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  10 %%
  11
  12 \chapter{Il livello di rete}
  13 \label{cha:network_layer}
  14
  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
  21 della programmazione.
  22
  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).
  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'\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.).
  40
  41
  42 \subsection{Introduzione}
  43 \label{sec:IP_intro}
  44
  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:
  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, né sull'ordine in cui vengono consegnati.
  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 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.
  70
  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.
  76
  77 \begin{table}[htb]
  78   \centering
  79   \footnotesize
  80   \begin{usepicture}
  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} \\
  91     \cline{2-33}
  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 &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
  97     \cline{2-33}
  98     \multicolumn{33}{c}{ } \\
  99     \omit&\omit&\omit&
 100     \multicolumn{14}{c}{14 bit}&\multicolumn{16}{c}{16 bit} \\
 101     \cline{2-33}
 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 &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 107     \cline{2-33}
 108
 109     \multicolumn{33}{c}{ } \\
 110     \omit&\omit&\omit&
 111     \multicolumn{21}{c}{21 bit}&\multicolumn{8}{c}{8 bit} \\
 112     \cline{2-33}
 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 &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 118     \cline{2-33}
 119
 120
 121     \multicolumn{33}{c}{ } \\
 122     \omit&\omit&\omit&\omit&
 123     \multicolumn{28}{c}{28 bit} \\
 124     \cline{2-33}
 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 &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 130     \cline{2-33}
 131
 132     \multicolumn{33}{c}{ } \\
 133     \omit&\omit&\omit&\omit&\omit&
 134     \multicolumn{27}{c}{27 bit} \\
 135     \cline{2-33}
 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 &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 141     \cline{2-33}
 142
 143   \end{tabular}
 144   \end{usepicture}
 145 \caption{Le classi di indirizzi secondo IPv4.}
 146 \label{tab:IP_ipv4class}
 147 \end{table}
 148
 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.
 153
 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.
 163
 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.
 169
 170 \begin{table}[htb]
 171   \centering
 172   \footnotesize
 173   \begin{usepicture}
 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}}
 183     \omit&
 184     \multicolumn{12}{c}{$n$ bit}&\multicolumn{20}{c}{$32-n$ bit} \\
 185     \cline{2-33}
 186     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 187     CIDR &
 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 &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 191     \cline{2-33}
 192   \end{tabular}
 193   \end{usepicture}
 194 \caption{Uno esempio di indirizzamento CIDR.}
 195 \label{tab:IP_ipv4cidr}
 196 \end{table}
 197
 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.
 205
 206
 207 \subsection{L'intestazione di IP}
 208 \label{sec:IP_header}
 209
 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}.
 216
 217 \begin{figure}[htb]
 218   \centering
 219   \includegraphics[width=10cm]{img/ipv4_head}
 220   \caption{L'intestazione o \textit{header} di IPv4.}
 221   \label{fig:IP_ipv4_head}
 222 \end{figure}
 223
 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).
 231
 232 \begin{table}[!hbt]
 233   \footnotesize
 234   \begin{center}
 235     \begin{tabular}{|l|c|p{10cm}|}
 236       \hline
 237       \textbf{Nome} & \textbf{Bit} & \textbf{Significato} \\
 238       \hline
 239       \hline
 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
 251                                   attivo.\\
 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
 266                                   frammenti.\\
 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
 273                                   viene scartato.\\
 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}.\\
 280       \hline
 281     \end{tabular}
 282     \caption{Legenda per il significato dei campi dell'intestazione di IPv4}
 283     \label{tab:IP_ipv4field}
 284   \end{center}
 285 \end{table}
 286
 287
 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.
 292
 293 \begin{table}[!htb]
 294   \centering
 295   \footnotesize
 296   \begin{tabular}[c]{|l|p{6 cm}|}
 297     \hline
 298     \textbf{Costante} & \textbf{Significato} \\
 299     \hline
 300     \hline
 301     \const{IPTOS\_LOWDELAY}   & Minimizza i ritardi per il traffico
 302                                 interattivo. \\
 303     \const{IPTOS\_THROUGHPUT} & Ottimizza la trasmissione per il massimo
 304                                 flusso di dati.\\
 305     \const{IPTOS\_RELIABILITY}& Ottimizza per l'affidabilità della
 306                                 trasmissione. \\
 307     \const{IPTOS\_MINCOST}    & Usato per dati di riempimento, dove non
 308                                 interessa se c'è una bassa velocità di
 309                                 trasmissione.\\
 310     \hline
 311   \end{tabular}
 312   \caption{Le costanti che definiscono alcuni valori standard per il campo TOS
 313     da usare come argomento \param{optval} per l'opzione \const{IP\_TOS}.}
 314   \label{tab:IP_TOS_values}
 315 \end{table}
 316
 317
 318
 319 \subsection{Le opzioni di IP}
 320 \label{sec:IP_options}
 321
 322
 323
 324
 325
 326
 327 \section{Il protocollo IPv6}
 328 \label{sec:ipv6_protocol}
 329
 330 Negli anni '90 con la crescita del numero di macchine connesse su Internet si
 331 arrivò a temere l'esaurimento dello spazio degli indirizzi disponibili, specie
 332 in vista di una prospettiva (per ora rivelatasi prematura) in cui ogni
 333 apparecchio elettronico sarebbe stato inserito all'interno della rete.
 334
 335 Per questo motivo si iniziò a progettare una nuova versione del protocollo
 336
 337 L'attuale Internet Protocol (IPv4) viene standardizzato nel 1981
 338 dall'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc719.txt}{RFC~719}; esso nasce per
 339 disaccoppiare le applicazioni della struttura hardware delle reti di
 340 trasmissione, e creare una interfaccia di trasmissione dei dati indipendente
 341 dal sottostante substrato di rete, che può essere realizzato con le tecnologie
 342 più disparate (Ethernet, Token Ring, FDDI, ecc.).
 343
 344
 345 \subsection{I motivi della transizione}
 346 \label{sec:IP_whyipv6}
 347
 348 Negli ultimi anni la crescita vertiginosa del numero di macchine connesse a
 349 internet ha iniziato a far emergere i vari limiti di IPv4; in particolare si
 350 è iniziata a delineare la possibilità di arrivare a una carenza di
 351 indirizzi disponibili.
 352
 353 In realtà il problema non è propriamente legato al numero di indirizzi
 354 disponibili; infatti con 32 bit si hanno $2^{32}$, cioè circa 4 miliardi,
 355 numeri diversi possibili, che sono molti di più dei computer attualmente
 356 esistenti.
 357
 358 Il punto è che la suddivisione di questi numeri nei due livelli rete/host e
 359 l'utilizzo delle classi di indirizzamento mostrate in precedenza, ha
 360 comportato che, nella sua evoluzione storica, il dispiegamento delle reti e
 361 l'allocazione degli indirizzi siano stati inefficienti; neanche l'uso del CIDR
 362 ha permesso di eliminare le inefficienze che si erano formate, dato che il
 363 ridispiegamento degli indirizzi comporta cambiamenti complessi a tutti i
 364 livelli e la riassegnazione di tutti gli indirizzi dei computer di ogni
 365 sottorete.
 366
 367 Diventava perciò necessario progettare un nuovo protocollo che permettesse
 368 di risolvere questi problemi, e garantisse flessibilità sufficiente per
 369 poter continuare a funzionare a lungo termine; in particolare necessitava un
 370 nuovo schema di indirizzamento che potesse rispondere alle seguenti
 371 necessità:
 372
 373 \begin{itemize}
 374 \item un maggior numero di numeri disponibili che consentisse di non restare
 375   più a corto di indirizzi
 376 \item un'organizzazione gerarchica più flessibile dell'attuale
 377 \item uno schema di assegnazione degli indirizzi in grado di minimizzare le
 378   dimensioni delle tabelle di instradamento
 379 \item uno spazio di indirizzi che consentisse un passaggio automatico dalle
 380   reti locali a internet
 381 \end{itemize}
 382
 383
 384 \subsection{Principali caratteristiche di IPv6}
 385 \label{sec:IP_ipv6over}
 386
 387 Per rispondere alle esigenze descritte in sez.~\ref{sec:IP_whyipv6} IPv6 nasce
 388 come evoluzione di IPv4, mantenendone inalterate le funzioni che si sono
 389 dimostrate valide, eliminando quelle inutili e aggiungendone poche altre
 390 ponendo al contempo una grande attenzione a mantenere il protocollo il più
 391 snello e veloce possibile.
 392
 393 I cambiamenti apportati sono comunque notevoli e possono essere riassunti a
 394 grandi linee nei seguenti punti:
 395 \begin{itemize}
 396 \item l'espansione delle capacità di indirizzamento e instradamento, per
 397   supportare una gerarchia con più livelli di indirizzamento, un numero di
 398   nodi indirizzabili molto maggiore e una auto-configurazione degli indirizzi
 399 \item l'introduzione un nuovo tipo di indirizzamento, l'\textit{anycast} che
 400   si aggiungono agli usuali \textit{unicast} e \itindex{multicast}
 401   \textit{multicast}
 402 \item la semplificazione del formato dell'intestazione, eliminando o rendendo
 403   opzionali alcuni dei campi di IPv4, per eliminare la necessità di
 404   riprocessare la stessa da parte dei router e contenere l'aumento di
 405   dimensione dovuto ai nuovi indirizzi
 406 \item un supporto per le opzioni migliorato, per garantire una trasmissione
 407   più efficiente del traffico normale, limiti meno stringenti sulle
 408   dimensioni delle opzioni, e la flessibilità necessaria per introdurne di
 409   nuove in futuro
 410 \item il supporto per delle capacità di qualità di servizio (QoS) che
 411   permetta di identificare gruppi di dati per i quali si può provvedere un
 412   trattamento speciale (in vista dell'uso di internet per applicazioni
 413   multimediali e/o ``real-time'')
 414 \end{itemize}
 415
 416
 417 \subsection{L'intestazione di IPv6}
 418 \label{sec:IP_ipv6head}
 419
 420 Per capire le caratteristiche di IPv6 partiamo dall'intestazione usata dal
 421 protocollo per gestire la trasmissione dei pacchetti; in
 422 fig.~\ref{fig:IP_ipv6head} è riportato il formato dell'intestazione di IPv6 da
 423 confrontare con quella di IPv4 in fig.~\ref{fig:IP_ipv4_head}. La spiegazione
 424 del significato dei vari campi delle due intestazioni è riportato
 425 rispettivamente in tab.~\ref{tab:IP_ipv6field} e tab.~\ref{tab:IP_ipv4field})
 426
 427 % \begin{table}[htb]
 428 %   \footnotesize
 429 %   \begin{center}
 430 %     \begin{tabular}{@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}
 431 %         @{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}
 432 %         @{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule} }
 433 %     \multicolumn{8}{@{}c@{}}{0\hfill 15 16\hfill 31}\\
 434 %     \hline
 435 %     \centering version&\centering priority&
 436 %     \multicolumn{6}{@{}p{96mm}@{\vrule}}{\centering flow label} \\
 437 %     \hline
 438 %     \multicolumn{4}{@{\vrule}p{64mm}@{\vrule}}{\centering payload length} &
 439 %     \multicolumn{2}{@{}p{32mm}@{\vrule}}{\centering next header} &
 440 %     \multicolumn{2}{@{}p{32mm}@{\vrule}}{\centering hop limit}\\
 441 %     \hline
 442 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
 443 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
 444 %       source} \\
 445 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
 446 %       IP address} \\
 447 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
 448 %     \hline
 449 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
 450 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
 451 %       destination} \\
 452 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
 453 %      IP address} \\
 454 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
 455 %     \hline
 456 %     \end{tabular}
 457 %     \caption{L'intestazione o \textit{header} di IPv6}
 458 %     \label{tab:IP_ipv6head}
 459 %   \end{center}
 460 % \end{table}
 461
 462 \begin{figure}[htb]
 463   \centering
 464   \includegraphics[width=10cm]{img/ipv6_head}
 465   \caption{L'intestazione o \textit{header} di IPv6.}
 466   \label{fig:IP_ipv6head}
 467 \end{figure}
 468
 469
 470 Come si può notare l'intestazione di IPv6 diventa di dimensione fissa, pari a
 471 40 byte, contro una dimensione (minima, in assenza di opzioni) di 20 byte per
 472 IPv4; un semplice raddoppio nonostante lo spazio destinato agli indirizzi sia
 473 quadruplicato, questo grazie a una notevole semplificazione che ha ridotto il
 474 numero dei campi da 12 a 8.
 475
 476 \begin{table}[htb]
 477   \begin{center}
 478   \footnotesize
 479     \begin{tabular}{|l|c|p{8cm}|}
 480       \hline
 481       \textbf{Nome} & \textbf{Bit} & \textbf{Significato} \\
 482       \hline
 483       \hline
 484       \textit{version}       & 4& La \textsl{versione}, nel caso specifico vale
 485                                   sempre 6.\\
 486       \textit{priority}      & 4& La \textsl{priorità}, vedi
 487                                   sez.~\ref{sec:IPv6_prio}.\\
 488       \textit{flow label}    &24& L'\textsl{etichetta di flusso}, vedi
 489                                   sez.~\ref{sec:IP_ipv6_flow}.\\
 490       \textit{payload length}&16& La \textsl{lunghezza del carico}, cioè del
 491                                   corpo dei dati che segue l'intestazione, in
 492                                   byte. \\
 493       \textit{next header}   & 8& L'\textsl{intestazione successiva},
 494                                   identifica il tipo di pacchetto che segue
 495                                   l'intestazione di IPv6, ed usa gli stessi
 496                                   valori del campo protocollo
 497                                   nell'intestazione di IPv4.\\
 498       \textit{hop limit}     & 8& Il \textsl{limite di salti}, ha lo stesso
 499                                   significato del \textit{time to live}
 500                                   nell'intestazione di IPv4.\\
 501       \textit{source IP}     &128&L'\textsl{indirizzo di origine}.\\
 502       \textit{destination IP}&128&L'\textsl{indirizzo di destinazione}.\\
 503       \hline
 504     \end{tabular}
 505     \caption{Legenda per il significato dei campi dell'intestazione di IPv6}
 506     \label{tab:IP_ipv6field}
 507   \end{center}
 508 \end{table}
 509
 510 Abbiamo già anticipato in sez.~\ref{sec:IP_ipv6over} uno dei criteri
 511 principali nella progettazione di IPv6 è stato quello di ridurre al minimo il
 512 tempo di elaborazione dei pacchetti da parte dei router, un confronto con
 513 l'intestazione di IPv4 (vedi fig.~\ref{fig:IP_ipv4_head}) mostra le seguenti
 514 differenze:
 515
 516 \begin{itemize}
 517 \item è stato eliminato il campo \textit{header length} in quanto le opzioni
 518   sono state tolte dall'intestazione che ha così dimensione fissa; ci possono
 519   essere più intestazioni opzionali (\textsl{intestazioni di estensione}, vedi
 520   sez.~\ref{sec:IP_ipv6_extens}), ciascuna delle quali avrà un suo campo di
 521   lunghezza all'interno.
 522 \item l'intestazione e gli indirizzi sono allineati a 64 bit, questo rende più
 523   veloce il processo da parte di computer con processori a 64 bit.
 524 \item i campi per gestire la frammentazione (\textit{identification},
 525   \textit{flag} e \textit{fragment offset}) sono stati eliminati; questo
 526   perché la frammentazione è un'eccezione che non deve rallentare
 527   l'elaborazione dei pacchetti nel caso normale.
 528 \item è stato eliminato il campo \textit{checksum} in quanto tutti i
 529   protocolli di livello superiore (TCP, UDP e ICMPv6) hanno un campo di
 530   checksum che include, oltre alla loro intestazione e ai dati, pure i campi
 531   \textit{payload length}, \textit{next header}, e gli indirizzi di origine e
 532   di destinazione; una checksum esiste anche per la gran parte protocolli di
 533   livello inferiore (anche se quelli che non lo hanno, come SLIP, non possono
 534   essere usati con grande affidabilità); con questa scelta si è ridotto di
 535   molto il tempo di elaborazione dato che i router non hanno più la necessità
 536   di ricalcolare la checksum ad ogni passaggio di un pacchetto per il
 537   cambiamento del campo \textit{hop limit}.
 538 \item è stato eliminato il campo \textit{type of service}, che praticamente
 539   non è mai stato utilizzato; una parte delle funzionalità ad esso delegate
 540   sono state reimplementate (vedi il campo \textit{priority} al prossimo
 541   punto) con altri metodi.
 542 \item è stato introdotto un nuovo campo \textit{flow label}, che viene usato,
 543   insieme al campo \textit{priority} (che recupera i bit di precedenza del
 544   campo \textit{type of service}) per implementare la gestione di una
 545   ``\textsl{qualità di servizio}'' (vedi sez.~\ref{sec:IP_ipv6_qos}) che
 546   permette di identificare i pacchetti appartenenti a un ``\textsl{flusso}''
 547   di dati per i quali si può provvedere un trattamento speciale.
 548 \end{itemize}
 549
 550 Oltre alle differenze precedenti, relative ai singoli campi nell'intestazione,
 551 ulteriori caratteristiche che diversificano il comportamento di IPv4 da
 552 quello di IPv6 sono le seguenti:
 553
 554 \begin{itemize}
 555 \item il \itindex{broadcast} \textit{broadcasting} non è previsto in IPv6, le
 556   applicazioni che lo usano dovono essere reimplementate usando il
 557   \itindex{multicast} \textit{multicasting} (vedi
 558   sez.~\ref{sec:IP_ipv6_multicast}), che da opzionale diventa obbligatorio.
 559 \item è stato introdotto un nuovo tipo di indirizzi, gli \textit{anycast}.
 560 \item i router non possono più frammentare i pacchetti lungo il cammino, la
 561   frammentazione di pacchetti troppo grandi potrà essere gestita solo ai
 562   capi della comunicazione (usando un'apposita estensione vedi
 563   sez.~\ref{sec:IP_ipv6_extens}).
 564 \item IPv6 richiede il supporto per il \itindex{Maximum~Transfer~Unit}
 565   \textit{path MTU discovery} (cioè il protocollo per la selezione della
 566   massima lunghezza del pacchetto); seppure questo sia in teoria opzionale,
 567   senza di esso non sarà possibile inviare pacchetti più larghi della
 568   dimensione minima (576 byte).
 569 \end{itemize}
 570
 571 \subsection{Gli indirizzi di IPv6}
 572 \label{sec:IP_ipv6_addr}
 573
 574 Come già abbondantemente anticipato la principale novità di IPv6 è
 575 costituita dall'ampliamento dello spazio degli indirizzi, che consente di avere
 576 indirizzi disponibili in un numero dell'ordine di quello degli atomi che
 577 costituiscono la terra.
 578
 579 In realtà l'allocazione di questi indirizzi deve tenere conto della
 580 necessità di costruire delle gerarchie che consentano un instradamento
 581 rapido ed efficiente dei pacchetti, e flessibilità nel dispiegamento delle
 582 reti, il che comporta una riduzione drastica dei numeri utilizzabili; uno
 583 studio sull'efficienza dei vari sistemi di allocazione usati in altre
 584 architetture (come i sistemi telefonici) è comunque giunto alla conclusione
 585 che anche nella peggiore delle ipotesi IPv6 dovrebbe essere in grado di
 586 fornire più di un migliaio di indirizzi per ogni metro quadro della
 587 superficie terrestre.
 588
 589
 590 \subsection{La notazione}
 591 \label{sec:IP_ipv6_notation}
 592 Con un numero di bit quadruplicato non è più possibile usare la notazione
 593 coi numeri decimali di IPv4 per rappresentare un numero IP. Per questo gli
 594 indirizzi di IPv6 sono in genere scritti come sequenze di otto numeri
 595 esadecimali di 4 cifre (cioè a gruppi di 16 bit) usando i due punti come
 596 separatore; cioè qualcosa del tipo
 597 \texttt{5f1b:df00:ce3e:e200:0020:0800:2078:e3e3}.
 598
 599
 600 Visto che la notazione resta comunque piuttosto pesante esistono alcune
 601 abbreviazioni; si può evitare di scrivere gli zeri iniziali per cui si
 602 può scrivere \texttt{1080:0:0:0:8:800:ba98:2078:e3e3}; se poi un intero è
 603 zero si può omettere del tutto, così come un insieme di zeri (ma questo
 604 solo una volta per non generare ambiguità) per cui il precedente indirizzo
 605 si può scrivere anche come \texttt{1080::8:800:ba98:2078:e3e3}.
 606
 607 Infine per scrivere un indirizzo IPv4 all'interno di un indirizzo IPv6 si
 608 può usare la vecchia notazione con i punti, per esempio
 609 \texttt{::192.84.145.138}.
 610
 611 \begin{table}[htb]
 612   \centering
 613   \footnotesize
 614   \begin{tabular}{|l|l|l|}
 615     \hline
 616     \centering \textbf{Tipo di indirizzo}
 617     & \centering \textbf{Prefisso} & {\centering \textbf{Frazione}} \\
 618     \hline
 619     \hline
 620     riservato & \texttt{0000 0000} & 1/256 \\
 621     non assegnato  & \texttt{0000 0001} & 1/256 \\
 622     \hline
 623     riservato per NSAP & \texttt{0000 001} & 1/128\\
 624     riservato per IPX & \texttt{0000 010} & 1/128\\
 625     \hline
 626     non assegnato  & \texttt{0000 011} & 1/128 \\
 627     non assegnato  & \texttt{0000 1} & 1/32 \\
 628     non assegnato  & \texttt{0001} & 1/16 \\
 629     \hline
 630     provider-based & \texttt{001} & 1/8\\
 631     \hline
 632     non assegnato  & \texttt{010} & 1/8 \\
 633     non assegnato  & \texttt{011} & 1/8 \\
 634     geografic-based& \texttt{100} & 1/8 \\
 635     non assegnato  & \texttt{101} & 1/8 \\
 636     non assegnato  & \texttt{110} & 1/8 \\
 637     non assegnato  & \texttt{1110} & 1/16 \\
 638     non assegnato  & \texttt{1111 0} & 1/32 \\
 639     non assegnato  & \texttt{1111 10} & 1/64 \\
 640     non assegnato  & \texttt{1111 110} & 1/128 \\
 641     non assegnato  & \texttt{1111 1110 0} & 1/512 \\
 642     \hline
 643     unicast link-local & \texttt{1111 1110 10} & 1/1024 \\
 644     unicast site-local & \texttt{1111 1110 11} & 1/1024 \\
 645     \hline
 646     \hline
 647     \textit{multicast} & \texttt{1111 1111} & 1/256 \\
 648     \hline
 649   \end{tabular}
 650   \caption{Classificazione degli indirizzi IPv6 a seconda dei bit più
 651     significativi}
 652   \label{tab:IP_ipv6addr}
 653 \end{table}
 654
 655
 656 \subsection{La architettura degli indirizzi di IPv6}
 657 \label{sec:IP_ipv6_addr_arch}
 658
 659 Come per IPv4 gli indirizzi sono identificatori per una singola (indirizzi
 660 \textit{unicast}) o per un insieme (indirizzi \itindex{multicast}
 661 \textit{multicast} e \textit{anycast}) di interfacce di rete.
 662
 663 Gli indirizzi sono sempre assegnati all'interfaccia, non al nodo che la
 664 ospita; dato che ogni interfaccia appartiene ad un nodo quest'ultimo può
 665 essere identificato attraverso uno qualunque degli indirizzi unicast delle sue
 666 interfacce. A una interfaccia possono essere associati anche più indirizzi.
 667
 668 IPv6 presenta tre tipi diversi di indirizzi: due di questi, gli indirizzi
 669 \textit{unicast} e \itindex{multicast} \textit{multicast} hanno le stesse
 670 caratteristiche che in IPv4, un terzo tipo, gli indirizzi \textit{anycast} è
 671 completamente nuovo.  In IPv6 non esistono più gli indirizzi
 672 \itindex{broadcast} \textit{broadcast}, la funzione di questi ultimi deve
 673 essere reimplementata con gli indirizzi \itindex{multicast}
 674 \textit{multicast}.
 675
 676 Gli indirizzi \textit{unicast} identificano una singola interfaccia: i
 677 pacchetti mandati ad un tale indirizzo verranno inviati a quella interfaccia,
 678 gli indirizzi \textit{anycast} identificano un gruppo di interfacce tale che
 679 un pacchetto mandato a uno di questi indirizzi viene inviato alla più vicina
 680 (nel senso di distanza di routing) delle interfacce del gruppo, gli indirizzi
 681 \itindex{multicast} \textit{multicast} identificano un gruppo di interfacce
 682 tale che un pacchetto mandato a uno di questi indirizzi viene inviato a tutte
 683 le interfacce del gruppo.
 684
 685 In IPv6 non ci sono più le classi ma i bit più significativi indicano il tipo
 686 di indirizzo; in tab.~\ref{tab:IP_ipv6addr} sono riportati i valori di detti
 687 bit e il tipo di indirizzo che loro corrispondente.  I bit più significativi
 688 costituiscono quello che viene chiamato il \textit{format prefix} ed è sulla
 689 base di questo che i vari tipi di indirizzi vengono identificati.  Come si
 690 vede questa architettura di allocazione supporta l'allocazione di indirizzi
 691 per i provider, per uso locale e per il \itindex{multicast}
 692 \textit{multicast}; inoltre è stato riservato lo spazio per indirizzi NSAP,
 693 IPX e per le connessioni; gran parte dello spazio (più del 70\%) è riservato
 694 per usi futuri.
 695
 696 Si noti infine che gli indirizzi \textit{anycast} non sono riportati in
 697 tab.~\ref{tab:IP_ipv6addr} in quanto allocati al di fuori dello spazio di
 698 allocazione degli indirizzi unicast.
 699
 700 \subsection{Indirizzi unicast \textit{provider-based}}
 701 \label{sec:IP_ipv6_unicast}
 702
 703 Gli indirizzi \textit{provider-based} sono gli indirizzi usati per le
 704 comunicazioni globali, questi sono definiti
 705 nell'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc2073.txt}{RFC~2073} e sono gli
 706 equivalenti degli attuali indirizzi delle classi da A a C.
 707
 708 L'autorità che presiede all'allocazione di questi indirizzi è la IANA; per
 709 evitare i problemi di crescita delle tabelle di instradamento e una procedura
 710 efficiente di allocazione la struttura di questi indirizzi è organizzata fin
 711 dall'inizio in maniera gerarchica; pertanto lo spazio di questi indirizzi è
 712 stato suddiviso in una serie di campi secondo lo schema riportato in
 713 tab.~\ref{tab:IP_ipv6_unicast}.
 714
 715 \begin{table}[htb]
 716   \centering
 717   \footnotesize
 718   \begin{tabular} {@{\vrule}p{6mm}
 719       @{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{24mm}
 720       @{\vrule}p{30mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
 721     \multicolumn{1}{@{}c@{}}{3}&\multicolumn{1}{c}{5 bit}&
 722     \multicolumn{1}{c}{$n$ bit}&\multicolumn{1}{c}{$56-n$ bit}&
 723     \multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
 724     \hline
 725     \omit\vrule\hfill\vrule&\hspace{16mm} & & &\omit\hspace{76mm}\hfill\vrule\\
 726     \centering 010&
 727     \centering \textsl{Registry Id}&
 728     \centering \textsl{Provider Id}&
 729     \centering \textsl{Subscriber Id}&
 730     \textsl{Intra-Subscriber} \\
 731     \omit\vrule\hfill\vrule& & & &\omit\hspace{6mm}\hfill\vrule\\
 732     \hline
 733   \end{tabular}
 734 \caption{Formato di un indirizzo unicast \textit{provider-based}.}
 735 \label{tab:IP_ipv6_unicast}
 736 \end{table}
 737
 738 Al livello più alto la IANA può delegare l'allocazione a delle autorità
 739 regionali (i Regional Register) assegnando ad esse dei blocchi di indirizzi; a
 740 queste autorità regionali è assegnato un Registry Id che deve seguire
 741 immediatamente il prefisso di formato. Al momento sono definite tre registri
 742 regionali (INTERNIC, RIPE NCC e APNIC), inoltre la IANA si è riservata la
 743 possibilità di allocare indirizzi su base regionale; pertanto sono previsti
 744 i seguenti possibili valori per il \textsl{Registry Id};
 745 gli altri valori restano riservati per la IANA.
 746 \begin{table}[htb]
 747   \centering
 748   \footnotesize
 749     \begin{tabular}{|l|l|l|}
 750       \hline
 751       \textbf{Regione} & \textbf{Registro} & \textbf{Id} \\
 752       \hline
 753       \hline
 754       Nord America &INTERNIC & \texttt{11000} \\
 755       Europa & RIPE NCC & \texttt{01000} \\
 756       Asia & APNIC & \texttt{00100} \\
 757       Multi-regionale & IANA &\texttt{10000} \\
 758       \hline
 759     \end{tabular}
 760     \caption{Valori dell'identificativo dei
 761       Regional Register allocati ad oggi.}
 762     \label{tab:IP_ipv6_regid}
 763 \end{table}
 764
 765 L'organizzazione degli indirizzi prevede poi che i due livelli successivi, di
 766 suddivisione fra \textit{Provider Id}, che identifica i grandi fornitori di
 767 servizi, e \textit{Subscriber Id}, che identifica i fruitori, sia gestita dai
 768 singoli registri regionali. Questi ultimi dovranno definire come dividere lo
 769 spazio di indirizzi assegnato a questi due campi (che ammonta a un totale di
 770 56~bit), definendo lo spazio da assegnare al \textit{Provider Id} e
 771 al \textit{Subscriber Id}, ad essi spetterà inoltre anche l'allocazione dei
 772 numeri di \textit{Provider Id} ai singoli fornitori, ai quali sarà delegata
 773 l'autorità di allocare i \textit{Subscriber Id} al loro interno.
 774
 775 L'ultimo livello è quello \textit{Intra-subscriber} che è lasciato alla
 776 gestione dei singoli fruitori finali, gli indirizzi \textit{provider-based}
 777 lasciano normalmente gli ultimi 64~bit a disposizione per questo livello, la
 778 modalità più immediata è quella di usare uno schema del tipo mostrato in
 779 tab.~\ref{tab:IP_ipv6_uninterf} dove l'\textit{Interface Id} è dato dal
 780 MAC-address a 48~bit dello standard Ethernet, scritto in genere nell'hardware
 781 delle scheda di rete, e si usano i restanti 16~bit per indicare la sottorete.
 782
 783 \begin{table}[htb]
 784   \centering
 785   \footnotesize
 786   \begin{tabular} {@{\vrule}p{64mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
 787     \multicolumn{1}{c}{64 bit}&\multicolumn{1}{c}{16 bit}&
 788     \multicolumn{1}{c}{48 bit}\\
 789     \hline
 790     \omit\vrule\hfill\vrule&\hspace{16mm}&\omit\hspace{48mm}\hfill\vrule\\
 791     \centering \textsl{Subscriber Prefix}&
 792     \centering \textsl{Subnet Id}&
 793     \textsl{Interface Id}\\
 794     \omit\vrule\hfill\vrule& &\omit\hspace{6mm}\hfill\vrule\\
 795     \hline
 796   \end{tabular}
 797 \caption{Formato del campo \textit{Intra-subscriber} per un indirizzo unicast
 798   \textit{provider-based}.}
 799 \label{tab:IP_ipv6_uninterf}
 800 \end{table}
 801
 802 Qualora si dovesse avere a che fare con una necessità di un numero più
 803 elevato di sotto-reti, il precedente schema andrebbe modificato, per evitare
 804 l'enorme spreco dovuto all'uso dei MAC-address, a questo scopo si possono
 805 usare le capacità di auto-configurazione di IPv6 per assegnare indirizzi
 806 generici con ulteriori gerarchie per sfruttare efficacemente tutto lo spazio
 807 di indirizzi.
 808
 809 Un registro regionale può introdurre un ulteriore livello nella gerarchia
 810 degli indirizzi, allocando dei blocchi per i quali delegare l'autorità a dei
 811 registri nazionali, quest'ultimi poi avranno il compito di gestire la
 812 attribuzione degli indirizzi per i fornitori di servizi nell'ambito del/i
 813 paese coperto dal registro nazionale con le modalità viste in precedenza.
 814 Una tale ripartizione andrà effettuata all'interno dei soliti 56~bit come
 815 mostrato in tab.~\ref{tab:IP_ipv6_uninaz}.
 816
 817 \begin{table}[htb]
 818   \centering
 819   \footnotesize
 820   \begin{tabular} {@{\vrule}p{3mm}
 821       @{\vrule}p{10mm}@{\vrule}p{12mm}@{\vrule}p{18mm}
 822       @{\vrule}p{18mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
 823     \multicolumn{1}{@{}c@{}}{3}&\multicolumn{1}{c}{5 bit}&
 824     \multicolumn{1}{c}{n bit}&\multicolumn{1}{c}{m bit}&
 825     \multicolumn{1}{c}{56-n-m bit}&\multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
 826     \hline
 827     \omit\vrule\hfill\vrule& & & & &\omit\hspace{64mm}\hfill\vrule\\
 828     \centering \texttt{3}&
 829     \centering \textsl{Reg.}&
 830     \centering \textsl{Naz.}&
 831     \centering \textsl{Prov.}&
 832     \centering \textsl{Subscr.}&
 833     \textsl{Intra-Subscriber} \\
 834     \omit\vrule\hfill\vrule &&&&&\\
 835     \hline
 836   \end{tabular}
 837 \caption{Formato di un indirizzo unicast \textit{provider-based} che prevede
 838       un registro nazionale.}
 839 \label{tab:IP_ipv6_uninaz}
 840 \end{table}
 841
 842
 843 \subsection{Indirizzi ad uso locale}
 844 \label{sec:IP_ipv6_linksite}
 845
 846 Gli indirizzi ad uso locale sono indirizzi unicast che sono instradabili solo
 847 localmente (all'interno di un sito o di una sottorete), e possono avere una
 848 unicità locale o globale.
 849
 850 Questi indirizzi sono pensati per l'uso all'interno di un sito per mettere su
 851 una comunicazione locale immediata, o durante le fasi di auto-configurazione
 852 prima di avere un indirizzo globale.
 853
 854 \begin{table}[htb]
 855   \centering
 856   \footnotesize
 857   \begin{tabular} {@{\vrule}p{10mm}@{\vrule}p{54mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
 858     \multicolumn{1}{c}{10} &\multicolumn{1}{c}{54 bit} &
 859     \multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
 860     \hline
 861     \omit\vrule\hfill\vrule & & \omit\hspace{64mm}\hfill\vrule\\
 862     \centering \texttt{FE80}&
 863     \centering\texttt{0000 .   .   .   .   . 0000} &
 864     Interface Id \\
 865     \omit\vrule\hfill\vrule & &\\
 866     \hline
 867 \end{tabular}
 868 \caption{Formato di un indirizzo \textit{link-local}.}
 869 \label{tab:IP_ipv6_linklocal}
 870 \end{table}
 871
 872 Ci sono due tipi di indirizzi, \textit{link-local} e \textit{site-local}. Il
 873 primo è usato per un singolo link; la struttura è mostrata in
 874 tab.~\ref{tab:IP_ipv6_linklocal}, questi indirizzi iniziano sempre con un
 875 valore nell'intervallo \texttt{FE80}--\texttt{FEBF} e vengono in genere usati
 876 per la configurazione automatica dell'indirizzo al bootstrap e per la ricerca
 877 dei vicini (vedi \ref{sec:IP_ipv6_autoconf}); un pacchetto che abbia tale
 878 indirizzo come sorgente o destinazione non deve venire ritrasmesso dai router.
 879
 880 Un indirizzo \textit{site-local} invece è usato per l'indirizzamento
 881 all'interno di un sito che non necessita di un prefisso globale; la struttura
 882 è mostrata in tab.~\ref{tab:IP_ipv6_sitelocal}, questi indirizzi iniziano
 883 sempre con un valore nell'intervallo \texttt{FEC0}--\texttt{FEFF} e non devono
 884 venire ritrasmessi dai router all'esterno del sito stesso; sono in sostanza
 885 gli equivalenti degli indirizzi riservati per reti private definiti su IPv4.
 886 Per entrambi gli indirizzi il campo \textit{Interface Id} è un identificatore
 887 che deve essere unico nel dominio in cui viene usato, un modo immediato per
 888 costruirlo è quello di usare il MAC-address delle schede di rete.
 889
 890 \begin{table}[!h]
 891   \centering
 892   \footnotesize
 893   \begin{tabular} {@{\vrule}p{10mm}@{\vrule}p{38mm}@{\vrule}p{16mm}
 894       @{\vrule}c@{\vrule}}
 895     \multicolumn{1}{c}{10} &\multicolumn{1}{c}{38 bit} &
 896     \multicolumn{1}{c}{16 bit} &\multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
 897     \hline
 898     \omit\vrule\hfill\vrule& & & \omit\hspace{64mm}\hfill\vrule\\
 899     \centering \texttt{FEC0}&
 900     \centering \texttt{0000 .   .   . 0000}&
 901     \centering Subnet Id &
 902     Interface Id\\
 903     \omit\vrule\hfill\vrule& & &\\
 904     \hline
 905 \end{tabular}
 906 \caption{Formato di un indirizzo \textit{site-local}.}
 907 \label{tab:IP_ipv6_sitelocal}
 908 \end{table}
 909
 910 Gli indirizzi di uso locale consentono ad una organizzazione che non è
 911 (ancora) connessa ad Internet di operare senza richiedere un prefisso globale,
 912 una volta che in seguito l'organizzazione venisse connessa a Internet
 913 potrebbe continuare a usare la stessa suddivisione effettuata con gli
 914 indirizzi \textit{site-local} utilizzando un prefisso globale e la
 915 rinumerazione degli indirizzi delle singole macchine sarebbe automatica.
 916
 917 \subsection{Indirizzi riservati}
 918 \label{sec:IP_ipv6_reserved}
 919
 920 Alcuni indirizzi sono riservati per scopi speciali, in particolare per scopi
 921 di compatibilità.
 922
 923 Un primo tipo sono gli indirizzi \textit{IPv4 mappati su IPv6} (mostrati in
 924 tab.~\ref{tab:IP_ipv6_map}), questo sono indirizzi unicast che vengono usati
 925 per consentire ad applicazioni IPv6 di comunicare con host capaci solo di
 926 IPv4; questi sono ad esempio gli indirizzi generati da un DNS quando l'host
 927 richiesto supporta solo IPv4; l'uso di un tale indirizzo in un socket IPv6
 928 comporta la generazione di un pacchetto IPv4 (ovviamente occorre che sia IPv4
 929 che IPv6 siano supportati sull'host di origine).
 930
 931 \begin{table}[!htb]
 932   \centering
 933   \footnotesize
 934   \begin{tabular} {@{\vrule}p{80mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
 935     \multicolumn{1}{c}{80 bit} &\multicolumn{1}{c}{16 bit} &
 936     \multicolumn{1}{c}{32 bit} \\
 937     \hline
 938     \omit\vrule\hfill\vrule& &\omit\hspace{32mm}\hfill\vrule\\
 939     \centering
 940     \texttt{0000 .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   . 0000} &
 941     \centering\texttt{FFFF} &
 942     IPv4 address \\
 943     \omit\vrule\hfill\vrule& &\\
 944     \hline
 945 \end{tabular}
 946 \caption{Formato di un indirizzo IPV4 mappato su IPv6.}
 947 \label{tab:IP_ipv6_map}
 948 \end{table}
 949
 950 Un secondo tipo di indirizzi di compatibilità sono gli \textsl{IPv4
 951   compatibili IPv6} (vedi tab.~\ref{tab:IP_ipv6_comp}) usati nella transizione
 952 da IPv4 a IPv6: quando un nodo che supporta sia IPv6 che IPv4 non ha un router
 953 IPv6 deve usare nel DNS un indirizzo di questo tipo, ogni pacchetto IPv6
 954 inviato a un tale indirizzo verrà automaticamente incapsulato in IPv4.
 955
 956 \begin{table}[htb]
 957   \centering
 958   \footnotesize
 959   \begin{tabular} {@{\vrule}p{80mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{32mm}@{\vrule}}
 960     \multicolumn{1}{c}{80 bit} &\multicolumn{1}{c}{16 bit} &
 961     \multicolumn{1}{c}{32 bit} \\
 962     \hline
 963     \omit\vrule\hfill\vrule& &\omit\hspace{32mm}\hfill\vrule\\
 964     \centering
 965     \texttt{0000 .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   . 0000} &
 966     \centering\texttt{0000} &
 967     \parbox{32mm}{\centering IPv4 address} \\
 968     \omit\vrule\hfill\vrule& &\\
 969     \hline
 970 \end{tabular}
 971 \caption{Formato di un indirizzo IPV4 mappato su IPv6.}
 972 \label{tab:IP_ipv6_comp}
 973 \end{table}
 974
 975 Altri indirizzi speciali sono il \textit{loopback address}, costituito da 127
 976 zeri ed un uno (cioè \texttt{::1}) e l'\textsl{indirizzo generico}
 977 costituito da tutti zeri (scritto come \texttt{0::0} o ancora più
 978 semplicemente come \texttt{:}) usato in genere quando si vuole indicare
 979 l'accettazione di una connessione da qualunque host.
 980
 981 \subsection{Multicasting}
 982 \label{sec:IP_ipv6_multicast}
 983
 984 \itindbeg{multicast}
 985
 986 Gli indirizzi \textit{multicast} sono usati per inviare un pacchetto a un
 987 gruppo di interfacce; l'indirizzo identifica uno specifico gruppo di
 988 \textit{multicast} e il pacchetto viene inviato a tutte le interfacce di detto
 989 gruppo.  Un'interfaccia può appartenere ad un numero qualunque numero di
 990 gruppi di \textit{multicast}. Il formato degli indirizzi \textit{multicast} è
 991 riportato in tab.~\ref{tab:IP_ipv6_multicast}:
 992
 993 \begin{table}[htb]
 994   \centering
 995   \footnotesize
 996   \begin{tabular} {@{\vrule}p{12mm}
 997       @{\vrule}p{6mm}@{\vrule}p{6mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
 998     \multicolumn{1}{c}{8}&\multicolumn{1}{c}{4}&
 999     \multicolumn{1}{c}{4}&\multicolumn{1}{c}{112 bit} \\
1000     \hline
1001     \omit\vrule\hfill\vrule& & & \omit\hspace{104mm}\hfill\vrule\\
1002     \centering\texttt{FF}&
1003     \centering flag &
1004     \centering scop&
1005     Group Id\\
1006     \omit\vrule\hfill\vrule &&&\\
1007     \hline
1008   \end{tabular}
1009 \caption{Formato di un indirizzo \textit{multicast}.}
1010 \label{tab:IP_ipv6_multicast}
1011 \end{table}
1012
1013 Il prefisso di formato per tutti gli indirizzi \textit{multicast} è
1014 \texttt{FF}, ad esso seguono i due campi il cui significato è il seguente:
1015
1016 \begin{itemize}
1017 \item \textsl{flag}: un insieme di 4 bit, di cui i primi tre sono riservati e
1018   posti a zero, l'ultimo è zero se l'indirizzo è permanente (cioè un
1019   indirizzo noto, assegnato dalla IANA), ed è uno se invece l'indirizzo è
1020   transitorio.
1021 \item \textsl{scop} è un numero di quattro bit che indica il raggio di
1022   validità dell'indirizzo, i valori assegnati per ora sono riportati in
1023   tab.~\ref{tab:IP_ipv6_multiscope}.
1024 \end{itemize}
1025
1026
1027
1028 \begin{table}[!htb]
1029   \centering
1030   \footnotesize
1031   \begin{tabular}[c]{|c|l|c|l|}
1032     \hline
1033     \multicolumn{4}{|c|}{\bf Gruppi di multicast} \\
1034     \hline
1035     \hline
1036     0 & riservato & 8 & organizzazione locale \\
1037     1 & nodo locale & 9 & non assegnato \\
1038     2 & collegamento locale & A & non assegnato \\
1039     3 & non assegnato & B & non assegnato \\
1040     4 & non assegnato & C & non assegnato \\
1041     5 & sito locale & D & non assegnato \\
1042     6 & non assegnato & E & globale \\
1043     7 & non assegnato & F & riservato \\
1044     \hline
1045   \end{tabular}
1046 \caption{Possibili valori del campo \textsl{scop} di un indirizzo
1047   \textit{multicast}.}
1048 \label{tab:IP_ipv6_multiscope}
1049 \end{table}
1050
1051 Infine l'ultimo campo identifica il gruppo di \textit{multicast}, sia
1052 permanente che transitorio, all'interno del raggio di validità del medesimo.
1053 Alcuni indirizzi \textit{multicast}, riportati in tab.~\ref{tab:multiadd} sono
1054 già riservati per il funzionamento della rete.
1055
1056 \begin{table}[!htb]
1057   \centering
1058   \footnotesize
1059   \begin{tabular}[c]{|l|l|l|}
1060     \hline
1061     \textbf{Uso}& \textbf{Indirizzi riservati} & \textbf{Definizione}\\
1062     \hline
1063     \hline
1064     all-nodes       & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:0:1}  &
1065                       \href{http://www.ietf.org/rfc/rfc1970.txt}{RFC~1970} \\
1066     all-routers     & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:0:2}  &
1067                       \href{http://www.ietf.org/rfc/rfc1970.txt}{RFC~1970} \\
1068     all-rip-routers & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:0:9}  &
1069                       \href{http://www.ietf.org/rfc/rfc2080.txt}{RFC~2080} \\
1070     all-cbt-routers & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:0:10} & \\
1071     reserved        & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:0}  & IANA \\
1072     link-name       & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:1}  &  \\
1073     all-dhcp-agents & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:2}  & \\
1074     all-dhcp-servers& \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:3}  & \\
1075     all-dhcp-relays & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:4}  & \\
1076     solicited-nodes & \texttt{FFxx:0:0:0:0:1:0:0}  &
1077                       \href{http://www.ietf.org/rfc/rfc1970.txt}{RFC~1970} \\
1078     \hline
1079   \end{tabular}
1080 \caption{Gruppi di \textit{multicast} predefiniti.}
1081 \label{tab:multiadd}
1082 \end{table}
1083
1084 L'utilizzo del campo di \textit{scope} e di questi indirizzi predefiniti serve
1085 a recuperare le funzionalità del \itindex{broadcast} \textit{broadcasting} (ad
1086 esempio inviando un pacchetto all'indirizzo \texttt{FF02:0:0:0:0:0:0:1} si
1087 raggiungono tutti i nodi locali).
1088
1089 \itindend{multicast}
1090
1091 \subsection{Indirizzi \textit{anycast}}
1092 \label{sec:IP_anycast}
1093
1094 Gli indirizzi \textit{anycast} sono indirizzi che vengono assegnati ad un
1095 gruppo di interfacce: un pacchetto indirizzato a questo tipo di indirizzo
1096 viene inviato al componente del gruppo più ``\textsl{vicino}'' secondo la
1097 distanza di instradamento calcolata dai router.
1098
1099 Questi indirizzi sono allocati nello stesso spazio degli indirizzi unicast,
1100 usando uno dei formati disponibili, e per questo, sono da essi assolutamente
1101 indistinguibili. Quando un indirizzo unicast viene assegnato a più interfacce
1102 (trasformandolo in un anycast) il computer su cui è l'interfaccia deve essere
1103 configurato per tener conto del fatto.
1104
1105 Gli indirizzi anycast consentono a un nodo sorgente di inviare pacchetti a una
1106 destinazione su un gruppo di possibili interfacce selezionate. La sorgente non
1107 deve curarsi di come scegliere l'interfaccia più vicina, compito che tocca al
1108 sistema di instradamento (in sostanza la sorgente non ha nessun controllo
1109 sulla selezione).
1110
1111 Gli indirizzi anycast, quando vengono usati come parte di una sequenza di
1112 instradamento, consentono ad esempio ad un nodo di scegliere quale fornitore
1113 vuole usare (configurando gli indirizzi anycast per identificare i router di
1114 uno stesso provider).
1115
1116 Questi indirizzi pertanto possono essere usati come indirizzi intermedi in una
1117 intestazione di instradamento o per identificare insiemi di router connessi a
1118 una particolare sottorete, o che forniscono l'accesso a un certo sotto
1119 dominio.
1120
1121 L'idea alla base degli indirizzi anycast è perciò quella di utilizzarli per
1122 poter raggiungere il fornitore di servizio più vicino; ma restano aperte tutta
1123 una serie di problematiche, visto che una connessione con uno di questi
1124 indirizzi non è possibile, dato che per una variazione delle distanze di
1125 routing non è detto che due pacchetti successivi finiscano alla stessa
1126 interfaccia.
1127
1128 La materia è pertanto ancora controversa e in via di definizione.
1129
1130
1131 \subsection{Le estensioni}
1132 \label{sec:IP_ipv6_extens}
1133
1134 Come già detto in precedenza IPv6 ha completamente cambiato il trattamento
1135 delle opzioni; queste ultime infatti sono state tolte dall'intestazione del
1136 pacchetto, e poste in apposite \textsl{intestazioni di estensione} (o
1137 \textit{extension header}) poste fra l'intestazione di IPv6 e l'intestazione
1138 del protocollo di trasporto.
1139
1140 Per aumentare la velocità di elaborazione, sia dei dati del livello seguente
1141 che di ulteriori opzioni, ciascuna estensione deve avere una lunghezza
1142 multipla di 8 byte per mantenere l'allineamento a 64~bit di tutti le
1143 intestazioni seguenti.
1144
1145 Dato che la maggior parte di queste estensioni non sono esaminate dai router
1146 durante l'instradamento e la trasmissione dei pacchetti, ma solo all'arrivo
1147 alla destinazione finale, questa scelta ha consentito un miglioramento delle
1148 prestazioni rispetto a IPv4 dove la presenza di un'opzione comportava l'esame
1149 di tutte quante.
1150
1151 Un secondo miglioramento è che rispetto a IPv4 le opzioni possono essere di
1152 lunghezza arbitraria e non limitate a 40 byte; questo, insieme al modo in cui
1153 vengono trattate, consente di utilizzarle per scopi come l'autenticazione e la
1154 sicurezza, improponibili con IPv4.
1155
1156 Le estensioni definite al momento sono le seguenti:
1157 \begin{itemize}
1158 \item \textbf{Hop by hop} devono seguire immediatamente l'intestazione
1159   principale; indicano le opzioni che devono venire processate ad ogni
1160   passaggio da un router, fra di esse è da menzionare la \textit{jumbo
1161     payload} che segnala la presenza di un pacchetto di dati di dimensione
1162   superiore a 65535 byte.
1163 \item \textbf{Destination options} opzioni che devono venire esaminate al nodo
1164   di ricevimento, nessuna di esse è tuttora definita.
1165 \item \textbf{Routing} definisce una \textit{source route} (come la analoga
1166   opzione di IPv4) cioè una lista di indirizzi IP di nodi per i quali il
1167   pacchetto deve passare.
1168 \item \textbf{Fragmentation} viene generato automaticamente quando un host
1169   vuole frammentare un pacchetto, ed è riprocessato automaticamente alla
1170   destinazione che riassembla i frammenti.
1171 \item \textbf{Authentication} gestisce l'autenticazione e il controllo di
1172   integrità dei pacchetti; è documentato
1173   dall'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc1826.txt}{RFC~1826}.
1174 \item \textbf{Encapsulation} serve a gestire la segretezza del contenuto
1175   trasmesso; è documentato
1176   dall'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc1827.txt}{RFC~1827}.
1177 \end{itemize}
1178
1179 La presenza di opzioni è rilevata dal valore del campo \textit{next header}
1180 che indica qual è l'intestazione successiva a quella di IPv6; in assenza di
1181 opzioni questa sarà l'intestazione di un protocollo di trasporto del livello
1182 superiore, per cui il campo assumerà lo stesso valore del campo
1183 \textit{protocol} di IPv4, altrimenti assumerà il valore dell'opzione
1184 presente; i valori possibili sono riportati in
1185 tab.~\ref{tab:IP_ipv6_nexthead}.
1186
1187 \begin{table}[htb]
1188   \begin{center}
1189     \footnotesize
1190     \begin{tabular}{|c|l|l|}
1191       \hline
1192       \textbf{Valore} & \textbf{Keyword} & \textbf{Tipo di protocollo} \\
1193       \hline
1194       \hline
1195       0  &      & Riservato.\\
1196          & HBH  & Hop by Hop.\\
1197       1  & ICMP & Internet Control Message (IPv4 o IPv6).\\
1198       2  & ICMP & Internet Group Management (IPv4).\\
1199       3  & GGP  & Gateway-to-Gateway.\\
1200       4  & IP   & IP in IP (IPv4 encapsulation).\\
1201       5  & ST   & Stream.\\
1202       6  & TCP  & Trasmission Control.\\
1203       17 & UDP  & User Datagram.\\
1204       43 & RH   & Routing Header (IPv6).\\
1205       44 & FH   & Fragment Header (IPv6).\\
1206       45 & IDRP & Inter Domain Routing.\\
1207       51 & AH   & Authentication Header (IPv6).\\
1208       52 & ESP  & Encrypted Security Payload (IPv6).\\
1209       59 & Null & No next header (IPv6).\\
1210       88 & IGRP & Internet Group Routing.\\
1211       89 & OSPF & Open Short Path First.\\
1212       255&      & Riservato.\\
1213     \hline
1214     \end{tabular}
1215     \caption{Tipi di protocolli e intestazioni di estensione}
1216     \label{tab:IP_ipv6_nexthead}
1217   \end{center}
1218 \end{table}
1219
1220 Questo meccanismo permette la presenza di più opzioni in successione prima
1221 del pacchetto del protocollo di trasporto; l'ordine raccomandato per le
1222 estensioni è quello riportato nell'elenco precedente con la sola differenza
1223 che le opzioni di destinazione sono inserite nella posizione ivi indicata solo
1224 se, come per il tunnelling, devono essere esaminate dai router, quelle che
1225 devono essere esaminate solo alla destinazione finale vanno in coda.
1226
1227
1228 \subsection{Qualità di servizio}
1229 \label{sec:IP_ipv6_qos}
1230
1231 Una delle caratteristiche innovative di IPv6 è quella di avere introdotto un
1232 supporto per la qualità di servizio che è importante per applicazioni come
1233 quelle multimediali o ``real-time'' che richiedono un qualche grado di
1234 controllo sulla stabilità della banda di trasmissione, sui ritardi o la
1235 dispersione dei temporale del flusso dei pacchetti.
1236
1237
1238 \subsection{Etichette di flusso}
1239 \label{sec:IP_ipv6_flow}
1240 L'introduzione del campo \textit{flow label} può essere usata dall'origine
1241 della comunicazione per etichettare quei pacchetti per i quali si vuole un
1242 trattamento speciale da parte dei router come un una garanzia di banda minima
1243 assicurata o un tempo minimo di instradamento/trasmissione garantito.
1244
1245 Questo aspetto di IPv6 è ancora sperimentale per cui i router che non
1246 supportino queste funzioni devono porre a zero il \textit{flow label} per i
1247 pacchetti da loro originanti e lasciare invariato il campo per quelli in
1248 transito.
1249
1250 Un flusso è una sequenza di pacchetti da una particolare origine a una
1251 particolare destinazione per il quale l'origine desidera un trattamento
1252 speciale da parte dei router che lo manipolano; la natura di questo
1253 trattamento può essere comunicata ai router in vari modi (come un protocollo
1254 di controllo o con opzioni del tipo \textit{hop-by-hop}).
1255
1256 Ci possono essere più flussi attivi fra un'origine e una destinazione, come
1257 del traffico non assegnato a nessun flusso, un flusso viene identificato
1258 univocamente dagli indirizzi di origine e destinazione e da una etichetta di
1259 flusso diversa da zero, il traffico normale deve avere l'etichetta di flusso
1260 posta a zero.
1261
1262 L'etichetta di flusso è assegnata dal nodo di origine, i valori devono
1263 essere scelti in maniera (pseudo)casuale nel range fra 1 e FFFFFF in modo da
1264 rendere utilizzabile un qualunque sottoinsieme dei bit come chiavi di hash per
1265 i router.
1266
1267 \subsection{Priorità}
1268 \label{sec:IPv6_prio}
1269
1270 Il campo di priorità consente di indicare il livello di priorità dei
1271 pacchetti relativamente agli altri pacchetti provenienti dalla stessa
1272 sorgente. I valori sono divisi in due intervalli, i valori da 0 a 7 sono usati
1273 per specificare la priorità del traffico per il quale la sorgente provvede
1274 un controllo di congestione cioè per il traffico che può essere ``tirato
1275 indietro'' in caso di congestione come quello di TCP, i valori da 8 a 15 sono
1276 usati per i pacchetti che non hanno questa caratteristica, come i pacchetti
1277 ``real-time'' inviati a ritmo costante.
1278
1279 Per il traffico con controllo di congestione sono raccomandati i seguenti
1280 valori di priorità a seconda del tipo di applicazione:
1281
1282 \begin{table}[htb]
1283   \centering
1284   \footnotesize
1285   \begin{tabular}{|c|l|}
1286     \hline
1287     \textbf{Valore} & \textbf{Tipo di traffico} \\
1288     \hline
1289     \hline
1290     0 & Traffico generico.\\
1291     1 & Traffico di riempimento (es. news).\\
1292     2 & Trasferimento dati non interattivo (es. e-mail).\\
1293     3 & Riservato.\\
1294     4 & Trasferimento dati interattivo (es. FTP, HTTP, NFS).\\
1295     5 & Riservato.\\
1296     \hline
1297 \end{tabular}
1298 \caption{Formato di un indirizzo \textit{site-local}.}
1299 \label{tab:priority}
1300 \end{table}
1301
1302 Per il traffico senza controllo di congestione la priorità più bassa
1303 dovrebbe essere usata per quei pacchetti che si preferisce siano scartati
1304 più facilmente in caso di congestione.
1305
1306
1307 \subsection{Sicurezza a livello IP}
1308 \label{sec:security}
1309
1310 La attuale implementazione di Internet presenta numerosi problemi di
1311 sicurezza, in particolare i dati presenti nelle intestazioni dei vari
1312 protocolli sono assunti essere corretti, il che da adito alla possibilità di
1313 varie tipologie di attacco forgiando pacchetti false, inoltre tutti questi
1314 dati passano in chiaro sulla rete e sono esposti all'osservazione di chiunque
1315 si trovi in mezzo.
1316
1317 Con IPv4 non è possibile realizzare un meccanismo di autenticazione e
1318 riservatezza a un livello inferiore al primo (quello di applicazione), con
1319 IPv6 è stato progettata la possibilità di intervenire al livello di rete (il
1320 terzo) prevedendo due apposite estensioni che possono essere usate per fornire
1321 livelli di sicurezza a seconda degli utenti. La codifica generale di questa
1322 architettura è riportata
1323 nell'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc2401.txt}{RFC~2401}.
1324
1325 Il meccanismo in sostanza si basa su due estensioni:
1326 \begin{itemize}
1327 \item una intestazione di sicurezza (\textit{authentication header}) che
1328   garantisce al destinatario l'autenticità del pacchetto
1329 \item un carico di sicurezza (\textit{Encrypted Security Payload}) che
1330   assicura che solo il legittimo ricevente può leggere il pacchetto.
1331 \end{itemize}
1332
1333 Perché tutto questo funzioni le stazioni sorgente e destinazione devono
1334 usare una stessa chiave crittografica e gli stessi algoritmi, l'insieme degli
1335 accordi fra le due stazioni per concordare chiavi e algoritmi usati va sotto
1336 il nome di associazione di sicurezza.
1337
1338 I pacchetti autenticati e crittografati portano un indice dei parametri di
1339 sicurezza (SPI, \textit{Security Parameter Index}) che viene negoziato prima
1340 di ogni comunicazione ed è definito dalla stazione sorgente. Nel caso di
1341 \textit{multicast} dovrà essere lo stesso per tutte le stazioni del gruppo.
1342
1343 \subsection{Autenticazione}
1344 \label{sec:auth}
1345
1346 Il primo meccanismo di sicurezza è quello dell'intestazione di autenticazione
1347 (\textit{authentication header}) che fornisce l'autenticazione e il controllo
1348 di integrità (ma senza riservatezza) dei pacchetti IP.
1349
1350 L'intestazione di autenticazione ha il formato descritto in
1351 fig.~\ref{fig:autent_estens}: il campo \textit{Next Header} indica
1352 l'intestazione successiva, con gli stessi valori del campo omonimo
1353 nell'intestazione principale di IPv6, il campo \textit{Length} indica la
1354 lunghezza dell'intestazione di autenticazione in numero di parole a 32 bit, il
1355 campo riservato deve essere posto a zero, seguono poi l'indice di sicurezza,
1356 stabilito nella associazione di sicurezza, e un numero di sequenza che la
1357 stazione sorgente deve incrementare di pacchetto in pacchetto.
1358
1359 Completano l'intestazione i dati di autenticazione che contengono un valore di
1360 controllo di integrità (ICV, \textit{Integrity Check Value}), che deve essere
1361 di dimensione pari a un multiplo intero di 32 bit e può contenere un padding
1362 per allineare l'intestazione a 64 bit. Tutti gli algoritmi di autenticazione
1363 devono provvedere questa capacità.
1364
1365 \begin{figure}[!htb]
1366   \centering
1367   \includegraphics[width=10cm]{img/ah_option}
1368     \caption{Formato dell'intestazione dell'estensione di autenticazione.}
1369     \label{fig:autent_estens}
1370 \end{figure}
1371
1372 L'intestazione di autenticazione può essere impiegata in due modi diverse
1373 modalità: modalità trasporto e modalità tunnel.
1374
1375 La modalità trasporto è utilizzabile solo per comunicazioni fra stazioni
1376 singole che supportino l'autenticazione. In questo caso l'intestazione di
1377 autenticazione è inserita dopo tutte le altre intestazioni di estensione
1378 eccezion fatta per la \textit{Destination Option} che può comparire sia
1379 prima che dopo.
1380
1381 \begin{figure}[!htb]
1382   \centering
1383   \includegraphics[width=10cm]{img/IP_AH_packet}
1384   \caption{Formato di un pacchetto IPv6 che usa l'opzione di autenticazione.}
1385   \label{fig:AH_autent_head}
1386 \end{figure}
1387
1388 La modalità tunnel può essere utilizzata sia per comunicazioni fra stazioni
1389 singole che con un gateway di sicurezza; in questa modalità ...
1390
1391
1392 L'intestazione di autenticazione è una intestazione di estensione inserita
1393 dopo l'intestazione principale e prima del carico dei dati. La sua presenza
1394 non ha perciò alcuna influenza sui livelli superiori dei protocolli di
1395 trasmissione come il TCP.
1396
1397
1398 La procedura di autenticazione cerca di garantire l'autenticità del pacchetto
1399 nella massima estensione possibile, ma dato che alcuni campi dell'intestazione
1400 di IP possono variare in maniera impredicibile alla sorgente, il loro valore
1401 non può essere protetto dall'autenticazione.
1402
1403 Il calcolo dei dati di autenticazione viene effettuato alla sorgente su una
1404 versione speciale del pacchetto in cui il numero di salti nell'intestazione
1405 principale è impostato a zero, così come le opzioni che possono essere
1406 modificate nella trasmissione, e l'intestazione di routing (se usata) è posta
1407 ai valori che deve avere all'arrivo.
1408
1409 L'estensione è indipendente dall'algoritmo particolare, e il protocollo è
1410 ancora in fase di definizione; attualmente è stato suggerito l'uso di una
1411 modifica dell'MD5 chiamata \textit{keyed MD5} che combina alla codifica anche
1412 una chiave che viene inserita all'inizio e alla fine degli altri campi.
1413
1414
1415 \subsection{Riservatezza}
1416 \label{sec:ecry}
1417
1418 Per garantire una trasmissione riservata dei dati, è stata previsto la
1419 possibilità di trasmettere pacchetti con i dati criptati: il cosiddetto ESP,
1420 \textit{Encripted Security Payload}. Questo viene realizzato usando con una
1421 apposita opzione che deve essere sempre l'ultima delle intestazioni di
1422 estensione; ad essa segue il carico del pacchetto che viene criptato.
1423
1424 Un pacchetto crittografato pertanto viene ad avere una struttura del tipo di
1425 quella mostrata in fig.~\ref{fig:ESP_criptopack}, tutti i campi sono in chiaro
1426 fino al vettore di inizializzazione, il resto è crittografato.
1427
1428
1429
1430 \begin{figure}[!htb]
1431   \centering
1432   \includegraphics[width=10cm]{img/esp_option}
1433   \caption{Schema di pacchetto crittografato.}
1434   \label{fig:ESP_criptopack}
1435 \end{figure}
1436
1437
1438
1439 \subsection{Auto-configurazione}
1440 \label{sec:IP_ipv6_autoconf}
1441
1442 Una delle caratteristiche salienti di IPv6 è quella dell'auto-configurazione,
1443 il protocollo infatti fornisce la possibilità ad un nodo di scoprire
1444 automaticamente il suo indirizzo acquisendo i parametri necessari per potersi
1445 connettere a internet.
1446
1447 L'auto-configurazione sfrutta gli indirizzi link-local; qualora sul nodo sia
1448 presente una scheda di rete che supporta lo standard IEEE802 (ethernet) questo
1449 garantisce la presenza di un indirizzo fisico a 48 bit unico; pertanto il nodo
1450 può assumere automaticamente senza pericoli di collisione l'indirizzo
1451 link-local \texttt{FE80::xxxx:xxxx:xxxx} dove \texttt{xxxx:xxxx:xxxx} è
1452 l'indirizzo hardware della scheda di rete.
1453
1454 Nel caso in cui non sia presente una scheda che supporta lo standard IEEE802
1455 allora il nodo assumerà ugualmente un indirizzo link-local della forma
1456 precedente, ma il valore di \texttt{xxxx:xxxx:xxxx} sarà generato
1457 casualmente; in questo caso la probabilità di collisione è di 1 su 300
1458 milioni. In ogni caso per prevenire questo rischio il nodo invierà un
1459 messaggio ICMP \textit{Solicitation} all'indirizzo scelto attendendo un certo
1460 lasso di tempo; in caso di risposta l'indirizzo è duplicato e il
1461 procedimento dovrà essere ripetuto con un nuovo indirizzo (o interrotto
1462 richiedendo assistenza).
1463
1464 Una volta ottenuto un indirizzo locale valido diventa possibile per il nodo
1465 comunicare con la rete locale; sono pertanto previste due modalità di
1466 auto-configurazione, descritte nelle seguenti sezioni. In ogni caso
1467 l'indirizzo link-local resta valido.
1468
1469 \subsection{Auto-configurazione stateless}
1470 \label{sec:stateless}
1471
1472 Questa è la forma più semplice di auto-configurazione, possibile quando
1473 l'indirizzo globale può essere ricavato dall'indirizzo link-local cambiando
1474 semplicemente il prefisso a quello assegnato dal provider per ottenere un
1475 indirizzo globale.
1476
1477 La procedura di configurazione è la seguente: all'avvio tutti i nodi IPv6
1478 iniziano si devono aggregare al gruppo di \itindex{multicast}
1479 \textit{multicast} \textit{all-nodes} programmando la propria interfaccia per
1480 ricevere i messaggi dall'indirizzo \textit{multicast} \texttt{FF02::1} (vedi
1481 sez.~\ref{sec:IP_ipv6_multicast}); a questo punto devono inviare un messaggio
1482 ICMP \textit{Router solicitation} a tutti i router locali usando l'indirizzo
1483 \itindex{multicast} \textit{multicast} \texttt{FF02::2} usando come sorgente
1484 il proprio indirizzo link-local.
1485
1486 Il router risponderà con un messaggio ICMP \textit{Router Advertisement} che
1487 fornisce il prefisso e la validità nel tempo del medesimo, questo tipo di
1488 messaggio può essere trasmesso anche a intervalli regolari. Il messaggio
1489 contiene anche l'informazione che autorizza un nodo a autocostruire
1490 l'indirizzo, nel qual caso, se il prefisso unito all'indirizzo link-local non
1491 supera i 128 bit, la stazione ottiene automaticamente il suo indirizzo
1492 globale.
1493
1494 \subsection{Auto-configurazione stateful}
1495 \label{sec:stateful}
1496
1497 Benché estremamente semplice l'auto-configurazione stateless presenta alcuni
1498 problemi; il primo è che l'uso degli indirizzi delle schede di rete è
1499 molto inefficiente; nel caso in cui ci siano esigenze di creare una gerarchia
1500 strutturata su parecchi livelli possono non restare 48~bit per l'indirizzo
1501 della singola stazione; il secondo problema è di sicurezza, dato che basta
1502 introdurre in una rete una stazione autoconfigurante per ottenere un accesso
1503 legale.
1504
1505 Per questi motivi è previsto anche un protocollo stateful basato su un server
1506 che offra una versione IPv6 del DHCP; un apposito gruppo di \textit{multicast}
1507 \texttt{FF02::1:0} è stato riservato per questi server; in questo caso il nodo
1508 interrogherà il server su questo indirizzo di \textit{multicast} con
1509 l'indirizzo link-local e riceverà un indirizzo unicast globale.
1510
1511
1512 \section{Il protocollo ICMP}
1513 \label{sec:ICMP_protocol}
1514
1515 Come già accennato nelle sezioni precedenti, l'\textit{Internet Control
1516   Message Protocol} è un protocollo di servizio fondamentale per il
1517 funzionamento del livello di rete. Il protocollo ICMP viene trasportato
1518 direttamente su IP, ma proprio per questa sua caratteristica di protocollo di
1519 servizio è da considerarsi a tutti gli effetti appartenente al livello di
1520 rete.
1521
1522
1523 \subsection{L'intestazione di ICMP}
1524 \label{sec:ICMP_header}
1525
1526 Il protocollo ICMP è estremamente semplice, ed il suo unico scopo è quello di
1527 inviare messaggi di controllo; in fig.~\ref{fig:ICMP_header} si è riportata la
1528 struttura dell'intestazione di un pacchetto ICMP generico.
1529
1530 \begin{figure}[htb]
1531   \centering \includegraphics[width=12cm]{img/icmp_head}
1532   \caption{L'intestazione del protocollo ICMP.}
1533   \label{fig:ICMP_header}
1534 \end{figure}
1535
1536
1537
1538
1539 \begin{table}[!htb]
1540   \centering
1541   \footnotesize
1542   \begin{tabular}{|l|l|p{9.5cm}|}
1543     \hline
1544     \textbf{Valore}&\textbf{Tipo}&\textbf{Significato}\\
1545     \hline
1546     \hline
1547     \texttt{any} & -- & Seleziona tutti i possibili valori \\
1548     \hline
1549     \texttt{echo-reply}             &0& Inviato in risposta ad un ICMP
1550                                         \textit{echo-request}.\\
1551     \texttt{destination-unreachable}&3& Segnala una destinazione
1552                                         irraggiungibile, viene
1553                                         inviato all'IP sorgente di un
1554                                         pacchetto quando un router realizza
1555                                         che questo non può essere inviato a
1556                                         destinazione.\\
1557     \texttt{source-quench}          &4& Inviato in caso di congestione della
1558                                         rete per indicare all'IP sorgente di
1559                                         diminuire il traffico inviato.\\
1560     \texttt{redirect}               &5& Inviato per segnalare un errore di
1561                                         routing, richiede che la macchina
1562                                         sorgente rediriga il traffico ad un
1563                                         altro router da esso specificato.\\
1564     \texttt{echo-request}           &8& Richiede l'invio in risposta di un
1565                                         \texttt{echo-reply}.\\
1566 %    \texttt{router-advertisement}   & & \\
1567 %    \texttt{router-solicitation}    & & \\
1568     \texttt{time-exceeded}          &11& Inviato quando il TTL di un pacchetto
1569                                          viene azzerato.\\
1570     \texttt{parameter-problem}      &12& Inviato da un router che rileva dei
1571                                          problemi con l'intestazione di un
1572                                          pacchetto.\\
1573     \texttt{timestamp-request}      &13& Richiede l'invio in risposta di un
1574                                          \texttt{timestamp-reply}.\\
1575     \texttt{timestamp-reply}        &14& Inviato in risposta di un
1576                                          \texttt{timestamp-request}.\\
1577     \texttt{info-request}           &15& Richiede l'invio in risposta di un
1578                                          \texttt{info-reply}.\\
1579     \texttt{info-reply}             &16& Inviato in risposta di un
1580                                          \texttt{info-request}.\\
1581     \texttt{address-mask-request}   &17& Richiede l'invio in risposta di un
1582                                          \texttt{address-mask-reply}.\\
1583     \texttt{address-mask-reply}     &18& Inviato in risposta di un
1584                                          \texttt{address-mask-request}.\\
1585     \hline
1586   \end{tabular}
1587   \caption{I valori del \textsl{tipo} per i pacchetti ICMP.}
1588 \label{tab:ICMP_type}
1589 \end{table}
1590
1591
1592
1593 \begin{table}[!htb]
1594   \centering
1595   \footnotesize
1596   \begin{tabular}{|l|l|}
1597     \hline
1598     \textbf{Valore}&\textbf{Codice}\\
1599     \hline
1600     \hline
1601     \texttt{network-unreachable}      &0\\
1602     \texttt{host-unreachable}         &1\\
1603     \texttt{protocol-unreachable}     &2\\
1604     \texttt{port-unreachable}         &3 \\
1605     \texttt{fragmentation-needed}     &4\\
1606     \texttt{source-route-failed}      &5\\
1607     \texttt{network-unknown}          &6\\
1608     \texttt{host-unknown}             &7\\
1609     \texttt{host-isolated}            &8\\
1610     \texttt{network-prohibited}       &9\\
1611     \texttt{host-prohibited}          &10 \\
1612     \texttt{TOS-network-unreachable}  &11 \\
1613     \texttt{TOS-host-unreachable}     &12 \\
1614     \texttt{communication-prohibited} &13 \\
1615     \texttt{host-precedence-violation}&14 \\
1616     \texttt{precedence-cutoff}        &15 \\
1617     \hline
1618     \texttt{network-redirect}         &0  \\
1619     \texttt{host-redirect}            &1  \\
1620     \texttt{TOS-network-redirect}     &2  \\
1621     \texttt{TOS-host-redirect}        &3  \\
1622     \hline
1623     \texttt{ttl-zero-during-transit}  &0 \\
1624     \texttt{ttl-zero-during-reassembly}&1 \\
1625     \hline
1626     \texttt{ip-header-bad}            &0 \\
1627     \texttt{required-option-missing}  &1 \\
1628     \hline
1629   \end{tabular}
1630   \caption{Valori del campo \textsl{codice} per il protocollo ICMP.}
1631 \label{tab:ICMP_code}
1632 \end{table}
1633
1634
1635 % LocalWords:  sez Protocol IPv dall' RFC Ethernet Token FDDI Universal host of
1636 % LocalWords:  addressing Best effort l'host router IANA Assigned Number tab to
1637 % LocalWords:  Authority quest'ultime multicast group reserved for CIDR Domain
1638 % LocalWords:  Classless Routing TOS Type Service IPTOS LOWDELAY THROUGHPUT QoS
1639 % LocalWords:  RELIABILITY MINCOST optval anycast unicast fig header version FE
1640 % LocalWords:  priority flow label payload length next hop limit live source FF
1641 % LocalWords:  destination identification fragment checksum TCP UDP ICMPv type
1642 % LocalWords:  service head total fragmentation protocol broadcast broadcasting
1643 % LocalWords:  multicasting path MTU discovery NSAP IPX based geografic local
1644 % LocalWords:  routing format prefix Registry Subscriber Intra Regional
1645 % LocalWords:  Register INTERNIC NCC APNIC subscriber Interface MAC address Reg
1646 % LocalWords:  Subnet Naz Prov Subscr FEBF bootstrap FEC FEFF DNS socket FFFF
1647 % LocalWords:  sull'host loopback scop all nodes routers rip cbt name dhcp HBH
1648 % LocalWords:  agents servers relays solicited extension options route Keyword
1649 % LocalWords:  Authentication Encapsulation ICMP Control Message GGP Gateway ST
1650 % LocalWords:  encapsulation Stream Trasmission Datagram RH FH IDRP ESP Null ip
1651 % LocalWords:  Encrypted Security IGRP OSPF Short First tunnelling FFFFFF hash
1652 % LocalWords:  news FTP NFS authentication Parameter Index ICV Integrity Value
1653 % LocalWords:  padding Option gateway dell'MD keyed Encripted IEEE ethernet any
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1655 % LocalWords:  stateless solicitation Advertisement stateful Transfer Unit echo
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1657 % LocalWords:  redirect exceeded parameter problem timestamp info mask port ttl
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