggio ICMP \textit{Solicitation} all'indirizzo scelto attendendo un certo
1441 lasso di tempo; in caso di risposta l'indirizzo è duplicato e il
1442 procedimento dovrà essere ripetuto con un nuovo indirizzo (o interrotto
1443 richiedendo assistenza).
1444
1445 Una volta ottenuto un indirizzo locale valido diventa possibile per il nodo
1446 comunicare con la rete locale; sono pertanto previste due modalità di
1447 autoconfigurazione, descritte nelle seguenti sezioni. In ogni caso
1448 l'indirizzo link-local resta valido.
1449
1450 \subsection{Autoconfigurazione stateless}
1451 \label{sec:stateless}
1452
1453 Questa è la forma più semplice di autoconfigurazione, possibile quando
1454 l'indirizzo globale può essere ricavato dall'indirizzo link-local cambiando
1455 semplicemente il prefisso a quello assegnato dal provider per ottenere un
1456 indirizzo globale.
1457
1458 La procedura di configurazione è la seguente: all'avvio tutti i nodi IPv6
1459 iniziano si devono aggregare al gruppo multicast \textit{all-nodes}
1460 programmando la propria interfaccia per ricevere i messaggi dall'indirizzo
1461 multicast \texttt{FF02::1} (vedi \secref{sec:IP_ipv6_multicast}); a questo
1462 punto devono inviare un messaggio ICMP \textit{Router solicitation} a tutti i
1463 router locali usando l'indirizzo multicast \texttt{FF02::2} usando come
1464 sorgente il proprio indirizzo link-local.
1465
1466 Il router risponderà con un messaggio ICMP \textit{Router Advertisement} che
1467 fornisce il prefisso e la validità nel tempo del medesimo, questo tipo di
1468 messaggio può essere trasmesso anche a intervalli regolari. Il messaggio
1469 contiene anche l'informazione che autorizza un nodo a autocostruire
1470 l'indirizzo, nel qual caso, se il prefisso unito all'indirizzo link-local non
1471 supera i 128 bit, la stazione ottiene automaticamente il suo indirizzo
1472 globale.
1473
1474 \subsection{Autoconfigurazione stateful}
1475 \label{sec:stateful}
1476
1477 Benché estremamente semplice l'autoconfigurazione stateless presenta alcuni
1478 problemi; il primo è che l'uso degli indirizzi delle schede di rete è
1479 molto inefficiente; nel caso in cui ci siano esigenze di creare una gerarchia
1480 strutturata su parecchi livelli possono non restare 48~bit per l'indirizzo
1481 della singola stazione; il secondo problema è di sicurezza, dato che basta
1482 introdurre in una rete una stazione autoconfigurante per ottenere un accesso
1483 legale.
1484
1485 Per questi motivi è previsto anche un protocollo stateful basato su un
1486 server che offra una versione IPv6 del DHCP; un apposito gruppo di multicast
1487 \texttt{FF02::1:0} è stato riservato per questi server; in questo caso il
1488 nodo interrogherà il server su questo indirizzo di multicast con l'indirizzo
1489 link-local e riceverà un indirizzo unicast globale.
1490
1491
1492
1493 %%% Local Variables:
1494 %%% mode: latex
1495 %%% TeX-master: "gapil"
1496 %%% End: