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12 \chapter{Il livello di rete}
13 \label{cha:network_layer}
15 In questa appendice prenderemo in esame i vari protocolli disponibili a
16 livello di rete.\footnote{per la spiegazione della suddivisione in livelli dei
17 protocolli di rete, si faccia riferimento a quanto illustrato in
18 sez.~\ref{sec:net_protocols}.} Per ciascuno di essi forniremo una descrizione
19 generica delle principali caratteristiche, del formato di dati usato e quanto
20 possa essere necessario per capirne meglio il funzionamento dal punto di vista
23 Data la loro prevalenza il capitolo sarà sostanzialmente incentrato sui due
24 protocolli principali esistenti su questo livello: il protocollo IP, sigla che
25 sta per \textit{Internet Protocol}, (ma che più propriamente si dovrebbe
26 chiamare IPv4) ed la nuova versione di questo stesso protocollo, denominata
27 IPv6. Tratteremo comunque anche il protocollo ICMP e la sua versione
28 modificata per IPv6 (cioè ICMPv6).
31 \section{Il protocollo IP}
32 \label{sec:ip_protocol}
34 L'attuale \textit{Internet Protocol} (IPv4) viene standardizzato nel 1981
35 dall'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc791.txt}{RFC~791}; esso nasce per
36 disaccoppiare le applicazioni della struttura hardware delle reti di
37 trasmissione, e creare una interfaccia di trasmissione dei dati indipendente
38 dal sottostante substrato di rete, che può essere realizzato con le tecnologie
39 più disparate (Ethernet, Token Ring, FDDI, ecc.).
42 \subsection{Introduzione}
45 Il compito principale di IP è quello di trasmettere i pacchetti da un computer
46 all'altro della rete; le caratteristiche essenziali con cui questo viene
47 realizzato in IPv4 sono due:
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, né sull'ordine in cui vengono consegnati.
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
66 Per garantire l'unicità dell'indirizzo Internet esiste un'autorità centrale
67 (la IANA, \textit{Internet Assigned Number Authority}) che assegna i numeri di
68 rete alle organizzazioni che ne fanno richiesta; è poi compito di quest'ultime
69 assegnare i numeri dei singoli host all'interno della propria rete.
71 Per venire incontro alle richieste dei vari enti e organizzazioni che volevano
72 utilizzare questo protocollo di comunicazione, originariamente gli indirizzi
73 di rete erano stati suddivisi all'interno delle cosiddette \textit{classi},
74 (rappresentate in tab.~\ref{tab:IP_ipv4class}), in modo da consentire
75 dispiegamenti di reti di varie dimensioni a seconda delle diverse esigenze.
81 \begin{tabular} {c@{\hspace{1mm}\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 p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}}
90 \omit&\omit& \multicolumn{7}{c}{7 bit}&\multicolumn{24}{c}{24 bit} \\
92 \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
93 classe A &\centering 0&
94 \multicolumn{7}{@{}c@{\vrule}}{\parbox[c]{21mm}{\centering net Id}} &
95 \multicolumn{24}{@{}c@{\vrule}}{\parbox[c]{72mm}{\centering host Id}} \\
96 \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
98 \multicolumn{33}{c}{ } \\
100 \multicolumn{14}{c}{14 bit}&\multicolumn{16}{c}{16 bit} \\
102 \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
103 classe B&\centering 1&\centering 0&
104 \multicolumn{14}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{42mm}{\centering net Id}} &
105 \multicolumn{16}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{48mm}{\centering host Id}} \\
106 \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
109 \multicolumn{33}{c}{ } \\
111 \multicolumn{21}{c}{21 bit}&\multicolumn{8}{c}{8 bit} \\
113 \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
114 classe C&\centering 1&\centering 1&\centering 0&
115 \multicolumn{21}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{63mm}{\centering net Id}} &
116 \multicolumn{8}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{24mm}{\centering host Id}} \\
117 \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
121 \multicolumn{33}{c}{ } \\
122 \omit&\omit&\omit&\omit&
123 \multicolumn{28}{c}{28 bit} \\
125 \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
126 classe D&\centering 1&\centering 1&\centering 1&\centering 0&
127 \multicolumn{28}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{63mm}{\centering
128 multicast group Id}} \\
129 \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
132 \multicolumn{33}{c}{ } \\
133 \omit&\omit&\omit&\omit&\omit&
134 \multicolumn{27}{c}{27 bit} \\
136 \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
137 classe E&\centering 1&\centering 1&\centering 1&\centering 1&\centering 0&
138 \multicolumn{27}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{59mm}{\centering
139 reserved for future use}} \\
140 \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
145 \caption{Le classi di indirizzi secondo IPv4.}
146 \label{tab:IP_ipv4class}
149 Le classi di indirizzi usate per il dispiegamento delle reti su quella che
150 comunemente viene chiamata \textit{Internet} sono le prime tre; la classe D è
151 destinata al \itindex{multicast} \textit{multicast} mentre la classe E è
152 riservata per usi sperimentali e non viene impiegata.
154 Come si può notare però la suddivisione riportata in
155 tab.~\ref{tab:IP_ipv4class} è largamente inefficiente in quanto se ad un
156 utente necessita anche solo un indirizzo in più dei 256 disponibili con una
157 classe A occorre passare a una classe B, che ne prevede 65536,\footnote{in
158 realtà i valori esatti sarebbero 254 e 65536, una rete con a disposizione
159 $N$ bit dell'indirizzo IP, ha disponibili per le singole macchine soltanto
160 $@^N-2$ numeri, dato che uno deve essere utilizzato come indirizzo di rete e
161 uno per l'indirizzo di \itindex{broadcast} \textit{broadcast}.} con un
162 conseguente spreco di numeri.
164 Inoltre, in particolare per le reti di classe C, la presenza di tanti
165 indirizzi di rete diversi comporta una crescita enorme delle tabelle di
166 instradamento che ciascun router dovrebbe tenere in memoria per sapere dove
167 inviare il pacchetto, con conseguente crescita dei tempi di elaborazione da
168 parte di questi ultimi ed inefficienza nel trasporto.
174 \begin{tabular} {c@{\hspace{1mm}\vrule}
175 p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
176 p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
177 p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
178 p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
179 p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
180 p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
181 p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
182 p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}}
184 \multicolumn{12}{c}{$n$ bit}&\multicolumn{20}{c}{$32-n$ bit} \\
186 \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
188 \multicolumn{12}{@{}c@{\vrule}}{\parbox[c]{36mm}{\centering net Id}} &
189 \multicolumn{20}{@{}c@{\vrule}}{\parbox[c]{60mm}{\centering host Id}} \\
190 \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
194 \caption{Uno esempio di indirizzamento CIDR.}
195 \label{tab:IP_ipv4cidr}
198 Per questo nel 1992 è stato introdotto un indirizzamento senza classi (il
199 CIDR, \textit{Classless Inter-Domain Routing}) in cui il limite fra i bit
200 destinati a indicare il numero di rete e quello destinati a indicare l'host
201 finale può essere piazzato in qualunque punto (vedi
202 tab.~\ref{tab:IP_ipv4cidr}), permettendo di accorpare più classi A su un'unica
203 rete o suddividere una classe B e diminuendo al contempo il numero di
204 indirizzi di rete da inserire nelle tabelle di instradamento dei router.
207 \subsection{L'intestazione di IP}
208 \label{sec:IP_header}
210 Come illustrato in fig.~\ref{fig:net_tcpip_data_flux} (si ricordi quanto detto
211 in sez.~\ref{sec:net_tcpip_overview} riguardo al funzionamento generale del
212 TCP/IP), per eseguire il suo compito il protocollo IP inserisce (come
213 praticamente ogni protocollo di rete) una opportuna intestazione in cima ai
214 dati che deve trasmettere, la cui schematizzazione è riportata in
215 fig.~\ref{fig:IP_ipv4_head}.
219 \includegraphics[width=10cm]{img/ipv4_head}
220 \caption{L'intestazione o \textit{header} di IPv4.}
221 \label{fig:IP_ipv4_head}
224 Ciascuno dei campi illustrati in fig.~\ref{fig:IP_ipv4_head} ha un suo preciso
225 scopo e significato, che si è riportato brevemente in
226 tab.~\ref{tab:IP_ipv4field}; si noti come l'intestazione riporti sempre due
227 indirizzi IP, quello \textsl{sorgente}, che indica l'IP da cui è partito il
228 pacchetto (cioè l'indirizzo assegnato alla macchina che lo spedisce) e quello
229 \textsl{destinazione} che indica l'indirizzo a cui deve essere inviato il
230 pacchetto (cioè l'indirizzo assegnato alla macchina che lo riceverà).
235 \begin{tabular}{|l|c|p{10cm}|}
237 \textbf{Nome} & \textbf{Bit} & \textbf{Significato} \\
240 \textit{version} & 4& Numero di \textsl{versione}, nel caso
241 specifico vale sempre 4.\\
242 \textit{head length} & 4& Lunghezza dell'intestazione,
243 in multipli di 32 bit.\\
244 \textit{type of service}&8& Il ``\textsl{tipo di servizio}'', è suddiviso
245 in: 3 bit di precedenza, che nelle attuali
246 implementazioni del protocollo non vengono
247 comunque utilizzati; un bit riservato che
248 deve essere mantenuto a 0; 4 bit che
249 identificano il tipo di servizio
250 richiesto, uno solo dei quali può essere
252 \textit{total length} &16& La \textsl{lunghezza totale}, indica
253 la dimensione del carico di dati del
254 pacchetto IP in byte.\\
255 \textit{identification}&16& L'\textsl{identificazione}, assegnato alla
256 creazione, è aumentato di uno all'origine
257 della trasmissione di ciascun pacchetto, ma
258 resta lo stesso per i pacchetti
259 frammentati, consentendo così di
260 identificare quelli che derivano dallo
261 stesso pacchetto originario.\\
262 \textit{flag} & 3& I \textsl{flag} di controllo nell'ordine: il
263 primo è riservato e sempre nullo, il secondo
264 indica se il pacchetto non può essere
265 frammentato, il terzo se ci sono ulteriori
267 \textit{fragmentation offset}&13& L'\textsl{offset di frammento}, indica
268 la posizione del frammento rispetto al
269 pacchetto originale.\\
270 \textit{time to live} &16& Il \textsl{tempo di vita}, è decrementato di
271 uno ogni volta che un router ritrasmette il
272 pacchetto, se arriva a zero il pacchetto
274 \textit{protocol} & 8& Il \textsl{protocollo}, identifica il tipo di
275 pacchetto che segue l'intestazione di IPv4.\\
276 \textit{header checksum}&16&La \textsl{checksum di intestazione}, somma
277 di controllo per l'intestazione.\\
278 \textit{source IP} &32& L'\textsl{indirizzo di origine}.\\
279 \textit{destination IP}&32& L'\textsl{indirizzo di destinazione}.\\
282 \caption{Legenda per il significato dei campi dell'intestazione di IPv4}
283 \label{tab:IP_ipv4field}
288 Il campo TOS definisce il cosiddetto \textit{Type of Service}; questo permette
289 di definire il tipo di traffico contenuto nei pacchetti, e può essere
290 utilizzato dai router per dare diverse priorità in base al valore assunto da
291 questo campo. Abbiamo già visto come il valore di questo campo può essere
292 impostato sul singolo socket con l'opzione \const{IP\_TOS} (vedi
293 sez.~\ref{sec:sock_ipv4_options}), esso inoltre può essere manipolato sia dal
294 sistema del \textit{netfilter} di Linux con il comando \texttt{iptables} che
295 dal sistema del routing avanzato del comando \texttt{ip route} per consentire
296 un controllo più dettagliato dell'instradamento dei pacchetti e l'uso di
297 priorità e politiche di distribuzione degli stessi.
302 \begin{tabular}{|l|l|p{8cm}|}
304 \multicolumn{2}{|c|}{\textbf{Valore}}&\textbf{Significato}\\
307 \const{IPTOS\_LOWDELAY} &\texttt{0x10}& Minimizza i ritardi
308 per rendere più veloce
309 possibile la ritrasmissione
310 dei pacchetti (usato per
311 traffico interattivo di
312 controllo come SSH).\\
313 \const{IPTOS\_THROUGHPUT} &\texttt{0x8} & Ottimizza la trasmissione
314 per rendere il più elevato
315 possibile il flusso netto di
316 dati (usato su traffico dati,
317 come quello di FTP).\\
318 \const{IPTOS\_RELIABILITY} &\texttt{0x4} & Ottimizza la trasmissione
319 per ridurre al massimo le
320 perdite di pacchetti (usato su
321 traffico soggetto a rischio di
322 perdita di pacchetti come TFTP
324 \const{IPTOS\_MINCOST} &\texttt{0x2} & Indica i dati di riempimento,
325 dove non interessa se si ha
326 una bassa velocità di
327 trasmissione, da utilizzare
328 per i collegamenti con minor
329 costo (usato per i protocolli
331 \textit{Normal-Service}&\texttt{0x0} & Nessuna richiesta specifica.\\
336 \caption{Le costanti che definiscono alcuni valori standard per il campo TOS
337 da usare come argomento \param{optval} per l'opzione \const{IP\_TOS}.}
338 \label{tab:IP_TOS_values}
341 I possibili valori del campo TOS, insieme al relativo significato ed alle
342 costanti numeriche ad esso associati, sono riportati in
343 tab.~\ref{tab:IP_TOS_values}. Per il valore nullo, usato di default per tutti
344 i pacchetti, e relativo al traffico normale, non esiste nessuna costante
347 Il campo TTL, acromino di \textit{Time To Live}, viene utilizzato per
348 stabilire una sorta di tempo di vita massimo dei pacchetti sulla rete. In
349 realtà più che di un tempo, il campo serve a limitare il numero massimo di
350 salti (i cosiddetti \textit{hop}) che un pacchetto IP può compiere nel passare
351 da un router ad un altro nel suo attraversamento della rete verso la
354 Il protocollo IP prevede infatti che il valore di questo campo venga
355 decrementato di uno da ciascun router che ritrasmette il pacchetto verso la
356 sua destinazione, e che quando questo diventa nullo il router lo debba
357 scartare, inviando all'indirizzo sorgente un pacchetto ICMP di tipo
358 \textit{time-exceeded} con un codice \textit{ttl-zero-during-transit} se
359 questo avviene durante il transito sulla rete o
360 \textit{ttl-zero-during-reassembly} se questo avviene alla destinazione finale
361 (vedi sez.~\ref{sec:ICMP_protocol}).
363 In sostanza grazie all'uso di questo accorgimento un pacchetto non può
364 continuare a vagare indefinitamente sulla rete, e viene comunque scartato dopo
365 un certo tempo, o meglio, dopo che ha attraversato in certo numero di
366 router. Nel caso di Linux il valore iniziale utilizzato normalmente è 64 (vedi
367 sez.~\ref{sec:sock_ipv4_sysctl}).
371 \subsection{Le opzioni di IP}
372 \label{sec:IP_options}
377 \section{Il protocollo IPv6}
378 \label{sec:ipv6_protocol}
380 Negli anni '90 con la crescita del numero di macchine connesse su Internet si
381 arrivò a temere l'esaurimento dello spazio degli indirizzi disponibili, specie
382 in vista di una prospettiva (per ora rivelatasi prematura) in cui ogni
383 apparecchio elettronico sarebbe stato inserito all'interno della rete.
385 Per questo motivo si iniziò a progettare una nuova versione del protocollo
387 L'attuale Internet Protocol (IPv4) viene standardizzato nel 1981
388 dall'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc719.txt}{RFC~719}; esso nasce per
389 disaccoppiare le applicazioni della struttura hardware delle reti di
390 trasmissione, e creare una interfaccia di trasmissione dei dati indipendente
391 dal sottostante substrato di rete, che può essere realizzato con le tecnologie
392 più disparate (Ethernet, Token Ring, FDDI, ecc.).
395 \subsection{I motivi della transizione}
396 \label{sec:IP_whyipv6}
398 Negli ultimi anni la crescita vertiginosa del numero di macchine connesse a
399 internet ha iniziato a far emergere i vari limiti di IPv4; in particolare si
400 è iniziata a delineare la possibilità di arrivare a una carenza di
401 indirizzi disponibili.
403 In realtà il problema non è propriamente legato al numero di indirizzi
404 disponibili; infatti con 32 bit si hanno $2^{32}$, cioè circa 4 miliardi,
405 numeri diversi possibili, che sono molti di più dei computer attualmente
408 Il punto è che la suddivisione di questi numeri nei due livelli rete/host e
409 l'utilizzo delle classi di indirizzamento mostrate in precedenza, ha
410 comportato che, nella sua evoluzione storica, il dispiegamento delle reti e
411 l'allocazione degli indirizzi siano stati inefficienti; neanche l'uso del CIDR
412 ha permesso di eliminare le inefficienze che si erano formate, dato che il
413 ridispiegamento degli indirizzi comporta cambiamenti complessi a tutti i
414 livelli e la riassegnazione di tutti gli indirizzi dei computer di ogni
417 Diventava perciò necessario progettare un nuovo protocollo che permettesse
418 di risolvere questi problemi, e garantisse flessibilità sufficiente per
419 poter continuare a funzionare a lungo termine; in particolare necessitava un
420 nuovo schema di indirizzamento che potesse rispondere alle seguenti
424 \item un maggior numero di numeri disponibili che consentisse di non restare
425 più a corto di indirizzi
426 \item un'organizzazione gerarchica più flessibile dell'attuale
427 \item uno schema di assegnazione degli indirizzi in grado di minimizzare le
428 dimensioni delle tabelle di instradamento
429 \item uno spazio di indirizzi che consentisse un passaggio automatico dalle
430 reti locali a internet
434 \subsection{Principali caratteristiche di IPv6}
435 \label{sec:IP_ipv6over}
437 Per rispondere alle esigenze descritte in sez.~\ref{sec:IP_whyipv6} IPv6 nasce
438 come evoluzione di IPv4, mantenendone inalterate le funzioni che si sono
439 dimostrate valide, eliminando quelle inutili e aggiungendone poche altre
440 ponendo al contempo una grande attenzione a mantenere il protocollo il più
441 snello e veloce possibile.
443 I cambiamenti apportati sono comunque notevoli e possono essere riassunti a
444 grandi linee nei seguenti punti:
446 \item l'espansione delle capacità di indirizzamento e instradamento, per
447 supportare una gerarchia con più livelli di indirizzamento, un numero di
448 nodi indirizzabili molto maggiore e una auto-configurazione degli indirizzi
449 \item l'introduzione un nuovo tipo di indirizzamento, l'\textit{anycast} che
450 si aggiungono agli usuali \textit{unicast} e \itindex{multicast}
452 \item la semplificazione del formato dell'intestazione, eliminando o rendendo
453 opzionali alcuni dei campi di IPv4, per eliminare la necessità di
454 riprocessare la stessa da parte dei router e contenere l'aumento di
455 dimensione dovuto ai nuovi indirizzi
456 \item un supporto per le opzioni migliorato, per garantire una trasmissione
457 più efficiente del traffico normale, limiti meno stringenti sulle
458 dimensioni delle opzioni, e la flessibilità necessaria per introdurne di
460 \item il supporto per delle capacità di qualità di servizio (QoS) che
461 permetta di identificare gruppi di dati per i quali si può provvedere un
462 trattamento speciale (in vista dell'uso di internet per applicazioni
463 multimediali e/o ``real-time'')
467 \subsection{L'intestazione di IPv6}
468 \label{sec:IP_ipv6head}
470 Per capire le caratteristiche di IPv6 partiamo dall'intestazione usata dal
471 protocollo per gestire la trasmissione dei pacchetti; in
472 fig.~\ref{fig:IP_ipv6head} è riportato il formato dell'intestazione di IPv6 da
473 confrontare con quella di IPv4 in fig.~\ref{fig:IP_ipv4_head}. La spiegazione
474 del significato dei vari campi delle due intestazioni è riportato
475 rispettivamente in tab.~\ref{tab:IP_ipv6field} e tab.~\ref{tab:IP_ipv4field})
480 % \begin{tabular}{@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}
481 % @{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}
482 % @{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule} }
483 % \multicolumn{8}{@{}c@{}}{0\hfill 15 16\hfill 31}\\
485 % \centering version&\centering priority&
486 % \multicolumn{6}{@{}p{96mm}@{\vrule}}{\centering flow label} \\
488 % \multicolumn{4}{@{\vrule}p{64mm}@{\vrule}}{\centering payload length} &
489 % \multicolumn{2}{@{}p{32mm}@{\vrule}}{\centering next header} &
490 % \multicolumn{2}{@{}p{32mm}@{\vrule}}{\centering hop limit}\\
492 % \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
493 % \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
495 % \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
497 % \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
499 % \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
500 % \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
502 % \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
504 % \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
507 % \caption{L'intestazione o \textit{header} di IPv6}
508 % \label{tab:IP_ipv6head}
514 \includegraphics[width=10cm]{img/ipv6_head}
515 \caption{L'intestazione o \textit{header} di IPv6.}
516 \label{fig:IP_ipv6head}
520 Come si può notare l'intestazione di IPv6 diventa di dimensione fissa, pari a
521 40 byte, contro una dimensione (minima, in assenza di opzioni) di 20 byte per
522 IPv4; un semplice raddoppio nonostante lo spazio destinato agli indirizzi sia
523 quadruplicato, questo grazie a una notevole semplificazione che ha ridotto il
524 numero dei campi da 12 a 8.
529 \begin{tabular}{|l|c|p{8cm}|}
531 \textbf{Nome} & \textbf{Bit} & \textbf{Significato} \\
534 \textit{version} & 4& La \textsl{versione}, nel caso specifico vale
536 \textit{priority} & 4& La \textsl{priorità}, vedi
537 sez.~\ref{sec:IPv6_prio}.\\
538 \textit{flow label} &24& L'\textsl{etichetta di flusso}, vedi
539 sez.~\ref{sec:IP_ipv6_flow}.\\
540 \textit{payload length}&16& La \textsl{lunghezza del carico}, cioè del
541 corpo dei dati che segue l'intestazione, in
543 \textit{next header} & 8& L'\textsl{intestazione successiva},
544 identifica il tipo di pacchetto che segue
545 l'intestazione di IPv6, ed usa gli stessi
546 valori del campo protocollo
547 nell'intestazione di IPv4.\\
548 \textit{hop limit} & 8& Il \textsl{limite di salti}, ha lo stesso
549 significato del \textit{time to live}
550 nell'intestazione di IPv4.\\
551 \textit{source IP} &128&L'\textsl{indirizzo di origine}.\\
552 \textit{destination IP}&128&L'\textsl{indirizzo di destinazione}.\\
555 \caption{Legenda per il significato dei campi dell'intestazione di IPv6}
556 \label{tab:IP_ipv6field}
560 Abbiamo già anticipato in sez.~\ref{sec:IP_ipv6over} uno dei criteri
561 principali nella progettazione di IPv6 è stato quello di ridurre al minimo il
562 tempo di elaborazione dei pacchetti da parte dei router, un confronto con
563 l'intestazione di IPv4 (vedi fig.~\ref{fig:IP_ipv4_head}) mostra le seguenti
567 \item è stato eliminato il campo \textit{header length} in quanto le opzioni
568 sono state tolte dall'intestazione che ha così dimensione fissa; ci possono
569 essere più intestazioni opzionali (\textsl{intestazioni di estensione}, vedi
570 sez.~\ref{sec:IP_ipv6_extens}), ciascuna delle quali avrà un suo campo di
571 lunghezza all'interno.
572 \item l'intestazione e gli indirizzi sono allineati a 64 bit, questo rende più
573 veloce il processo da parte di computer con processori a 64 bit.
574 \item i campi per gestire la frammentazione (\textit{identification},
575 \textit{flag} e \textit{fragment offset}) sono stati eliminati; questo
576 perché la frammentazione è un'eccezione che non deve rallentare
577 l'elaborazione dei pacchetti nel caso normale.
578 \item è stato eliminato il campo \textit{checksum} in quanto tutti i
579 protocolli di livello superiore (TCP, UDP e ICMPv6) hanno un campo di
580 checksum che include, oltre alla loro intestazione e ai dati, pure i campi
581 \textit{payload length}, \textit{next header}, e gli indirizzi di origine e
582 di destinazione; una checksum esiste anche per la gran parte protocolli di
583 livello inferiore (anche se quelli che non lo hanno, come SLIP, non possono
584 essere usati con grande affidabilità); con questa scelta si è ridotto di
585 molto il tempo di elaborazione dato che i router non hanno più la necessità
586 di ricalcolare la checksum ad ogni passaggio di un pacchetto per il
587 cambiamento del campo \textit{hop limit}.
588 \item è stato eliminato il campo \textit{type of service}, che praticamente
589 non è mai stato utilizzato; una parte delle funzionalità ad esso delegate
590 sono state reimplementate (vedi il campo \textit{priority} al prossimo
591 punto) con altri metodi.
592 \item è stato introdotto un nuovo campo \textit{flow label}, che viene usato,
593 insieme al campo \textit{priority} (che recupera i bit di precedenza del
594 campo \textit{type of service}) per implementare la gestione di una
595 ``\textsl{qualità di servizio}'' (vedi sez.~\ref{sec:IP_ipv6_qos}) che
596 permette di identificare i pacchetti appartenenti a un ``\textsl{flusso}''
597 di dati per i quali si può provvedere un trattamento speciale.
600 Oltre alle differenze precedenti, relative ai singoli campi nell'intestazione,
601 ulteriori caratteristiche che diversificano il comportamento di IPv4 da
602 quello di IPv6 sono le seguenti:
605 \item il \itindex{broadcast} \textit{broadcasting} non è previsto in IPv6, le
606 applicazioni che lo usano dovono essere reimplementate usando il
607 \itindex{multicast} \textit{multicasting} (vedi
608 sez.~\ref{sec:IP_ipv6_multicast}), che da opzionale diventa obbligatorio.
609 \item è stato introdotto un nuovo tipo di indirizzi, gli \textit{anycast}.
610 \item i router non possono più frammentare i pacchetti lungo il cammino, la
611 frammentazione di pacchetti troppo grandi potrà essere gestita solo ai
612 capi della comunicazione (usando un'apposita estensione vedi
613 sez.~\ref{sec:IP_ipv6_extens}).
614 \item IPv6 richiede il supporto per il \itindex{Maximum~Transfer~Unit}
615 \textit{path MTU discovery} (cioè il protocollo per la selezione della
616 massima lunghezza del pacchetto); seppure questo sia in teoria opzionale,
617 senza di esso non sarà possibile inviare pacchetti più larghi della
618 dimensione minima (576 byte).
621 \subsection{Gli indirizzi di IPv6}
622 \label{sec:IP_ipv6_addr}
624 Come già abbondantemente anticipato la principale novità di IPv6 è
625 costituita dall'ampliamento dello spazio degli indirizzi, che consente di avere
626 indirizzi disponibili in un numero dell'ordine di quello degli atomi che
627 costituiscono la terra.
629 In realtà l'allocazione di questi indirizzi deve tenere conto della
630 necessità di costruire delle gerarchie che consentano un instradamento
631 rapido ed efficiente dei pacchetti, e flessibilità nel dispiegamento delle
632 reti, il che comporta una riduzione drastica dei numeri utilizzabili; uno
633 studio sull'efficienza dei vari sistemi di allocazione usati in altre
634 architetture (come i sistemi telefonici) è comunque giunto alla conclusione
635 che anche nella peggiore delle ipotesi IPv6 dovrebbe essere in grado di
636 fornire più di un migliaio di indirizzi per ogni metro quadro della
637 superficie terrestre.
640 \subsection{La notazione}
641 \label{sec:IP_ipv6_notation}
642 Con un numero di bit quadruplicato non è più possibile usare la notazione
643 coi numeri decimali di IPv4 per rappresentare un numero IP. Per questo gli
644 indirizzi di IPv6 sono in genere scritti come sequenze di otto numeri
645 esadecimali di 4 cifre (cioè a gruppi di 16 bit) usando i due punti come
646 separatore; cioè qualcosa del tipo
647 \texttt{5f1b:df00:ce3e:e200:0020:0800:2078:e3e3}.
650 Visto che la notazione resta comunque piuttosto pesante esistono alcune
651 abbreviazioni; si può evitare di scrivere gli zeri iniziali per cui si
652 può scrivere \texttt{1080:0:0:0:8:800:ba98:2078:e3e3}; se poi un intero è
653 zero si può omettere del tutto, così come un insieme di zeri (ma questo
654 solo una volta per non generare ambiguità) per cui il precedente indirizzo
655 si può scrivere anche come \texttt{1080::8:800:ba98:2078:e3e3}.
657 Infine per scrivere un indirizzo IPv4 all'interno di un indirizzo IPv6 si
658 può usare la vecchia notazione con i punti, per esempio
659 \texttt{::192.84.145.138}.
664 \begin{tabular}{|l|l|l|}
666 \centering \textbf{Tipo di indirizzo}
667 & \centering \textbf{Prefisso} & {\centering \textbf{Frazione}} \\
670 riservato & \texttt{0000 0000} & 1/256 \\
671 non assegnato & \texttt{0000 0001} & 1/256 \\
673 riservato per NSAP & \texttt{0000 001} & 1/128\\
674 riservato per IPX & \texttt{0000 010} & 1/128\\
676 non assegnato & \texttt{0000 011} & 1/128 \\
677 non assegnato & \texttt{0000 1} & 1/32 \\
678 non assegnato & \texttt{0001} & 1/16 \\
680 provider-based & \texttt{001} & 1/8\\
682 non assegnato & \texttt{010} & 1/8 \\
683 non assegnato & \texttt{011} & 1/8 \\
684 geografic-based& \texttt{100} & 1/8 \\
685 non assegnato & \texttt{101} & 1/8 \\
686 non assegnato & \texttt{110} & 1/8 \\
687 non assegnato & \texttt{1110} & 1/16 \\
688 non assegnato & \texttt{1111 0} & 1/32 \\
689 non assegnato & \texttt{1111 10} & 1/64 \\
690 non assegnato & \texttt{1111 110} & 1/128 \\
691 non assegnato & \texttt{1111 1110 0} & 1/512 \\
693 unicast link-local & \texttt{1111 1110 10} & 1/1024 \\
694 unicast site-local & \texttt{1111 1110 11} & 1/1024 \\
697 \textit{multicast} & \texttt{1111 1111} & 1/256 \\
700 \caption{Classificazione degli indirizzi IPv6 a seconda dei bit più
702 \label{tab:IP_ipv6addr}
706 \subsection{La architettura degli indirizzi di IPv6}
707 \label{sec:IP_ipv6_addr_arch}
709 Come per IPv4 gli indirizzi sono identificatori per una singola (indirizzi
710 \textit{unicast}) o per un insieme (indirizzi \itindex{multicast}
711 \textit{multicast} e \textit{anycast}) di interfacce di rete.
713 Gli indirizzi sono sempre assegnati all'interfaccia, non al nodo che la
714 ospita; dato che ogni interfaccia appartiene ad un nodo quest'ultimo può
715 essere identificato attraverso uno qualunque degli indirizzi unicast delle sue
716 interfacce. A una interfaccia possono essere associati anche più indirizzi.
718 IPv6 presenta tre tipi diversi di indirizzi: due di questi, gli indirizzi
719 \textit{unicast} e \itindex{multicast} \textit{multicast} hanno le stesse
720 caratteristiche che in IPv4, un terzo tipo, gli indirizzi \textit{anycast} è
721 completamente nuovo. In IPv6 non esistono più gli indirizzi
722 \itindex{broadcast} \textit{broadcast}, la funzione di questi ultimi deve
723 essere reimplementata con gli indirizzi \itindex{multicast}
726 Gli indirizzi \textit{unicast} identificano una singola interfaccia: i
727 pacchetti mandati ad un tale indirizzo verranno inviati a quella interfaccia,
728 gli indirizzi \textit{anycast} identificano un gruppo di interfacce tale che
729 un pacchetto mandato a uno di questi indirizzi viene inviato alla più vicina
730 (nel senso di distanza di routing) delle interfacce del gruppo, gli indirizzi
731 \itindex{multicast} \textit{multicast} identificano un gruppo di interfacce
732 tale che un pacchetto mandato a uno di questi indirizzi viene inviato a tutte
733 le interfacce del gruppo.
735 In IPv6 non ci sono più le classi ma i bit più significativi indicano il tipo
736 di indirizzo; in tab.~\ref{tab:IP_ipv6addr} sono riportati i valori di detti
737 bit e il tipo di indirizzo che loro corrispondente. I bit più significativi
738 costituiscono quello che viene chiamato il \textit{format prefix} ed è sulla
739 base di questo che i vari tipi di indirizzi vengono identificati. Come si
740 vede questa architettura di allocazione supporta l'allocazione di indirizzi
741 per i provider, per uso locale e per il \itindex{multicast}
742 \textit{multicast}; inoltre è stato riservato lo spazio per indirizzi NSAP,
743 IPX e per le connessioni; gran parte dello spazio (più del 70\%) è riservato
746 Si noti infine che gli indirizzi \textit{anycast} non sono riportati in
747 tab.~\ref{tab:IP_ipv6addr} in quanto allocati al di fuori dello spazio di
748 allocazione degli indirizzi unicast.
750 \subsection{Indirizzi unicast \textit{provider-based}}
751 \label{sec:IP_ipv6_unicast}
753 Gli indirizzi \textit{provider-based} sono gli indirizzi usati per le
754 comunicazioni globali, questi sono definiti
755 nell'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc2073.txt}{RFC~2073} e sono gli
756 equivalenti degli attuali indirizzi delle classi da A a C.
758 L'autorità che presiede all'allocazione di questi indirizzi è la IANA; per
759 evitare i problemi di crescita delle tabelle di instradamento e una procedura
760 efficiente di allocazione la struttura di questi indirizzi è organizzata fin
761 dall'inizio in maniera gerarchica; pertanto lo spazio di questi indirizzi è
762 stato suddiviso in una serie di campi secondo lo schema riportato in
763 tab.~\ref{tab:IP_ipv6_unicast}.
768 \begin{tabular} {@{\vrule}p{6mm}
769 @{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{24mm}
770 @{\vrule}p{30mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
771 \multicolumn{1}{@{}c@{}}{3}&\multicolumn{1}{c}{5 bit}&
772 \multicolumn{1}{c}{$n$ bit}&\multicolumn{1}{c}{$56-n$ bit}&
773 \multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
775 \omit\vrule\hfill\vrule&\hspace{16mm} & & &\omit\hspace{76mm}\hfill\vrule\\
777 \centering \textsl{Registry Id}&
778 \centering \textsl{Provider Id}&
779 \centering \textsl{Subscriber Id}&
780 \textsl{Intra-Subscriber} \\
781 \omit\vrule\hfill\vrule& & & &\omit\hspace{6mm}\hfill\vrule\\
784 \caption{Formato di un indirizzo unicast \textit{provider-based}.}
785 \label{tab:IP_ipv6_unicast}
788 Al livello più alto la IANA può delegare l'allocazione a delle autorità
789 regionali (i Regional Register) assegnando ad esse dei blocchi di indirizzi; a
790 queste autorità regionali è assegnato un Registry Id che deve seguire
791 immediatamente il prefisso di formato. Al momento sono definite tre registri
792 regionali (INTERNIC, RIPE NCC e APNIC), inoltre la IANA si è riservata la
793 possibilità di allocare indirizzi su base regionale; pertanto sono previsti
794 i seguenti possibili valori per il \textsl{Registry Id};
795 gli altri valori restano riservati per la IANA.
799 \begin{tabular}{|l|l|l|}
801 \textbf{Regione} & \textbf{Registro} & \textbf{Id} \\
804 Nord America &INTERNIC & \texttt{11000} \\
805 Europa & RIPE NCC & \texttt{01000} \\
806 Asia & APNIC & \texttt{00100} \\
807 Multi-regionale & IANA &\texttt{10000} \\
810 \caption{Valori dell'identificativo dei
811 Regional Register allocati ad oggi.}
812 \label{tab:IP_ipv6_regid}
815 L'organizzazione degli indirizzi prevede poi che i due livelli successivi, di
816 suddivisione fra \textit{Provider Id}, che identifica i grandi fornitori di
817 servizi, e \textit{Subscriber Id}, che identifica i fruitori, sia gestita dai
818 singoli registri regionali. Questi ultimi dovranno definire come dividere lo
819 spazio di indirizzi assegnato a questi due campi (che ammonta a un totale di
820 56~bit), definendo lo spazio da assegnare al \textit{Provider Id} e
821 al \textit{Subscriber Id}, ad essi spetterà inoltre anche l'allocazione dei
822 numeri di \textit{Provider Id} ai singoli fornitori, ai quali sarà delegata
823 l'autorità di allocare i \textit{Subscriber Id} al loro interno.
825 L'ultimo livello è quello \textit{Intra-subscriber} che è lasciato alla
826 gestione dei singoli fruitori finali, gli indirizzi \textit{provider-based}
827 lasciano normalmente gli ultimi 64~bit a disposizione per questo livello, la
828 modalità più immediata è quella di usare uno schema del tipo mostrato in
829 tab.~\ref{tab:IP_ipv6_uninterf} dove l'\textit{Interface Id} è dato dal
830 MAC-address a 48~bit dello standard Ethernet, scritto in genere nell'hardware
831 delle scheda di rete, e si usano i restanti 16~bit per indicare la sottorete.
836 \begin{tabular} {@{\vrule}p{64mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
837 \multicolumn{1}{c}{64 bit}&\multicolumn{1}{c}{16 bit}&
838 \multicolumn{1}{c}{48 bit}\\
840 \omit\vrule\hfill\vrule&\hspace{16mm}&\omit\hspace{48mm}\hfill\vrule\\
841 \centering \textsl{Subscriber Prefix}&
842 \centering \textsl{Subnet Id}&
843 \textsl{Interface Id}\\
844 \omit\vrule\hfill\vrule& &\omit\hspace{6mm}\hfill\vrule\\
847 \caption{Formato del campo \textit{Intra-subscriber} per un indirizzo unicast
848 \textit{provider-based}.}
849 \label{tab:IP_ipv6_uninterf}
852 Qualora si dovesse avere a che fare con una necessità di un numero più
853 elevato di sotto-reti, il precedente schema andrebbe modificato, per evitare
854 l'enorme spreco dovuto all'uso dei MAC-address, a questo scopo si possono
855 usare le capacità di auto-configurazione di IPv6 per assegnare indirizzi
856 generici con ulteriori gerarchie per sfruttare efficacemente tutto lo spazio
859 Un registro regionale può introdurre un ulteriore livello nella gerarchia
860 degli indirizzi, allocando dei blocchi per i quali delegare l'autorità a dei
861 registri nazionali, quest'ultimi poi avranno il compito di gestire la
862 attribuzione degli indirizzi per i fornitori di servizi nell'ambito del/i
863 paese coperto dal registro nazionale con le modalità viste in precedenza.
864 Una tale ripartizione andrà effettuata all'interno dei soliti 56~bit come
865 mostrato in tab.~\ref{tab:IP_ipv6_uninaz}.
870 \begin{tabular} {@{\vrule}p{3mm}
871 @{\vrule}p{10mm}@{\vrule}p{12mm}@{\vrule}p{18mm}
872 @{\vrule}p{18mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
873 \multicolumn{1}{@{}c@{}}{3}&\multicolumn{1}{c}{5 bit}&
874 \multicolumn{1}{c}{n bit}&\multicolumn{1}{c}{m bit}&
875 \multicolumn{1}{c}{56-n-m bit}&\multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
877 \omit\vrule\hfill\vrule& & & & &\omit\hspace{64mm}\hfill\vrule\\
878 \centering \texttt{3}&
879 \centering \textsl{Reg.}&
880 \centering \textsl{Naz.}&
881 \centering \textsl{Prov.}&
882 \centering \textsl{Subscr.}&
883 \textsl{Intra-Subscriber} \\
884 \omit\vrule\hfill\vrule &&&&&\\
887 \caption{Formato di un indirizzo unicast \textit{provider-based} che prevede
888 un registro nazionale.}
889 \label{tab:IP_ipv6_uninaz}
893 \subsection{Indirizzi ad uso locale}
894 \label{sec:IP_ipv6_linksite}
896 Gli indirizzi ad uso locale sono indirizzi unicast che sono instradabili solo
897 localmente (all'interno di un sito o di una sottorete), e possono avere una
898 unicità locale o globale.
900 Questi indirizzi sono pensati per l'uso all'interno di un sito per mettere su
901 una comunicazione locale immediata, o durante le fasi di auto-configurazione
902 prima di avere un indirizzo globale.
907 \begin{tabular} {@{\vrule}p{10mm}@{\vrule}p{54mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
908 \multicolumn{1}{c}{10} &\multicolumn{1}{c}{54 bit} &
909 \multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
911 \omit\vrule\hfill\vrule & & \omit\hspace{64mm}\hfill\vrule\\
912 \centering \texttt{FE80}&
913 \centering\texttt{0000 . . . . . 0000} &
915 \omit\vrule\hfill\vrule & &\\
918 \caption{Formato di un indirizzo \textit{link-local}.}
919 \label{tab:IP_ipv6_linklocal}
922 Ci sono due tipi di indirizzi, \textit{link-local} e \textit{site-local}. Il
923 primo è usato per un singolo link; la struttura è mostrata in
924 tab.~\ref{tab:IP_ipv6_linklocal}, questi indirizzi iniziano sempre con un
925 valore nell'intervallo \texttt{FE80}--\texttt{FEBF} e vengono in genere usati
926 per la configurazione automatica dell'indirizzo al bootstrap e per la ricerca
927 dei vicini (vedi \ref{sec:IP_ipv6_autoconf}); un pacchetto che abbia tale
928 indirizzo come sorgente o destinazione non deve venire ritrasmesso dai router.
930 Un indirizzo \textit{site-local} invece è usato per l'indirizzamento
931 all'interno di un sito che non necessita di un prefisso globale; la struttura
932 è mostrata in tab.~\ref{tab:IP_ipv6_sitelocal}, questi indirizzi iniziano
933 sempre con un valore nell'intervallo \texttt{FEC0}--\texttt{FEFF} e non devono
934 venire ritrasmessi dai router all'esterno del sito stesso; sono in sostanza
935 gli equivalenti degli indirizzi riservati per reti private definiti su IPv4.
936 Per entrambi gli indirizzi il campo \textit{Interface Id} è un identificatore
937 che deve essere unico nel dominio in cui viene usato, un modo immediato per
938 costruirlo è quello di usare il MAC-address delle schede di rete.
943 \begin{tabular} {@{\vrule}p{10mm}@{\vrule}p{38mm}@{\vrule}p{16mm}
945 \multicolumn{1}{c}{10} &\multicolumn{1}{c}{38 bit} &
946 \multicolumn{1}{c}{16 bit} &\multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
948 \omit\vrule\hfill\vrule& & & \omit\hspace{64mm}\hfill\vrule\\
949 \centering \texttt{FEC0}&
950 \centering \texttt{0000 . . . 0000}&
951 \centering Subnet Id &
953 \omit\vrule\hfill\vrule& & &\\
956 \caption{Formato di un indirizzo \textit{site-local}.}
957 \label{tab:IP_ipv6_sitelocal}
960 Gli indirizzi di uso locale consentono ad una organizzazione che non è
961 (ancora) connessa ad Internet di operare senza richiedere un prefisso globale,
962 una volta che in seguito l'organizzazione venisse connessa a Internet
963 potrebbe continuare a usare la stessa suddivisione effettuata con gli
964 indirizzi \textit{site-local} utilizzando un prefisso globale e la
965 rinumerazione degli indirizzi delle singole macchine sarebbe automatica.
967 \subsection{Indirizzi riservati}
968 \label{sec:IP_ipv6_reserved}
970 Alcuni indirizzi sono riservati per scopi speciali, in particolare per scopi
973 Un primo tipo sono gli indirizzi \textit{IPv4 mappati su IPv6} (mostrati in
974 tab.~\ref{tab:IP_ipv6_map}), questo sono indirizzi unicast che vengono usati
975 per consentire ad applicazioni IPv6 di comunicare con host capaci solo di
976 IPv4; questi sono ad esempio gli indirizzi generati da un DNS quando l'host
977 richiesto supporta solo IPv4; l'uso di un tale indirizzo in un socket IPv6
978 comporta la generazione di un pacchetto IPv4 (ovviamente occorre che sia IPv4
979 che IPv6 siano supportati sull'host di origine).
984 \begin{tabular} {@{\vrule}p{80mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
985 \multicolumn{1}{c}{80 bit} &\multicolumn{1}{c}{16 bit} &
986 \multicolumn{1}{c}{32 bit} \\
988 \omit\vrule\hfill\vrule& &\omit\hspace{32mm}\hfill\vrule\\
990 \texttt{0000 . . . . . . . . . . . . 0000} &
991 \centering\texttt{FFFF} &
993 \omit\vrule\hfill\vrule& &\\
996 \caption{Formato di un indirizzo IPV4 mappato su IPv6.}
997 \label{tab:IP_ipv6_map}
1000 Un secondo tipo di indirizzi di compatibilità sono gli \textsl{IPv4
1001 compatibili IPv6} (vedi tab.~\ref{tab:IP_ipv6_comp}) usati nella transizione
1002 da IPv4 a IPv6: quando un nodo che supporta sia IPv6 che IPv4 non ha un router
1003 IPv6 deve usare nel DNS un indirizzo di questo tipo, ogni pacchetto IPv6
1004 inviato a un tale indirizzo verrà automaticamente incapsulato in IPv4.
1009 \begin{tabular} {@{\vrule}p{80mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{32mm}@{\vrule}}
1010 \multicolumn{1}{c}{80 bit} &\multicolumn{1}{c}{16 bit} &
1011 \multicolumn{1}{c}{32 bit} \\
1013 \omit\vrule\hfill\vrule& &\omit\hspace{32mm}\hfill\vrule\\
1015 \texttt{0000 . . . . . . . . . . . . 0000} &
1016 \centering\texttt{0000} &
1017 \parbox{32mm}{\centering IPv4 address} \\
1018 \omit\vrule\hfill\vrule& &\\
1021 \caption{Formato di un indirizzo IPV4 mappato su IPv6.}
1022 \label{tab:IP_ipv6_comp}
1025 Altri indirizzi speciali sono il \textit{loopback address}, costituito da 127
1026 zeri ed un uno (cioè \texttt{::1}) e l'\textsl{indirizzo generico}
1027 costituito da tutti zeri (scritto come \texttt{0::0} o ancora più
1028 semplicemente come \texttt{:}) usato in genere quando si vuole indicare
1029 l'accettazione di una connessione da qualunque host.
1031 \subsection{Multicasting}
1032 \label{sec:IP_ipv6_multicast}
1034 \itindbeg{multicast}
1036 Gli indirizzi \textit{multicast} sono usati per inviare un pacchetto a un
1037 gruppo di interfacce; l'indirizzo identifica uno specifico gruppo di
1038 \textit{multicast} e il pacchetto viene inviato a tutte le interfacce di detto
1039 gruppo. Un'interfaccia può appartenere ad un numero qualunque numero di
1040 gruppi di \textit{multicast}. Il formato degli indirizzi \textit{multicast} è
1041 riportato in tab.~\ref{tab:IP_ipv6_multicast}:
1046 \begin{tabular} {@{\vrule}p{12mm}
1047 @{\vrule}p{6mm}@{\vrule}p{6mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
1048 \multicolumn{1}{c}{8}&\multicolumn{1}{c}{4}&
1049 \multicolumn{1}{c}{4}&\multicolumn{1}{c}{112 bit} \\
1051 \omit\vrule\hfill\vrule& & & \omit\hspace{104mm}\hfill\vrule\\
1052 \centering\texttt{FF}&
1056 \omit\vrule\hfill\vrule &&&\\
1059 \caption{Formato di un indirizzo \textit{multicast}.}
1060 \label{tab:IP_ipv6_multicast}
1063 Il prefisso di formato per tutti gli indirizzi \textit{multicast} è
1064 \texttt{FF}, ad esso seguono i due campi il cui significato è il seguente:
1067 \item \textsl{flag}: un insieme di 4 bit, di cui i primi tre sono riservati e
1068 posti a zero, l'ultimo è zero se l'indirizzo è permanente (cioè un
1069 indirizzo noto, assegnato dalla IANA), ed è uno se invece l'indirizzo è
1071 \item \textsl{scop} è un numero di quattro bit che indica il raggio di
1072 validità dell'indirizzo, i valori assegnati per ora sono riportati in
1073 tab.~\ref{tab:IP_ipv6_multiscope}.
1081 \begin{tabular}[c]{|c|l|c|l|}
1083 \multicolumn{4}{|c|}{\bf Gruppi di multicast} \\
1086 0 & riservato & 8 & organizzazione locale \\
1087 1 & nodo locale & 9 & non assegnato \\
1088 2 & collegamento locale & A & non assegnato \\
1089 3 & non assegnato & B & non assegnato \\
1090 4 & non assegnato & C & non assegnato \\
1091 5 & sito locale & D & non assegnato \\
1092 6 & non assegnato & E & globale \\
1093 7 & non assegnato & F & riservato \\
1096 \caption{Possibili valori del campo \textsl{scop} di un indirizzo
1097 \textit{multicast}.}
1098 \label{tab:IP_ipv6_multiscope}
1101 Infine l'ultimo campo identifica il gruppo di \textit{multicast}, sia
1102 permanente che transitorio, all'interno del raggio di validità del medesimo.
1103 Alcuni indirizzi \textit{multicast}, riportati in tab.~\ref{tab:multiadd} sono
1104 già riservati per il funzionamento della rete.
1109 \begin{tabular}[c]{|l|l|l|}
1111 \textbf{Uso}& \textbf{Indirizzi riservati} & \textbf{Definizione}\\
1114 all-nodes & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:0:1} &
1115 \href{http://www.ietf.org/rfc/rfc1970.txt}{RFC~1970} \\
1116 all-routers & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:0:2} &
1117 \href{http://www.ietf.org/rfc/rfc1970.txt}{RFC~1970} \\
1118 all-rip-routers & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:0:9} &
1119 \href{http://www.ietf.org/rfc/rfc2080.txt}{RFC~2080} \\
1120 all-cbt-routers & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:0:10} & \\
1121 reserved & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:0} & IANA \\
1122 link-name & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:1} & \\
1123 all-dhcp-agents & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:2} & \\
1124 all-dhcp-servers& \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:3} & \\
1125 all-dhcp-relays & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:4} & \\
1126 solicited-nodes & \texttt{FFxx:0:0:0:0:1:0:0} &
1127 \href{http://www.ietf.org/rfc/rfc1970.txt}{RFC~1970} \\
1130 \caption{Gruppi di \textit{multicast} predefiniti.}
1131 \label{tab:multiadd}
1134 L'utilizzo del campo di \textit{scope} e di questi indirizzi predefiniti serve
1135 a recuperare le funzionalità del \itindex{broadcast} \textit{broadcasting} (ad
1136 esempio inviando un pacchetto all'indirizzo \texttt{FF02:0:0:0:0:0:0:1} si
1137 raggiungono tutti i nodi locali).
1139 \itindend{multicast}
1141 \subsection{Indirizzi \textit{anycast}}
1142 \label{sec:IP_anycast}
1144 Gli indirizzi \textit{anycast} sono indirizzi che vengono assegnati ad un
1145 gruppo di interfacce: un pacchetto indirizzato a questo tipo di indirizzo
1146 viene inviato al componente del gruppo più ``\textsl{vicino}'' secondo la
1147 distanza di instradamento calcolata dai router.
1149 Questi indirizzi sono allocati nello stesso spazio degli indirizzi unicast,
1150 usando uno dei formati disponibili, e per questo, sono da essi assolutamente
1151 indistinguibili. Quando un indirizzo unicast viene assegnato a più interfacce
1152 (trasformandolo in un anycast) il computer su cui è l'interfaccia deve essere
1153 configurato per tener conto del fatto.
1155 Gli indirizzi anycast consentono a un nodo sorgente di inviare pacchetti a una
1156 destinazione su un gruppo di possibili interfacce selezionate. La sorgente non
1157 deve curarsi di come scegliere l'interfaccia più vicina, compito che tocca al
1158 sistema di instradamento (in sostanza la sorgente non ha nessun controllo
1161 Gli indirizzi anycast, quando vengono usati come parte di una sequenza di
1162 instradamento, consentono ad esempio ad un nodo di scegliere quale fornitore
1163 vuole usare (configurando gli indirizzi anycast per identificare i router di
1164 uno stesso provider).
1166 Questi indirizzi pertanto possono essere usati come indirizzi intermedi in una
1167 intestazione di instradamento o per identificare insiemi di router connessi a
1168 una particolare sottorete, o che forniscono l'accesso a un certo sotto
1171 L'idea alla base degli indirizzi anycast è perciò quella di utilizzarli per
1172 poter raggiungere il fornitore di servizio più vicino; ma restano aperte tutta
1173 una serie di problematiche, visto che una connessione con uno di questi
1174 indirizzi non è possibile, dato che per una variazione delle distanze di
1175 routing non è detto che due pacchetti successivi finiscano alla stessa
1178 La materia è pertanto ancora controversa e in via di definizione.
1181 \subsection{Le estensioni}
1182 \label{sec:IP_ipv6_extens}
1184 Come già detto in precedenza IPv6 ha completamente cambiato il trattamento
1185 delle opzioni; queste ultime infatti sono state tolte dall'intestazione del
1186 pacchetto, e poste in apposite \textsl{intestazioni di estensione} (o
1187 \textit{extension header}) poste fra l'intestazione di IPv6 e l'intestazione
1188 del protocollo di trasporto.
1190 Per aumentare la velocità di elaborazione, sia dei dati del livello seguente
1191 che di ulteriori opzioni, ciascuna estensione deve avere una lunghezza
1192 multipla di 8 byte per mantenere l'allineamento a 64~bit di tutti le
1193 intestazioni seguenti.
1195 Dato che la maggior parte di queste estensioni non sono esaminate dai router
1196 durante l'instradamento e la trasmissione dei pacchetti, ma solo all'arrivo
1197 alla destinazione finale, questa scelta ha consentito un miglioramento delle
1198 prestazioni rispetto a IPv4 dove la presenza di un'opzione comportava l'esame
1201 Un secondo miglioramento è che rispetto a IPv4 le opzioni possono essere di
1202 lunghezza arbitraria e non limitate a 40 byte; questo, insieme al modo in cui
1203 vengono trattate, consente di utilizzarle per scopi come l'autenticazione e la
1204 sicurezza, improponibili con IPv4.
1206 Le estensioni definite al momento sono le seguenti:
1208 \item \textbf{Hop by hop} devono seguire immediatamente l'intestazione
1209 principale; indicano le opzioni che devono venire processate ad ogni
1210 passaggio da un router, fra di esse è da menzionare la \textit{jumbo
1211 payload} che segnala la presenza di un pacchetto di dati di dimensione
1212 superiore a 65535 byte.
1213 \item \textbf{Destination options} opzioni che devono venire esaminate al nodo
1214 di ricevimento, nessuna di esse è tuttora definita.
1215 \item \textbf{Routing} definisce una \textit{source route} (come la analoga
1216 opzione di IPv4) cioè una lista di indirizzi IP di nodi per i quali il
1217 pacchetto deve passare.
1218 \item \textbf{Fragmentation} viene generato automaticamente quando un host
1219 vuole frammentare un pacchetto, ed è riprocessato automaticamente alla
1220 destinazione che riassembla i frammenti.
1221 \item \textbf{Authentication} gestisce l'autenticazione e il controllo di
1222 integrità dei pacchetti; è documentato
1223 dall'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc1826.txt}{RFC~1826}.
1224 \item \textbf{Encapsulation} serve a gestire la segretezza del contenuto
1225 trasmesso; è documentato
1226 dall'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc1827.txt}{RFC~1827}.
1229 La presenza di opzioni è rilevata dal valore del campo \textit{next header}
1230 che indica qual è l'intestazione successiva a quella di IPv6; in assenza di
1231 opzioni questa sarà l'intestazione di un protocollo di trasporto del livello
1232 superiore, per cui il campo assumerà lo stesso valore del campo
1233 \textit{protocol} di IPv4, altrimenti assumerà il valore dell'opzione
1234 presente; i valori possibili sono riportati in
1235 tab.~\ref{tab:IP_ipv6_nexthead}.
1240 \begin{tabular}{|c|l|l|}
1242 \textbf{Valore} & \textbf{Keyword} & \textbf{Tipo di protocollo} \\
1246 & HBH & Hop by Hop.\\
1247 1 & ICMP & Internet Control Message (IPv4 o IPv6).\\
1248 2 & IGMP & Internet Group Management (IPv4).\\
1249 3 & GGP & Gateway-to-Gateway.\\
1250 4 & IP & IP in IP (IPv4 encapsulation).\\
1252 6 & TCP & Trasmission Control.\\
1253 17 & UDP & User Datagram.\\
1254 43 & RH & Routing Header (IPv6).\\
1255 44 & FH & Fragment Header (IPv6).\\
1256 45 & IDRP & Inter Domain Routing.\\
1257 51 & AH & Authentication Header (IPv6).\\
1258 52 & ESP & Encrypted Security Payload (IPv6).\\
1259 59 & Null & No next header (IPv6).\\
1260 88 & IGRP & Internet Group Routing.\\
1261 89 & OSPF & Open Short Path First.\\
1265 \caption{Tipi di protocolli e intestazioni di estensione}
1266 \label{tab:IP_ipv6_nexthead}
1270 Questo meccanismo permette la presenza di più opzioni in successione prima
1271 del pacchetto del protocollo di trasporto; l'ordine raccomandato per le
1272 estensioni è quello riportato nell'elenco precedente con la sola differenza
1273 che le opzioni di destinazione sono inserite nella posizione ivi indicata solo
1274 se, come per il tunnelling, devono essere esaminate dai router, quelle che
1275 devono essere esaminate solo alla destinazione finale vanno in coda.
1278 \subsection{Qualità di servizio}
1279 \label{sec:IP_ipv6_qos}
1281 Una delle caratteristiche innovative di IPv6 è quella di avere introdotto un
1282 supporto per la qualità di servizio che è importante per applicazioni come
1283 quelle multimediali o ``real-time'' che richiedono un qualche grado di
1284 controllo sulla stabilità della banda di trasmissione, sui ritardi o la
1285 dispersione dei temporale del flusso dei pacchetti.
1288 \subsection{Etichette di flusso}
1289 \label{sec:IP_ipv6_flow}
1290 L'introduzione del campo \textit{flow label} può essere usata dall'origine
1291 della comunicazione per etichettare quei pacchetti per i quali si vuole un
1292 trattamento speciale da parte dei router come un una garanzia di banda minima
1293 assicurata o un tempo minimo di instradamento/trasmissione garantito.
1295 Questo aspetto di IPv6 è ancora sperimentale per cui i router che non
1296 supportino queste funzioni devono porre a zero il \textit{flow label} per i
1297 pacchetti da loro originanti e lasciare invariato il campo per quelli in
1300 Un flusso è una sequenza di pacchetti da una particolare origine a una
1301 particolare destinazione per il quale l'origine desidera un trattamento
1302 speciale da parte dei router che lo manipolano; la natura di questo
1303 trattamento può essere comunicata ai router in vari modi (come un protocollo
1304 di controllo o con opzioni del tipo \textit{hop-by-hop}).
1306 Ci possono essere più flussi attivi fra un'origine e una destinazione, come
1307 del traffico non assegnato a nessun flusso, un flusso viene identificato
1308 univocamente dagli indirizzi di origine e destinazione e da una etichetta di
1309 flusso diversa da zero, il traffico normale deve avere l'etichetta di flusso
1312 L'etichetta di flusso è assegnata dal nodo di origine, i valori devono
1313 essere scelti in maniera (pseudo)casuale nel range fra 1 e FFFFFF in modo da
1314 rendere utilizzabile un qualunque sottoinsieme dei bit come chiavi di hash per
1317 \subsection{Priorità}
1318 \label{sec:IPv6_prio}
1320 Il campo di priorità consente di indicare il livello di priorità dei
1321 pacchetti relativamente agli altri pacchetti provenienti dalla stessa
1322 sorgente. I valori sono divisi in due intervalli, i valori da 0 a 7 sono usati
1323 per specificare la priorità del traffico per il quale la sorgente provvede
1324 un controllo di congestione cioè per il traffico che può essere ``tirato
1325 indietro'' in caso di congestione come quello di TCP, i valori da 8 a 15 sono
1326 usati per i pacchetti che non hanno questa caratteristica, come i pacchetti
1327 ``real-time'' inviati a ritmo costante.
1329 Per il traffico con controllo di congestione sono raccomandati i seguenti
1330 valori di priorità a seconda del tipo di applicazione:
1335 \begin{tabular}{|c|l|}
1337 \textbf{Valore} & \textbf{Tipo di traffico} \\
1340 0 & Traffico generico.\\
1341 1 & Traffico di riempimento (es. news).\\
1342 2 & Trasferimento dati non interattivo (es. e-mail).\\
1344 4 & Trasferimento dati interattivo (es. FTP, HTTP, NFS).\\
1348 \caption{Formato di un indirizzo \textit{site-local}.}
1349 \label{tab:priority}
1352 Per il traffico senza controllo di congestione la priorità più bassa
1353 dovrebbe essere usata per quei pacchetti che si preferisce siano scartati
1354 più facilmente in caso di congestione.
1357 \subsection{Sicurezza a livello IP}
1358 \label{sec:security}
1360 La attuale implementazione di Internet presenta numerosi problemi di
1361 sicurezza, in particolare i dati presenti nelle intestazioni dei vari
1362 protocolli sono assunti essere corretti, il che da adito alla possibilità di
1363 varie tipologie di attacco forgiando pacchetti false, inoltre tutti questi
1364 dati passano in chiaro sulla rete e sono esposti all'osservazione di chiunque
1367 Con IPv4 non è possibile realizzare un meccanismo di autenticazione e
1368 riservatezza a un livello inferiore al primo (quello di applicazione), con
1369 IPv6 è stato progettata la possibilità di intervenire al livello di rete (il
1370 terzo) prevedendo due apposite estensioni che possono essere usate per fornire
1371 livelli di sicurezza a seconda degli utenti. La codifica generale di questa
1372 architettura è riportata
1373 nell'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc2401.txt}{RFC~2401}.
1375 Il meccanismo in sostanza si basa su due estensioni:
1377 \item una intestazione di sicurezza (\textit{authentication header}) che
1378 garantisce al destinatario l'autenticità del pacchetto
1379 \item un carico di sicurezza (\textit{Encrypted Security Payload}) che
1380 assicura che solo il legittimo ricevente può leggere il pacchetto.
1383 Perché tutto questo funzioni le stazioni sorgente e destinazione devono
1384 usare una stessa chiave crittografica e gli stessi algoritmi, l'insieme degli
1385 accordi fra le due stazioni per concordare chiavi e algoritmi usati va sotto
1386 il nome di associazione di sicurezza.
1388 I pacchetti autenticati e crittografati portano un indice dei parametri di
1389 sicurezza (SPI, \textit{Security Parameter Index}) che viene negoziato prima
1390 di ogni comunicazione ed è definito dalla stazione sorgente. Nel caso di
1391 \textit{multicast} dovrà essere lo stesso per tutte le stazioni del gruppo.
1393 \subsection{Autenticazione}
1396 Il primo meccanismo di sicurezza è quello dell'intestazione di autenticazione
1397 (\textit{authentication header}) che fornisce l'autenticazione e il controllo
1398 di integrità (ma senza riservatezza) dei pacchetti IP.
1400 L'intestazione di autenticazione ha il formato descritto in
1401 fig.~\ref{fig:autent_estens}: il campo \textit{Next Header} indica
1402 l'intestazione successiva, con gli stessi valori del campo omonimo
1403 nell'intestazione principale di IPv6, il campo \textit{Length} indica la
1404 lunghezza dell'intestazione di autenticazione in numero di parole a 32 bit, il
1405 campo riservato deve essere posto a zero, seguono poi l'indice di sicurezza,
1406 stabilito nella associazione di sicurezza, e un numero di sequenza che la
1407 stazione sorgente deve incrementare di pacchetto in pacchetto.
1409 Completano l'intestazione i dati di autenticazione che contengono un valore di
1410 controllo di integrità (ICV, \textit{Integrity Check Value}), che deve essere
1411 di dimensione pari a un multiplo intero di 32 bit e può contenere un padding
1412 per allineare l'intestazione a 64 bit. Tutti gli algoritmi di autenticazione
1413 devono provvedere questa capacità.
1415 \begin{figure}[!htb]
1417 \includegraphics[width=10cm]{img/ah_option}
1418 \caption{Formato dell'intestazione dell'estensione di autenticazione.}
1419 \label{fig:autent_estens}
1422 L'intestazione di autenticazione può essere impiegata in due modi diverse
1423 modalità: modalità trasporto e modalità tunnel.
1425 La modalità trasporto è utilizzabile solo per comunicazioni fra stazioni
1426 singole che supportino l'autenticazione. In questo caso l'intestazione di
1427 autenticazione è inserita dopo tutte le altre intestazioni di estensione
1428 eccezion fatta per la \textit{Destination Option} che può comparire sia
1431 \begin{figure}[!htb]
1433 \includegraphics[width=10cm]{img/IP_AH_packet}
1434 \caption{Formato di un pacchetto IPv6 che usa l'opzione di autenticazione.}
1435 \label{fig:AH_autent_head}
1438 La modalità tunnel può essere utilizzata sia per comunicazioni fra stazioni
1439 singole che con un gateway di sicurezza; in questa modalità ...
1442 L'intestazione di autenticazione è una intestazione di estensione inserita
1443 dopo l'intestazione principale e prima del carico dei dati. La sua presenza
1444 non ha perciò alcuna influenza sui livelli superiori dei protocolli di
1445 trasmissione come il TCP.
1448 La procedura di autenticazione cerca di garantire l'autenticità del pacchetto
1449 nella massima estensione possibile, ma dato che alcuni campi dell'intestazione
1450 di IP possono variare in maniera impredicibile alla sorgente, il loro valore
1451 non può essere protetto dall'autenticazione.
1453 Il calcolo dei dati di autenticazione viene effettuato alla sorgente su una
1454 versione speciale del pacchetto in cui il numero di salti nell'intestazione
1455 principale è impostato a zero, così come le opzioni che possono essere
1456 modificate nella trasmissione, e l'intestazione di routing (se usata) è posta
1457 ai valori che deve avere all'arrivo.
1459 L'estensione è indipendente dall'algoritmo particolare, e il protocollo è
1460 ancora in fase di definizione; attualmente è stato suggerito l'uso di una
1461 modifica dell'MD5 chiamata \textit{keyed MD5} che combina alla codifica anche
1462 una chiave che viene inserita all'inizio e alla fine degli altri campi.
1465 \subsection{Riservatezza}
1468 Per garantire una trasmissione riservata dei dati, è stata previsto la
1469 possibilità di trasmettere pacchetti con i dati criptati: il cosiddetto ESP,
1470 \textit{Encripted Security Payload}. Questo viene realizzato usando con una
1471 apposita opzione che deve essere sempre l'ultima delle intestazioni di
1472 estensione; ad essa segue il carico del pacchetto che viene criptato.
1474 Un pacchetto crittografato pertanto viene ad avere una struttura del tipo di
1475 quella mostrata in fig.~\ref{fig:ESP_criptopack}, tutti i campi sono in chiaro
1476 fino al vettore di inizializzazione, il resto è crittografato.
1480 \begin{figure}[!htb]
1482 \includegraphics[width=10cm]{img/esp_option}
1483 \caption{Schema di pacchetto crittografato.}
1484 \label{fig:ESP_criptopack}
1489 \subsection{Auto-configurazione}
1490 \label{sec:IP_ipv6_autoconf}
1492 Una delle caratteristiche salienti di IPv6 è quella dell'auto-configurazione,
1493 il protocollo infatti fornisce la possibilità ad un nodo di scoprire
1494 automaticamente il suo indirizzo acquisendo i parametri necessari per potersi
1495 connettere a internet.
1497 L'auto-configurazione sfrutta gli indirizzi link-local; qualora sul nodo sia
1498 presente una scheda di rete che supporta lo standard IEEE802 (ethernet) questo
1499 garantisce la presenza di un indirizzo fisico a 48 bit unico; pertanto il nodo
1500 può assumere automaticamente senza pericoli di collisione l'indirizzo
1501 link-local \texttt{FE80::xxxx:xxxx:xxxx} dove \texttt{xxxx:xxxx:xxxx} è
1502 l'indirizzo hardware della scheda di rete.
1504 Nel caso in cui non sia presente una scheda che supporta lo standard IEEE802
1505 allora il nodo assumerà ugualmente un indirizzo link-local della forma
1506 precedente, ma il valore di \texttt{xxxx:xxxx:xxxx} sarà generato
1507 casualmente; in questo caso la probabilità di collisione è di 1 su 300
1508 milioni. In ogni caso per prevenire questo rischio il nodo invierà un
1509 messaggio ICMP \textit{Solicitation} all'indirizzo scelto attendendo un certo
1510 lasso di tempo; in caso di risposta l'indirizzo è duplicato e il
1511 procedimento dovrà essere ripetuto con un nuovo indirizzo (o interrotto
1512 richiedendo assistenza).
1514 Una volta ottenuto un indirizzo locale valido diventa possibile per il nodo
1515 comunicare con la rete locale; sono pertanto previste due modalità di
1516 auto-configurazione, descritte nelle seguenti sezioni. In ogni caso
1517 l'indirizzo link-local resta valido.
1519 \subsection{Auto-configurazione stateless}
1520 \label{sec:stateless}
1522 Questa è la forma più semplice di auto-configurazione, possibile quando
1523 l'indirizzo globale può essere ricavato dall'indirizzo link-local cambiando
1524 semplicemente il prefisso a quello assegnato dal provider per ottenere un
1527 La procedura di configurazione è la seguente: all'avvio tutti i nodi IPv6
1528 iniziano si devono aggregare al gruppo di \itindex{multicast}
1529 \textit{multicast} \textit{all-nodes} programmando la propria interfaccia per
1530 ricevere i messaggi dall'indirizzo \textit{multicast} \texttt{FF02::1} (vedi
1531 sez.~\ref{sec:IP_ipv6_multicast}); a questo punto devono inviare un messaggio
1532 ICMP \textit{Router solicitation} a tutti i router locali usando l'indirizzo
1533 \itindex{multicast} \textit{multicast} \texttt{FF02::2} usando come sorgente
1534 il proprio indirizzo link-local.
1536 Il router risponderà con un messaggio ICMP \textit{Router Advertisement} che
1537 fornisce il prefisso e la validità nel tempo del medesimo, questo tipo di
1538 messaggio può essere trasmesso anche a intervalli regolari. Il messaggio
1539 contiene anche l'informazione che autorizza un nodo a autocostruire
1540 l'indirizzo, nel qual caso, se il prefisso unito all'indirizzo link-local non
1541 supera i 128 bit, la stazione ottiene automaticamente il suo indirizzo
1544 \subsection{Auto-configurazione stateful}
1545 \label{sec:stateful}
1547 Benché estremamente semplice l'auto-configurazione stateless presenta alcuni
1548 problemi; il primo è che l'uso degli indirizzi delle schede di rete è
1549 molto inefficiente; nel caso in cui ci siano esigenze di creare una gerarchia
1550 strutturata su parecchi livelli possono non restare 48~bit per l'indirizzo
1551 della singola stazione; il secondo problema è di sicurezza, dato che basta
1552 introdurre in una rete una stazione autoconfigurante per ottenere un accesso
1555 Per questi motivi è previsto anche un protocollo stateful basato su un server
1556 che offra una versione IPv6 del DHCP; un apposito gruppo di \textit{multicast}
1557 \texttt{FF02::1:0} è stato riservato per questi server; in questo caso il nodo
1558 interrogherà il server su questo indirizzo di \textit{multicast} con
1559 l'indirizzo link-local e riceverà un indirizzo unicast globale.
1562 \section{Il protocollo ICMP}
1563 \label{sec:ICMP_protocol}
1565 Come già accennato nelle sezioni precedenti, l'\textit{Internet Control
1566 Message Protocol} è un protocollo di servizio fondamentale per il
1567 funzionamento del livello di rete. Il protocollo ICMP viene trasportato
1568 direttamente su IP, ma proprio per questa sua caratteristica di protocollo di
1569 servizio è da considerarsi a tutti gli effetti appartenente al livello di
1572 \subsection{L'intestazione di ICMP}
1573 \label{sec:ICMP_header}
1575 Il protocollo ICMP è estremamente semplice, ed il suo unico scopo è quello di
1576 inviare messaggi di controllo; in fig.~\ref{fig:ICMP_header} si è riportata la
1577 struttura dell'intestazione di un pacchetto ICMP generico.
1580 \centering \includegraphics[width=12cm]{img/icmp_head}
1581 \caption{L'intestazione del protocollo ICMP.}
1582 \label{fig:ICMP_header}
1585 Ciascun pacchetto ICMP è contraddistinto dal valore del primo campo, il tipo,
1586 che indica appunto che tipo di messaggio di controllo viene veicolato dal
1587 pacchetto in questione; i valori possibili per questo campo, insieme al
1588 relativo significato, sono riportati in tab.~\ref{tab:ICMP_type}.
1593 \begin{tabular}{|l|l|p{9.5cm}|}
1595 \textbf{Valore}&\textbf{Tipo}&\textbf{Significato}\\
1598 \texttt{any} & -- & Seleziona tutti i possibili valori \\
1600 \textit{echo-reply} &0& Inviato in risposta ad un ICMP
1601 \textit{echo-request}.\\
1602 \textit{destination-unreachable}&3& Segnala una destinazione
1603 irraggiungibile, viene
1604 inviato all'IP sorgente di un
1605 pacchetto quando un router realizza
1606 che questo non può essere inviato a
1608 \textit{source-quench} &4& Inviato in caso di congestione della
1609 rete per indicare all'IP sorgente di
1610 diminuire il traffico inviato.\\
1611 \textit{redirect} &5& Inviato per segnalare un errore di
1612 routing, richiede che la macchina
1613 sorgente rediriga il traffico ad un
1614 altro router da esso specificato.\\
1615 \textit{echo-request} &8& Richiede l'invio in risposta di un
1616 \textit{echo-reply}.\\
1617 % \textit{router-advertisement} & & \\
1618 % \textit{router-solicitation} & & \\
1619 \textit{time-exceeded} &11& Inviato quando il TTL di un pacchetto
1621 \textit{parameter-problem} &12& Inviato da un router che rileva dei
1622 problemi con l'intestazione di un
1624 \textit{timestamp-request} &13& Richiede l'invio in risposta di un
1625 \textit{timestamp-reply}.\\
1626 \textit{timestamp-reply} &14& Inviato in risposta di un
1627 \textit{timestamp-request}.\\
1628 \textit{info-request} &15& Richiede l'invio in risposta di un
1629 \textit{info-reply}.\\
1630 \textit{info-reply} &16& Inviato in risposta di un
1631 \textit{info-request}.\\
1632 \textit{address-mask-request} &17& Richiede l'invio in risposta di un
1633 \textit{address-mask-reply}.\\
1634 \textit{address-mask-reply} &18& Inviato in risposta di un
1635 \textit{address-mask-request}.\\
1638 \caption{I valori del \textsl{tipo} per i pacchetti ICMP.}
1639 \label{tab:ICMP_type}
1642 Per alcuni tipi di messaggi ICMP, esiste un secondo campo, detto codice, che
1643 specifica ulteriormente la natura del messaggio; i soli messaggi che
1644 utilizzano un valore per questo campo sono quelli di tipo
1645 \textit{destination-unreachable}, \textit{redirect}, \textit{time-exceeded} e
1646 \textit{parameter-problem}. I possibili valori del codice relativi a ciascuno
1647 di essi sono stati riportati nelle quattro sezioni in cui si è suddivisa
1648 tab.~\ref{tab:ICMP_code}, rispettivamente nell'ordine con cui sono appena
1649 elencati i tipi a cui essi fanno riferimento.
1654 \begin{tabular}{|l|l|}
1656 \textbf{Valore}&\textbf{Codice}\\
1659 \textit{network-unreachable} &0\\
1660 \textit{host-unreachable} &1\\
1661 \textit{protocol-unreachable} &2\\
1662 \textit{port-unreachable} &3 \\
1663 \textit{fragmentation-needed} &4\\
1664 \textit{source-route-failed} &5\\
1665 \textit{network-unknown} &6\\
1666 \textit{host-unknown} &7\\
1667 \textit{host-isolated} &8\\
1668 \textit{network-prohibited} &9\\
1669 \textit{host-prohibited} &10 \\
1670 \textit{TOS-network-unreachable} &11 \\
1671 \textit{TOS-host-unreachable} &12 \\
1672 \textit{communication-prohibited} &13 \\
1673 \textit{host-precedence-violation}&14 \\
1674 \textit{precedence-cutoff} &15 \\
1676 \textit{network-redirect} &0 \\
1677 \textit{host-redirect} &1 \\
1678 \textit{TOS-network-redirect} &2 \\
1679 \textit{TOS-host-redirect} &3 \\
1681 \textit{ttl-zero-during-transit} &0 \\
1682 \textit{ttl-zero-during-reassembly}&1 \\
1684 \textit{ip-header-bad} &0 \\
1685 \textit{required-option-missing} &1 \\
1688 \caption{Valori del campo \textsl{codice} per il protocollo ICMP.}
1689 \label{tab:ICMP_code}
1693 % LocalWords: sez Protocol IPv dall' RFC Ethernet Token FDDI Universal host of
1694 % LocalWords: addressing Best effort l'host router IANA Assigned Number tab to
1695 % LocalWords: Authority quest'ultime multicast group reserved for CIDR Domain
1696 % LocalWords: Classless Routing TOS Type Service IPTOS LOWDELAY THROUGHPUT QoS
1697 % LocalWords: RELIABILITY MINCOST optval anycast unicast fig header version FE
1698 % LocalWords: priority flow label payload length next hop limit live source FF
1699 % LocalWords: destination identification fragment checksum TCP UDP ICMPv type
1700 % LocalWords: service head total fragmentation protocol broadcast broadcasting
1701 % LocalWords: multicasting path MTU discovery NSAP IPX based geografic local
1702 % LocalWords: routing format prefix Registry Subscriber Intra Regional SSH
1703 % LocalWords: Register INTERNIC NCC APNIC subscriber Interface MAC address Reg
1704 % LocalWords: Subnet Naz Prov Subscr FEBF bootstrap FEC FEFF DNS socket FFFF
1705 % LocalWords: sull'host loopback scop all nodes routers rip cbt name dhcp HBH
1706 % LocalWords: agents servers relays solicited extension options route Keyword
1707 % LocalWords: Authentication Encapsulation ICMP Control Message GGP Gateway ST
1708 % LocalWords: encapsulation Stream Trasmission Datagram RH FH IDRP ESP Null ip
1709 % LocalWords: Encrypted Security IGRP OSPF Short First tunnelling FFFFFF hash
1710 % LocalWords: news FTP NFS authentication Parameter Index ICV Integrity Value
1711 % LocalWords: padding Option gateway dell'MD keyed Encripted IEEE ethernet any
1712 % LocalWords: Solicitation netfilter iptables TFTP streaming Normal IGMP
1713 % LocalWords: stateless solicitation Advertisement stateful Transfer Unit echo
1714 % LocalWords: l'autoconfigurazione reply request unreachable all'IP quench TTL
1715 % LocalWords: redirect exceeded parameter problem timestamp info mask port ttl
1716 % LocalWords: needed failed unknown isolated prohibited communication cutoff
1717 % LocalWords: precedence violation during reassembly bad required option
1718 % LocalWords: missing
1722 %%% Local Variables:
1724 %%% TeX-master: "gapil"