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  10 %%
  11
  12
  13
  14 \chapter{Il livello di rete}
  15 \label{cha:network_layer}
  16
  17 In questa appendice prenderemo in esame i vari protocolli disponibili a
  18 livello di rete.\footnote{per la spiegazione della suddivisione in livelli dei
  19   protocolli di rete, si faccia riferimento a quanto illustrato in
  20   sez.~\ref{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: il protocollo IP, sigla che
  27 sta per \textit{Internet Protocol}, (ma che più propriamente si dovrebbe
  28 chiamare IPv4) ed la nuova versione di questo stesso protocollo, denominata
  29 IPv6.
  30
  31
  32 \section{Il protocollo IP}
  33 \label{sec:ip_protocol}
  34
  35 L'attuale \textit{Internet Protocol} (IPv4) viene standardizzato nel 1981
  36 dall'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc791.txt}{RFC~791}; esso nasce per
  37 disaccoppiare le applicazioni della struttura hardware delle reti di
  38 trasmissione, e creare una interfaccia di trasmissione dei dati indipendente
  39 dal sottostante substrato di rete, che può essere realizzato con le tecnologie
  40 più disparate (Ethernet, Token Ring, FDDI, ecc.).
  41
  42
  43 \subsection{Introduzione}
  44 \label{sec:IP_intro}
  45
  46 Il compito principale di IP è quello di trasmettere i pacchetti da un computer
  47 all'altro della rete; le caratteristiche essenziali con cui questo viene
  48 realizzato in IPv4 sono due:
  49
  50 \begin{itemize}
  51 \item \textit{Universal addressing} la comunicazione avviene fra due host
  52   identificati univocamente con un indirizzo a 32 bit che può appartenere ad
  53   una sola interfaccia di rete.
  54 \item \textit{Best effort} viene assicurato il massimo impegno nella
  55   trasmissione, ma non c'è nessuna garanzia per i livelli superiori né
  56   sulla percentuale di successo né sul tempo di consegna dei pacchetti di
  57   dati.
  58 \end{itemize}
  59
  60 Per effettuare la comunicazione e l'instradamento dei pacchetti fra le varie
  61 reti di cui è composta Internet IPv4 organizza gli indirizzi in una
  62 gerarchia a due livelli, in cui una parte dei 32 bit dell'indirizzo indica il
  63 numero di rete, e un'altra l'host al suo interno.  Il numero di rete serve
  64 ai router per stabilire a quale rete il pacchetto deve essere inviato, il
  65 numero di host indica la macchina di destinazione finale all'interno di detta
  66 rete.
  67
  68 Per garantire l'unicità dell'indirizzo Internet esiste un'autorità
  69 centrale (la IANA, \textit{Internet Assigned Number Authority}) che assegna i
  70 numeri di rete alle organizzazioni che ne fanno richiesta; è poi compito di
  71 quest'ultime assegnare i numeri dei singoli host.
  72
  73 Per venire incontro alle diverse esigenze gli indirizzi di rete erano stati
  74 originariamente organizzati all'interno delle cosiddette \textit{classi},
  75 (rappresentate in tab.~\ref{tab:IP_ipv4class}), per consentire dispiegamenti
  76 di reti di dimensioni diverse.
  77
  78
  79 \begin{table}[htb]
  80   \centering
  81   \footnotesize
  82   \begin{usepicture}
  83   \begin{tabular} {c@{\hspace{1mm}\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       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}}
  92     \omit&\omit& \multicolumn{7}{c}{7 bit}&\multicolumn{24}{c}{24 bit} \\
  93     \cline{2-33}
  94     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
  95     classe A &\centering 0&
  96     \multicolumn{7}{@{}c@{\vrule}}{\parbox[c]{21mm}{\centering net Id}} &
  97     \multicolumn{24}{@{}c@{\vrule}}{\parbox[c]{72mm}{\centering host Id}} \\
  98     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
  99     \cline{2-33}
 100     \multicolumn{33}{c}{ } \\
 101     \omit&\omit&\omit&
 102     \multicolumn{14}{c}{14 bit}&\multicolumn{16}{c}{16 bit} \\
 103     \cline{2-33}
 104     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 105     classe B&\centering 1&\centering 0&
 106     \multicolumn{14}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{42mm}{\centering net Id}} &
 107     \multicolumn{16}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{48mm}{\centering host Id}} \\
 108     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 109     \cline{2-33}
 110
 111     \multicolumn{33}{c}{ } \\
 112     \omit&\omit&\omit&
 113     \multicolumn{21}{c}{21 bit}&\multicolumn{8}{c}{8 bit} \\
 114     \cline{2-33}
 115     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 116     classe C&\centering 1&\centering 1&\centering 0&
 117     \multicolumn{21}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{63mm}{\centering net Id}} &
 118     \multicolumn{8}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{24mm}{\centering host Id}} \\
 119     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 120     \cline{2-33}
 121
 122
 123     \multicolumn{33}{c}{ } \\
 124     \omit&\omit&\omit&\omit&
 125     \multicolumn{28}{c}{28 bit} \\
 126     \cline{2-33}
 127     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 128     classe D&\centering 1&\centering 1&\centering 1&\centering 0&
 129     \multicolumn{28}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{63mm}{\centering
 130         multicast group Id}} \\
 131     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 132     \cline{2-33}
 133
 134     \multicolumn{33}{c}{ } \\
 135     \omit&\omit&\omit&\omit&\omit&
 136     \multicolumn{27}{c}{27 bit} \\
 137     \cline{2-33}
 138     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 139     classe E&\centering 1&\centering 1&\centering 1&\centering 1&\centering 0&
 140     \multicolumn{27}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{59mm}{\centering
 141         reserved for future use}} \\
 142     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 143     \cline{2-33}
 144
 145   \end{tabular}
 146   \end{usepicture}
 147 \caption{Le classi di indirizzi secondo IPv4.}
 148 \label{tab:IP_ipv4class}
 149 \end{table}
 150
 151 Le classi usate per il dispiegamento delle reti su quella che comunemente
 152 viene chiamata \textit{Internet} sono le prime tre; la classe D è destinata al
 153 (non molto usato) \textit{multicast} mentre la classe E è riservata per usi
 154 sperimentali e non viene impiegata.
 155
 156 Come si può notare però la suddivisione riportata in
 157 tab.~\ref{tab:IP_ipv4class} è largamente inefficiente in quanto se ad un
 158 utente necessita anche solo un indirizzo in più dei 256 disponibili con una
 159 classe A occorre passare a una classe B, con un conseguente spreco di numeri.
 160
 161 Inoltre, in particolare per le reti di classe C, la presenza di tanti
 162 indirizzi di rete diversi comporta una crescita enorme delle tabelle di
 163 instradamento che ciascun router dovrebbe tenere in memoria per sapere dove
 164 inviare il pacchetto, con conseguente crescita dei tempi di processo da parte
 165 di questi ultimi ed inefficienza nel trasporto.
 166
 167 \begin{table}[htb]
 168   \centering
 169   \footnotesize
 170   \begin{usepicture}
 171   \begin{tabular} {c@{\hspace{1mm}\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       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     \omit&
 181     \multicolumn{12}{c}{$n$ bit}&\multicolumn{20}{c}{$32-n$ bit} \\
 182     \cline{2-33}
 183     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 184     CIDR &
 185     \multicolumn{12}{@{}c@{\vrule}}{\parbox[c]{36mm}{\centering net Id}} &
 186     \multicolumn{20}{@{}c@{\vrule}}{\parbox[c]{60mm}{\centering host Id}} \\
 187     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 188     \cline{2-33}
 189   \end{tabular}
 190   \end{usepicture}
 191 \caption{Uno esempio di indirizzamento CIDR.}
 192 \label{tab:IP_ipv4cidr}
 193 \end{table}
 194
 195 Per questo nel 1992 è stato introdotto un indirizzamento senza classi (il
 196 CIDR, \textit{Classless Inter-Domain Routing}) in cui il limite fra i bit
 197 destinati a indicare il numero di rete e quello destinati a indicare l'host
 198 finale può essere piazzato in qualunque punto (vedi
 199 tab.~\ref{tab:IP_ipv4cidr}), permettendo di accorpare più classi A su un'unica
 200 rete o suddividere una classe B e diminuendo al contempo il numero di
 201 indirizzi di rete da inserire nelle tabelle di instradamento dei router.
 202
 203
 204
 205
 206
 207 \subsection{Le opzioni di IP}
 208 \label{sec:IP_options}
 209
 210
 211
 212
 213 \section{Il protocollo IPv6}
 214 \label{sec:ipv6_protocol}
 215
 216 Negli anni '90 con la crescita del numero di macchine connesse su Internet si
 217 arrivò a temere l'esaurimento dello spazio degli indirizzi disponibili, specie
 218 in vista di una prospettiva (per ora rivelatasi prematura) in cui ogni
 219 apparecchio elettronico sarebbe stato inserito all'interno della rete.
 220
 221 Per questo motivo si iniziò a progettare una nuova versione del protocollo
 222
 223 L'attuale Internet Protocol (IPv4) viene standardizzato nel 1981
 224 dall'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc719.txt}{RFC~719}; esso nasce per
 225 disaccoppiare le applicazioni della struttura hardware delle reti di
 226 trasmissione, e creare una interfaccia di trasmissione dei dati indipendente
 227 dal sottostante substrato di rete, che può essere realizzato con le tecnologie
 228 più disparate (Ethernet, Token Ring, FDDI, ecc.).
 229
 230
 231 \subsection{I motivi della transizione}
 232 \label{sec:IP_whyipv6}
 233
 234 Negli ultimi anni la crescita vertiginosa del numero di macchine connesse a
 235 internet ha iniziato a far emergere i vari limiti di IPv4; in particolare si
 236 è iniziata a delineare la possibilità di arrivare a una carenza di
 237 indirizzi disponibili.
 238
 239 In realtà il problema non è propriamente legato al numero di indirizzi
 240 disponibili; infatti con 32 bit si hanno $2^{32}$, cioè circa 4 miliardi,
 241 numeri diversi possibili, che sono molti di più dei computer attualmente
 242 esistenti.
 243
 244 Il punto è che la suddivisione di questi numeri nei due livelli rete/host e
 245 l'utilizzo delle classi di indirizzamento mostrate in precedenza, ha
 246 comportato che, nella sua evoluzione storica, il dispiegamento delle reti e
 247 l'allocazione degli indirizzi siano stati inefficienti; neanche l'uso del CIDR
 248 ha permesso di eliminare le inefficienze che si erano formate, dato che il
 249 ridispiegamento degli indirizzi comporta cambiamenti complessi a tutti i
 250 livelli e la riassegnazione di tutti gli indirizzi dei computer di ogni
 251 sottorete.
 252
 253 Diventava perciò necessario progettare un nuovo protocollo che permettesse
 254 di risolvere questi problemi, e garantisse flessibilità sufficiente per
 255 poter continuare a funzionare a lungo termine; in particolare necessitava un
 256 nuovo schema di indirizzamento che potesse rispondere alle seguenti
 257 necessità:
 258
 259 \begin{itemize}
 260 \item un maggior numero di numeri disponibili che consentisse di non restare
 261   più a corto di indirizzi
 262 \item un'organizzazione gerarchica più flessibile dell'attuale
 263 \item uno schema di assegnazione degli indirizzi in grado di minimizzare le
 264   dimensioni delle tabelle di instradamento
 265 \item uno spazio di indirizzi che consentisse un passaggio automatico dalle
 266   reti locali a internet
 267 \end{itemize}
 268
 269
 270 \subsection{Principali caratteristiche di IPv6}
 271 \label{sec:IP_ipv6over}
 272
 273 Per rispondere alle esigenze descritte in sez.~\ref{sec:IP_whyipv6} IPv6 nasce
 274 come evoluzione di IPv4, mantendone inalterate le funzioni che si sono
 275 dimostrate valide, eliminando quelle inutili e aggiungendone poche altre
 276 ponendo al contempo una grande attenzione a mantenere il protocollo il più
 277 snello e veloce possibile.
 278
 279 I cambiamenti apportati sono comunque notevoli e possono essere riassunti a
 280 grandi linee nei seguenti punti:
 281 \begin{itemize}
 282 \item l'espansione delle capacità di indirizzamento e instradamento, per
 283   supportare una gerarchia con più livelli di indirizzamento, un numero di
 284   nodi indirizzabili molto maggiore e una autoconfigurazione degli indirizzi
 285 \item l'introduzione un nuovo tipo di indirizzamento, l'\textit{anycast} che
 286   si aggiungono agli usuali \textit{unycast} e \textit{multicast}
 287 \item la semplificazione del formato dell'intestazione, eliminando o rendendo
 288   opzionali alcuni dei campi di IPv4, per eliminare la necessità di
 289   riprocessamento della stessa da parte dei router e contenere l'aumento di
 290   dimensione dovuto ai nuovi indirizzi
 291 \item un supporto per le opzioni migliorato, per garantire una trasmissione
 292   più efficiente del traffico normale, limiti meno stringenti sulle
 293   dimensioni delle opzioni, e la flessibilità necessaria per introdurne di
 294   nuove in futuro
 295 \item il supporto per delle capacità di qualità di servizio (QoS) che
 296   permetta di identificare gruppi di dati per i quali si può provvedere un
 297   trattamento speciale (in vista dell'uso di internet per applicazioni
 298   multimediali e/o ``real-time'')
 299 \end{itemize}
 300
 301
 302 \subsection{L'intestazione di IPv6}
 303 \label{sec:IP_ipv6head}
 304
 305 Per capire le caratteristiche di IPv6 partiamo dall'intestazione usata dal
 306 protocollo per gestire la trasmissione dei pacchetti; in
 307 fig.~\ref{fig:IP_ipv6head} è riportato il formato dell'intestazione di IPv6 da
 308 confrontare con quella di IPv4 in fig.~\ref{fig:IP_ipv4_head}. La spiegazione
 309 del significato dei vari campi delle due intestazioni è riportato
 310 rispettivamente in tab.~\ref{tab:IP_ipv6field} e tab.~\ref{tab:IP_ipv4field})
 311
 312 % \begin{table}[htb]
 313 %   \footnotesize
 314 %   \begin{center}
 315 %     \begin{tabular}{@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}
 316 %         @{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}
 317 %         @{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule} }
 318 %     \multicolumn{8}{@{}c@{}}{0\hfill 15 16\hfill 31}\\
 319 %     \hline
 320 %     \centering version&\centering priority&
 321 %     \multicolumn{6}{@{}p{96mm}@{\vrule}}{\centering flow label} \\
 322 %     \hline
 323 %     \multicolumn{4}{@{\vrule}p{64mm}@{\vrule}}{\centering payload length} &
 324 %     \multicolumn{2}{@{}p{32mm}@{\vrule}}{\centering next header} &
 325 %     \multicolumn{2}{@{}p{32mm}@{\vrule}}{\centering hop limit}\\
 326 %     \hline
 327 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
 328 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
 329 %       source} \\
 330 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
 331 %       IP address} \\
 332 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
 333 %     \hline
 334 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
 335 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
 336 %       destination} \\
 337 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
 338 %      IP address} \\
 339 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
 340 %     \hline
 341 %     \end{tabular}
 342 %     \caption{L'intestazione o \textit{header} di IPv6}
 343 %     \label{tab:IP_ipv6head}
 344 %   \end{center}
 345 % \end{table}
 346
 347 \begin{figure}[htb]
 348   \centering
 349   \includegraphics[width=10cm]{img/ipv6_head}
 350   \caption{L'intestazione o \textit{header} di IPv6.}
 351   \label{fig:IP_ipv6head}
 352 \end{figure}
 353
 354
 355 Come si può notare l'intestazione di IPv6 diventa di dimensione fissa, pari a
 356 40 byte, contro una dimensione (minima, in assenza di opzioni) di 20 byte per
 357 IPv4; un semplice raddoppio nonostante lo spazio destinato agli indirizzi sia
 358 quadruplicato, questo grazie a una notevole semplificazione che ha ridotto il
 359 numero dei campi da 12 a 8.
 360
 361 \begin{table}[htb]
 362   \begin{center}
 363   \footnotesize
 364     \begin{tabular}{|l|c|p{8cm}|}
 365       \hline
 366       \textbf{Nome} & \textbf{Lunghezza} & \textbf{Significato} \\
 367       \hline
 368       \hline
 369       \textit{version}       &  4 bit &
 370       \textsl{versione}, nel caso specifico vale sempre 6\\
 371       \textit{priority}      &  4 bit &
 372       \textsl{priorità}, vedi sez.~\ref{sec:prio} \\
 373       \textit{flow label}    & 24 bit &
 374       \textsl{etichetta di flusso}, vedi sez.~\ref{sec:IP_ipv6_flow}\\
 375       \textit{payload length} & 16 bit &
 376       \textsl{lunghezza del carico}, cioè del corpo dei dati che segue
 377       l'intestazione, in byte. \\
 378       \textit{next header}   &  8 bit & \textsl{intestazione successiva},
 379       identifica il tipo di pacchetto che segue l'intestazione di IPv6, usa
 380       gli stessi valori del campo protocollo nell'intestazione di IPv4\\
 381       \textit{hop limit}     &  8 bit & \textsl{limite di salti},
 382       stesso significato del \textit{time to live} nell'intestazione di IPv4,
 383       è decrementato di uno ogni volta che un nodo ritrasmette il
 384       pacchetto, se arriva a zero il pacchetto viene scartato \\
 385       \textit{source IP}     & 128 bit & \textsl{indirizzo di origine} \\
 386       \textit{destination IP}& 128 bit & \textsl{indirizzo di destinazione}\\
 387       \hline
 388     \end{tabular}
 389     \caption{Legenda per il significato dei campi dell'intestazione di IPv6}
 390     \label{tab:IP_ipv6field}
 391   \end{center}
 392 \end{table}
 393
 394 Abbiamo già anticipato in sez.~\ref{sec:IP_ipv6over} uno dei criteri principali
 395 nella progettazione di IPv6 è stato quello di ridurre al minimo il tempo di
 396 processamento dei pacchetti da parte dei router, un confronto con
 397 l'intestazione di IPv4 (vedi fig.~\ref{fig:IP_ipv4_head}) mostra le seguenti
 398 differenze:
 399
 400 \begin{itemize}
 401 \item è stato eliminato il campo \textit{header length} in quanto le opzioni
 402   sono state tolte dall'intestazione che ha così dimensione fissa; ci possono
 403   essere più intestazioni opzionali (\textsl{intestazioni di estensione}, vedi
 404   sez.~\ref{sec:IP_ipv6_extens}), ciascuna delle quali avrà un suo campo di
 405   lunghezza all'interno.
 406 \item l'intestazione e gli indirizzi sono allineati a 64 bit, questo rende più
 407   veloce il processo da parte di computer con processori a 64 bit.
 408 \item i campi per gestire la frammentazione (\textit{identification},
 409   \textit{flag} e \textit{fragment offset}) sono stati eliminati; questo
 410   perché la  frammentazione è un'eccezione che non deve rallentare il
 411   processo dei pacchetti nel caso normale.
 412 \item è stato eliminato il campo \textit{checksum} in quanto tutti i
 413   protocolli di livello superiore (TCP, UDP e ICMPv6) hanno un campo di
 414   checksum che include, oltre alla loro intestazione e ai dati, pure i campi
 415   \textit{payload length}, \textit{next header}, e gli indirizzi di origine e
 416   di destinazione; una checksum esiste anche per la gran parte protocolli di
 417   livello inferiore (anche se quelli che non lo hanno, come SLIP, non possono
 418   essere usati con grande affidabilità); con questa scelta si è ridotto di
 419   molti tempo di riprocessamento dato che i router non hanno più la
 420   necessità di ricalcolare la checksum ad ogni passaggio di un pacchetto per
 421   il cambiamento del campo \textit{hop limit}.
 422 \item è stato eliminato il campo \textit{type of service}, che praticamente
 423   non è mai stato utilizzato; una parte delle funzionalità ad esso delegate
 424   sono state reimplementate (vedi il campo \textit{priority} al prossimo
 425   punto) con altri metodi.
 426 \item è stato introdotto un nuovo campo \textit{flow label}, che viene usato,
 427   insieme al campo \textit{priority} (che recupera i bit di precedenza del
 428   campo \textit{type of service}) per implementare la gestione di una
 429   ``\textsl{qualità di servizio}'' (vedi sez.~\ref{sec:IP_ipv6_qos}) che
 430   permette di identificare i pacchetti appartenenti a un ``\textsl{flusso}''
 431   di dati per i quali si può provvedere un trattamento speciale.
 432 \end{itemize}
 433
 434
 435 \begin{figure}[htb]
 436   \centering
 437   \includegraphics[width=10cm]{img/ipv4_head}
 438   \caption{L'intestazione o \textit{header} di IPv4.}
 439   \label{fig:IP_ipv4_head}
 440 \end{figure}
 441
 442 \begin{table}[htb]
 443   \footnotesize
 444   \begin{center}
 445     \begin{tabular}{|l|c|p{9cm}|}
 446       \hline
 447       \textbf{Nome} & \textbf{Bit} & \textbf{Significato} \\
 448       \hline
 449       \hline
 450       \textit{version}          &  4  & \textsl{versione}, nel caso
 451       specifico vale sempre 4\\
 452       \textit{head length}      &  4  &\textsl{lunghezza dell'intestazione},
 453       in multipli di 32 bit\\
 454       \textit{type of service}  &  8  & \textsl{tipo di servizio},
 455       consiste in: 3 bit di precedenza,
 456       correntemente ignorati; un bit non usato a 0;  4 bit che identificano
 457       il tipo di servizio richiesto, uno solo dei quali può essere 1\\
 458       \textit{total length}     & 16  & \textsl{lunghezza totale}, indica
 459       la dimensione del pacchetto IP in byte\\
 460       \textit{identification}   & 16  & \textsl{identificazione},
 461       assegnato alla creazione, è aumentato di uno all'origine della
 462       trasmissione di ciascun pacchetto, ma resta lo stesso per i
 463       pacchetti frammentati\\
 464       \textit{flag}             &  3  &
 465       \textsl{flag} bit di frammentazione, uno indica se un
 466       pacchetto è frammentato, un'altro se ci sono ulteriori frammenti, e
 467       un'altro se il pacchetto non può essere frammentato. \\
 468       \textit{fragmentation offset} & 13  & \textsl{offset di frammento},
 469       indica la posizione del frammento rispetto al pacchetto originale\\
 470       \textit{time to live}    & 16 & \textsl{tempo di vita},
 471       ha lo stesso significato di
 472       \textit{hop limit}, vedi tab.~\ref{tab:IP_ipv6field}\\
 473       \textit{protocol}        &  8  & \textsl{protocollo}
 474       identifica il tipo di pacchetto che segue
 475       l'intestazione di IPv4\\
 476       \textit{header checksum} & 16  & \textsl{checksum di intestazione},
 477       somma di controllo per l'intestazione\\
 478       \textit{source IP}       & 32  & \textsl{indirizzo di origine}\\
 479       \textit{destination IP}  & 32  & \textsl{indirizzo di destinazione}\\
 480       \hline
 481     \end{tabular}
 482     \caption{Legenda per il significato dei campi dell'intestazione di IPv4}
 483     \label{tab:IP_ipv4field}
 484   \end{center}
 485 \end{table}
 486
 487 Oltre alle differenze precedenti, relative ai singoli campi nell'intestazione,
 488 ulteriori caratteristiche che diversificano il comportamento di IPv4 da
 489 quello di IPv6 sono le seguenti:
 490
 491 \begin{itemize}
 492 \item il broadcasting non è previsto in IPv6, le applicazioni che lo usano
 493   dovono essere reimplementate usando il multicasting (vedi
 494   sez.~\ref{sec:IP_ipv6_multicast}), che da opzionale diventa obbligatorio.
 495 \item è stato introdotto un nuovo tipo di indirizzi, gli \textit{anycast}.
 496 \item i router non possono più frammentare i pacchetti lungo il cammino, la
 497   frammentazione di pacchetti troppo grandi potrà essere gestita solo ai
 498   capi della comunicazione (usando un'apposita estensione vedi
 499   sez.~\ref{sec:IP_ipv6_extens}).
 500 \item IPv6 richiede il supporto per il \textit{path MTU discovery} (cioè il
 501   protocollo per la selezione della massima lunghezza del pacchetto); seppure
 502   questo sia in teoria opzionale, senza di esso non sarà possibile inviare
 503   pacchetti più larghi della dimensione minima (576 byte).
 504 \end{itemize}
 505
 506 \subsection{Gli indirizzi di IPv6}
 507 \label{sec:IP_ipv6_addr}
 508
 509 Come già abbondantemente anticipato la principale novità di IPv6 è
 510 costituita dall'ampliamento dello spazio degli indirizzi, che consente di avere
 511 indirizzi disponibili in un numero dell'ordine di quello degli atomi che
 512 costituiscono la terra.
 513
 514 In realtà l'allocazione di questi indirizzi deve tenere conto della
 515 necessità di costruire delle gerarchie che consentano un instradamento
 516 rapido ed efficiente dei pacchetti, e flessibilità nel dispiegamento delle
 517 reti, il che comporta una riduzione drastica dei numeri utilizzabili; uno
 518 studio sull'efficienza dei vari sistemi di allocazione usati in altre
 519 architetture (come i sistemi telefonici) è comunque giunto alla conclusione
 520 che anche nella peggiore delle ipotesi IPv6 dovrebbe essere in grado di
 521 fornire più di un migliaio di indirizzi per ogni metro quadro della
 522 superficie terrestre.
 523
 524
 525 \subsection{La notazione}
 526 \label{sec:IP_ipv6_notation}
 527 Con un numero di bit quadruplicato non è più possibile usare la notazione
 528 coi numeri decimali di IPv4 per rappresentare un numero IP. Per questo gli
 529 indirizzi di IPv6 sono in genere scritti come sequenze di otto numeri
 530 esadecimali di 4 cifre (cioè a gruppi di 16 bit) usando i due punti come
 531 separatore; cioè qualcosa del tipo
 532 \texttt{5f1b:df00:ce3e:e200:0020:0800:2078:e3e3}.
 533
 534
 535 Visto che la notazione resta comunque piuttosto pesante esistono alcune
 536 abbreviazioni; si può evitare di scrivere gli zeri iniziali per cui si
 537 può scrivere \texttt{1080:0:0:0:8:800:ba98:2078:e3e3}; se poi un intero è
 538 zero si può omettere del tutto, così come un insieme di zeri (ma questo
 539 solo una volta per non generare ambiguità) per cui il precedente indirizzo
 540 si può scrivere anche come \texttt{1080::8:800:ba98:2078:e3e3}.
 541
 542 Infine per scrivere un indirizzo IPv4 all'interno di un indirizzo IPv6 si
 543 può usare la vecchia notazione con i punti, per esempio
 544 \texttt{::192.84.145.138}.
 545
 546 \begin{table}[htb]
 547   \centering
 548   \footnotesize
 549   \begin{tabular}{|l|l|l|}
 550     \hline
 551     \centering \textbf{Tipo di indirizzo}
 552     & \centering \textbf{Prefisso} & {\centering \textbf{Frazione}} \\
 553     \hline
 554     \hline
 555     riservato & \texttt{0000 0000} & 1/256 \\
 556     non assegnato  & \texttt{0000 0001} & 1/256 \\
 557     \hline
 558     riservato per NSAP & \texttt{0000 001} & 1/128\\
 559     riservato per IPX & \texttt{0000 010} & 1/128\\
 560     \hline
 561     non assegnato  & \texttt{0000 011} & 1/128 \\
 562     non assegnato  & \texttt{0000 1} & 1/32 \\
 563     non assegnato  & \texttt{0001} & 1/16 \\
 564     \hline
 565     provider-based & \texttt{001} & 1/8\\
 566     \hline
 567     non assegnato  & \texttt{010} & 1/8 \\
 568     non assegnato  & \texttt{011} & 1/8 \\
 569     geografic-based& \texttt{100} & 1/8 \\
 570     non assegnato  & \texttt{101} & 1/8 \\
 571     non assegnato  & \texttt{110} & 1/8 \\
 572     non assegnato  & \texttt{1110} & 1/16 \\
 573     non assegnato  & \texttt{1111 0} & 1/32 \\
 574     non assegnato  & \texttt{1111 10} & 1/64 \\
 575     non assegnato  & \texttt{1111 110} & 1/128 \\
 576     non assegnato  & \texttt{1111 1110 0} & 1/512 \\
 577     \hline
 578     unicast link-local & \texttt{1111 1110 10} & 1/1024 \\
 579     unicast site-local & \texttt{1111 1110 11} & 1/1024 \\
 580     \hline
 581     \hline
 582     multicast & \texttt{1111 1111} & 1/256 \\
 583     \hline
 584   \end{tabular}
 585   \caption{Classificazione degli indirizzi IPv6 a seconda dei bit più
 586     significativi}
 587   \label{tab:IP_ipv6addr}
 588 \end{table}
 589
 590
 591 \subsection{La architettura degli indirizzi di IPv6}
 592 \label{sec:IP_ipv6_addr_arch}
 593
 594 Come per IPv4 gli indirizzi sono identificatori per una singola (indirizzi
 595 \textit{unicast}) o per un insieme (indirizzi \textit{multicast} e
 596 \textit{anycast}) di interfacce di rete.
 597
 598 Gli indirizzi sono sempre assegnati all'interfaccia, non al nodo che la
 599 ospita; dato che ogni interfaccia appartiene ad un nodo quest'ultimo può
 600 essere identificato attraverso uno qualunque degli indirizzi unicast delle sue
 601 interfacce. A una interfaccia possono essere associati anche più indirizzi.
 602
 603 IPv6 presenta tre tipi diversi di indirizzi: due di questi, gli indirizzi
 604 \textit{unicast} e \textit{multicast} hanno le stesse caratteristiche che in
 605 IPv4, un terzo tipo, gli indirizzi \textit{anycast} è completamente nuovo.
 606 In IPv6 non esistono più gli indirizzi \textit{broadcast}, la funzione di
 607 questi ultimi deve essere reimplementata con gli indirizzi \textit{multicast}.
 608
 609 Gli indirizzi \textit{unicast} identificano una singola interfaccia: i
 610 pacchetti mandati ad un tale indirizzo verranno inviati a quella interfaccia,
 611 gli indirizzi \textit{anycast} identificano un gruppo di interfacce tale che
 612 un pacchetto mandato a uno di questi indirizzi viene inviato alla più vicina
 613 (nel senso di distanza di routing) delle interfacce del gruppo, gli indirizzi
 614 \textit{multicast} identificano un gruppo di interfacce tale che un pacchetto
 615 mandato a uno di questi indirizzi viene inviato a tutte le interfacce del
 616 gruppo.
 617
 618 In IPv6 non ci sono più le classi ma i bit più significativi indicano il tipo
 619 di indirizzo; in tab.~\ref{tab:IP_ipv6addr} sono riportati i valori di detti
 620 bit e il tipo di indirizzo che loro corrispondente.  I bit più significativi
 621 costituiscono quello che viene chiamato il \textit{format prefix} ed è sulla
 622 base di questo che i vari tipi di indirizzi vengono identificati.  Come si
 623 vede questa architettura di allocazione supporta l'allocazione di indirizzi
 624 per i provider, per uso locale e per il multicast; inoltre è stato riservato
 625 lo spazio per indirizzi NSAP, IPX e per le connessioni; gran parte dello
 626 spazio (più del 70\%) è riservato per usi futuri.
 627
 628 Si noti infine che gli indirizzi \textit{anycast} non sono riportati in
 629 tab.~\ref{tab:IP_ipv6addr} in quanto allocati al di fuori dello spazio di
 630 allocazione degli indirizzi unicast.
 631
 632 \subsection{Indirizzi unicast \textit{provider-based}}
 633 \label{sec:IP_ipv6_unicast}
 634
 635 Gli indirizzi \textit{provider-based} sono gli indirizzi usati per le
 636 comunicazioni globali, questi sono definiti
 637 nell'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc2073.txt}{RFC~2073} e sono gli
 638 equivalenti degli attuali indirizzi delle classi da A a C.
 639
 640 L'autorità che presiede all'allocazione di questi indirizzi è la IANA; per
 641 evitare i problemi di crescita delle tabelle di instradamento e una procedura
 642 efficiente di allocazione la struttura di questi indirizzi è organizzata fin
 643 dall'inizio in maniera gerarchica; pertanto lo spazio di questi indirizzi è
 644 stato suddiviso in una serie di campi secondo lo schema riportato in
 645 tab.~\ref{tab:IP_ipv6_unicast}.
 646
 647 \begin{table}[htb]
 648   \centering
 649   \footnotesize
 650   \begin{tabular} {@{\vrule}p{6mm}
 651       @{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{24mm}
 652       @{\vrule}p{30mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
 653     \multicolumn{1}{@{}c@{}}{3}&\multicolumn{1}{c}{5 bit}&
 654     \multicolumn{1}{c}{$n$ bit}&\multicolumn{1}{c}{$56-n$ bit}&
 655     \multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
 656     \hline
 657     \omit\vrule\hfill\vrule&\hspace{16mm} & & &\omit\hspace{76mm}\hfill\vrule\\
 658     \centering 010&
 659     \centering \textsl{Registry Id}&
 660     \centering \textsl{Provider Id}&
 661     \centering \textsl{Subscriber Id}&
 662     \textsl{Intra-Subscriber} \\
 663     \omit\vrule\hfill\vrule& & & &\omit\hspace{6mm}\hfill\vrule\\
 664     \hline
 665   \end{tabular}
 666 \caption{Formato di un indirizzo unicast \textit{provider-based}.}
 667 \label{tab:IP_ipv6_unicast}
 668 \end{table}
 669
 670 Al livello più alto la IANA può delegare l'allocazione a delle autorità
 671 regionali (i Regional Register) assegnando ad esse dei blocchi di indirizzi; a
 672 queste autorità regionali è assegnato un Registry Id che deve seguire
 673 immediatamente il prefisso di formato. Al momento sono definite tre registri
 674 regionali (INTERNIC, RIPE NCC e APNIC), inoltre la IANA si è riservata la
 675 possibilità di allocare indirizzi su base regionale; pertanto sono previsti
 676 i seguenti possibili valori per il \textsl{Registry Id};
 677 gli altri valori restano riservati per la IANA.
 678 \begin{table}[htb]
 679   \centering
 680   \footnotesize
 681     \begin{tabular}{|l|l|l|}
 682       \hline
 683       \textbf{Regione} & \textbf{Registro} & \textbf{Id} \\
 684       \hline
 685       \hline
 686       Nord America &INTERNIC & \texttt{11000} \\
 687       Europa & RIPE NCC & \texttt{01000} \\
 688       Asia & APNIC & \texttt{00100} \\
 689       Multi-regionale & IANA &\texttt{10000} \\
 690       \hline
 691     \end{tabular}
 692     \caption{Valori dell'identificativo dei
 693       Regional Register allocati ad oggi.}
 694     \label{tab:IP_ipv6_regid}
 695 \end{table}
 696
 697 L'organizzazione degli indirizzi prevede poi che i due livelli successivi, di
 698 suddivisione fra \textit{Provider Id}, che identifica i grandi fornitori di
 699 servizi, e \textit{Subscriber Id}, che identifica i fruitori, sia gestita dai
 700 singoli registri regionali. Questi ultimi dovranno definire come dividere lo
 701 spazio di indirizzi assegnato a questi due campi (che ammonta a un totale di
 702 56~bit), definendo lo spazio da assegnare al \textit{Provider Id} e
 703 al \textit{Subscriber Id}, ad essi spetterà inoltre anche l'allocazione dei
 704 numeri di \textit{Provider Id} ai singoli fornitori, ai quali sarà delegata
 705 l'autorità di allocare i \textit{Subscriber Id} al loro interno.
 706
 707 L'ultimo livello è quello \textit{Intra-subscriber} che è lasciato alla
 708 gestione dei singoli fruitori finali, gli indirizzi \textit{provider-based}
 709 lasciano normalmente gli ultimi 64~bit a disposizione per questo livello, la
 710 modalità più immediata è quella di usare uno schema del tipo mostrato in
 711 tab.~\ref{tab:IP_ipv6_uninterf} dove l'\textit{Interface Id} è dato dal
 712 MAC-address a 48~bit dello standard Ethernet, scritto in genere nell'hardware
 713 delle scheda di rete, e si usano i restanti 16~bit per indicare la sottorete.
 714
 715 \begin{table}[htb]
 716   \centering
 717   \footnotesize
 718   \begin{tabular} {@{\vrule}p{64mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
 719     \multicolumn{1}{c}{64 bit}&\multicolumn{1}{c}{16 bit}&
 720     \multicolumn{1}{c}{48 bit}\\
 721     \hline
 722     \omit\vrule\hfill\vrule&\hspace{16mm}&\omit\hspace{48mm}\hfill\vrule\\
 723     \centering \textsl{Subscriber Prefix}&
 724     \centering \textsl{Subnet Id}&
 725     \textsl{Interface Id}\\
 726     \omit\vrule\hfill\vrule& &\omit\hspace{6mm}\hfill\vrule\\
 727     \hline
 728   \end{tabular}
 729 \caption{Formato del campo \textit{Intra-subscriber} per un indirizzo unicast
 730   \textit{provider-based}.}
 731 \label{tab:IP_ipv6_uninterf}
 732 \end{table}
 733
 734 Qualora si dovesse avere a che fare con una necessità di un numero più
 735 elevato di sottoreti, il precedente schema andrebbe modificato, per evitare
 736 l'enorme spreco dovuto all'uso dei MAC-address, a questo scopo si possono
 737 usare le capacità di autoconfigurazione di IPv6 per assegnare indirizzi
 738 generici con ulteriori gerarchie per sfruttare efficacemente tutto lo spazio
 739 di indirizzi.
 740
 741 Un registro regionale può introdurre un ulteriore livello nella gerarchia
 742 degli indirizzi, allocando dei blocchi per i quali delegare l'autorità a dei
 743 registri nazionali, quest'ultimi poi avranno il compito di gestire la
 744 attribuzione degli indirizzi per i fornitori di servizi nell'ambito del/i
 745 paese coperto dal registro nazionale con le modalità viste in precedenza.
 746 Una tale ripartizione andrà effettuata all'interno dei soliti 56~bit come
 747 mostrato in tab.~\ref{tab:IP_ipv6_uninaz}.
 748
 749 \begin{table}[htb]
 750   \centering
 751   \footnotesize
 752   \begin{tabular} {@{\vrule}p{3mm}
 753       @{\vrule}p{10mm}@{\vrule}p{12mm}@{\vrule}p{18mm}
 754       @{\vrule}p{18mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
 755     \multicolumn{1}{@{}c@{}}{3}&\multicolumn{1}{c}{5 bit}&
 756     \multicolumn{1}{c}{n bit}&\multicolumn{1}{c}{m bit}&
 757     \multicolumn{1}{c}{56-n-m bit}&\multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
 758     \hline
 759     \omit\vrule\hfill\vrule& & & & &\omit\hspace{64mm}\hfill\vrule\\
 760     \centering \texttt{3}&
 761     \centering \textsl{Reg.}&
 762     \centering \textsl{Naz.}&
 763     \centering \textsl{Prov.}&
 764     \centering \textsl{Subscr.}&
 765     \textsl{Intra-Subscriber} \\
 766     \omit\vrule\hfill\vrule &&&&&\\
 767     \hline
 768   \end{tabular}
 769 \caption{Formato di un indirizzo unicast \textit{provider-based} che prevede
 770       un registro nazionale.}
 771 \label{tab:IP_ipv6_uninaz}
 772 \end{table}
 773
 774
 775 \subsection{Indirizzi ad uso locale}
 776 \label{sec:IP_ipv6_linksite}
 777
 778 Gli indirizzi ad uso locale sono indirizzi unicast che sono instradabili solo
 779 localmente (all'interno di un sito o di una sottorete), e possono avere una
 780 unicità locale o globale.
 781
 782 Questi indirizzi sono pensati per l'uso all'interno di un sito per mettere su
 783 una comunicazione locale immediata, o durante le fasi di autoconfigurazione
 784 prima di avere un indirizzo globale.
 785
 786 \begin{table}[htb]
 787   \centering
 788   \footnotesize
 789   \begin{tabular} {@{\vrule}p{10mm}@{\vrule}p{54mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
 790     \multicolumn{1}{c}{10} &\multicolumn{1}{c}{54 bit} &
 791     \multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
 792     \hline
 793     \omit\vrule\hfill\vrule & & \omit\hspace{64mm}\hfill\vrule\\
 794     \centering \texttt{FE80}&
 795     \centering\texttt{0000 .   .   .   .   . 0000} &
 796     Interface Id \\
 797     \omit\vrule\hfill\vrule & &\\
 798     \hline
 799 \end{tabular}
 800 \caption{Formato di un indirizzo \textit{link-local}.}
 801 \label{tab:IP_ipv6_linklocal}
 802 \end{table}
 803
 804 Ci sono due tipi di indirizzi, \textit{link-local} e \textit{site-local}. Il
 805 primo è usato per un singolo link; la struttura è mostrata in
 806 tab.~\ref{tab:IP_ipv6_linklocal}, questi indirizzi iniziano sempre con un
 807 valore nell'intervallo \texttt{FE80}--\texttt{FEBF} e vengono in genere usati
 808 per la configurazione automatica dell'indirizzo al bootstrap e per la ricerca
 809 dei vicini (vedi \ref{sec:IP_ipv6_autoconf}); un pacchetto che abbia tale
 810 indirizzo come sorgente o destinazione non deve venire ritrasmesso dai router.
 811
 812 Un indirizzo \textit{site-local} invece è usato per l'indirizzamento
 813 all'interno di un sito che non necessita di un prefisso globale; la struttura
 814 è mostrata in tab.~\ref{tab:IP_ipv6_sitelocal}, questi indirizzi iniziano
 815 sempre con un valore nell'intervallo \texttt{FEC0}--\texttt{FEFF} e non devono
 816 venire ritrasmessi dai router all'esterno del sito stesso; sono in sostanza
 817 gli equivalenti degli indirizzi riservati per reti private definiti su IPv4.
 818 Per entrambi gli indirizzi il campo \textit{Interface Id} è un identificatore
 819 che deve essere unico nel dominio in cui viene usato, un modo immediato per
 820 costruirlo è quello di usare il MAC-address delle schede di rete.
 821
 822 \begin{table}[!h]
 823   \centering
 824   \footnotesize
 825   \begin{tabular} {@{\vrule}p{10mm}@{\vrule}p{38mm}@{\vrule}p{16mm}
 826       @{\vrule}c@{\vrule}}
 827     \multicolumn{1}{c}{10} &\multicolumn{1}{c}{38 bit} &
 828     \multicolumn{1}{c}{16 bit} &\multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
 829     \hline
 830     \omit\vrule\hfill\vrule& & & \omit\hspace{64mm}\hfill\vrule\\
 831     \centering \texttt{FEC0}&
 832     \centering \texttt{0000 .   .   . 0000}&
 833     \centering Subnet Id &
 834     Interface Id\\
 835     \omit\vrule\hfill\vrule& & &\\
 836     \hline
 837 \end{tabular}
 838 \caption{Formato di un indirizzo \textit{site-local}.}
 839 \label{tab:IP_ipv6_sitelocal}
 840 \end{table}
 841
 842 Gli indirizzi di uso locale consentono ad una organizzazione che non è
 843 (ancora) connessa ad Internet di operare senza richiedere un prefisso globale,
 844 una volta che in seguito l'organizzazione venisse connessa a Internet
 845 potrebbe con4tinuare a usare la stessa suddivisione effettuata con gli
 846 indirizzi \textit{site-local} utilizzando un prefisso globale e la
 847 rinumerazione degli indirizzi delle singole macchine sarebbe automatica.
 848
 849 \subsection{Indirizzi riservati}
 850 \label{sec:IP_ipv6_reserved}
 851
 852 Alcuni indirizzi sono riservati per scopi speciali, in particolare per scopi
 853 di compatibilità.
 854
 855 Un primo tipo sono gli indirizzi \textit{IPv4 mappati su IPv6} (mostrati in
 856 tab.~\ref{tab:IP_ipv6_map}), questo sono indirizzi unicast che vengono usati
 857 per consentire ad applicazioni IPv6 di comunicare con host capaci solo di
 858 IPv4; questi sono ad esempio gli indirizzi generati da un DNS quando l'host
 859 richiesto supporta solo IPv4; l'uso di un tale indirizzo in un socket IPv6
 860 comporta la generazione di un pacchetto IPv4 (ovviamente occorre che sia IPv4
 861 che IPv6 siano supportati sull'host di origine).
 862
 863 \begin{table}[!htb]
 864   \centering
 865   \footnotesize
 866   \begin{tabular} {@{\vrule}p{80mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
 867     \multicolumn{1}{c}{80 bit} &\multicolumn{1}{c}{16 bit} &
 868     \multicolumn{1}{c}{32 bit} \\
 869     \hline
 870     \omit\vrule\hfill\vrule& &\omit\hspace{32mm}\hfill\vrule\\
 871     \centering
 872     \texttt{0000 .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   . 0000} &
 873     \centering\texttt{FFFF} &
 874     IPv4 address \\
 875     \omit\vrule\hfill\vrule& &\\
 876     \hline
 877 \end{tabular}
 878 \caption{Formato di un indirizzo IPV4 mappato su IPv6.}
 879 \label{tab:IP_ipv6_map}
 880 \end{table}
 881
 882 Un secondo tipo di indirizzi di compatibilità sono gli \textsl{IPv4
 883   compatibili IPv6} (vedi tab.~\ref{tab:IP_ipv6_comp}) usati nella transizione
 884 da IPv4 a IPv6: quando un nodo che supporta sia IPv6 che IPv4 non ha un router
 885 IPv6 deve usare nel DNS un indirizzo di questo tipo, ogni pacchetto IPv6
 886 inviato a un tale indirizzo verrà automaticamente incapsulato in IPv4.
 887
 888 \begin{table}[htb]
 889   \centering
 890   \footnotesize
 891   \begin{tabular} {@{\vrule}p{80mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{32mm}@{\vrule}}
 892     \multicolumn{1}{c}{80 bit} &\multicolumn{1}{c}{16 bit} &
 893     \multicolumn{1}{c}{32 bit} \\
 894     \hline
 895     \omit\vrule\hfill\vrule& &\omit\hspace{32mm}\hfill\vrule\\
 896     \centering
 897     \texttt{0000 .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   . 0000} &
 898     \centering\texttt{0000} &
 899     \parbox{32mm}{\centering IPv4 address} \\
 900     \omit\vrule\hfill\vrule& &\\
 901     \hline
 902 \end{tabular}
 903 \caption{Formato di un indirizzo IPV4 mappato su IPv6.}
 904 \label{tab:IP_ipv6_comp}
 905 \end{table}
 906
 907 Altri indirizzi speciali sono il \textit{loopback address}, costituito da 127
 908 zeri ed un uno (cioè \texttt{::1}) e l'\textsl{indirizzo generico}
 909 costituito da tutti zeri (scritto come \texttt{0::0} o ancora più
 910 semplicemente come \texttt{:}) usato in genere quando si vuole indicare
 911 l'accettazione di una connessione da qualunque host.
 912
 913 \subsection{Multicasting}
 914 \label{sec:IP_ipv6_multicast}
 915
 916 Gli indirizzi \textit{multicast} sono usati per inviare un pacchetto a un
 917 gruppo di interfacce; l'indirizzo identifica uno specifico gruppo di multicast
 918 e il pacchetto viene inviato a tutte le interfacce di detto gruppo.
 919 Un'interfaccia può appartenere ad un numero qualunque numero di gruppi di
 920 multicast. Il formato degli indirizzi \textit{multicast} è riportato in
 921 tab.~\ref{tab:IP_ipv6_multicast}:
 922
 923 \begin{table}[htb]
 924   \centering
 925   \footnotesize
 926   \begin{tabular} {@{\vrule}p{12mm}
 927       @{\vrule}p{6mm}@{\vrule}p{6mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
 928     \multicolumn{1}{c}{8}&\multicolumn{1}{c}{4}&
 929     \multicolumn{1}{c}{4}&\multicolumn{1}{c}{112 bit} \\
 930     \hline
 931     \omit\vrule\hfill\vrule& & & \omit\hspace{104mm}\hfill\vrule\\
 932     \centering\texttt{FF}&
 933     \centering flag &
 934     \centering scop&
 935     Group Id\\
 936     \omit\vrule\hfill\vrule &&&\\
 937     \hline
 938   \end{tabular}
 939 \caption{Formato di un indirizzo \textit{multicast}.}
 940 \label{tab:IP_ipv6_multicast}
 941 \end{table}
 942
 943 Il prefisso di formato per tutti gli indirizzi \textit{multicast} è
 944 \texttt{FF}, ad esso seguono i due campi il cui significato è il seguente:
 945
 946 \begin{itemize}
 947 \item \textsl{flag}: un insieme di 4 bit, di cui i primi tre sono riservati e
 948   posti a zero, l'ultimo è zero se l'indirizzo è permanente (cioè un
 949   indirizzo noto, assegnato dalla IANA), ed è uno se invece l'indirizzo è
 950   transitorio.
 951 \item \textsl{scop} è un numero di quattro bit che indica il raggio di
 952   validità dell'indirizzo, i valori assegnati per ora sono riportati in
 953   tab.~\ref{tab:IP_ipv6_multiscope}.
 954 \end{itemize}
 955
 956
 957
 958 \begin{table}[!htb]
 959   \centering
 960   \footnotesize
 961   \begin{tabular}[c]{|c|l|c|l|}
 962     \hline
 963     \multicolumn{4}{|c|}{\bf Gruppi di multicast} \\
 964     \hline
 965     \hline
 966     0 & riservato & 8 & organizzazione locale \\
 967     1 & nodo locale & 9 & non assegnato \\
 968     2 & collegamento locale & A & non assegnato \\
 969     3 & non assegnato & B & non assegnato \\
 970     4 & non assegnato & C & non assegnato \\
 971     5 & sito locale & D & non assegnato \\
 972     6 & non assegnato & E & globale \\
 973     7 & non assegnato & F & riservato \\
 974     \hline
 975   \end{tabular}
 976 \caption{Possibili valori del campo \textsl{scop} di un indirizzo multicast.}
 977 \label{tab:IP_ipv6_multiscope}
 978 \end{table}
 979
 980 Infine l'ultimo campo identifica il gruppo di multicast, sia permanente che
 981 transitorio, all'interno del raggio di validità del medesimo. Alcuni
 982 indirizzi multicast, riportati in tab.~\ref{tab:multiadd} sono già riservati
 983 per il funzionamento della rete.
 984
 985 \begin{table}[!htb]
 986   \centering
 987   \footnotesize
 988   \begin{tabular}[c]{|l|l|l|}
 989     \hline
 990     \textbf{Uso}& \textbf{Indirizzi riservati} & \textbf{Definizione}\\
 991     \hline
 992     \hline
 993     all-nodes       & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:0:1}  &
 994                       \href{http://www.ietf.org/rfc/rfc1970.txt}{RFC~1970} \\
 995     all-routers     & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:0:2}  &
 996                       \href{http://www.ietf.org/rfc/rfc1970.txt}{RFC~1970} \\
 997     all-rip-routers & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:0:9}  &
 998                       \href{http://www.ietf.org/rfc/rfc2080.txt}{RFC~2080} \\
 999     all-cbt-routers & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:0:10} & \\
1000     reserved        & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:0}  & IANA \\
1001     link-name       & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:1}  &  \\
1002     all-dhcp-agents & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:2}  & \\
1003     all-dhcp-servers& \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:3}  & \\
1004     all-dhcp-relays & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:4}  & \\
1005     solicited-nodes & \texttt{FFxx:0:0:0:0:1:0:0}  &
1006                       \href{http://www.ietf.org/rfc/rfc1970.txt}{RFC~1970} \\
1007     \hline
1008   \end{tabular}
1009 \caption{Gruppi multicast predefiniti.}
1010 \label{tab:multiadd}
1011 \end{table}
1012
1013 L'utilizzo del campo di \textit{scope} e di questi indirizzi predefiniti serve
1014 a recuperare le funzionalità del broadcasting (ad esempio inviando un
1015 pacchetto all'indirizzo \texttt{FF02:0:0:0:0:0:0:1} si raggiungono tutti i
1016 nodi locali).
1017
1018
1019 \subsection{Indirizzi \textit{anycast}}
1020 \label{sec:IP_anycast}
1021
1022 Gli indirizzi \textit{anycast} sono indirizzi che vengono assegnati ad un
1023 gruppo di interfacce: un pacchetto indirizzato a questo tipo di indirizzo
1024 viene inviato al componente del gruppo più ``\textsl{vicino}'' secondo la
1025 distanza di instradamento calcolata dai router.
1026
1027 Questi indirizzi sono allocati nello stesso spazio degli indirizzi unicast,
1028 usando uno dei formati disponibili, e per questo, sono da essi assolutamente
1029 indistinguibili. Quando un indirizzo unicast viene assegnato a più interfacce
1030 (trasformandolo in un anycast) il computer su cui è l'interfaccia deve essere
1031 configurato per tener conto del fatto.
1032
1033 Gli indirizzi anycast consentono a un nodo sorgente di inviare pacchetti a una
1034 destinazione su un gruppo di possibili interfacce selezionate. La sorgente non
1035 deve curarsi di come scegliere l'interfaccia più vicina, compito che tocca al
1036 sistema di instradamento (in sostanza la sorgente non ha nessun controllo
1037 sulla selezione).
1038
1039 Gli indirizzi anycast, quando vengono usati come parte di una sequenza di
1040 instradamento, consentono ad esempio ad un nodo di scegliere quale fornitore
1041 vuole usare (configurando gli indirizzi anycast per identificare i router di
1042 uno stesso provider).
1043
1044 Questi indirizzi pertanto possono essere usati come indirizzi intermedi in una
1045 intestazione di instradamento o per identificare insiemi di router connessi a
1046 una particolare sottorete, o che forniscono l'accesso a un certo sotto
1047 dominio.
1048
1049 L'idea alla base degli indirizzi anycast è perciò quella di utilizzarli per
1050 poter raggiungere il fornitore di servizio più vicino; ma restano aperte tutta
1051 una serie di problematiche, visto che una connessione con uno di questi
1052 indirizzi non è possibile, dato che per una variazione delle distanze di
1053 routing non è detto che due pacchetti successivi finiscano alla stessa
1054 interfaccia.
1055
1056 La materia è pertanto ancora controversa e in via di definizione.
1057
1058
1059 \subsection{Le estensioni}
1060 \label{sec:IP_ipv6_extens}
1061
1062 Come già detto in precedenza IPv6 ha completamente cambiato il trattamento
1063 delle opzioni; queste ultime infatti sono state tolte dall'intestazione del
1064 pacchetto, e poste in apposite \textsl{intestazioni di estensione} (o
1065 \textit{extension header}) poste fra l'intestazione di IPv6 e l'intestazione
1066 del protocollo di trasporto.
1067
1068 Per aumentare la velocità di processo, sia dei dati del livello seguente che
1069 di ulteriori opzioni, ciascuna estensione deve avere una lunghezza multipla di
1070 8 byte per mantenere l'allineamento a 64~bit di tutti le intestazioni
1071 seguenti.
1072
1073 Dato che la maggior parte di queste estensioni non sono esaminate dai router
1074 durante l'instradamento e la trasmissione dei pacchetti, ma solo all'arrivo
1075 alla destinazione finale, questa scelta ha consentito un miglioramento delle
1076 prestazioni rispetto a IPv4 dove la presenza di un'opzione comportava l'esame
1077 di tutte quante.
1078
1079 Un secondo miglioramento è che rispetto a IPv4 le opzioni possono essere di
1080 lunghezza arbitraria e non limitate a 40 byte; questo, insieme al modo in cui
1081 vengono trattate, consente di utilizzarle per scopi come l'autenticazione e la
1082 sicurezza, improponibili con IPv4.
1083
1084 Le estensioni definite al momento sono le seguenti:
1085 \begin{itemize}
1086 \item \textbf{Hop by hop} devono seguire immediatamente l'intestazione
1087   principale; indicano le opzioni che devono venire processate ad ogni
1088   passaggio da un router, fra di esse è da menzionare la \textit{jumbo
1089     payload} che segnala la presenza di un pacchetto di dati di dimensione
1090   superiore a 65535 byte.
1091 \item \textbf{Destination options} opzioni che devono venire esaminate al nodo
1092   di ricevimento, nessuna di esse è tuttora definita.
1093 \item \textbf{Routing} definisce una \textit{source route} (come la analoga
1094   opzione di IPv4) cioè una lista di indirizzi IP di nodi per i quali il
1095   pacchetto deve passare.
1096 \item \textbf{Fragmentation} viene generato automaticamente quando un host
1097   vuole frammentare un pacchetto, ed è riprocessato automaticamente alla
1098   destinazione che riassembla i frammenti.
1099 \item \textbf{Authentication} gestisce l'autenticazione e il controllo di
1100   integrità dei pacchetti; è documentato
1101   dall'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc1826.txt}{RFC~1826}.
1102 \item \textbf{Encapsulation} serve a gestire la segretezza del contenuto
1103   trasmesso; è documentato
1104   dall'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc1827.txt}{RFC~1827}.
1105 \end{itemize}
1106
1107 La presenza di opzioni è rilevata dal valore del campo \textit{next header}
1108 che indica qual è l'intestazione successiva a quella di IPv6; in assenza di
1109 opzioni questa sarà l'intestazione di un protocollo di trasporto del livello
1110 superiore, per cui il campo assumerà lo stesso valore del campo
1111 \textit{protocol} di IPv4, altrimenti assumerà il valore dell'opzione
1112 presente; i valori possibili sono riportati in
1113 tab.~\ref{tab:IP_ipv6_nexthead}.
1114
1115 \begin{table}[htb]
1116   \begin{center}
1117     \footnotesize
1118     \begin{tabular}{|c|l|l|}
1119       \hline
1120       \textbf{Valore} & \textbf{Keyword} & \textbf{Tipo di protocollo} \\
1121       \hline
1122       \hline
1123       0  &      & riservato\\
1124          & HBH  & Hop by Hop \\
1125       1  & ICMP & Internet Control Message (IPv4 o IPv6) \\
1126       2  & ICMP & Internet Group Management (IPv4) \\
1127       3  & GGP  & Gateway-to-Gateway \\
1128       4  & IP   & IP in IP (IPv4 encapsulation) \\
1129       5  & ST   & Stream \\
1130       6  & TCP  & Trasmission Control \\
1131       17 & UDP  & User Datagram \\
1132       43 & RH   & Routing Header (IPv6) \\
1133       44 & FH   & Fragment Header (IPv6) \\
1134       45 & IDRP & Inter Domain Routing \\
1135       51 & AH   & Authentication Header (IPv6) \\
1136       52 & ESP  & Encrypted Security Payload (IPv6) \\
1137       59 & Null & No next header (IPv6) \\
1138       88 & IGRP & Internet Group Routing \\
1139       89 & OSPF & Open Short Path First \\
1140       255&      & riservato \\
1141     \hline
1142     \end{tabular}
1143     \caption{Tipi di protocolli e intestazioni di estensione}
1144     \label{tab:IP_ipv6_nexthead}
1145   \end{center}
1146 \end{table}
1147
1148 Questo meccanismo permette la presenza di più opzioni in successione prima
1149 del pacchetto del protocollo di trasporto; l'ordine raccomandato per le
1150 estensioni è quello riportato nell'elenco precedente con la sola differenza
1151 che le opzioni di destinazione sono inserite nella posizione ivi indicata solo
1152 se, come per il tunnelling, devono essere esaminate dai router, quelle che
1153 devono essere esaminate solo alla destinazione finale vanno in coda.
1154
1155
1156 \subsection{Qualità di servizio}
1157 \label{sec:IP_ipv6_qos}
1158
1159 Una delle caratteristiche innovative di IPv6 è quella di avere introdotto un
1160 supporto per la qualità di servizio che è importante per applicazioni come
1161 quelle multimediali o ``real-time'' che richiedono un qualche grado di
1162 controllo sulla stabilità della banda di trasmissione, sui ritardi o la
1163 dispersione dei temporale del flusso dei pacchetti.
1164
1165
1166 \subsection{Etichette di flusso}
1167 \label{sec:IP_ipv6_flow}
1168 L'introduzione del campo \textit{flow label} può essere usata dall'origine
1169 della comunicazione per etichettare quei pacchetti per i quali si vuole un
1170 trattamento speciale da parte dei router come un una garanzia di banda minima
1171 assicurata o un tempo minimo di instradamento/trasmissione garantito.
1172
1173 Questo aspetto di IPv6 è ancora sperimentale per cui i router che non
1174 supportino queste funzioni devono porre a zero il \textit{flow label} per i
1175 pacchetti da loro originanti e lasciare invariato il campo per quelli in
1176 transito.
1177
1178 Un flusso è una sequenza di pacchetti da una particolare origine a una
1179 particolare destinazione per il quale l'origine desidera un trattamento
1180 speciale da parte dei router che lo manipolano; la natura di questo
1181 trattamento può essere comunicata ai router in vari modi (come un protocollo
1182 di controllo o con opzioni del tipo \textit{hop-by-hop}).
1183
1184 Ci possono essere più flussi attivi fra un'origine e una destinazione, come
1185 del traffico non assegnato a nessun flusso, un flusso viene identificato
1186 univocamente dagli indirizzi di origine e destinazione e da una etichetta di
1187 flusso diversa da zero, il traffico normale deve avere l'etichetta di flusso
1188 posta a zero.
1189
1190 L'etichetta di flusso è assegnata dal nodo di origine, i valori devono
1191 essere scelti in maniera (pseudo)casuale nel range fra 1 e FFFFFF in modo da
1192 rendere utilizzabile un qualunque sottoinsieme dei bit come chiavi di hash per
1193 i router.
1194
1195 \subsection{Priorità}
1196 \label{sec:prio}
1197
1198 Il campo di priorità consente di indicare il livello di priorità dei
1199 pacchetti relativamente agli altri pacchetti provenienti dalla stessa
1200 sorgente. I valori sono divisi in due intervalli, i valori da 0 a 7 sono usati
1201 per specificare la priorità del traffico per il quale la sorgente provvede
1202 un controllo di congestione cioè per il traffico che può essere ``tirato
1203 indietro'' in caso di congestione come quello di TCP, i valori da 8 a 15 sono
1204 usati per i pacchetti che non hanno questa caratteristica, come i pacchetti
1205 ``real-time'' inviati a ritmo costante.
1206
1207 Per il traffico con controllo di congestione sono raccomandati i seguenti
1208 valori di priorità a seconda del tipo di applicazione:
1209
1210 \begin{table}[htb]
1211   \centering
1212   \footnotesize
1213   \begin{tabular}{|c|l|}
1214     \hline
1215     \textbf{Valore} & \textbf{Tipo di traffico} \\
1216     \hline
1217     \hline
1218     0 & traffico generico \\
1219     1 & traffico di riempimento (es. news) \\
1220     2 & trasferimento dati non interattivo (es. e-mail)\\
1221     3 & riservato \\
1222     4 & trasferimento dati interattivo (es. FTP, HTTP, NFS) \\
1223     5 & riservato \\
1224     \hline
1225 \end{tabular}
1226 \caption{Formato di un indirizzo \textit{site-local}.}
1227 \label{tab:priority}
1228 \end{table}
1229
1230 Per il traffico senza controllo di congestione la priorità più bassa
1231 dovrebbe essere usata per quei pacchetti che si preferisce siano scartati
1232 più facilmente in caso di congestione.
1233
1234
1235 \subsection{Sicurezza a livello IP}
1236 \label{sec:security}
1237
1238 La attuale implementazione di Internet presenta numerosi problemi di
1239 sicurezza, in particolare i dati presenti nelle intestazioni dei vari
1240 protocolli sono assunti essere corretti, il che da adito alla possibilità di
1241 varie tipologie di attacco forgiando pacchetti false, inoltre tutti questi
1242 dati passano in chiaro sulla rete e sono esposti all'osservazione di chiunque
1243 si trovi in mezzo.
1244
1245 Con IPv4 non è possibile realizzare un meccanismo di autenticazione e
1246 riservatezza a un livello inferiore al primo (quello di applicazione), con
1247 IPv6 è stato progettata la possibilità di intervenire al livello di rete (il
1248 terzo) prevedendo due apposite estensioni che possono essere usate per fornire
1249 livelli di sicurezza a seconda degli utenti. La codifica generale di questa
1250 architettura è riportata
1251 nell'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc2401.txt}{RFC~2401}.
1252
1253 Il meccanismo in sostanza si basa su due estensioni:
1254 \begin{itemize}
1255 \item una intestazione di sicurezza (\textit{authentication header}) che
1256   garantisce al destinatario l'autenticità del pacchetto
1257 \item un carico di sicurezza (\textit{Encrypted Security Payload}) che
1258   assicura che solo il legittimo ricevente può leggere il pacchetto.
1259 \end{itemize}
1260
1261 Perché tutto questo funzioni le stazioni sorgente e destinazione devono
1262 usare una stessa chiave crittografica e gli stessi algoritmi, l'insieme degli
1263 accordi fra le due stazioni per concordare chiavi e algoritmi usati va sotto
1264 il nome di associazione di sicurezza.
1265
1266 I pacchetti autenticati e crittografati portano un indice dei parametri di
1267 sicurezza (SPI, \textit{Security Parameter Index}) che viene negoziato prima
1268 di ogni comunicazione ed è definito dalla stazione sorgente. Nel caso di
1269 multicast dovrà essere lo stesso per tutte le stazioni del gruppo.
1270
1271 \subsection{Autenticazione}
1272 \label{sec:auth}
1273
1274 Il primo meccanismo di sicurezza è quello dell'intestazione di autenticazione
1275 (\textit{authentication header}) che fornisce l'autenticazione e il controllo
1276 di integrità (ma senza riservatezza) dei pacchetti IP.
1277
1278 L'intestazione di autenticazione ha il formato descritto in
1279 fig.~\ref{fig:autent_estens}: il campo \textit{Next Header} indica
1280 l'intestazione successiva, con gli stessi valori del campo omonimo
1281 nell'intestazione principale di IPv6, il campo \textit{Length} indica la
1282 lunghezza dell'intestazione di autenticazione in numero di parole a 32 bit, il
1283 campo riservato deve essere posto a zero, seguono poi l'indice di sicurezza,
1284 stabilito nella associazione di sicurezza, e un numero di sequenza che la
1285 stazione sorgente deve incrementare di pacchetto in pacchetto.
1286
1287 Completano l'intestazione i dati di autenticazione che contengono un valore di
1288 controllo di integrità (ICV, \textit{Integrity Check Value}), che deve essere
1289 di dimensione pari a un multiplo intero di 32 bit e può contenere un padding
1290 per allineare l'intestazione a 64 bit. Tutti gli algoritmi di autenticazione
1291 devono provvedere questa capacità.
1292
1293 \begin{figure}[!htb]
1294   \centering
1295   \includegraphics[width=10cm]{img/ah_option}
1296     \caption{Formato dell'intestazione dell'estensione di autenticazione.}
1297     \label{fig:autent_estens}
1298 \end{figure}
1299
1300 L'intestazione di autenticazione può essere impiegata in due modi diverse
1301 modalità: modalità trasporto e modalità tunnel.
1302
1303 La modalità trasporto è utilizzabile solo per comunicazioni fra stazioni
1304 singole che supportino l'autenticazione. In questo caso l'intestazione di
1305 autenticazione è inserita dopo tutte le altre intestazioni di estensione
1306 eccezion fatta per la \textit{Destination Option} che può comparire sia
1307 prima che dopo.
1308
1309 \begin{figure}[!htb]
1310   \centering
1311   \includegraphics[width=10cm]{img/IP_AH_packet}
1312   \caption{Formato di un pacchetto IPv6 che usa l'opzione di autenticazione.}
1313   \label{fig:AH_autent_head}
1314 \end{figure}
1315
1316 La modalità tunnel può essere utilizzata sia per comunicazioni fra stazioni
1317 singole che con un gateway di sicurezza; in questa modalità ...
1318
1319
1320 L'intestazione di autenticazione è una intestazione di estensione inserita
1321 dopo l'intestazione principale e prima del carico dei dati. La sua presenza
1322 non ha perciò alcuna influenza sui livelli superiori dei protocolli di
1323 trasmissione come il TCP.
1324
1325
1326 La procedura di autenticazione cerca di garantire l'autenticità del pacchetto
1327 nella massima estensione possibile, ma dato che alcuni campi dell'intestazione
1328 di IP possono variare in maniera impredicibile alla sorgente, il loro valore
1329 non può essere protetto dall'autenticazione.
1330
1331 Il calcolo dei dati di autenticazione viene effettuato alla sorgente su una
1332 versione speciale del pacchetto in cui il numero di salti nell'intestazione
1333 principale è impostato a zero, così come le opzioni che possono essere
1334 modificate nella trasmissione, e l'intestazione di routing (se usata) è posta
1335 ai valori che deve avere all'arrivo.
1336
1337 L'estensione è indipendente dall'algoritmo particolare, e il protocollo è
1338 ancora in fase di definizione; attualmente è stato suggerito l'uso di una
1339 modifica dell'MD5 chiamata \textit{keyed MD5} che combina alla codifica anche
1340 una chiave che viene inserita all'inizio e alla fine degli altri campi.
1341
1342
1343 \subsection{Riservatezza}
1344 \label{sec:ecry}
1345
1346 Per garantire una trasmissione riservata dei dati, è stata previsto la
1347 possibilità di trasmettere pacchetti con i dati criptati: il cosiddetto ESP,
1348 \textit{Encripted Security Payload}. Questo viene realizzato usando con una
1349 apposita opzione che deve essere sempre l'ultima delle intestazioni di
1350 estensione; ad essa segue il carico del pacchetto che viene criptato.
1351
1352 Un pacchetto crittografato pertanto viene ad avere una struttura del tipo di
1353 quella mostrata in fig.~\ref{fig:ESP_criptopack}, tutti i campi sono in chiaro
1354 fino al vettore di inizializzazione, il resto è crittografato.
1355
1356
1357
1358 \begin{figure}[!htb]
1359   \centering
1360   \includegraphics[width=10cm]{img/esp_option}
1361   \caption{Schema di pacchetto crittografato.}
1362   \label{tab:ESP_criptopack}
1363 \end{figure}
1364
1365
1366
1367 \subsection{Autoconfigurazione}
1368 \label{sec:IP_ipv6_autoconf}
1369
1370 Una delle caratteristiche salienti di IPv6 è quella dell'autoconfigurazione,
1371 il protocollo infatti fornisce la possibilità ad un nodo di scoprire
1372 automaticamente il suo indirizzo acquisendo i parametri necessari per potersi
1373 connettere a internet.
1374
1375 L'autoconfigurazione sfrutta gli indirizzi link-local; qualora sul nodo sia
1376 presente una scheda di rete che supporta lo standard IEEE802 (ethernet) questo
1377 garantisce la presenza di un indirizzo fisico a 48 bit unico; pertanto il nodo
1378 può assumere automaticamente senza pericoli di collisione l'indirizzo
1379 link-local \texttt{FE80::xxxx:xxxx:xxxx} dove \texttt{xxxx:xxxx:xxxx} è
1380 l'indirizzo hardware della scheda di rete.
1381
1382 Nel caso in cui non sia presente una scheda che supporta lo standard IEEE802
1383 allora il nodo assumerà ugualmente un indirizzo link-local della forma
1384 precedente, ma il valore di \texttt{xxxx:xxxx:xxxx} sarà generato
1385 casualmente; in questo caso la probabilità di collisione è di 1 su 300
1386 milioni. In ogni caso per prevenire questo rischio il nodo invierà un
1387 messaggio ICMP \textit{Solicitation} all'indirizzo scelto attendendo un certo
1388 lasso di tempo; in caso di risposta l'indirizzo è duplicato e il
1389 procedimento dovrà essere ripetuto con un nuovo indirizzo (o interrotto
1390 richiedendo assistenza).
1391
1392 Una volta ottenuto un indirizzo locale valido diventa possibile per il nodo
1393 comunicare con la rete locale; sono pertanto previste due modalità di
1394 autoconfigurazione, descritte nelle seguenti sezioni. In ogni caso
1395 l'indirizzo link-local resta valido.
1396
1397 \subsection{Autoconfigurazione stateless}
1398 \label{sec:stateless}
1399
1400 Questa è la forma più semplice di autoconfigurazione, possibile quando
1401 l'indirizzo globale può essere ricavato dall'indirizzo link-local cambiando
1402 semplicemente il prefisso a quello assegnato dal provider per ottenere un
1403 indirizzo globale.
1404
1405 La procedura di configurazione è la seguente: all'avvio tutti i nodi IPv6
1406 iniziano si devono aggregare al gruppo multicast \textit{all-nodes}
1407 programmando la propria interfaccia per ricevere i messaggi dall'indirizzo
1408 multicast \texttt{FF02::1} (vedi sez.~\ref{sec:IP_ipv6_multicast}); a questo
1409 punto devono inviare un messaggio ICMP \textit{Router solicitation} a tutti i
1410 router locali usando l'indirizzo multicast \texttt{FF02::2} usando come
1411 sorgente il proprio indirizzo link-local.
1412
1413 Il router risponderà con un messaggio ICMP \textit{Router Advertisement} che
1414 fornisce il prefisso e la validità nel tempo del medesimo, questo tipo di
1415 messaggio può essere trasmesso anche a intervalli regolari. Il messaggio
1416 contiene anche l'informazione che autorizza un nodo a autocostruire
1417 l'indirizzo, nel qual caso, se il prefisso unito all'indirizzo link-local non
1418 supera i 128 bit, la stazione ottiene automaticamente il suo indirizzo
1419 globale.
1420
1421 \subsection{Autoconfigurazione stateful}
1422 \label{sec:stateful}
1423
1424 Benché estremamente semplice l'autoconfigurazione stateless presenta alcuni
1425 problemi; il primo è che l'uso degli indirizzi delle schede di rete è
1426 molto inefficiente; nel caso in cui ci siano esigenze di creare una gerarchia
1427 strutturata su parecchi livelli possono non restare 48~bit per l'indirizzo
1428 della singola stazione; il secondo problema è di sicurezza, dato che basta
1429 introdurre in una rete una stazione autoconfigurante per ottenere un accesso
1430 legale.
1431
1432 Per questi motivi è previsto anche un protocollo stateful basato su un
1433 server che offra una versione IPv6 del DHCP; un apposito gruppo di multicast
1434 \texttt{FF02::1:0} è stato riservato per questi server; in questo caso il
1435 nodo interrogherà il server su questo indirizzo di multicast con l'indirizzo
1436 link-local e riceverà un indirizzo unicast globale.
1437
1438
1439
1440 %%% Local Variables:
1441 %%% mode: latex
1442 %%% TeX-master: "gapil"
1443 %%% End: