netlayer.tex

   1 %% ipprot.tex
   2 %%
   3 %% Copyright (C) 2000-2003 Simone Piccardi.  Permission is granted to
   4 %% copy, distribute and/or modify this document under the terms of the GNU Free
   5 %% Documentation License, Version 1.1 or any later version published by the
   6 %% Free Software Foundation; with the Invariant Sections being "Prefazione",
   7 %% with no Front-Cover Texts, and with no Back-Cover Texts.  A copy of the
   8 %% license is included in the section entitled "GNU Free Documentation
   9 %% License".
  10 %%
  11
  12
  13
  14 \chapter{Il livello di rete}
  15 \label{cha:network_layer}
  16
  17 In questa appendice prenderemo in esame i vari protocolli disponibili a
  18 livello di rete.\footnote{per la spiegazione della suddivisione in livelli dei
  19   protocolli di rete, si faccia riferimento a quanto illustrato in
  20   \secref{sec:net_protocols}.} Per ciascuno di essi forniremo una descrizione
  21 generica delle principlai caratteristiche, del formato di dati usato e quanto
  22 possa essere necessario per capirne meglio il funzionamento dal punto di vista
  23 della programmazione.
  24
  25 Data la loro prevelenza il capitolo sarà sostanzialmente incentrato sui due
  26 protocolli principali esistenti su questo livello: l'\textit{Internet
  27   Protocol} IP (che più propriamente si dovrebbe chiamare IPv4) ed la sua
  28 nuova versione denominata IPv6.
  29
  30
  31 \section{Il protocollo IP}
  32 \label{sec:ip_protocol}
  33
  34 L'attuale \textit{Internet Protocol} (IPv4) viene standardizzato nel 1981
  35 dall'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc0719.txt}{RFC~719}; 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, etc.).
  40
  41
  42 \subsection{Introduzione}
  43 \label{sec:IP_intro}
  44
  45 Il compito di IP è pertanto 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
  49 \begin{itemize}
  50 \item \textit{Universal addressing} la comunicazione avviene fra due host
  51   identificati univocamente con un indirizzo a 32 bit che può appartenere ad
  52   una sola interfaccia di rete.
  53 \item \textit{Best effort} viene assicurato il massimo impegno nella
  54   trasmissione, ma non c'è nessuna garanzia per i livelli superiori né
  55   sulla percentuale di successo né sul tempo di consegna dei pacchetti di
  56   dati.
  57 \end{itemize}
  58
  59 Per effettuare la comunicazione e l'instradamento dei pacchetti fra le varie
  60 reti di cui è composta Internet IPv4 organizza gli indirizzi in una
  61 gerarchia a due livelli, in cui una parte dei 32 bit dell'indirizzo indica il
  62 numero di rete, e un'altra l'host al suo interno.  Il numero di rete serve
  63 ai router per stabilire a quale rete il pacchetto deve essere inviato, il
  64 numero di host indica la macchina di destinazione finale all'interno di detta
  65 rete.
  66
  67 Per garantire l'unicità dell'indirizzo Internet esiste un'autorità
  68 centrale (la IANA, \textit{Internet Assigned Number Authority}) che assegna i
  69 numeri di rete alle organizzazioni che ne fanno richiesta; è poi compito di
  70 quest'ultime assegnare i numeri dei singoli host.
  71
  72 Per venire incontro alle diverse esigenze gli indirizzi di rete sono stati
  73 originariamente organizzati in \textit{classi}, (rappresentate in
  74 \tabref{tab:IP_ipv4class}), per consentire dispiegamenti di reti di dimensioni
  75 diverse.
  76
  77
  78 \begin{table}[htb]
  79   \centering
  80   \footnotesize
  81   \begin{usepicture}
  82   \begin{tabular} {c@{\hspace{1mm}\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       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}}
  91     \omit&\omit& \multicolumn{7}{c}{7 bit}&\multicolumn{24}{c}{24 bit} \\
  92     \cline{2-33}
  93     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
  94     classe A &\centering 0&
  95     \multicolumn{7}{@{}c@{\vrule}}{\parbox[c]{21mm}{\centering net Id}} &
  96     \multicolumn{24}{@{}c@{\vrule}}{\parbox[c]{72mm}{\centering host Id}} \\
  97     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
  98     \cline{2-33}
  99     \multicolumn{33}{c}{ } \\
 100     \omit&\omit&\omit&
 101     \multicolumn{14}{c}{14 bit}&\multicolumn{16}{c}{16 bit} \\
 102     \cline{2-33}
 103     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 104     classe B&\centering 1&\centering 0&
 105     \multicolumn{14}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{42mm}{\centering net Id}} &
 106     \multicolumn{16}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{48mm}{\centering host Id}} \\
 107     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 108     \cline{2-33}
 109
 110     \multicolumn{33}{c}{ } \\
 111     \omit&\omit&\omit&
 112     \multicolumn{21}{c}{21 bit}&\multicolumn{8}{c}{8 bit} \\
 113     \cline{2-33}
 114     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 115     classe C&\centering 1&\centering 1&\centering 0&
 116     \multicolumn{21}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{63mm}{\centering net Id}} &
 117     \multicolumn{8}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{24mm}{\centering host Id}} \\
 118     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 119     \cline{2-33}
 120
 121
 122     \multicolumn{33}{c}{ } \\
 123     \omit&\omit&\omit&\omit&
 124     \multicolumn{28}{c}{28 bit} \\
 125     \cline{2-33}
 126     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 127     classe D&\centering 1&\centering 1&\centering 1&\centering 0&
 128     \multicolumn{28}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{63mm}{\centering
 129         multicast group Id}} \\
 130     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 131     \cline{2-33}
 132
 133     \multicolumn{33}{c}{ } \\
 134     \omit&\omit&\omit&\omit&\omit&
 135     \multicolumn{27}{c}{27 bit} \\
 136     \cline{2-33}
 137     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 138     classe E&\centering 1&\centering 1&\centering 1&\centering 1&\centering 0&
 139     \multicolumn{27}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{59mm}{\centering
 140         reserved for future use}} \\
 141     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 142     \cline{2-33}
 143
 144   \end{tabular}
 145   \end{usepicture}
 146 \caption{Le classi di indirizzi secondo IPv4.}
 147 \label{tab:IP_ipv4class}
 148 \end{table}
 149
 150 Le classi usate per il dispiegamento delle reti sono le prime tre; la classe D
 151 è destinata al (non molto usato) \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 \tabref{tab:IP_ipv4class}
 155 è largamente inefficiente in quanto se ad un utente necessita anche solo un
 156 indirizzo in più dei 256 disponibili con una classe A occorre passare a una
 157 classe B, con un conseguente spreco di numeri.
 158
 159 Inoltre, in particolare per le reti di classe C, la presenza di tanti
 160 indirizzi di rete diversi comporta una crescita enorme delle tabelle di
 161 instradamento che ciascun router dovrebbe tenere in memoria per sapere dove
 162 inviare il pacchetto, con conseguente crescita dei tempi di processo da parte
 163 di questi ultimi ed inefficienza nel trasporto.
 164
 165 \begin{table}[htb]
 166   \centering
 167   \footnotesize
 168   \begin{usepicture}
 169   \begin{tabular} {c@{\hspace{1mm}\vrule}
 170       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
 171       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
 172       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
 173       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
 174       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\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     \omit&
 179     \multicolumn{12}{c}{$n$ bit}&\multicolumn{20}{c}{$32-n$ bit} \\
 180     \cline{2-33}
 181     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 182     CIDR &
 183     \multicolumn{12}{@{}c@{\vrule}}{\parbox[c]{36mm}{\centering net Id}} &
 184     \multicolumn{20}{@{}c@{\vrule}}{\parbox[c]{60mm}{\centering host Id}} \\
 185     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 186     \cline{2-33}
 187   \end{tabular}
 188   \end{usepicture}
 189 \caption{Uno esempio di indirizzamento CIDR.}
 190 \label{tab:IP_ipv4cidr}
 191 \end{table}
 192
 193 Per questo nel 1992 è stato introdotto un indirizzamento senza classi (il
 194 CIDR, \textit{Classless Inter-Domain Routing}) in cui il limite fra i bit
 195 destinati a indicare il numero di rete e quello destinati a indicare l'host
 196 finale può essere piazzato in qualunque punto (vedi \tabref{tab:IP_ipv4cidr}),
 197 permettendo di accorpare più classi A su un'unica rete o suddividere una
 198 classe B e diminuendo al contempo il numero di indirizzi di rete da inserire
 199 nelle tabelle di instradamento dei router.
 200
 201
 202
 203
 204 \section{Il protocollo IPv6}
 205 \label{sec:ipv6_protocol}
 206
 207 Negli anni '90 con la crescita del numero di macchine connesse su Internet si
 208 arrivò a temere l'esaurimento dello spazio degli indirizzi disponibili, specie
 209 in vista di una prospettiva (per ora rivelatasi prematura) in cui ogni
 210 apparecchio elettronico sarebbe stato inserito all'interno della rete.
 211
 212 Per questo motivo si iniziò a progettare una nuova versione del protocollo
 213
 214 L'attuale Internet Protocol (IPv4) viene standardizzato nel 1981
 215 dall'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc0719.txt}{RFC~719}; esso nasce per
 216 disaccoppiare le applicazioni della struttura hardware delle reti di
 217 trasmissione, e creare una interfaccia di trasmissione dei dati indipendente
 218 dal sottostante substrato di rete, che può essere realizzato con le tecnologie
 219 più disparate (Ethernet, Token Ring, FDDI, etc.).
 220
 221
 222 \subsection{I motivi della transizione}
 223 \label{sec:IP_whyipv6}
 224
 225 Negli ultimi anni la crescita vertiginosa del numero di macchine connesse a
 226 internet ha iniziato a far emergere i vari limiti di IPv4; in particolare si
 227 è iniziata a delineare la possibilità di arrivare a una carenza di
 228 indirizzi disponibili.
 229
 230 In realtà il problema non è propriamente legato al numero di indirizzi
 231 disponibili; infatti con 32 bit si hanno $2^{32}$, cioè circa 4 miliardi,
 232 numeri diversi possibili, che sono molti di più dei computer attualmente
 233 esistenti.
 234
 235 Il punto è che la suddivisione di questi numeri nei due livelli rete/host e
 236 l'utilizzo delle classi di indirizzamento mostrate in precedenza, ha
 237 comportato che, nella sua evoluzione storica, il dispiegamento delle reti e
 238 l'allocazione degli indirizzi siano stati inefficienti; neanche l'uso del CIDR
 239 ha permesso di eliminare le inefficienze che si erano formate, dato che il
 240 ridispiegamento degli indirizzi comporta cambiamenti complessi a tutti i
 241 livelli e la riassegnazione di tutti gli indirizzi dei computer di ogni
 242 sottorete.
 243
 244 Diventava perciò necessario progettare un nuovo protocollo che permettesse
 245 di risolvere questi problemi, e garantisse flessibilità sufficiente per
 246 poter continuare a funzionare a lungo termine; in particolare necessitava un
 247 nuovo schema di indirizzamento che potesse rispondere alle seguenti
 248 necessità:
 249
 250 \begin{itemize}
 251 \item un maggior numero di numeri disponibili che consentisse di non restare
 252   più a corto di indirizzi
 253 \item un'organizzazione gerarchica più flessibile dell'attuale
 254 \item uno schema di assegnazione degli indirizzi in grado di minimizzare le
 255   dimensioni delle tabelle di instradamento
 256 \item uno spazio di indirizzi che consentisse un passaggio automatico dalle
 257   reti locali a internet
 258 \end{itemize}
 259
 260
 261 \subsection{Principali caratteristiche di IPv6}
 262 \label{sec:IP_ipv6over}
 263
 264 Per rispondere alle esigenze descritte in \secref{sec:IP_whyipv6} IPv6 nasce
 265 come evoluzione di IPv4, mantendone inalterate le funzioni che si sono
 266 dimostrate valide, eliminando quelle inutili e aggiungendone poche altre
 267 ponendo al contempo una grande attenzione a mantenere il protocollo il più
 268 snello e veloce possibile.
 269
 270 I cambiamenti apportati sono comunque notevoli e possono essere riassunti a
 271 grandi linee nei seguenti punti:
 272 \begin{itemize}
 273 \item l'espansione delle capacità di indirizzamento e instradamento, per
 274   supportare una gerarchia con più livelli di indirizzamento, un numero di
 275   nodi indirizzabili molto maggiore e una autoconfigurazione degli indirizzi
 276 \item l'introduzione un nuovo tipo di indirizzamento, l'\textit{anycast} che
 277   si aggiungono agli usuali \textit{unycast} e \textit{multicast}
 278 \item la semplificazione del formato dell'intestazione, eliminando o rendendo
 279   opzionali alcuni dei campi di IPv4, per eliminare la necessità di
 280   riprocessamento della stessa da parte dei router e contenere l'aumento di
 281   dimensione dovuto ai nuovi indirizzi
 282 \item un supporto per le opzioni migliorato, per garantire una trasmissione
 283   più efficiente del traffico normale, limiti meno stringenti sulle
 284   dimensioni delle opzioni, e la flessibilità necessaria per introdurne di
 285   nuove in futuro
 286 \item il supporto per delle capacità di qualità di servizio (QoS) che
 287   permetta di identificare gruppi di dati per i quali si può provvedere un
 288   trattamento speciale (in vista dell'uso di internet per applicazioni
 289   multimediali e/o ``real-time'')
 290 \end{itemize}
 291
 292
 293 \subsection{L'intestazione di IPv6}
 294 \label{sec:IP_ipv6head}
 295
 296 Per capire le caratteristiche di IPv6 partiamo dall'intestazione usata dal
 297 protocollo per gestire la trasmissione dei pacchetti; in
 298 \figref{fig:IP_ipv6head} è riportato il formato dell'intestazione di IPv6 da
 299 confrontare con quella di IPv4 in \figref{fig:IP_ipv4_head}. La spiegazione del
 300 significato dei vari campi delle due intestazioni è riportato rispettivamente
 301 in \tabref{tab:IP_ipv6field} e \tabref{tab:IP_ipv4field})
 302
 303 % \begin{table}[htb]
 304 %   \footnotesize
 305 %   \begin{center}
 306 %     \begin{tabular}{@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}
 307 %         @{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}
 308 %         @{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule} }
 309 %     \multicolumn{8}{@{}c@{}}{0\hfill 15 16\hfill 31}\\
 310 %     \hline
 311 %     \centering version&\centering priority&
 312 %     \multicolumn{6}{@{}p{96mm}@{\vrule}}{\centering flow label} \\
 313 %     \hline
 314 %     \multicolumn{4}{@{\vrule}p{64mm}@{\vrule}}{\centering payload length} &
 315 %     \multicolumn{2}{@{}p{32mm}@{\vrule}}{\centering next header} &
 316 %     \multicolumn{2}{@{}p{32mm}@{\vrule}}{\centering hop limit}\\
 317 %     \hline
 318 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
 319 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
 320 %       source} \\
 321 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
 322 %       IP address} \\
 323 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
 324 %     \hline
 325 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
 326 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
 327 %       destination} \\
 328 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
 329 %      IP address} \\
 330 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
 331 %     \hline
 332 %     \end{tabular}
 333 %     \caption{L'intestazione o \textit{header} di IPv6}
 334 %     \label{tab:IP_ipv6head}
 335 %   \end{center}
 336 % \end{table}
 337
 338 \begin{figure}[htb]
 339   \centering
 340   \includegraphics[width=10cm]{img/ipv6_head}
 341   \caption{L'intestazione o \textit{header} di IPv6.}
 342   \label{fig:IP_ipv6head}
 343 \end{figure}
 344
 345
 346 Come si può notare l'intestazione di IPv6 diventa di dimensione fissa, pari a
 347 40 byte, contro una dimensione (minima, in assenza di opzioni) di 20 byte per
 348 IPv4; un semplice raddoppio nonostante lo spazio destinato agli indirizzi sia
 349 quadruplicato, questo grazie a una notevole semplificazione che ha ridotto il
 350 numero dei campi da 12 a 8.
 351
 352 \begin{table}[htb]
 353   \begin{center}
 354   \footnotesize
 355     \begin{tabular}{|l|c|p{8cm}|}
 356       \hline
 357       \textbf{Nome} & \textbf{Lunghezza} & \textbf{Significato} \\
 358       \hline
 359       \hline
 360       \textit{version}       &  4 bit &
 361       \textsl{versione}, nel caso specifico vale sempre 6\\
 362       \textit{priority}      &  4 bit &
 363       \textsl{priorità}, vedi Sez.~\ref{sec:prio} \\
 364       \textit{flow label}    & 24 bit &
 365       \textsl{etichetta di flusso}, vedi Sez.~\ref{sec:IP_ipv6_flow}\\
 366       \textit{payload length} & 16 bit &
 367       \textsl{lunghezza del carico}, cioè del corpo dei dati che segue
 368       l'intestazione, in byte. \\
 369       \textit{next header}   &  8 bit & \textsl{intestazione successiva},
 370       identifica il tipo di pacchetto che segue l'intestazione di IPv6, usa
 371       gli stessi valori del campo protocollo nell'intestazione di IPv4\\
 372       \textit{hop limit}     &  8 bit & \textsl{limite di salti},
 373       stesso significato del \textit{time to live} nell'intestazione di IPv4,
 374       è decrementato di uno ogni volta che un nodo ritrasmette il
 375       pacchetto, se arriva a zero il pacchetto viene scartato \\
 376       \textit{source IP}     & 128 bit & \textsl{indirizzo di origine} \\
 377       \textit{destination IP}& 128 bit & \textsl{indirizzo di destinazione}\\
 378       \hline
 379     \end{tabular}
 380     \caption{Legenda per il significato dei campi dell'intestazione di IPv6}
 381     \label{tab:IP_ipv6field}
 382   \end{center}
 383 \end{table}
 384
 385 Abbiamo già anticipato in \secref{sec:IP_ipv6over} uno dei criteri principali
 386 nella progettazione di IPv6 è stato quello di ridurre al minimo il tempo di
 387 processamento dei pacchetti da parte dei router, un confronto con
 388 l'intestazione di IPv4 (vedi \figref{fig:IP_ipv4_head}) mostra le seguenti
 389 differenze:
 390
 391 \begin{itemize}
 392 \item è stato eliminato il campo \textit{header length} in quanto le opzioni
 393   sono state tolte dall'intestazione che ha così dimensione fissa; ci possono
 394   essere più intestazioni opzionali (\textsl{intestazioni di estensione}, vedi
 395   \secref{sec:IP_ipv6_extens}), ciascuna delle quali avrà un suo campo di
 396   lunghezza all'interno.
 397 \item l'intestazione e gli indirizzi sono allineati a 64 bit, questo rende più
 398   veloce il processo da parte di computer con processori a 64 bit.
 399 \item i campi per gestire la frammentazione (\textit{identification},
 400   \textit{flag} e \textit{fragment offset}) sono stati eliminati; questo
 401   perché la  frammentazione è un'eccezione che non deve rallentare il
 402   processo dei pacchetti nel caso normale.
 403 \item è stato eliminato il campo \textit{checksum} in quanto tutti i
 404   protocolli di livello superiore (TCP, UDP e ICMPv6) hanno un campo di
 405   checksum che include, oltre alla loro intestazione e ai dati, pure i campi
 406   \textit{payload length}, \textit{next header}, e gli indirizzi di origine e
 407   di destinazione; una checksum esiste anche per la gran parte protocolli di
 408   livello inferiore (anche se quelli che non lo hanno, come SLIP, non possono
 409   essere usati con grande affidabilità); con questa scelta si è ridotto di
 410   molti tempo di riprocessamento dato che i router non hanno più la
 411   necessità di ricalcolare la checksum ad ogni passaggio di un pacchetto per
 412   il cambiamento del campo \textit{hop limit}.
 413 \item è stato eliminato il campo \textit{type of service}, che praticamente
 414   non è mai stato utilizzato; una parte delle funzionalità ad esso delegate
 415   sono state reimplementate (vedi il campo \textit{priority} al prossimo
 416   punto) con altri metodi.
 417 \item è stato introdotto un nuovo campo \textit{flow label}, che viene usato,
 418   insieme al campo \textit{priority} (che recupera i bit di precedenza del
 419   campo \textit{type of service}) per implementare la gestione di una
 420   ``\textsl{qualità di servizio}'' (vedi \secref{sec:IP_ipv6_qos}) che
 421   permette di identificare i pacchetti appartenenti a un ``\textsl{flusso}''
 422   di dati per i quali si può provvedere un trattamento speciale.
 423 \end{itemize}
 424
 425
 426 \begin{figure}[htb]
 427   \centering
 428   \includegraphics[width=10cm]{img/ipv4_head}
 429   \caption{L'intestazione o \textit{header} di IPv4.}
 430   \label{fig:IP_ipv4_head}
 431 \end{figure}
 432
 433 \begin{table}[htb]
 434   \footnotesize
 435   \begin{center}
 436     \begin{tabular}{|l|c|p{9cm}|}
 437       \hline
 438       \textbf{Nome} & \textbf{Bit} & \textbf{Significato} \\
 439       \hline
 440       \hline
 441       \textit{version}          &  4  & \textsl{versione}, nel caso
 442       specifico vale sempre 4\\
 443       \textit{head length}      &  4  &\textsl{lunghezza dell'intestazione},
 444       in multipli di 32 bit\\
 445       \textit{type of service}  &  8  & \textsl{tipo di servizio},
 446       consiste in: 3 bit di precedenza,
 447       correntemente ignorati; un bit non usato a 0;  4 bit che identificano
 448       il tipo di servizio richiesto, uno solo dei quali può essere 1\\
 449       \textit{total length}     & 16  & \textsl{lunghezza totale}, indica
 450       la dimensione del pacchetto IP in byte\\
 451       \textit{identification}   & 16  & \textsl{identificazione},
 452       assegnato alla creazione, è aumentato di uno all'origine della
 453       trasmissione di ciascun pacchetto, ma resta lo stesso per i
 454       pacchetti frammentati\\
 455       \textit{flag}             &  3  &
 456       \textsl{flag} bit di frammentazione, uno indica se un
 457       pacchetto è frammentato, un'altro se ci sono ulteriori frammenti, e
 458       un'altro se il pacchetto non può essere frammentato. \\
 459       \textit{fragmentation offset} & 13  & \textsl{offset di frammento},
 460       indica la posizione del frammento rispetto al pacchetto originale\\
 461       \textit{time to live}    & 16 & \textsl{tempo di vita},
 462       ha lo stesso significato di
 463       \textit{hop limit}, vedi Tab.~\ref{tab:IP_ipv6field}\\
 464       \textit{protocol}        &  8  & \textsl{protocollo}
 465       identifica il tipo di pacchetto che segue
 466       l'intestazione di IPv4\\
 467       \textit{header checksum} & 16  & \textsl{checksum di intestazione},
 468       somma di controllo per l'intestazione\\
 469       \textit{source IP}       & 32  & \textsl{indirizzo di origine}\\
 470       \textit{destination IP}  & 32  & \textsl{indirizzo di destinazione}\\
 471       \hline
 472     \end{tabular}
 473     \caption{Legenda per il significato dei campi dell'intestazione di IPv4}
 474     \label{tab:IP_ipv4field}
 475   \end{center}
 476 \end{table}
 477
 478 Oltre alle differenze precedenti, relative ai singoli campi nell'intestazione,
 479 ulteriori caratteristiche che diversificano il comportamento di IPv4 da
 480 quello di IPv6 sono le seguenti:
 481
 482 \begin{itemize}
 483 \item il broadcasting non è previsto in IPv6, le applicazioni che lo usano
 484   dovono essere reimplementate usando il multicasting (vedi
 485   \secref{sec:IP_ipv6_multicast}), che da opzionale diventa obbligatorio.
 486 \item è stato introdotto un nuovo tipo di indirizzi, gli \textit{anycast}.
 487 \item i router non possono più frammentare i pacchetti lungo il cammino, la
 488   frammentazione di pacchetti troppo grandi potrà essere gestita solo ai
 489   capi della comunicazione (usando un'apposita estensione vedi
 490   \secref{sec:IP_ipv6_extens}).
 491 \item IPv6 richiede il supporto per il \textit{path MTU discovery} (cioè il
 492   protocollo per la selezione della massima lunghezza del pacchetto); seppure
 493   questo sia in teoria opzionale, senza di esso non sarà possibile inviare
 494   pacchetti più larghi della dimensione minima (576 byte).
 495 \end{itemize}
 496
 497 \subsection{Gli indirizzi di IPv6}
 498 \label{sec:IP_ipv6_addr}
 499
 500 Come già abbondantemente anticipato la principale novità di IPv6 è
 501 costituita dall'ampliamento dello spazio degli indirizzi, che consente di avere
 502 indirizzi disponibili in un numero dell'ordine di quello degli atomi che
 503 costituiscono la terra.
 504
 505 In realtà l'allocazione di questi indirizzi deve tenere conto della
 506 necessità di costruire delle gerarchie che consentano un instradamento
 507 rapido ed efficiente dei pacchetti, e flessibilità nel dispiegamento delle
 508 reti, il che comporta una riduzione drastica dei numeri utilizzabili; uno
 509 studio sull'efficienza dei vari sistemi di allocazione usati in altre
 510 architetture (come i sistemi telefonici) è comunque giunto alla conclusione
 511 che anche nella peggiore delle ipotesi IPv6 dovrebbe essere in grado di
 512 fornire più di un migliaio di indirizzi per ogni metro quadro della
 513 superficie terrestre.
 514
 515
 516 \subsection{La notazione}
 517 \label{sec:IP_ipv6_notation}
 518 Con un numero di bit quadruplicato non è più possibile usare la notazione
 519 coi numeri decimali di IPv4 per rappresentare un numero IP. Per questo gli
 520 indirizzi di IPv6 sono in genere scritti come sequenze di otto numeri
 521 esadecimali di 4 cifre (cioè a gruppi di 16 bit) usando i due punti come
 522 separatore; cioè qualcosa del tipo
 523 \texttt{5f1b:df00:ce3e:e200:0020:0800:2078:e3e3}.
 524
 525
 526 Visto che la notazione resta comunque piuttosto pesante esistono alcune
 527 abbreviazioni; si può evitare di scrivere gli zeri iniziali per cui si
 528 può scrivere \texttt{1080:0:0:0:8:800:ba98:2078:e3e3}; se poi un intero è
 529 zero si può omettere del tutto, così come un insieme di zeri (ma questo
 530 solo una volta per non generare ambiguità) per cui il precedente indirizzo
 531 si può scrivere anche come \texttt{1080::8:800:ba98:2078:e3e3}.
 532
 533 Infine per scrivere un indirizzo IPv4 all'interno di un indirizzo IPv6 si
 534 può usare la vecchia notazione con i punti, per esempio
 535 \texttt{::192.84.145.138}.
 536
 537 \begin{table}[htb]
 538   \centering
 539   \footnotesize
 540   \begin{tabular}{|l|l|l|}
 541     \hline
 542     \centering \textbf{Tipo di indirizzo}
 543     & \centering \textbf{Prefisso} & {\centering \textbf{Frazione}} \\
 544     \hline
 545     \hline
 546     riservato & \texttt{0000 0000} & 1/256 \\
 547     non assegnato  & \texttt{0000 0001} & 1/256 \\
 548     \hline
 549     riservato per NSAP & \texttt{0000 001} & 1/128\\
 550     riservato per IPX & \texttt{0000 010} & 1/128\\
 551     \hline
 552     non assegnato  & \texttt{0000 011} & 1/128 \\
 553     non assegnato  & \texttt{0000 1} & 1/32 \\
 554     non assegnato  & \texttt{0001} & 1/16 \\
 555     \hline
 556     provider-based & \texttt{001} & 1/8\\
 557     \hline
 558     non assegnato  & \texttt{010} & 1/8 \\
 559     non assegnato  & \texttt{011} & 1/8 \\
 560     geografic-based& \texttt{100} & 1/8 \\
 561     non assegnato  & \texttt{101} & 1/8 \\
 562     non assegnato  & \texttt{110} & 1/8 \\
 563     non assegnato  & \texttt{1110} & 1/16 \\
 564     non assegnato  & \texttt{1111 0} & 1/32 \\
 565     non assegnato  & \texttt{1111 10} & 1/64 \\
 566     non assegnato  & \texttt{1111 110} & 1/128 \\
 567     non assegnato  & \texttt{1111 1100 0} & 1/512 \\
 568     \hline
 569     unicast link-local & \texttt{1111 1100 10} & 1/1024 \\
 570     unicast site-local & \texttt{1111 1100 11} & 1/1024 \\
 571     \hline
 572     \hline
 573     multicast & \texttt{1111 1111} & 1/256 \\
 574     \hline
 575   \end{tabular}
 576   \caption{Classificazione degli indirizzi IPv6 a seconda dei bit più
 577     significativi}
 578   \label{tab:IP_ipv6addr}
 579 \end{table}
 580
 581
 582 \subsection{La architettura degli indirizzi di IPv6}
 583 \label{sec:IP_ipv6_addr_arch}
 584
 585 Come per IPv4 gli indirizzi sono identificatori per una singola (indirizzi
 586 \textit{unicast}) o per un insieme (indirizzi \textit{multicast} e
 587 \textit{anycast}) di interfacce di rete.
 588
 589 Gli indirizzi sono sempre assegnati all'interfaccia, non al nodo che la
 590 ospita; dato che ogni interfaccia appartiene ad un nodo quest'ultimo può
 591 essere identificato attraverso uno qualunque degli indirizzi unicast delle sue
 592 interfacce. A una interfaccia possono essere associati anche più indirizzi.
 593
 594 IPv6 presenta tre tipi diversi di indirizzi: due di questi, gli indirizzi
 595 \textit{unicast} e \textit{multicast} hanno le stesse caratteristiche che in
 596 IPv4, un terzo tipo, gli indirizzi \textit{anycast} è completamente nuovo.
 597 In IPv6 non esistono più gli indirizzi \textit{broadcast}, la funzione di
 598 questi ultimi deve essere reimplementata con gli indirizzi \textit{multicast}.
 599
 600 Gli indirizzi \textit{unicast} identificano una singola interfaccia: i
 601 pacchetti mandati ad un tale indirizzo verranno inviati a quella interfaccia,
 602 gli indirizzi \textit{anycast} identificano un gruppo di interfacce tale che
 603 un pacchetto mandato a uno di questi indirizzi viene inviato alla più vicina
 604 (nel senso di distanza di routing) delle interfacce del gruppo, gli indirizzi
 605 \textit{multicast} identificano un gruppo di interfacce tale che un pacchetto
 606 mandato a uno di questi indirizzi viene inviato a tutte le interfacce del
 607 gruppo.
 608
 609 In IPv6 non ci sono più le classi ma i bit più significativi indicano il tipo
 610 di indirizzo; in \tabref{tab:IP_ipv6addr} sono riportati i valori di detti
 611 bit e il tipo di indirizzo che loro corrispondente.  I bit più significativi
 612 costituiscono quello che viene chiamato il \textit{format prefix} ed è sulla
 613 base di questo che i vari tipi di indirizzi vengono identificati.  Come si
 614 vede questa architettura di allocazione supporta l'allocazione di indirizzi
 615 per i provider, per uso locale e per il multicast; inoltre è stato riservato
 616 lo spazio per indirizzi NSAP, IPX e per le connessioni; gran parte dello
 617 spazio (più del 70\%) è riservato per usi futuri.
 618
 619 Si noti infine che gli indirizzi \textit{anycast} non sono riportati in
 620 \tabref{tab:IP_ipv6addr} in quanto allocati al di fuori dello spazio di
 621 allocazione degli indirizzi unicast.
 622
 623 \subsection{Indirizzi unicast \textit{provider-based}}
 624 \label{sec:IP_ipv6_unicast}
 625
 626 Gli indirizzi \textit{provider-based} sono gli indirizzi usati per le
 627 comunicazioni globali, questi sono definiti
 628 nell'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc2073.txt}{RFC~2073} e sono gli
 629 equivalenti degli attuali indirizzi delle classi da A a C.
 630
 631 L'autorità che presiede all'allocazione di questi indirizzi è la IANA; per
 632 evitare i problemi di crescita delle tabelle di instradamento e una procedura
 633 efficiente di allocazione la struttura di questi indirizzi è organizzata fin
 634 dall'inizio in maniera gerarchica; pertanto lo spazio di questi indirizzi è
 635 stato suddiviso in una serie di campi secondo lo schema riportato in
 636 \tabref{tab:IP_ipv6_unicast}.
 637
 638 \begin{table}[htb]
 639   \centering
 640   \footnotesize
 641   \begin{tabular} {@{\vrule}p{6mm}
 642       @{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{24mm}
 643       @{\vrule}p{30mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
 644     \multicolumn{1}{@{}c@{}}{3}&\multicolumn{1}{c}{5 bit}&
 645     \multicolumn{1}{c}{$n$ bit}&\multicolumn{1}{c}{$56-n$ bit}&
 646     \multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
 647     \hline
 648     \omit\vrule\hfill\vrule&\hspace{16mm} & & &\omit\hspace{76mm}\hfill\vrule\\
 649     \centering 010&
 650     \centering \textsl{Registry Id}&
 651     \centering \textsl{Provider Id}&
 652     \centering \textsl{Subscriber Id}&
 653     \textsl{Intra-Subscriber} \\
 654     \omit\vrule\hfill\vrule& & & &\omit\hspace{6mm}\hfill\vrule\\
 655     \hline
 656   \end{tabular}
 657 \caption{Formato di un indirizzo unicast \textit{provider-based}.}
 658 \label{tab:IP_ipv6_unicast}
 659 \end{table}
 660
 661 Al livello più alto la IANA può delegare l'allocazione a delle autorità
 662 regionali (i Regional Register) assegnando ad esse dei blocchi di indirizzi; a
 663 queste autorità regionali è assegnato un Registry Id che deve seguire
 664 immediatamente il prefisso di formato. Al momento sono definite tre registri
 665 regionali (INTERNIC, RIPE NCC e APNIC), inoltre la IANA si è riservata la
 666 possibilità di allocare indirizzi su base regionale; pertanto sono previsti
 667 i seguenti possibili valori per il \textsl{Registry Id};
 668 gli altri valori restano riservati per la IANA.
 669 \begin{table}[htb]
 670   \centering
 671   \footnotesize
 672     \begin{tabular}{|l|l|l|}
 673       \hline
 674       \textbf{Regione} & \textbf{Registro} & \textbf{Id} \\
 675       \hline
 676       \hline
 677       Nord America &INTERNIC & \texttt{11000} \\
 678       Europa & RIPE NCC & \texttt{01000} \\
 679       Asia & APNIC & \texttt{00100} \\
 680       Multi-regionale & IANA &\texttt{10000} \\
 681       \hline
 682     \end{tabular}
 683     \caption{Valori dell'identificativo dei
 684       Regional Register allocati ad oggi.}
 685     \label{tab:IP_ipv6_regid}
 686 \end{table}
 687
 688 L'organizzazione degli indirizzi prevede poi che i due livelli successivi, di
 689 suddivisione fra \textit{Provider Id}, che identifica i grandi fornitori di
 690 servizi, e \textit{Subscriber Id}, che identifica i fruitori, sia gestita dai
 691 singoli registri regionali. Questi ultimi dovranno definire come dividere lo
 692 spazio di indirizzi assegnato a questi due campi (che ammonta a un totale di
 693 56~bit), definendo lo spazio da assegnare al \textit{Provider Id} e
 694 al \textit{Subscriber Id}, ad essi spetterà inoltre anche l'allocazione dei
 695 numeri di \textit{Provider Id} ai singoli fornitori, ai quali sarà delegata
 696 l'autorità di allocare i \textit{Subscriber Id} al loro interno.
 697
 698 L'ultimo livello è quello \textit{Intra-subscriber} che è lasciato alla
 699 gestione dei singoli fruitori finali, gli indirizzi \textit{provider-based}
 700 lasciano normalmente gli ultimi 64~bit a disposizione per questo livello, la
 701 modalità più immediata è quella di usare uno schema del tipo mostrato in
 702 \tabref{tab:IP_ipv6_uninterf} dove l'\textit{Interface Id} è dato dal
 703 MAC-address a 48~bit dello standard Ethernet, scritto in genere nell'hardware
 704 delle scheda di rete, e si usano i restanti 16~bit per indicare la sottorete.
 705
 706 \begin{table}[htb]
 707   \centering
 708   \footnotesize
 709   \begin{tabular} {@{\vrule}p{64mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
 710     \multicolumn{1}{c}{64 bit}&\multicolumn{1}{c}{16 bit}&
 711     \multicolumn{1}{c}{48 bit}\\
 712     \hline
 713     \omit\vrule\hfill\vrule&\hspace{16mm}&\omit\hspace{48mm}\hfill\vrule\\
 714     \centering \textsl{Subscriber Prefix}&
 715     \centering \textsl{Subnet Id}&
 716     \textsl{Interface Id}\\
 717     \omit\vrule\hfill\vrule& &\omit\hspace{6mm}\hfill\vrule\\
 718     \hline
 719   \end{tabular}
 720 \caption{Formato del campo \textit{Intra-subscriber} per un indirizzo unicast
 721   \textit{provider-based}.}
 722 \label{tab:IP_ipv6_uninterf}
 723 \end{table}
 724
 725 Qualora si dovesse avere a che fare con una necessità di un numero più
 726 elevato di sottoreti, il precedente schema andrebbe modificato, per evitare
 727 l'enorme spreco dovuto all'uso dei MAC-address, a questo scopo si possono
 728 usare le capacità di autoconfigurazione di IPv6 per assegnare indirizzi
 729 generici con ulteriori gerarchie per sfruttare efficacemente tutto lo spazio
 730 di indirizzi.
 731
 732 Un registro regionale può introdurre un ulteriore livello nella gerarchia
 733 degli indirizzi, allocando dei blocchi per i quali delegare l'autorità a dei
 734 registri nazionali, quest'ultimi poi avranno il compito di gestire la
 735 attribuzione degli indirizzi per i fornitori di servizi nell'ambito del/i
 736 paese coperto dal registro nazionale con le modalità viste in precedenza.
 737 Una tale ripartizione andrà effettuata all'interno dei soliti 56~bit come
 738 mostrato in \tabref{tab:IP_ipv6_uninaz}.
 739
 740 \begin{table}[htb]
 741   \centering
 742   \footnotesize
 743   \begin{tabular} {@{\vrule}p{3mm}
 744       @{\vrule}p{10mm}@{\vrule}p{12mm}@{\vrule}p{18mm}
 745       @{\vrule}p{18mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
 746     \multicolumn{1}{@{}c@{}}{3}&\multicolumn{1}{c}{5 bit}&
 747     \multicolumn{1}{c}{n bit}&\multicolumn{1}{c}{m bit}&
 748     \multicolumn{1}{c}{56-n-m bit}&\multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
 749     \hline
 750     \omit\vrule\hfill\vrule& & & & &\omit\hspace{64mm}\hfill\vrule\\
 751     \centering \texttt{3}&
 752     \centering \textsl{Reg.}&
 753     \centering \textsl{Naz.}&
 754     \centering \textsl{Prov.}&
 755     \centering \textsl{Subscr.}&
 756     \textsl{Intra-Subscriber} \\
 757     \omit\vrule\hfill\vrule &&&&&\\
 758     \hline
 759   \end{tabular}
 760 \caption{Formato di un indirizzo unicast \textit{provider-based} che prevede
 761       un registro nazionale.}
 762 \label{tab:IP_ipv6_uninaz}
 763 \end{table}
 764
 765
 766 \subsection{Indirizzi ad uso locale}
 767 \label{sec:IP_ipv6_linksite}
 768
 769 Gli indirizzi ad uso locale sono indirizzi unicast che sono instradabili solo
 770 localmente (all'interno di un sito o di una sottorete), e possono avere una
 771 unicità locale o globale.
 772
 773 Questi indirizzi sono pensati per l'uso all'interno di un sito per mettere su
 774 una comunicazione locale immediata, o durante le fasi di autoconfigurazione
 775 prima di avere un indirizzo globale.
 776
 777 \begin{table}[htb]
 778   \centering
 779   \footnotesize
 780   \begin{tabular} {@{\vrule}p{10mm}@{\vrule}p{54mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
 781     \multicolumn{1}{c}{10} &\multicolumn{1}{c}{54 bit} &
 782     \multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
 783     \hline
 784     \omit\vrule\hfill\vrule & & \omit\hspace{64mm}\hfill\vrule\\
 785     \centering \texttt{FE80}&
 786     \centering\texttt{0000 .   .   .   .   . 0000} &
 787     Interface Id \\
 788     \omit\vrule\hfill\vrule & &\\
 789     \hline
 790 \end{tabular}
 791 \caption{Formato di un indirizzo \textit{link-local}.}
 792 \label{tab:IP_ipv6_linklocal}
 793 \end{table}
 794
 795 Ci sono due tipi di indirizzi, \textit{link-local} e \textit{site-local}. Il
 796 primo è usato per un singolo link; la struttura è mostrata in
 797 \tabref{tab:IP_ipv6_linklocal}, questi indirizzi iniziano sempre per
 798 \texttt{FE80} e vengono in genere usati per la configurazione automatica
 799 dell'indirizzo al bootstrap e per la ricerca dei vicini (vedi
 800 \ref{sec:IP_ipv6_autoconf}); un pacchetto che abbia tale indirizzo come
 801 sorgente o destinazione non deve venire ritrasmesso dai router.
 802
 803 Un indirizzo \textit{site-local} invece è usato per l'indirizzamento
 804 all'interno di un sito che non necessita di un prefisso globale; la struttura
 805 è mostrata in \tabref{tab:IP_ipv6_sitelocal}, questi indirizzi iniziano sempre
 806 per \texttt{FEC0} e non devono venire ritrasmessi dai router all'esterno del
 807 sito stesso; sono in sostanza gli equivalenti degli indirizzi riservati per
 808 reti private definiti su IPv4.  Per entrambi gli indirizzi il campo
 809 \textit{Interface Id} è un identificatore che deve essere unico nel dominio in
 810 cui viene usato, un modo immediato per costruirlo è quello di usare il
 811 MAC-address delle schede di rete.
 812
 813 \begin{table}[!h]
 814   \centering
 815   \footnotesize
 816   \begin{tabular} {@{\vrule}p{10mm}@{\vrule}p{38mm}@{\vrule}p{16mm}
 817       @{\vrule}c@{\vrule}}
 818     \multicolumn{1}{c}{10} &\multicolumn{1}{c}{38 bit} &
 819     \multicolumn{1}{c}{16 bit} &\multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
 820     \hline
 821     \omit\vrule\hfill\vrule& & & \omit\hspace{64mm}\hfill\vrule\\
 822     \centering \texttt{FEC0}&
 823     \centering \texttt{0000 .   .   . 0000}&
 824     \centering Subnet Id &
 825     Interface Id\\
 826     \omit\vrule\hfill\vrule& & &\\
 827     \hline
 828 \end{tabular}
 829 \caption{Formato di un indirizzo \textit{site-local}.}
 830 \label{tab:IP_ipv6_sitelocal}
 831 \end{table}
 832
 833 Gli indirizzi di uso locale consentono ad una organizzazione che non è
 834 (ancora) connessa ad Internet di operare senza richiedere un prefisso globale,
 835 una volta che in seguito l'organizzazione venisse connessa a Internet
 836 potrebbe continuare a usare la stessa suddivisione effettuata con gli
 837 indirizzi \textit{site-local} utilizzando un prefisso globale e la
 838 rinumerazione degli indirizzi delle singole macchine sarebbe automatica.
 839
 840 \subsection{Indirizzi riservati}
 841 \label{sec:IP_ipv6_reserved}
 842
 843 Alcuni indirizzi sono riservati per scopi speciali, in particolare per scopi
 844 di compatibilità.
 845
 846 Un primo tipo sono gli indirizzi \textit{IPv4 mappati su IPv6} (mostrati in
 847 \tabref{tab:IP_ipv6_map}), questo sono indirizzi unicast che vengono usati per
 848 consentire ad applicazioni IPv6 di comunicare con host capaci solo di IPv4;
 849 questi sono ad esempio gli indirizzi generati da un DNS quando l'host
 850 richiesto supporta solo IPv4; l'uso di un tale indirizzo in un socket IPv6
 851 comporta la generazione di un pacchetto IPv4 (ovviamente occorre che sia IPv4
 852 che IPv6 siano supportati sull'host di origine).
 853
 854 \begin{table}[!htb]
 855   \centering
 856   \footnotesize
 857   \begin{tabular} {@{\vrule}p{80mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
 858     \multicolumn{1}{c}{80 bit} &\multicolumn{1}{c}{16 bit} &
 859     \multicolumn{1}{c}{32 bit} \\
 860     \hline
 861     \omit\vrule\hfill\vrule& &\omit\hspace{32mm}\hfill\vrule\\
 862     \centering
 863     \texttt{0000 .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   . 0000} &
 864     \centering\texttt{FFFF} &
 865     IPv4 address \\
 866     \omit\vrule\hfill\vrule& &\\
 867     \hline
 868 \end{tabular}
 869 \caption{Formato di un indirizzo IPV4 mappato su IPv6.}
 870 \label{tab:IP_ipv6_map}
 871 \end{table}
 872
 873 Un secondo tipo di indirizzi di compatibilità sono gli \textsl{IPv4
 874   compatibili IPv6} (vedi \tabref{tab:IP_ipv6_comp}) usati nella transizione
 875 da IPv4 a IPv6: quando un nodo che supporta sia IPv6 che IPv4 non ha un router
 876 IPv6 deve usare nel DNS un indirizzo di questo tipo, ogni pacchetto IPv6
 877 inviato a un tale indirizzo verrà automaticamente incapsulato in IPv4.
 878
 879 \begin{table}[htb]
 880   \centering
 881   \footnotesize
 882   \begin{tabular} {@{\vrule}p{80mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{32mm}@{\vrule}}
 883     \multicolumn{1}{c}{80 bit} &\multicolumn{1}{c}{16 bit} &
 884     \multicolumn{1}{c}{32 bit} \\
 885     \hline
 886     \omit\vrule\hfill\vrule& &\omit\hspace{32mm}\hfill\vrule\\
 887     \centering
 888     \texttt{0000 .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   . 0000} &
 889     \centering\texttt{0000} &
 890     \parbox{32mm}{\centering IPv4 address} \\
 891     \omit\vrule\hfill\vrule& &\\
 892     \hline
 893 \end{tabular}
 894 \caption{Formato di un indirizzo IPV4 mappato su IPv6.}
 895 \label{tab:IP_ipv6_comp}
 896 \end{table}
 897
 898 Altri indirizzi speciali sono il \textit{loopback address}, costituito da 127
 899 zeri ed un uno (cioè \texttt{::1}) e l'\textsl{indirizzo generico}
 900 costituito da tutti zeri (scritto come \texttt{0::0} o ancora più
 901 semplicemente come \texttt{:}) usato in genere quando si vuole indicare
 902 l'accettazione di una connessione da qualunque host.
 903
 904 \subsection{Multicasting}
 905 \label{sec:IP_ipv6_multicast}
 906
 907 Gli indirizzi \textit{multicast} sono usati per inviare un pacchetto a un
 908 gruppo di interfacce; l'indirizzo identifica uno specifico gruppo di multicast
 909 e il pacchetto viene inviato a tutte le interfacce di detto gruppo.
 910 Un'interfaccia può appartenere ad un numero qualunque numero di gruppi di
 911 multicast. Il formato degli indirizzi \textit{multicast} è riportato in
 912 \tabref{tab:IP_ipv6_multicast}:
 913
 914 \begin{table}[htb]
 915   \centering
 916   \footnotesize
 917   \begin{tabular} {@{\vrule}p{12mm}
 918       @{\vrule}p{6mm}@{\vrule}p{6mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
 919     \multicolumn{1}{c}{8}&\multicolumn{1}{c}{4}&
 920     \multicolumn{1}{c}{4}&\multicolumn{1}{c}{112 bit} \\
 921     \hline
 922     \omit\vrule\hfill\vrule& & & \omit\hspace{104mm}\hfill\vrule\\
 923     \centering\texttt{FF}&
 924     \centering flag &
 925     \centering scop&
 926     Group Id\\
 927     \omit\vrule\hfill\vrule &&&\\
 928     \hline
 929   \end{tabular}
 930 \caption{Formato di un indirizzo \textit{multicast}.}
 931 \label{tab:IP_ipv6_multicast}
 932 \end{table}
 933
 934 Il prefisso di formato per tutti gli indirizzi \textit{multicast} è
 935 \texttt{FF}, ad esso seguono i due campi il cui significato è il seguente:
 936
 937 \begin{itemize}
 938 \item \textsl{flag}: un insieme di 4 bit, di cui i primi tre sono riservati e
 939   posti a zero, l'ultimo è zero se l'indirizzo è permanente (cioè un
 940   indirizzo noto, assegnato dalla IANA), ed è uno se invece l'indirizzo è
 941   transitorio.
 942 \item \textsl{scop} è un numero di quattro bit che indica il raggio di
 943   validità dell'indirizzo, i valori assegnati per ora sono riportati in
 944   \tabref{tab:IP_ipv6_multiscope}.
 945 \end{itemize}
 946
 947
 948
 949 \begin{table}[!htb]
 950   \centering
 951   \footnotesize
 952   \begin{tabular}[c]{|c|l|c|l|}
 953     \hline
 954     \multicolumn{4}{|c|}{\bf Gruppi di multicast} \\
 955     \hline
 956     \hline
 957     0 & riservato & 8 & organizzazione locale \\
 958     1 & nodo locale & 9 & non assegnato \\
 959     2 & collegamento locale & A & non assegnato \\
 960     3 & non assegnato & B & non assegnato \\
 961     4 & non assegnato & C & non assegnato \\
 962     5 & sito locale & D & non assegnato \\
 963     6 & non assegnato & E & globale \\
 964     7 & non assegnato & F & riservato \\
 965     \hline
 966   \end{tabular}
 967 \caption{Possibili valori del campo \textsl{scop} di un indirizzo multicast.}
 968 \label{tab:IP_ipv6_multiscope}
 969 \end{table}
 970
 971 Infine l'ultimo campo identifica il gruppo di multicast, sia permanente che
 972 transitorio, all'interno del raggio di validità del medesimo. Alcuni
 973 indirizzi multicast, riportati in \tabref{tab:multiadd} sono già riservati
 974 per il funzionamento della rete.
 975
 976 \begin{table}[!htb]
 977   \centering
 978   \footnotesize
 979   \begin{tabular}[c]{|l|l|l|}
 980     \hline
 981     \textbf{Uso}& \textbf{Indirizzi riservati} & \textbf{Definizione}\\
 982     \hline
 983     \hline
 984     all-nodes       & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:0:1}  &
 985                       \href{http://www.ietf.org/rfc/rfc1970.txt}{RFC~1970} \\
 986     all-routers     & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:0:2}  &
 987                       \href{http://www.ietf.org/rfc/rfc1970.txt}{RFC~1970} \\
 988     all-rip-routers & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:0:9}  &
 989                       \href{http://www.ietf.org/rfc/rfc2080.txt}{RFC~2080} \\
 990     all-cbt-routers & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:0:10} & \\
 991     reserved        & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:0}  & IANA \\
 992     link-name       & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:1}  &  \\
 993     all-dhcp-agents & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:2}  & \\
 994     all-dhcp-servers& \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:3}  & \\
 995     all-dhcp-relays & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:4}  & \\
 996     solicited-nodes & \texttt{FFxx:0:0:0:0:1:0:0}  &
 997                       \href{http://www.ietf.org/rfc/rfc1970.txt}{RFC~1970} \\
 998     \hline
 999   \end{tabular}
1000 \caption{Gruppi multicast predefiniti.}
1001 \label{tab:multiadd}
1002 \end{table}
1003
1004 L'utilizzo del campo di \textit{scope} e di questi indirizzi predefiniti serve
1005 a recuperare le funzionalità del broadcasting (ad esempio inviando un
1006 pacchetto all'indirizzo \texttt{FF02:0:0:0:0:0:0:1} si raggiungono tutti i
1007 nodi locali).
1008
1009
1010 \subsection{Indirizzi \textit{anycast}}
1011 \label{sec:IP_anycast}
1012
1013 Gli indirizzi \textit{anycast} sono indirizzi che vengono assegnati ad un
1014 gruppo di interfacce: un pacchetto indirizzato a questo tipo di indirizzo
1015 viene inviato al componente del gruppo più ``\textsl{vicino}'' secondo la
1016 distanza di instradamento calcolata dai router.
1017
1018 Questi indirizzi sono allocati nello stesso spazio degli indirizzi unicast,
1019 usando uno dei formati disponibili, e per questo, sono da essi assolutamente
1020 indistinguibili. Quando un indirizzo unicast viene assegnato a più interfacce
1021 (trasformandolo in un anycast) il computer su cui è l'interfaccia deve essere
1022 configurato per tener conto del fatto.
1023
1024 Gli indirizzi anycast consentono a un nodo sorgente di inviare pacchetti a una
1025 destinazione su un gruppo di possibili interfacce selezionate. La sorgente non
1026 deve curarsi di come scegliere l'interfaccia più vicina, compito che tocca al
1027 sistema di instradamento (in sostanza la sorgente non ha nessun controllo
1028 sulla selezione).
1029
1030 Gli indirizzi anycast, quando vengono usati come parte di una sequenza di
1031 instradamento, consentono ad esempio ad un nodo di scegliere quale fornitore
1032 vuole usare (configurando gli indirizzi anycast per identificare i router di
1033 uno stesso provider).
1034
1035 Questi indirizzi pertanto possono essere usati come indirizzi intermedi in una
1036 intestazione di instradamento o per identificare insiemi di router connessi a
1037 una particolare sottorete, o che forniscono l'accesso a un certo sotto
1038 dominio.
1039
1040 L'idea alla base degli indirizzi anycast è perciò quella di utilizzarli per
1041 poter raggiungere il fornitore di servizio più vicino; ma restano aperte tutta
1042 una serie di problematiche, visto che una connessione con uno di questi
1043 indirizzi non è possibile, dato che per una variazione delle distanze di
1044 routing non è detto che due pacchetti successivi finiscano alla stessa
1045 interfaccia.
1046
1047 La materia è pertanto ancora controversa e in via di definizione.
1048
1049
1050 \subsection{Le estensioni}
1051 \label{sec:IP_ipv6_extens}
1052
1053 Come già detto in precedenza IPv6 ha completamente cambiato il trattamento
1054 delle opzioni; queste ultime infatti sono state tolte dall'intestazione del
1055 pacchetto, e poste in apposite \textsl{intestazioni di estensione} (o
1056 \textit{extension header}) poste fra l'intestazione di IPv6 e l'intestazione
1057 del protocollo di trasporto.
1058
1059 Per aumentare la velocità di processo, sia dei dati del livello seguente che
1060 di ulteriori opzioni, ciascuna estensione deve avere una lunghezza multipla di
1061 8 byte per mantenere l'allineamento a 64~bit di tutti le intestazioni
1062 seguenti.
1063
1064 Dato che la maggior parte di queste estensioni non sono esaminate dai router
1065 durante l'instradamento e la trasmissione dei pacchetti, ma solo all'arrivo
1066 alla destinazione finale, questa scelta ha consentito un miglioramento delle
1067 prestazioni rispetto a IPv4 dove la presenza di un'opzione comportava l'esame
1068 di tutte quante.
1069
1070 Un secondo miglioramento è che rispetto a IPv4 le opzioni possono essere di
1071 lunghezza arbitraria e non limitate a 40 byte; questo, insieme al modo in cui
1072 vengono trattate, consente di utilizzarle per scopi come l'autenticazione e la
1073 sicurezza, improponibili con IPv4.
1074
1075 Le estensioni definite al momento sono le seguenti:
1076 \begin{itemize}
1077 \item \textbf{Hop by hop} devono seguire immediatamente l'intestazione
1078   principale; indicano le opzioni che devono venire processate ad ogni
1079   passaggio da un router, fra di esse è da menzionare la \textit{jumbo
1080     payload} che segnala la presenza di un pacchetto di dati di dimensione
1081   superiore a 65535 byte.
1082 \item \textbf{Destination options} opzioni che devono venire esaminate al nodo
1083   di ricevimento, nessuna di esse è tuttora definita.
1084 \item \textbf{Routing} definisce una \textit{source route} (come la analoga
1085   opzione di IPv4) cioè una lista di indirizzi IP di nodi per i quali il
1086   pacchetto deve passare.
1087 \item \textbf{Fragmentation} viene generato automaticamente quando un host
1088   vuole frammentare un pacchetto, ed è riprocessato automaticamente alla
1089   destinazione che riassembla i frammenti.
1090 \item \textbf{Authentication} gestisce l'autenticazione e il controllo di
1091   integrità dei pacchetti; è documentato
1092   dall'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc1826.txt}{RFC~1826}.
1093 \item \textbf{Encapsulation} serve a gestire la segretezza del contenuto
1094   trasmesso; è documentato
1095   dall'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc1827.txt}{RFC~1827}.
1096 \end{itemize}
1097
1098 La presenza di opzioni è rilevata dal valore del campo \textit{next header}
1099 che indica qual'è l'intestazione successiva a quella di IPv6; in assenza di
1100 opzioni questa sarà l'intestazione di un protocollo di trasporto del livello
1101 superiore, per cui il campo assumerà lo stesso valore del campo
1102 \textit{protocol} di IPv4, altrimenti assumerà il valore dell'opzione
1103 presente; i valori possibili sono riportati in \tabref{tab:IP_ipv6_nexthead}.
1104
1105 \begin{table}[htb]
1106   \begin{center}
1107     \footnotesize
1108     \begin{tabular}{|c|l|l|}
1109       \hline
1110       \textbf{Valore} & \textbf{Keyword} & \textbf{Tipo di protocollo} \\
1111       \hline
1112       \hline
1113       0  &      & riservato\\
1114          & HBH  & Hop by Hop \\
1115       1  & ICMP & Internet Control Message (IPv4 o IPv6) \\
1116       2  & ICMP & Internet Group Management (IPv4) \\
1117       3  & GGP  & Gateway-to-Gateway \\
1118       4  & IP   & IP in IP (IPv4 encapsulation) \\
1119       5  & ST   & Stream \\
1120       6  & TCP  & Trasmission Control \\
1121       17 & UDP  & User Datagram \\
1122       43 & RH   & Routing Header (IPv6) \\
1123       44 & FH   & Fragment Header (IPv6) \\
1124       45 & IDRP & Inter Domain Routing \\
1125       51 & AH   & Authentication Header (IPv6) \\
1126       52 & ESP  & Encrypted Security Payload (IPv6) \\
1127       59 & Null & No next header (IPv6) \\
1128       88 & IGRP & Internet Group Routing \\
1129       89 & OSPF & Open Short Path First \\
1130       255&      & riservato \\
1131     \hline
1132     \end{tabular}
1133     \caption{Tipi di protocolli e intestazioni di estensione}
1134     \label{tab:IP_ipv6_nexthead}
1135   \end{center}
1136 \end{table}
1137
1138 Questo meccanismo permette la presenza di più opzioni in successione prima
1139 del pacchetto del protocollo di trasporto; l'ordine raccomandato per le
1140 estensioni è quello riportato nell'elenco precedente con la sola differenza
1141 che le opzioni di destinazione sono inserite nella posizione ivi indicata solo
1142 se, come per il tunnelling, devono essere esaminate dai router, quelle che
1143 devono essere esaminate solo alla destinazione finale vanno in coda.
1144
1145
1146 \subsection{Qualità di servizio}
1147 \label{sec:IP_ipv6_qos}
1148
1149 Una delle caratteristiche innovative di IPv6 è quella di avere introdotto un
1150 supporto per la qualità di servizio che è importante per applicazioni come
1151 quelle multimediali o ``real-time'' che richiedono un qualche grado di
1152 controllo sulla stabilità della banda di trasmissione, sui ritardi o la
1153 dispersione dei temporale del flusso dei pacchetti.
1154
1155
1156 \subsection{Etichette di flusso}
1157 \label{sec:IP_ipv6_flow}
1158 L'introduzione del campo \textit{flow label} può essere usata dall'origine
1159 della comunicazione per etichettare quei pacchetti per i quali si vuole un
1160 trattamento speciale da parte dei router come un una garanzia di banda minima
1161 assicurata o un tempo minimo di instradamento/trasmissione garantito.
1162
1163 Questo aspetto di IPv6 è ancora sperimentale per cui i router che non
1164 supportino queste funzioni devono porre a zero il \textit{flow label} per i
1165 pacchetti da loro originanti e lasciare invariato il campo per quelli in
1166 transito.
1167
1168 Un flusso è una sequenza di pacchetti da una particolare origine a una
1169 particolare destinazione per il quale l'origine desidera un trattamento
1170 speciale da parte dei router che lo manipolano; la natura di questo
1171 trattamento può essere comunicata ai router in vari modi (come un protocollo
1172 di controllo o con opzioni del tipo \textit{hop-by-hop}).
1173
1174 Ci possono essere più flussi attivi fra un'origine e una destinazione, come
1175 del traffico non assegnato a nessun flusso, un flusso viene identificato
1176 univocamente dagli indirizzi di origine e destinazione e da una etichetta di
1177 flusso diversa da zero, il traffico normale deve avere l'etichetta di flusso
1178 posta a zero.
1179
1180 L'etichetta di flusso è assegnata dal nodo di origine, i valori devono
1181 essere scelti in maniera (pseudo)casuale nel range fra 1 e FFFFFF in modo da
1182 rendere utilizzabile un qualunque sottoinsieme dei bit come chiavi di hash per
1183 i router.
1184
1185 \subsection{Priorità}
1186 \label{sec:prio}
1187
1188 Il campo di priorità consente di indicare il livello di priorità dei
1189 pacchetti relativamente agli altri pacchetti provenienti dalla stessa
1190 sorgente. I valori sono divisi in due intervalli, i valori da 0 a 7 sono usati
1191 per specificare la priorità del traffico per il quale la sorgente provvede
1192 un controllo di congestione cioè per il traffico che può essere ``tirato
1193 indietro'' in caso di congestione come quello di TCP, i valori da 8 a 15 sono
1194 usati per i pacchetti che non hanno questa caratteristica, come i pacchetti
1195 ``real-time'' inviati a ritmo costante.
1196
1197 Per il traffico con controllo di congestione sono raccomandati i seguenti
1198 valori di priorità a seconda del tipo di applicazione:
1199
1200 \begin{table}[htb]
1201   \centering
1202   \footnotesize
1203   \begin{tabular}{|c|l|}
1204     \hline
1205     \textbf{Valore} & \textbf{Tipo di traffico} \\
1206     \hline
1207     \hline
1208     0 & traffico generico \\
1209     1 & traffico di riempimento (es. news) \\
1210     2 & trasferimento dati non interattivo (es. e-mail)\\
1211     3 & riservato \\
1212     4 & trasferimento dati interattivo (es. FTP, HTTP, NFS) \\
1213     5 & riservato \\
1214     \hline
1215 \end{tabular}
1216 \caption{Formato di un indirizzo \textit{site-local}.}
1217 \label{tab:priority}
1218 \end{table}
1219
1220 Per il traffico senza controllo di congestione la priorità più bassa
1221 dovrebbe essere usata per quei pacchetti che si preferisce siano scartati
1222 più facilmente in caso di congestione.
1223
1224
1225 \subsection{Sicurezza a livello IP}
1226 \label{sec:security}
1227
1228 La attuale implementazione di Internet presenta numerosi problemi di
1229 sicurezza, in particolare i dati presenti nelle intestazioni dei vari
1230 protocolli sono assunti essere corretti, il che da adito alla possibilità di
1231 varie tipologie di attacco forgiando pacchetti false, inoltre tutti questi
1232 dati passano in chiaro sulla rete e sono esposti all'osservazione di chiunque
1233 si trovi in mezzo.
1234
1235 Con IPv4 non è possibile realizzare un meccanismo di autenticazione e
1236 riservatezza a un livello inferiore al primo (quello di applicazione), con
1237 IPv6 è stato progettata la possibilità di intervenire al livello di rete (il
1238 terzo) prevedendo due apposite estensioni che possono essere usate per fornire
1239 livelli di sicurezza a seconda degli utenti. La codifica generale di questa
1240 architettura è riportata
1241 nell'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc2401.txt}{RFC~2401}.
1242
1243 Il meccanismo in sostanza si basa su due estensioni:
1244 \begin{itemize}
1245 \item una intestazione di sicurezza (\textit{authentication header}) che
1246   garantisce al destinatario l'autenticità del pacchetto
1247 \item un carico di sicurezza (\textit{Encrypted Security Payload}) che
1248   assicura che solo il legittimo ricevente può leggere il pacchetto.
1249 \end{itemize}
1250
1251 Perché tutto questo funzioni le stazioni sorgente e destinazione devono
1252 usare una stessa chiave crittografica e gli stessi algoritmi, l'insieme degli
1253 accordi fra le due stazioni per concordare chiavi e algoritmi usati va sotto
1254 il nome di associazione di sicurezza.
1255
1256 I pacchetti autenticati e crittografati portano un indice dei parametri di
1257 sicurezza (SPI, \textit{Security Parameter Index}) che viene negoziato prima
1258 di ogni comunicazione ed è definito dalla stazione sorgente. Nel caso di
1259 multicast dovrà essere lo stesso per tutte le stazioni del gruppo.
1260
1261 \subsection{Autenticazione}
1262 \label{sec:auth}
1263
1264 Il primo meccanismo di sicurezza è quello dell'intestazione di autenticazione
1265 (\textit{authentication header}) che fornisce l'autenticazione e il controllo
1266 di integrità (ma senza riservatezza) dei pacchetti IP.
1267
1268 L'intestazione di autenticazione ha il formato descritto in
1269 \figref{fig:autent_estens}: il campo \textit{Next Header} indica
1270 l'intestazione successiva, con gli stessi valori del campo omonimo
1271 nell'intestazione principale di IPv6, il campo \textit{Length} indica la
1272 lunghezza dell'intestazione di autenticazione in numero di parole a 32 bit, il
1273 campo riservato deve essere posto a zero, seguono poi l'indice di sicurezza,
1274 stabilito nella associazione di sicurezza, e un numero di sequenza che la
1275 stazione sorgente deve incrementare di pacchetto in pacchetto.
1276
1277 Completano l'intestazione i dati di autenticazione che contengono un valore di
1278 controllo di integrità (ICV, \textit{Integrity Check Value}), che deve essere
1279 di dimensione pari a un multiplo intero di 32 bit e può contenere un padding
1280 per allineare l'intestazione a 64 bit. Tutti gli algoritmi di autenticazione
1281 devono provvedere questa capacità.
1282
1283 \begin{figure}[!htb]
1284   \centering
1285   \includegraphics[width=10cm]{img/ah_option}
1286     \caption{Formato dell'intestazione dell'estensione di autenticazione.}
1287     \label{fig:autent_estens}
1288 \end{figure}
1289
1290 L'intestazione di autenticazione può essere impiegata in due modi diverse
1291 modalità: modalità trasporto e modalità tunnel.
1292
1293 La modalità trasporto è utilizzabile solo per comunicazioni fra stazioni
1294 singole che supportino l'autenticazione. In questo caso l'intestazione di
1295 autenticazione è inserita dopo tutte le altre intestazioni di estensione
1296 eccezion fatta per la \textit{Destination Option} che può comparire sia
1297 prima che dopo.
1298
1299 \begin{figure}[!htb]
1300   \centering
1301   \includegraphics[width=10cm]{img/IP_AH_packet}
1302   \caption{Formato di un pacchetto IPv6 che usa l'opzione di autenticazione.}
1303   \label{fig:AH_autent_head}
1304 \end{figure}
1305
1306 La modalità tunnel può essere utilizzata sia per comunicazioni fra stazioni
1307 singole che con un gateway di sicurezza; in questa modalità ...
1308
1309
1310 L'intestazione di autenticazione è una intestazione di estensione inserita
1311 dopo l'intestazione principale e prima del carico dei dati. La sua presenza
1312 non ha perciò alcuna influenza sui livelli superiori dei protocolli di
1313 trasmissione come il TCP.
1314
1315
1316 La procedura di autenticazione cerca di garantire l'autenticità del pacchetto
1317 nella massima estensione possibile, ma dato che alcuni campi dell'intestazione
1318 di IP possono variare in maniera impredicibile alla sorgente, il loro valore
1319 non può essere protetto dall'autenticazione.
1320
1321 Il calcolo dei dati di autenticazione viene effettuato alla sorgente su una
1322 versione speciale del pacchetto in cui il numero di salti nell'intestazione
1323 principale è impostato a zero, così come le opzioni che possono essere
1324 modificate nella trasmissione, e l'intestazione di routing (se usata) è posta
1325 ai valori che deve avere all'arrivo.
1326
1327 L'estensione è indipendente dall'algoritmo particolare, e il protocollo è
1328 ancora in fase di definizione; attualmente è stato suggerito l'uso di una
1329 modifica dell'MD5 chiamata \textit{keyed MD5} che combina alla codifica anche
1330 una chiave che viene inserita all'inizio e alla fine degli altri campi.
1331
1332
1333 \subsection{Riservatezza}
1334 \label{sec:ecry}
1335
1336 Per garantire una trasmissione riservata dei dati, è stata previsto la
1337 possibilità di trasmettere pacchetti con i dati criptati: il cosiddetto ESP,
1338 \textit{Encripted Security Payload}. Questo viene realizzato usando con una
1339 apposita opzione che deve essere sempre l'ultima delle intestazioni di
1340 estensione; ad essa segue il carico del pacchetto che viene criptato.
1341
1342 Un pacchetto crittografato pertanto viene ad avere una struttura del tipo di
1343 quella mostrata in \figref{fig:ESP_criptopack}, tutti i campi sono in chiaro
1344 fino al vettore di inizializzazione, il resto è crittografato.
1345
1346
1347
1348 \begin{figure}[!htb]
1349   \centering
1350   \includegraphics[width=10cm]{img/esp_option}
1351   \caption{Schema di pacchetto crittografato.}
1352   \label{tab:ESP_criptopack}
1353 \end{figure}
1354
1355
1356
1357 \subsection{Autoconfigurazione}
1358 \label{sec:IP_ipv6_autoconf}
1359
1360 Una delle caratteristiche salienti di IPv6 è quella dell'autoconfigurazione,
1361 il protocollo infatti fornisce la possibilità ad un nodo di scoprire
1362 automaticamente il suo indirizzo acquisendo i parametri necessari per potersi
1363 connettere a internet.
1364
1365 L'autoconfigurazione sfrutta gli indirizzi link-local; qualora sul nodo sia
1366 presente una scheda di rete che supporta lo standard IEEE802 (ethernet) questo
1367 garantisce la presenza di un indirizzo fisico a 48 bit unico; pertanto il nodo
1368 può assumere automaticamente senza pericoli di collisione l'indirizzo
1369 link-local \texttt{FE80::xxxx:xxxx:xxxx} dove \texttt{xxxx:xxxx:xxxx} è
1370 l'indirizzo hardware della scheda di rete.
1371
1372 Nel caso in cui non sia presente una scheda che supporta lo standard IEEE802
1373 allora il nodo assumerà ugualmente un indirizzo link-local della forma
1374 precedente, ma il valore di \texttt{xxxx:xxxx:xxxx} sarà generato
1375 casualmente; in questo caso la probabilità di collisione è di 1 su 300
1376 milioni. In ogni caso per prevenire questo rischio il nodo invierà un
1377 messaggio ICMP \textit{Solicitation} all'indirizzo scelto attendendo un certo
1378 lasso di tempo; in caso di risposta l'indirizzo è duplicato e il
1379 procedimento dovrà essere ripetuto con un nuovo indirizzo (o interrotto
1380 richiedendo assistenza).
1381
1382 Una volta ottenuto un indirizzo locale valido diventa possibile per il nodo
1383 comunicare con la rete locale; sono pertanto previste due modalità di
1384 autoconfigurazione, descritte nelle seguenti sezioni. In ogni caso
1385 l'indirizzo link-local resta valido.
1386
1387 \subsection{Autoconfigurazione stateless}
1388 \label{sec:stateless}
1389
1390 Questa è la forma più semplice di autoconfigurazione, possibile quando
1391 l'indirizzo globale può essere ricavato dall'indirizzo link-local cambiando
1392 semplicemente il prefisso a quello assegnato dal provider per ottenere un
1393 indirizzo globale.
1394
1395 La procedura di configurazione è la seguente: all'avvio tutti i nodi IPv6
1396 iniziano si devono aggregare al gruppo multicast \textit{all-nodes}
1397 programmando la propria interfaccia per ricevere i messaggi dall'indirizzo
1398 multicast \texttt{FF02::1} (vedi \secref{sec:IP_ipv6_multicast}); a questo
1399 punto devono inviare un messaggio ICMP \textit{Router solicitation} a tutti i
1400 router locali usando l'indirizzo multicast \texttt{FF02::2} usando come
1401 sorgente il proprio indirizzo link-local.
1402
1403 Il router risponderà con un messaggio ICMP \textit{Router Advertisement} che
1404 fornisce il prefisso e la validità nel tempo del medesimo, questo tipo di
1405 messaggio può essere trasmesso anche a intervalli regolari. Il messaggio
1406 contiene anche l'informazione che autorizza un nodo a autocostruire
1407 l'indirizzo, nel qual caso, se il prefisso unito all'indirizzo link-local non
1408 supera i 128 bit, la stazione ottiene automaticamente il suo indirizzo
1409 globale.
1410
1411 \subsection{Autoconfigurazione stateful}
1412 \label{sec:stateful}
1413
1414 Benché estremamente semplice l'autoconfigurazione stateless presenta alcuni
1415 problemi; il primo è che l'uso degli indirizzi delle schede di rete è
1416 molto inefficiente; nel caso in cui ci siano esigenze di creare una gerarchia
1417 strutturata su parecchi livelli possono non restare 48~bit per l'indirizzo
1418 della singola stazione; il secondo problema è di sicurezza, dato che basta
1419 introdurre in una rete una stazione autoconfigurante per ottenere un accesso
1420 legale.
1421
1422 Per questi motivi è previsto anche un protocollo stateful basato su un
1423 server che offra una versione IPv6 del DHCP; un apposito gruppo di multicast
1424 \texttt{FF02::1:0} è stato riservato per questi server; in questo caso il
1425 nodo interrogherà il server su questo indirizzo di multicast con l'indirizzo
1426 link-local e riceverà un indirizzo unicast globale.
1427
1428
1429
1430 %%% Local Variables:
1431 %%% mode: latex
1432 %%% TeX-master: "gapil"
1433 %%% End: