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  10 %%
  11
  12 \chapter{Il livello di rete}
  13 \label{cha:network_layer}
  14
  15 In questa appendice prenderemo in esame i vari protocolli disponibili a
  16 livello di rete.\footnote{per la spiegazione della suddivisione in livelli dei
  17   protocolli di rete, si faccia riferimento a quanto illustrato in
  18   sez.~\ref{sec:net_protocols}.} Per ciascuno di essi forniremo una descrizione
  19 generica delle principali caratteristiche, del formato di dati usato e quanto
  20 possa essere necessario per capirne meglio il funzionamento dal punto di vista
  21 della programmazione.
  22
  23 Data la loro prevalenza il capitolo sarà sostanzialmente incentrato sui due
  24 protocolli principali esistenti su questo livello: il protocollo IP, sigla che
  25 sta per \textit{Internet Protocol}, (ma che più propriamente si dovrebbe
  26 chiamare IPv4) ed la nuova versione di questo stesso protocollo, denominata
  27 IPv6. Tratteremo comunque anche il protocollo ICMP e la sua versione
  28 modificata per IPv6 (cioè ICMPv6).
  29
  30
  31 \section{Il protocollo IP}
  32 \label{sec:ip_protocol}
  33
  34 L'attuale \textit{Internet Protocol} (IPv4) viene standardizzato nel 1981
  35 dall'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc791.txt}{RFC~791}; esso nasce per
  36 disaccoppiare le applicazioni della struttura hardware delle reti di
  37 trasmissione, e creare una interfaccia di trasmissione dei dati indipendente
  38 dal sottostante substrato di rete, che può essere realizzato con le tecnologie
  39 più disparate (Ethernet, Token Ring, FDDI, ecc.).
  40
  41
  42 \subsection{Introduzione}
  43 \label{sec:IP_intro}
  44
  45 Il compito principale di IP è quello di trasmettere i pacchetti da un computer
  46 all'altro della rete; le caratteristiche essenziali con cui questo viene
  47 realizzato in IPv4 sono due:
  48 \begin{itemize}
  49 \item \textit{Universal addressing} la comunicazione avviene fra due host
  50   identificati univocamente con un indirizzo a 32 bit che può appartenere ad
  51   una sola interfaccia di rete.
  52 \item \textit{Best effort} viene assicurato il massimo impegno nella
  53   trasmissione, ma non c'è nessuna garanzia per i livelli superiori né
  54   sulla percentuale di successo né sul tempo di consegna dei pacchetti di
  55   dati, né sull'ordine in cui vengono consegnati.
  56 \end{itemize}
  57
  58 Per effettuare la comunicazione e l'instradamento dei pacchetti fra le varie
  59 reti di cui è composta Internet IPv4 organizza gli indirizzi in una
  60 gerarchia a due livelli, in cui una parte dei 32 bit dell'indirizzo indica il
  61 numero di rete, e un'altra l'host al suo interno.  Il numero di rete serve
  62 ai router per stabilire a quale rete il pacchetto deve essere inviato, il
  63 numero di host indica la macchina di destinazione finale all'interno di detta
  64 rete.
  65
  66 Per garantire l'unicità dell'indirizzo Internet esiste un'autorità centrale
  67 (la IANA, \textit{Internet Assigned Number Authority}) che assegna i numeri di
  68 rete alle organizzazioni che ne fanno richiesta; è poi compito di quest'ultime
  69 assegnare i numeri dei singoli host all'interno della propria rete.
  70
  71 Per venire incontro alle richieste dei vari enti e organizzazioni che volevano
  72 utilizzare questo protocollo di comunicazione, originariamente gli indirizzi
  73 di rete erano stati suddivisi all'interno delle cosiddette \textit{classi},
  74 (rappresentate in tab.~\ref{tab:IP_ipv4class}), in modo da consentire
  75 dispiegamenti di reti di varie dimensioni a seconda delle diverse esigenze.
  76
  77 \begin{table}[htb]
  78   \centering
  79   \footnotesize
  80   \begin{usepicture}
  81   \begin{tabular} {c@{\hspace{1mm}\vrule}
  82       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
  83       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
  84       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
  85       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
  86       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
  87       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
  88       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
  89       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}}
  90     \omit&\omit& \multicolumn{7}{c}{7 bit}&\multicolumn{24}{c}{24 bit} \\
  91     \cline{2-33}
  92     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
  93     classe A &\centering 0&
  94     \multicolumn{7}{@{}c@{\vrule}}{\parbox[c]{21mm}{\centering net Id}} &
  95     \multicolumn{24}{@{}c@{\vrule}}{\parbox[c]{72mm}{\centering host Id}} \\
  96     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
  97     \cline{2-33}
  98     \multicolumn{33}{c}{ } \\
  99     \omit&\omit&\omit&
 100     \multicolumn{14}{c}{14 bit}&\multicolumn{16}{c}{16 bit} \\
 101     \cline{2-33}
 102     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 103     classe B&\centering 1&\centering 0&
 104     \multicolumn{14}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{42mm}{\centering net Id}} &
 105     \multicolumn{16}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{48mm}{\centering host Id}} \\
 106     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 107     \cline{2-33}
 108
 109     \multicolumn{33}{c}{ } \\
 110     \omit&\omit&\omit&
 111     \multicolumn{21}{c}{21 bit}&\multicolumn{8}{c}{8 bit} \\
 112     \cline{2-33}
 113     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 114     classe C&\centering 1&\centering 1&\centering 0&
 115     \multicolumn{21}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{63mm}{\centering net Id}} &
 116     \multicolumn{8}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{24mm}{\centering host Id}} \\
 117     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 118     \cline{2-33}
 119
 120
 121     \multicolumn{33}{c}{ } \\
 122     \omit&\omit&\omit&\omit&
 123     \multicolumn{28}{c}{28 bit} \\
 124     \cline{2-33}
 125     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 126     classe D&\centering 1&\centering 1&\centering 1&\centering 0&
 127     \multicolumn{28}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{63mm}{\centering
 128         multicast group Id}} \\
 129     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 130     \cline{2-33}
 131
 132     \multicolumn{33}{c}{ } \\
 133     \omit&\omit&\omit&\omit&\omit&
 134     \multicolumn{27}{c}{27 bit} \\
 135     \cline{2-33}
 136     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 137     classe E&\centering 1&\centering 1&\centering 1&\centering 1&\centering 0&
 138     \multicolumn{27}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{59mm}{\centering
 139         reserved for future use}} \\
 140     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 141     \cline{2-33}
 142
 143   \end{tabular}
 144   \end{usepicture}
 145 \caption{Le classi di indirizzi secondo IPv4.}
 146 \label{tab:IP_ipv4class}
 147 \end{table}
 148
 149 Le classi di indirizzi usate per il dispiegamento delle reti su quella che
 150 comunemente viene chiamata \textit{Internet} sono le prime tre; la classe D è
 151 destinata al \itindex{multicast} \textit{multicast} mentre la classe E è
 152 riservata per usi sperimentali e non viene impiegata.
 153
 154 Come si può notare però la suddivisione riportata in
 155 tab.~\ref{tab:IP_ipv4class} è largamente inefficiente in quanto se ad un
 156 utente necessita anche solo un indirizzo in più dei 256 disponibili con una
 157 classe A occorre passare a una classe B, che ne prevede 65536,\footnote{in
 158   realtà i valori esatti sarebbero 254 e 65536, una rete con a disposizione
 159   $N$ bit dell'indirizzo IP, ha disponibili per le singole macchine soltanto
 160   $@^N-2$ numeri, dato che uno deve essere utilizzato come indirizzo di rete e
 161   uno per l'indirizzo di \itindex{broadcast} \textit{broadcast}.} con un
 162 conseguente spreco di numeri.
 163
 164 Inoltre, in particolare per le reti di classe C, la presenza di tanti
 165 indirizzi di rete diversi comporta una crescita enorme delle tabelle di
 166 instradamento che ciascun router dovrebbe tenere in memoria per sapere dove
 167 inviare il pacchetto, con conseguente crescita dei tempi di elaborazione da
 168 parte di questi ultimi ed inefficienza nel trasporto.
 169
 170 \begin{table}[htb]
 171   \centering
 172   \footnotesize
 173   \begin{usepicture}
 174   \begin{tabular} {c@{\hspace{1mm}\vrule}
 175       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
 176       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
 177       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
 178       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
 179       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
 180       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
 181       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
 182       p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}}
 183     \omit&
 184     \multicolumn{12}{c}{$n$ bit}&\multicolumn{20}{c}{$32-n$ bit} \\
 185     \cline{2-33}
 186     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 187     CIDR &
 188     \multicolumn{12}{@{}c@{\vrule}}{\parbox[c]{36mm}{\centering net Id}} &
 189     \multicolumn{20}{@{}c@{\vrule}}{\parbox[c]{60mm}{\centering host Id}} \\
 190     \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
 191     \cline{2-33}
 192   \end{tabular}
 193   \end{usepicture}
 194 \caption{Uno esempio di indirizzamento CIDR.}
 195 \label{tab:IP_ipv4cidr}
 196 \end{table}
 197
 198 Per questo nel 1992 è stato introdotto un indirizzamento senza classi (il
 199 CIDR, \textit{Classless Inter-Domain Routing}) in cui il limite fra i bit
 200 destinati a indicare il numero di rete e quello destinati a indicare l'host
 201 finale può essere piazzato in qualunque punto (vedi
 202 tab.~\ref{tab:IP_ipv4cidr}), permettendo di accorpare più classi A su un'unica
 203 rete o suddividere una classe B e diminuendo al contempo il numero di
 204 indirizzi di rete da inserire nelle tabelle di instradamento dei router.
 205
 206
 207 \subsection{L'intestazione di IP}
 208 \label{sec:IP_header}
 209
 210 Come illustrato in fig.~\ref{fig:net_tcpip_data_flux} (si ricordi quanto detto
 211 in sez.~\ref{sec:net_tcpip_overview} riguardo al funzionamento generale del
 212 TCP/IP), per eseguire il suo compito il protocollo IP inserisce (come
 213 praticamente ogni protocollo di rete) una opportuna intestazione in cima ai
 214 dati che deve trasmettere, la cui schematizzazione è riportata in
 215 fig.~\ref{fig:IP_ipv4_head}.
 216
 217 \begin{figure}[htb]
 218   \centering
 219   \includegraphics[width=10cm]{img/ipv4_head}
 220   \caption{L'intestazione o \textit{header} di IPv4.}
 221   \label{fig:IP_ipv4_head}
 222 \end{figure}
 223
 224 Ciascuno dei campi illustrati in fig.~\ref{fig:IP_ipv4_head} ha un suo preciso
 225 scopo e significato, che si è riportato brevemente in
 226 tab.~\ref{tab:IP_ipv4field}; si noti come l'intestazione riporti sempre due
 227 indirizzi IP, quello \textsl{sorgente}, che indica l'IP da cui è partito il
 228 pacchetto (cioè l'indirizzo assegnato alla macchina che lo spedisce) e quello
 229 \textsl{destinazione} che indica l'indirizzo a cui deve essere inviato il
 230 pacchetto (cioè l'indirizzo assegnato alla macchina che lo riceverà).
 231
 232 \begin{table}[!hbt]
 233   \footnotesize
 234   \begin{center}
 235     \begin{tabular}{|l|c|p{10cm}|}
 236       \hline
 237       \textbf{Nome} & \textbf{Bit} & \textbf{Significato} \\
 238       \hline
 239       \hline
 240       \textit{version}       & 4& numero di \textsl{versione}, nel caso
 241                                   specifico vale sempre 4.\\
 242       \textit{head length}   & 4& lunghezza dell'intestazione,
 243                                   in multipli di 32 bit.\\
 244       \textit{type of service}&8& \textsl{tipo di servizio}, è suddiviso in:
 245                                   3 bit di precedenza, che nelle attuali
 246                                   implementazioni del protocollo non vengono
 247                                   comunque utilizzati; un bit riservato che
 248                                   deve essere mantenuto a 0; 4 bit che
 249                                   identificano il tipo di servizio
 250                                   richiesto, uno solo dei quali può essere
 251                                   attivo.\\
 252       \textit{total length}  &16& \textsl{lunghezza totale}, indica
 253                                   la dimensione del carico di dati del
 254                                   pacchetto IP in byte.\\
 255       \textit{identification}&16& \textsl{identificazione}, assegnato alla
 256                                   creazione, è aumentato di uno all'origine
 257                                   della trasmissione di ciascun pacchetto, ma
 258                                   resta lo stesso per i pacchetti
 259                                   frammentati, consentendo così di
 260                                   identificare quelli che derivano dallo
 261                                   stesso pacchetto originario.\\
 262       \textit{flag}          & 3& \textsl{flag}, sono nell'ordine: il primo è
 263                                   riservato e sempre nullo, il secondo indica
 264                                   se il pacchetto non può essere frammentato,
 265                                   il terzo se ci sono ulteriori frammenti.\\
 266       \textit{fragmentation offset}&13& \textsl{offset di frammento}, indica
 267                                   la posizione del frammento rispetto al
 268                                   pacchetto originale.\\
 269       \textit{time to live}  &16& \textsl{tempo di vita}, è decrementato di
 270                                   uno ogni volta che un router ritrasmette il
 271                                   pacchetto, se arriva a zero il pacchetto
 272                                   viene scartato.\\
 273       \textit{protocol}      & 8& \textsl{protocollo}, identifica il tipo di
 274                                   pacchetto che segue l'intestazione di IPv4.\\
 275       \textit{header checksum}&16&\textsl{checksum di intestazione}, somma di
 276                                   controllo per l'intestazione.\\
 277       \textit{source IP}     &32& \textsl{indirizzo di origine}.\\
 278       \textit{destination IP}&32& \textsl{indirizzo di destinazione}.\\
 279       \hline
 280     \end{tabular}
 281     \caption{Legenda per il significato dei campi dell'intestazione di IPv4}
 282     \label{tab:IP_ipv4field}
 283   \end{center}
 284 \end{table}
 285
 286
 287 Il campo TOS definisce il cosiddetto \textit{Type of Service}; questo permette
 288 di definire il tipo di traffico contenuto nei pacchetti, e può essere
 289 utilizzato dai router per dare diverse priorità in base al valore assunto da
 290 questo campo.
 291
 292 \begin{table}[!htb]
 293   \centering
 294   \footnotesize
 295   \begin{tabular}[c]{|l|p{6 cm}|}
 296     \hline
 297     \textbf{Costante} & \textbf{Significato} \\
 298     \hline
 299     \hline
 300     \const{IPTOS\_LOWDELAY}   & minimizza i ritardi per il traffico
 301                                 interattivo. \\
 302     \const{IPTOS\_THROUGHPUT} & ottimizza la trasmissione per il massimo
 303                                 flusso di dati.\\
 304     \const{IPTOS\_RELIABILITY}& ottimizza per l'affidabilità della
 305                                 trasmissione. \\
 306     \const{IPTOS\_MINCOST}    & usato per dati di riempimento, dove non
 307                                 interessa se c'è una bassa velocità di
 308                                 trasmissione.\\
 309     \hline
 310   \end{tabular}
 311   \caption{Le costanti che definiscono alcuni valori standard per il campo TOS
 312     da usare come argomento \param{optval} per l'opzione \const{IP\_TOS}.}
 313   \label{tab:IP_TOS_values}
 314 \end{table}
 315
 316
 317
 318 \subsection{Le opzioni di IP}
 319 \label{sec:IP_options}
 320
 321
 322
 323
 324
 325
 326 \section{Il protocollo IPv6}
 327 \label{sec:ipv6_protocol}
 328
 329 Negli anni '90 con la crescita del numero di macchine connesse su Internet si
 330 arrivò a temere l'esaurimento dello spazio degli indirizzi disponibili, specie
 331 in vista di una prospettiva (per ora rivelatasi prematura) in cui ogni
 332 apparecchio elettronico sarebbe stato inserito all'interno della rete.
 333
 334 Per questo motivo si iniziò a progettare una nuova versione del protocollo
 335
 336 L'attuale Internet Protocol (IPv4) viene standardizzato nel 1981
 337 dall'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc719.txt}{RFC~719}; esso nasce per
 338 disaccoppiare le applicazioni della struttura hardware delle reti di
 339 trasmissione, e creare una interfaccia di trasmissione dei dati indipendente
 340 dal sottostante substrato di rete, che può essere realizzato con le tecnologie
 341 più disparate (Ethernet, Token Ring, FDDI, ecc.).
 342
 343
 344 \subsection{I motivi della transizione}
 345 \label{sec:IP_whyipv6}
 346
 347 Negli ultimi anni la crescita vertiginosa del numero di macchine connesse a
 348 internet ha iniziato a far emergere i vari limiti di IPv4; in particolare si
 349 è iniziata a delineare la possibilità di arrivare a una carenza di
 350 indirizzi disponibili.
 351
 352 In realtà il problema non è propriamente legato al numero di indirizzi
 353 disponibili; infatti con 32 bit si hanno $2^{32}$, cioè circa 4 miliardi,
 354 numeri diversi possibili, che sono molti di più dei computer attualmente
 355 esistenti.
 356
 357 Il punto è che la suddivisione di questi numeri nei due livelli rete/host e
 358 l'utilizzo delle classi di indirizzamento mostrate in precedenza, ha
 359 comportato che, nella sua evoluzione storica, il dispiegamento delle reti e
 360 l'allocazione degli indirizzi siano stati inefficienti; neanche l'uso del CIDR
 361 ha permesso di eliminare le inefficienze che si erano formate, dato che il
 362 ridispiegamento degli indirizzi comporta cambiamenti complessi a tutti i
 363 livelli e la riassegnazione di tutti gli indirizzi dei computer di ogni
 364 sottorete.
 365
 366 Diventava perciò necessario progettare un nuovo protocollo che permettesse
 367 di risolvere questi problemi, e garantisse flessibilità sufficiente per
 368 poter continuare a funzionare a lungo termine; in particolare necessitava un
 369 nuovo schema di indirizzamento che potesse rispondere alle seguenti
 370 necessità:
 371
 372 \begin{itemize}
 373 \item un maggior numero di numeri disponibili che consentisse di non restare
 374   più a corto di indirizzi
 375 \item un'organizzazione gerarchica più flessibile dell'attuale
 376 \item uno schema di assegnazione degli indirizzi in grado di minimizzare le
 377   dimensioni delle tabelle di instradamento
 378 \item uno spazio di indirizzi che consentisse un passaggio automatico dalle
 379   reti locali a internet
 380 \end{itemize}
 381
 382
 383 \subsection{Principali caratteristiche di IPv6}
 384 \label{sec:IP_ipv6over}
 385
 386 Per rispondere alle esigenze descritte in sez.~\ref{sec:IP_whyipv6} IPv6 nasce
 387 come evoluzione di IPv4, mantenendone inalterate le funzioni che si sono
 388 dimostrate valide, eliminando quelle inutili e aggiungendone poche altre
 389 ponendo al contempo una grande attenzione a mantenere il protocollo il più
 390 snello e veloce possibile.
 391
 392 I cambiamenti apportati sono comunque notevoli e possono essere riassunti a
 393 grandi linee nei seguenti punti:
 394 \begin{itemize}
 395 \item l'espansione delle capacità di indirizzamento e instradamento, per
 396   supportare una gerarchia con più livelli di indirizzamento, un numero di
 397   nodi indirizzabili molto maggiore e una autoconfigurazione degli indirizzi
 398 \item l'introduzione un nuovo tipo di indirizzamento, l'\textit{anycast} che
 399   si aggiungono agli usuali \textit{unicast} e \itindex{multicast}
 400   \textit{multicast}
 401 \item la semplificazione del formato dell'intestazione, eliminando o rendendo
 402   opzionali alcuni dei campi di IPv4, per eliminare la necessità di
 403   riprocessare la stessa da parte dei router e contenere l'aumento di
 404   dimensione dovuto ai nuovi indirizzi
 405 \item un supporto per le opzioni migliorato, per garantire una trasmissione
 406   più efficiente del traffico normale, limiti meno stringenti sulle
 407   dimensioni delle opzioni, e la flessibilità necessaria per introdurne di
 408   nuove in futuro
 409 \item il supporto per delle capacità di qualità di servizio (QoS) che
 410   permetta di identificare gruppi di dati per i quali si può provvedere un
 411   trattamento speciale (in vista dell'uso di internet per applicazioni
 412   multimediali e/o ``real-time'')
 413 \end{itemize}
 414
 415
 416 \subsection{L'intestazione di IPv6}
 417 \label{sec:IP_ipv6head}
 418
 419 Per capire le caratteristiche di IPv6 partiamo dall'intestazione usata dal
 420 protocollo per gestire la trasmissione dei pacchetti; in
 421 fig.~\ref{fig:IP_ipv6head} è riportato il formato dell'intestazione di IPv6 da
 422 confrontare con quella di IPv4 in fig.~\ref{fig:IP_ipv4_head}. La spiegazione
 423 del significato dei vari campi delle due intestazioni è riportato
 424 rispettivamente in tab.~\ref{tab:IP_ipv6field} e tab.~\ref{tab:IP_ipv4field})
 425
 426 % \begin{table}[htb]
 427 %   \footnotesize
 428 %   \begin{center}
 429 %     \begin{tabular}{@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}
 430 %         @{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}
 431 %         @{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule} }
 432 %     \multicolumn{8}{@{}c@{}}{0\hfill 15 16\hfill 31}\\
 433 %     \hline
 434 %     \centering version&\centering priority&
 435 %     \multicolumn{6}{@{}p{96mm}@{\vrule}}{\centering flow label} \\
 436 %     \hline
 437 %     \multicolumn{4}{@{\vrule}p{64mm}@{\vrule}}{\centering payload length} &
 438 %     \multicolumn{2}{@{}p{32mm}@{\vrule}}{\centering next header} &
 439 %     \multicolumn{2}{@{}p{32mm}@{\vrule}}{\centering hop limit}\\
 440 %     \hline
 441 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
 442 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
 443 %       source} \\
 444 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
 445 %       IP address} \\
 446 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
 447 %     \hline
 448 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
 449 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
 450 %       destination} \\
 451 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
 452 %      IP address} \\
 453 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
 454 %     \hline
 455 %     \end{tabular}
 456 %     \caption{L'intestazione o \textit{header} di IPv6}
 457 %     \label{tab:IP_ipv6head}
 458 %   \end{center}
 459 % \end{table}
 460
 461 \begin{figure}[htb]
 462   \centering
 463   \includegraphics[width=10cm]{img/ipv6_head}
 464   \caption{L'intestazione o \textit{header} di IPv6.}
 465   \label{fig:IP_ipv6head}
 466 \end{figure}
 467
 468
 469 Come si può notare l'intestazione di IPv6 diventa di dimensione fissa, pari a
 470 40 byte, contro una dimensione (minima, in assenza di opzioni) di 20 byte per
 471 IPv4; un semplice raddoppio nonostante lo spazio destinato agli indirizzi sia
 472 quadruplicato, questo grazie a una notevole semplificazione che ha ridotto il
 473 numero dei campi da 12 a 8.
 474
 475 \begin{table}[htb]
 476   \begin{center}
 477   \footnotesize
 478     \begin{tabular}{|l|c|p{8cm}|}
 479       \hline
 480       \textbf{Nome} & \textbf{Bit} & \textbf{Significato} \\
 481       \hline
 482       \hline
 483       \textit{version}       & 4& \textsl{versione}, nel caso specifico vale
 484                                   sempre 6.\\
 485       \textit{priority}      & 4& \textsl{priorità}, vedi
 486                                   sez.~\ref{sec:IPv6_prio}.\\
 487       \textit{flow label}    &24& \textsl{etichetta di flusso}, vedi
 488                                   sez.~\ref{sec:IP_ipv6_flow}.\\
 489       \textit{payload length}&16& \textsl{lunghezza del carico}, cioè del
 490                                   corpo dei dati che segue l'intestazione, in
 491                                   byte. \\
 492       \textit{next header}   & 8& \textsl{intestazione successiva}, identifica
 493                                   il tipo di pacchetto che segue
 494                                   l'intestazione di IPv6, usa gli stessi
 495                                   valori del campo protocollo
 496                                   nell'intestazione di IPv4.\\
 497       \textit{hop limit}     & 8& \textsl{limite di salti}, stesso significato
 498                                   del \textit{time to live} nell'intestazione
 499                                   di IPv4.\\
 500       \textit{source IP}     &128&\textsl{indirizzo di origine}.\\
 501       \textit{destination IP}&128&\textsl{indirizzo di destinazione}.\\
 502       \hline
 503     \end{tabular}
 504     \caption{Legenda per il significato dei campi dell'intestazione di IPv6}
 505     \label{tab:IP_ipv6field}
 506   \end{center}
 507 \end{table}
 508
 509 Abbiamo già anticipato in sez.~\ref{sec:IP_ipv6over} uno dei criteri
 510 principali nella progettazione di IPv6 è stato quello di ridurre al minimo il
 511 tempo di elaborazione dei pacchetti da parte dei router, un confronto con
 512 l'intestazione di IPv4 (vedi fig.~\ref{fig:IP_ipv4_head}) mostra le seguenti
 513 differenze:
 514
 515 \begin{itemize}
 516 \item è stato eliminato il campo \textit{header length} in quanto le opzioni
 517   sono state tolte dall'intestazione che ha così dimensione fissa; ci possono
 518   essere più intestazioni opzionali (\textsl{intestazioni di estensione}, vedi
 519   sez.~\ref{sec:IP_ipv6_extens}), ciascuna delle quali avrà un suo campo di
 520   lunghezza all'interno.
 521 \item l'intestazione e gli indirizzi sono allineati a 64 bit, questo rende più
 522   veloce il processo da parte di computer con processori a 64 bit.
 523 \item i campi per gestire la frammentazione (\textit{identification},
 524   \textit{flag} e \textit{fragment offset}) sono stati eliminati; questo
 525   perché la frammentazione è un'eccezione che non deve rallentare
 526   l'elaborazione dei pacchetti nel caso normale.
 527 \item è stato eliminato il campo \textit{checksum} in quanto tutti i
 528   protocolli di livello superiore (TCP, UDP e ICMPv6) hanno un campo di
 529   checksum che include, oltre alla loro intestazione e ai dati, pure i campi
 530   \textit{payload length}, \textit{next header}, e gli indirizzi di origine e
 531   di destinazione; una checksum esiste anche per la gran parte protocolli di
 532   livello inferiore (anche se quelli che non lo hanno, come SLIP, non possono
 533   essere usati con grande affidabilità); con questa scelta si è ridotto di
 534   molto il tempo di elaborazione dato che i router non hanno più la necessità
 535   di ricalcolare la checksum ad ogni passaggio di un pacchetto per il
 536   cambiamento del campo \textit{hop limit}.
 537 \item è stato eliminato il campo \textit{type of service}, che praticamente
 538   non è mai stato utilizzato; una parte delle funzionalità ad esso delegate
 539   sono state reimplementate (vedi il campo \textit{priority} al prossimo
 540   punto) con altri metodi.
 541 \item è stato introdotto un nuovo campo \textit{flow label}, che viene usato,
 542   insieme al campo \textit{priority} (che recupera i bit di precedenza del
 543   campo \textit{type of service}) per implementare la gestione di una
 544   ``\textsl{qualità di servizio}'' (vedi sez.~\ref{sec:IP_ipv6_qos}) che
 545   permette di identificare i pacchetti appartenenti a un ``\textsl{flusso}''
 546   di dati per i quali si può provvedere un trattamento speciale.
 547 \end{itemize}
 548
 549 Oltre alle differenze precedenti, relative ai singoli campi nell'intestazione,
 550 ulteriori caratteristiche che diversificano il comportamento di IPv4 da
 551 quello di IPv6 sono le seguenti:
 552
 553 \begin{itemize}
 554 \item il \itindex{broadcast} \textit{broadcasting} non è previsto in IPv6, le
 555   applicazioni che lo usano dovono essere reimplementate usando il
 556   \itindex{multicast} \textit{multicasting} (vedi
 557   sez.~\ref{sec:IP_ipv6_multicast}), che da opzionale diventa obbligatorio.
 558 \item è stato introdotto un nuovo tipo di indirizzi, gli \textit{anycast}.
 559 \item i router non possono più frammentare i pacchetti lungo il cammino, la
 560   frammentazione di pacchetti troppo grandi potrà essere gestita solo ai
 561   capi della comunicazione (usando un'apposita estensione vedi
 562   sez.~\ref{sec:IP_ipv6_extens}).
 563 \item IPv6 richiede il supporto per il \itindex{Maximum~Transfer~Unit}
 564   \textit{path MTU discovery} (cioè il protocollo per la selezione della
 565   massima lunghezza del pacchetto); seppure questo sia in teoria opzionale,
 566   senza di esso non sarà possibile inviare pacchetti più larghi della
 567   dimensione minima (576 byte).
 568 \end{itemize}
 569
 570 \subsection{Gli indirizzi di IPv6}
 571 \label{sec:IP_ipv6_addr}
 572
 573 Come già abbondantemente anticipato la principale novità di IPv6 è
 574 costituita dall'ampliamento dello spazio degli indirizzi, che consente di avere
 575 indirizzi disponibili in un numero dell'ordine di quello degli atomi che
 576 costituiscono la terra.
 577
 578 In realtà l'allocazione di questi indirizzi deve tenere conto della
 579 necessità di costruire delle gerarchie che consentano un instradamento
 580 rapido ed efficiente dei pacchetti, e flessibilità nel dispiegamento delle
 581 reti, il che comporta una riduzione drastica dei numeri utilizzabili; uno
 582 studio sull'efficienza dei vari sistemi di allocazione usati in altre
 583 architetture (come i sistemi telefonici) è comunque giunto alla conclusione
 584 che anche nella peggiore delle ipotesi IPv6 dovrebbe essere in grado di
 585 fornire più di un migliaio di indirizzi per ogni metro quadro della
 586 superficie terrestre.
 587
 588
 589 \subsection{La notazione}
 590 \label{sec:IP_ipv6_notation}
 591 Con un numero di bit quadruplicato non è più possibile usare la notazione
 592 coi numeri decimali di IPv4 per rappresentare un numero IP. Per questo gli
 593 indirizzi di IPv6 sono in genere scritti come sequenze di otto numeri
 594 esadecimali di 4 cifre (cioè a gruppi di 16 bit) usando i due punti come
 595 separatore; cioè qualcosa del tipo
 596 \texttt{5f1b:df00:ce3e:e200:0020:0800:2078:e3e3}.
 597
 598
 599 Visto che la notazione resta comunque piuttosto pesante esistono alcune
 600 abbreviazioni; si può evitare di scrivere gli zeri iniziali per cui si
 601 può scrivere \texttt{1080:0:0:0:8:800:ba98:2078:e3e3}; se poi un intero è
 602 zero si può omettere del tutto, così come un insieme di zeri (ma questo
 603 solo una volta per non generare ambiguità) per cui il precedente indirizzo
 604 si può scrivere anche come \texttt{1080::8:800:ba98:2078:e3e3}.
 605
 606 Infine per scrivere un indirizzo IPv4 all'interno di un indirizzo IPv6 si
 607 può usare la vecchia notazione con i punti, per esempio
 608 \texttt{::192.84.145.138}.
 609
 610 \begin{table}[htb]
 611   \centering
 612   \footnotesize
 613   \begin{tabular}{|l|l|l|}
 614     \hline
 615     \centering \textbf{Tipo di indirizzo}
 616     & \centering \textbf{Prefisso} & {\centering \textbf{Frazione}} \\
 617     \hline
 618     \hline
 619     riservato & \texttt{0000 0000} & 1/256 \\
 620     non assegnato  & \texttt{0000 0001} & 1/256 \\
 621     \hline
 622     riservato per NSAP & \texttt{0000 001} & 1/128\\
 623     riservato per IPX & \texttt{0000 010} & 1/128\\
 624     \hline
 625     non assegnato  & \texttt{0000 011} & 1/128 \\
 626     non assegnato  & \texttt{0000 1} & 1/32 \\
 627     non assegnato  & \texttt{0001} & 1/16 \\
 628     \hline
 629     provider-based & \texttt{001} & 1/8\\
 630     \hline
 631     non assegnato  & \texttt{010} & 1/8 \\
 632     non assegnato  & \texttt{011} & 1/8 \\
 633     geografic-based& \texttt{100} & 1/8 \\
 634     non assegnato  & \texttt{101} & 1/8 \\
 635     non assegnato  & \texttt{110} & 1/8 \\
 636     non assegnato  & \texttt{1110} & 1/16 \\
 637     non assegnato  & \texttt{1111 0} & 1/32 \\
 638     non assegnato  & \texttt{1111 10} & 1/64 \\
 639     non assegnato  & \texttt{1111 110} & 1/128 \\
 640     non assegnato  & \texttt{1111 1110 0} & 1/512 \\
 641     \hline
 642     unicast link-local & \texttt{1111 1110 10} & 1/1024 \\
 643     unicast site-local & \texttt{1111 1110 11} & 1/1024 \\
 644     \hline
 645     \hline
 646     \textit{multicast} & \texttt{1111 1111} & 1/256 \\
 647     \hline
 648   \end{tabular}
 649   \caption{Classificazione degli indirizzi IPv6 a seconda dei bit più
 650     significativi}
 651   \label{tab:IP_ipv6addr}
 652 \end{table}
 653
 654
 655 \subsection{La architettura degli indirizzi di IPv6}
 656 \label{sec:IP_ipv6_addr_arch}
 657
 658 Come per IPv4 gli indirizzi sono identificatori per una singola (indirizzi
 659 \textit{unicast}) o per un insieme (indirizzi \itindex{multicast}
 660 \textit{multicast} e \textit{anycast}) di interfacce di rete.
 661
 662 Gli indirizzi sono sempre assegnati all'interfaccia, non al nodo che la
 663 ospita; dato che ogni interfaccia appartiene ad un nodo quest'ultimo può
 664 essere identificato attraverso uno qualunque degli indirizzi unicast delle sue
 665 interfacce. A una interfaccia possono essere associati anche più indirizzi.
 666
 667 IPv6 presenta tre tipi diversi di indirizzi: due di questi, gli indirizzi
 668 \textit{unicast} e \itindex{multicast} \textit{multicast} hanno le stesse
 669 caratteristiche che in IPv4, un terzo tipo, gli indirizzi \textit{anycast} è
 670 completamente nuovo.  In IPv6 non esistono più gli indirizzi
 671 \itindex{broadcast} \textit{broadcast}, la funzione di questi ultimi deve
 672 essere reimplementata con gli indirizzi \itindex{multicast}
 673 \textit{multicast}.
 674
 675 Gli indirizzi \textit{unicast} identificano una singola interfaccia: i
 676 pacchetti mandati ad un tale indirizzo verranno inviati a quella interfaccia,
 677 gli indirizzi \textit{anycast} identificano un gruppo di interfacce tale che
 678 un pacchetto mandato a uno di questi indirizzi viene inviato alla più vicina
 679 (nel senso di distanza di routing) delle interfacce del gruppo, gli indirizzi
 680 \itindex{multicast} \textit{multicast} identificano un gruppo di interfacce
 681 tale che un pacchetto mandato a uno di questi indirizzi viene inviato a tutte
 682 le interfacce del gruppo.
 683
 684 In IPv6 non ci sono più le classi ma i bit più significativi indicano il tipo
 685 di indirizzo; in tab.~\ref{tab:IP_ipv6addr} sono riportati i valori di detti
 686 bit e il tipo di indirizzo che loro corrispondente.  I bit più significativi
 687 costituiscono quello che viene chiamato il \textit{format prefix} ed è sulla
 688 base di questo che i vari tipi di indirizzi vengono identificati.  Come si
 689 vede questa architettura di allocazione supporta l'allocazione di indirizzi
 690 per i provider, per uso locale e per il \itindex{multicast}
 691 \textit{multicast}; inoltre è stato riservato lo spazio per indirizzi NSAP,
 692 IPX e per le connessioni; gran parte dello spazio (più del 70\%) è riservato
 693 per usi futuri.
 694
 695 Si noti infine che gli indirizzi \textit{anycast} non sono riportati in
 696 tab.~\ref{tab:IP_ipv6addr} in quanto allocati al di fuori dello spazio di
 697 allocazione degli indirizzi unicast.
 698
 699 \subsection{Indirizzi unicast \textit{provider-based}}
 700 \label{sec:IP_ipv6_unicast}
 701
 702 Gli indirizzi \textit{provider-based} sono gli indirizzi usati per le
 703 comunicazioni globali, questi sono definiti
 704 nell'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc2073.txt}{RFC~2073} e sono gli
 705 equivalenti degli attuali indirizzi delle classi da A a C.
 706
 707 L'autorità che presiede all'allocazione di questi indirizzi è la IANA; per
 708 evitare i problemi di crescita delle tabelle di instradamento e una procedura
 709 efficiente di allocazione la struttura di questi indirizzi è organizzata fin
 710 dall'inizio in maniera gerarchica; pertanto lo spazio di questi indirizzi è
 711 stato suddiviso in una serie di campi secondo lo schema riportato in
 712 tab.~\ref{tab:IP_ipv6_unicast}.
 713
 714 \begin{table}[htb]
 715   \centering
 716   \footnotesize
 717   \begin{tabular} {@{\vrule}p{6mm}
 718       @{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{24mm}
 719       @{\vrule}p{30mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
 720     \multicolumn{1}{@{}c@{}}{3}&\multicolumn{1}{c}{5 bit}&
 721     \multicolumn{1}{c}{$n$ bit}&\multicolumn{1}{c}{$56-n$ bit}&
 722     \multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
 723     \hline
 724     \omit\vrule\hfill\vrule&\hspace{16mm} & & &\omit\hspace{76mm}\hfill\vrule\\
 725     \centering 010&
 726     \centering \textsl{Registry Id}&
 727     \centering \textsl{Provider Id}&
 728     \centering \textsl{Subscriber Id}&
 729     \textsl{Intra-Subscriber} \\
 730     \omit\vrule\hfill\vrule& & & &\omit\hspace{6mm}\hfill\vrule\\
 731     \hline
 732   \end{tabular}
 733 \caption{Formato di un indirizzo unicast \textit{provider-based}.}
 734 \label{tab:IP_ipv6_unicast}
 735 \end{table}
 736
 737 Al livello più alto la IANA può delegare l'allocazione a delle autorità
 738 regionali (i Regional Register) assegnando ad esse dei blocchi di indirizzi; a
 739 queste autorità regionali è assegnato un Registry Id che deve seguire
 740 immediatamente il prefisso di formato. Al momento sono definite tre registri
 741 regionali (INTERNIC, RIPE NCC e APNIC), inoltre la IANA si è riservata la
 742 possibilità di allocare indirizzi su base regionale; pertanto sono previsti
 743 i seguenti possibili valori per il \textsl{Registry Id};
 744 gli altri valori restano riservati per la IANA.
 745 \begin{table}[htb]
 746   \centering
 747   \footnotesize
 748     \begin{tabular}{|l|l|l|}
 749       \hline
 750       \textbf{Regione} & \textbf{Registro} & \textbf{Id} \\
 751       \hline
 752       \hline
 753       Nord America &INTERNIC & \texttt{11000} \\
 754       Europa & RIPE NCC & \texttt{01000} \\
 755       Asia & APNIC & \texttt{00100} \\
 756       Multi-regionale & IANA &\texttt{10000} \\
 757       \hline
 758     \end{tabular}
 759     \caption{Valori dell'identificativo dei
 760       Regional Register allocati ad oggi.}
 761     \label{tab:IP_ipv6_regid}
 762 \end{table}
 763
 764 L'organizzazione degli indirizzi prevede poi che i due livelli successivi, di
 765 suddivisione fra \textit{Provider Id}, che identifica i grandi fornitori di
 766 servizi, e \textit{Subscriber Id}, che identifica i fruitori, sia gestita dai
 767 singoli registri regionali. Questi ultimi dovranno definire come dividere lo
 768 spazio di indirizzi assegnato a questi due campi (che ammonta a un totale di
 769 56~bit), definendo lo spazio da assegnare al \textit{Provider Id} e
 770 al \textit{Subscriber Id}, ad essi spetterà inoltre anche l'allocazione dei
 771 numeri di \textit{Provider Id} ai singoli fornitori, ai quali sarà delegata
 772 l'autorità di allocare i \textit{Subscriber Id} al loro interno.
 773
 774 L'ultimo livello è quello \textit{Intra-subscriber} che è lasciato alla
 775 gestione dei singoli fruitori finali, gli indirizzi \textit{provider-based}
 776 lasciano normalmente gli ultimi 64~bit a disposizione per questo livello, la
 777 modalità più immediata è quella di usare uno schema del tipo mostrato in
 778 tab.~\ref{tab:IP_ipv6_uninterf} dove l'\textit{Interface Id} è dato dal
 779 MAC-address a 48~bit dello standard Ethernet, scritto in genere nell'hardware
 780 delle scheda di rete, e si usano i restanti 16~bit per indicare la sottorete.
 781
 782 \begin{table}[htb]
 783   \centering
 784   \footnotesize
 785   \begin{tabular} {@{\vrule}p{64mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
 786     \multicolumn{1}{c}{64 bit}&\multicolumn{1}{c}{16 bit}&
 787     \multicolumn{1}{c}{48 bit}\\
 788     \hline
 789     \omit\vrule\hfill\vrule&\hspace{16mm}&\omit\hspace{48mm}\hfill\vrule\\
 790     \centering \textsl{Subscriber Prefix}&
 791     \centering \textsl{Subnet Id}&
 792     \textsl{Interface Id}\\
 793     \omit\vrule\hfill\vrule& &\omit\hspace{6mm}\hfill\vrule\\
 794     \hline
 795   \end{tabular}
 796 \caption{Formato del campo \textit{Intra-subscriber} per un indirizzo unicast
 797   \textit{provider-based}.}
 798 \label{tab:IP_ipv6_uninterf}
 799 \end{table}
 800
 801 Qualora si dovesse avere a che fare con una necessità di un numero più
 802 elevato di sottoreti, il precedente schema andrebbe modificato, per evitare
 803 l'enorme spreco dovuto all'uso dei MAC-address, a questo scopo si possono
 804 usare le capacità di autoconfigurazione di IPv6 per assegnare indirizzi
 805 generici con ulteriori gerarchie per sfruttare efficacemente tutto lo spazio
 806 di indirizzi.
 807
 808 Un registro regionale può introdurre un ulteriore livello nella gerarchia
 809 degli indirizzi, allocando dei blocchi per i quali delegare l'autorità a dei
 810 registri nazionali, quest'ultimi poi avranno il compito di gestire la
 811 attribuzione degli indirizzi per i fornitori di servizi nell'ambito del/i
 812 paese coperto dal registro nazionale con le modalità viste in precedenza.
 813 Una tale ripartizione andrà effettuata all'interno dei soliti 56~bit come
 814 mostrato in tab.~\ref{tab:IP_ipv6_uninaz}.
 815
 816 \begin{table}[htb]
 817   \centering
 818   \footnotesize
 819   \begin{tabular} {@{\vrule}p{3mm}
 820       @{\vrule}p{10mm}@{\vrule}p{12mm}@{\vrule}p{18mm}
 821       @{\vrule}p{18mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
 822     \multicolumn{1}{@{}c@{}}{3}&\multicolumn{1}{c}{5 bit}&
 823     \multicolumn{1}{c}{n bit}&\multicolumn{1}{c}{m bit}&
 824     \multicolumn{1}{c}{56-n-m bit}&\multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
 825     \hline
 826     \omit\vrule\hfill\vrule& & & & &\omit\hspace{64mm}\hfill\vrule\\
 827     \centering \texttt{3}&
 828     \centering \textsl{Reg.}&
 829     \centering \textsl{Naz.}&
 830     \centering \textsl{Prov.}&
 831     \centering \textsl{Subscr.}&
 832     \textsl{Intra-Subscriber} \\
 833     \omit\vrule\hfill\vrule &&&&&\\
 834     \hline
 835   \end{tabular}
 836 \caption{Formato di un indirizzo unicast \textit{provider-based} che prevede
 837       un registro nazionale.}
 838 \label{tab:IP_ipv6_uninaz}
 839 \end{table}
 840
 841
 842 \subsection{Indirizzi ad uso locale}
 843 \label{sec:IP_ipv6_linksite}
 844
 845 Gli indirizzi ad uso locale sono indirizzi unicast che sono instradabili solo
 846 localmente (all'interno di un sito o di una sottorete), e possono avere una
 847 unicità locale o globale.
 848
 849 Questi indirizzi sono pensati per l'uso all'interno di un sito per mettere su
 850 una comunicazione locale immediata, o durante le fasi di autoconfigurazione
 851 prima di avere un indirizzo globale.
 852
 853 \begin{table}[htb]
 854   \centering
 855   \footnotesize
 856   \begin{tabular} {@{\vrule}p{10mm}@{\vrule}p{54mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
 857     \multicolumn{1}{c}{10} &\multicolumn{1}{c}{54 bit} &
 858     \multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
 859     \hline
 860     \omit\vrule\hfill\vrule & & \omit\hspace{64mm}\hfill\vrule\\
 861     \centering \texttt{FE80}&
 862     \centering\texttt{0000 .   .   .   .   . 0000} &
 863     Interface Id \\
 864     \omit\vrule\hfill\vrule & &\\
 865     \hline
 866 \end{tabular}
 867 \caption{Formato di un indirizzo \textit{link-local}.}
 868 \label{tab:IP_ipv6_linklocal}
 869 \end{table}
 870
 871 Ci sono due tipi di indirizzi, \textit{link-local} e \textit{site-local}. Il
 872 primo è usato per un singolo link; la struttura è mostrata in
 873 tab.~\ref{tab:IP_ipv6_linklocal}, questi indirizzi iniziano sempre con un
 874 valore nell'intervallo \texttt{FE80}--\texttt{FEBF} e vengono in genere usati
 875 per la configurazione automatica dell'indirizzo al bootstrap e per la ricerca
 876 dei vicini (vedi \ref{sec:IP_ipv6_autoconf}); un pacchetto che abbia tale
 877 indirizzo come sorgente o destinazione non deve venire ritrasmesso dai router.
 878
 879 Un indirizzo \textit{site-local} invece è usato per l'indirizzamento
 880 all'interno di un sito che non necessita di un prefisso globale; la struttura
 881 è mostrata in tab.~\ref{tab:IP_ipv6_sitelocal}, questi indirizzi iniziano
 882 sempre con un valore nell'intervallo \texttt{FEC0}--\texttt{FEFF} e non devono
 883 venire ritrasmessi dai router all'esterno del sito stesso; sono in sostanza
 884 gli equivalenti degli indirizzi riservati per reti private definiti su IPv4.
 885 Per entrambi gli indirizzi il campo \textit{Interface Id} è un identificatore
 886 che deve essere unico nel dominio in cui viene usato, un modo immediato per
 887 costruirlo è quello di usare il MAC-address delle schede di rete.
 888
 889 \begin{table}[!h]
 890   \centering
 891   \footnotesize
 892   \begin{tabular} {@{\vrule}p{10mm}@{\vrule}p{38mm}@{\vrule}p{16mm}
 893       @{\vrule}c@{\vrule}}
 894     \multicolumn{1}{c}{10} &\multicolumn{1}{c}{38 bit} &
 895     \multicolumn{1}{c}{16 bit} &\multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
 896     \hline
 897     \omit\vrule\hfill\vrule& & & \omit\hspace{64mm}\hfill\vrule\\
 898     \centering \texttt{FEC0}&
 899     \centering \texttt{0000 .   .   . 0000}&
 900     \centering Subnet Id &
 901     Interface Id\\
 902     \omit\vrule\hfill\vrule& & &\\
 903     \hline
 904 \end{tabular}
 905 \caption{Formato di un indirizzo \textit{site-local}.}
 906 \label{tab:IP_ipv6_sitelocal}
 907 \end{table}
 908
 909 Gli indirizzi di uso locale consentono ad una organizzazione che non è
 910 (ancora) connessa ad Internet di operare senza richiedere un prefisso globale,
 911 una volta che in seguito l'organizzazione venisse connessa a Internet
 912 potrebbe continuare a usare la stessa suddivisione effettuata con gli
 913 indirizzi \textit{site-local} utilizzando un prefisso globale e la
 914 rinumerazione degli indirizzi delle singole macchine sarebbe automatica.
 915
 916 \subsection{Indirizzi riservati}
 917 \label{sec:IP_ipv6_reserved}
 918
 919 Alcuni indirizzi sono riservati per scopi speciali, in particolare per scopi
 920 di compatibilità.
 921
 922 Un primo tipo sono gli indirizzi \textit{IPv4 mappati su IPv6} (mostrati in
 923 tab.~\ref{tab:IP_ipv6_map}), questo sono indirizzi unicast che vengono usati
 924 per consentire ad applicazioni IPv6 di comunicare con host capaci solo di
 925 IPv4; questi sono ad esempio gli indirizzi generati da un DNS quando l'host
 926 richiesto supporta solo IPv4; l'uso di un tale indirizzo in un socket IPv6
 927 comporta la generazione di un pacchetto IPv4 (ovviamente occorre che sia IPv4
 928 che IPv6 siano supportati sull'host di origine).
 929
 930 \begin{table}[!htb]
 931   \centering
 932   \footnotesize
 933   \begin{tabular} {@{\vrule}p{80mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
 934     \multicolumn{1}{c}{80 bit} &\multicolumn{1}{c}{16 bit} &
 935     \multicolumn{1}{c}{32 bit} \\
 936     \hline
 937     \omit\vrule\hfill\vrule& &\omit\hspace{32mm}\hfill\vrule\\
 938     \centering
 939     \texttt{0000 .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   . 0000} &
 940     \centering\texttt{FFFF} &
 941     IPv4 address \\
 942     \omit\vrule\hfill\vrule& &\\
 943     \hline
 944 \end{tabular}
 945 \caption{Formato di un indirizzo IPV4 mappato su IPv6.}
 946 \label{tab:IP_ipv6_map}
 947 \end{table}
 948
 949 Un secondo tipo di indirizzi di compatibilità sono gli \textsl{IPv4
 950   compatibili IPv6} (vedi tab.~\ref{tab:IP_ipv6_comp}) usati nella transizione
 951 da IPv4 a IPv6: quando un nodo che supporta sia IPv6 che IPv4 non ha un router
 952 IPv6 deve usare nel DNS un indirizzo di questo tipo, ogni pacchetto IPv6
 953 inviato a un tale indirizzo verrà automaticamente incapsulato in IPv4.
 954
 955 \begin{table}[htb]
 956   \centering
 957   \footnotesize
 958   \begin{tabular} {@{\vrule}p{80mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{32mm}@{\vrule}}
 959     \multicolumn{1}{c}{80 bit} &\multicolumn{1}{c}{16 bit} &
 960     \multicolumn{1}{c}{32 bit} \\
 961     \hline
 962     \omit\vrule\hfill\vrule& &\omit\hspace{32mm}\hfill\vrule\\
 963     \centering
 964     \texttt{0000 .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   . 0000} &
 965     \centering\texttt{0000} &
 966     \parbox{32mm}{\centering IPv4 address} \\
 967     \omit\vrule\hfill\vrule& &\\
 968     \hline
 969 \end{tabular}
 970 \caption{Formato di un indirizzo IPV4 mappato su IPv6.}
 971 \label{tab:IP_ipv6_comp}
 972 \end{table}
 973
 974 Altri indirizzi speciali sono il \textit{loopback address}, costituito da 127
 975 zeri ed un uno (cioè \texttt{::1}) e l'\textsl{indirizzo generico}
 976 costituito da tutti zeri (scritto come \texttt{0::0} o ancora più
 977 semplicemente come \texttt{:}) usato in genere quando si vuole indicare
 978 l'accettazione di una connessione da qualunque host.
 979
 980 \subsection{Multicasting}
 981 \label{sec:IP_ipv6_multicast}
 982
 983 \itindbeg{multicast}
 984
 985 Gli indirizzi \textit{multicast} sono usati per inviare un pacchetto a un
 986 gruppo di interfacce; l'indirizzo identifica uno specifico gruppo di
 987 \textit{multicast} e il pacchetto viene inviato a tutte le interfacce di detto
 988 gruppo.  Un'interfaccia può appartenere ad un numero qualunque numero di
 989 gruppi di \textit{multicast}. Il formato degli indirizzi \textit{multicast} è
 990 riportato in tab.~\ref{tab:IP_ipv6_multicast}:
 991
 992 \begin{table}[htb]
 993   \centering
 994   \footnotesize
 995   \begin{tabular} {@{\vrule}p{12mm}
 996       @{\vrule}p{6mm}@{\vrule}p{6mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
 997     \multicolumn{1}{c}{8}&\multicolumn{1}{c}{4}&
 998     \multicolumn{1}{c}{4}&\multicolumn{1}{c}{112 bit} \\
 999     \hline
1000     \omit\vrule\hfill\vrule& & & \omit\hspace{104mm}\hfill\vrule\\
1001     \centering\texttt{FF}&
1002     \centering flag &
1003     \centering scop&
1004     Group Id\\
1005     \omit\vrule\hfill\vrule &&&\\
1006     \hline
1007   \end{tabular}
1008 \caption{Formato di un indirizzo \textit{multicast}.}
1009 \label{tab:IP_ipv6_multicast}
1010 \end{table}
1011
1012 Il prefisso di formato per tutti gli indirizzi \textit{multicast} è
1013 \texttt{FF}, ad esso seguono i due campi il cui significato è il seguente:
1014
1015 \begin{itemize}
1016 \item \textsl{flag}: un insieme di 4 bit, di cui i primi tre sono riservati e
1017   posti a zero, l'ultimo è zero se l'indirizzo è permanente (cioè un
1018   indirizzo noto, assegnato dalla IANA), ed è uno se invece l'indirizzo è
1019   transitorio.
1020 \item \textsl{scop} è un numero di quattro bit che indica il raggio di
1021   validità dell'indirizzo, i valori assegnati per ora sono riportati in
1022   tab.~\ref{tab:IP_ipv6_multiscope}.
1023 \end{itemize}
1024
1025
1026
1027 \begin{table}[!htb]
1028   \centering
1029   \footnotesize
1030   \begin{tabular}[c]{|c|l|c|l|}
1031     \hline
1032     \multicolumn{4}{|c|}{\bf Gruppi di multicast} \\
1033     \hline
1034     \hline
1035     0 & riservato & 8 & organizzazione locale \\
1036     1 & nodo locale & 9 & non assegnato \\
1037     2 & collegamento locale & A & non assegnato \\
1038     3 & non assegnato & B & non assegnato \\
1039     4 & non assegnato & C & non assegnato \\
1040     5 & sito locale & D & non assegnato \\
1041     6 & non assegnato & E & globale \\
1042     7 & non assegnato & F & riservato \\
1043     \hline
1044   \end{tabular}
1045 \caption{Possibili valori del campo \textsl{scop} di un indirizzo
1046   \textit{multicast}.}
1047 \label{tab:IP_ipv6_multiscope}
1048 \end{table}
1049
1050 Infine l'ultimo campo identifica il gruppo di \textit{multicast}, sia
1051 permanente che transitorio, all'interno del raggio di validità del medesimo.
1052 Alcuni indirizzi \textit{multicast}, riportati in tab.~\ref{tab:multiadd} sono
1053 già riservati per il funzionamento della rete.
1054
1055 \begin{table}[!htb]
1056   \centering
1057   \footnotesize
1058   \begin{tabular}[c]{|l|l|l|}
1059     \hline
1060     \textbf{Uso}& \textbf{Indirizzi riservati} & \textbf{Definizione}\\
1061     \hline
1062     \hline
1063     all-nodes       & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:0:1}  &
1064                       \href{http://www.ietf.org/rfc/rfc1970.txt}{RFC~1970} \\
1065     all-routers     & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:0:2}  &
1066                       \href{http://www.ietf.org/rfc/rfc1970.txt}{RFC~1970} \\
1067     all-rip-routers & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:0:9}  &
1068                       \href{http://www.ietf.org/rfc/rfc2080.txt}{RFC~2080} \\
1069     all-cbt-routers & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:0:10} & \\
1070     reserved        & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:0}  & IANA \\
1071     link-name       & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:1}  &  \\
1072     all-dhcp-agents & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:2}  & \\
1073     all-dhcp-servers& \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:3}  & \\
1074     all-dhcp-relays & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:4}  & \\
1075     solicited-nodes & \texttt{FFxx:0:0:0:0:1:0:0}  &
1076                       \href{http://www.ietf.org/rfc/rfc1970.txt}{RFC~1970} \\
1077     \hline
1078   \end{tabular}
1079 \caption{Gruppi di \textit{multicast} predefiniti.}
1080 \label{tab:multiadd}
1081 \end{table}
1082
1083 L'utilizzo del campo di \textit{scope} e di questi indirizzi predefiniti serve
1084 a recuperare le funzionalità del \itindex{broadcast} \textit{broadcasting} (ad
1085 esempio inviando un pacchetto all'indirizzo \texttt{FF02:0:0:0:0:0:0:1} si
1086 raggiungono tutti i nodi locali).
1087
1088 \itindend{multicast}
1089
1090 \subsection{Indirizzi \textit{anycast}}
1091 \label{sec:IP_anycast}
1092
1093 Gli indirizzi \textit{anycast} sono indirizzi che vengono assegnati ad un
1094 gruppo di interfacce: un pacchetto indirizzato a questo tipo di indirizzo
1095 viene inviato al componente del gruppo più ``\textsl{vicino}'' secondo la
1096 distanza di instradamento calcolata dai router.
1097
1098 Questi indirizzi sono allocati nello stesso spazio degli indirizzi unicast,
1099 usando uno dei formati disponibili, e per questo, sono da essi assolutamente
1100 indistinguibili. Quando un indirizzo unicast viene assegnato a più interfacce
1101 (trasformandolo in un anycast) il computer su cui è l'interfaccia deve essere
1102 configurato per tener conto del fatto.
1103
1104 Gli indirizzi anycast consentono a un nodo sorgente di inviare pacchetti a una
1105 destinazione su un gruppo di possibili interfacce selezionate. La sorgente non
1106 deve curarsi di come scegliere l'interfaccia più vicina, compito che tocca al
1107 sistema di instradamento (in sostanza la sorgente non ha nessun controllo
1108 sulla selezione).
1109
1110 Gli indirizzi anycast, quando vengono usati come parte di una sequenza di
1111 instradamento, consentono ad esempio ad un nodo di scegliere quale fornitore
1112 vuole usare (configurando gli indirizzi anycast per identificare i router di
1113 uno stesso provider).
1114
1115 Questi indirizzi pertanto possono essere usati come indirizzi intermedi in una
1116 intestazione di instradamento o per identificare insiemi di router connessi a
1117 una particolare sottorete, o che forniscono l'accesso a un certo sotto
1118 dominio.
1119
1120 L'idea alla base degli indirizzi anycast è perciò quella di utilizzarli per
1121 poter raggiungere il fornitore di servizio più vicino; ma restano aperte tutta
1122 una serie di problematiche, visto che una connessione con uno di questi
1123 indirizzi non è possibile, dato che per una variazione delle distanze di
1124 routing non è detto che due pacchetti successivi finiscano alla stessa
1125 interfaccia.
1126
1127 La materia è pertanto ancora controversa e in via di definizione.
1128
1129
1130 \subsection{Le estensioni}
1131 \label{sec:IP_ipv6_extens}
1132
1133 Come già detto in precedenza IPv6 ha completamente cambiato il trattamento
1134 delle opzioni; queste ultime infatti sono state tolte dall'intestazione del
1135 pacchetto, e poste in apposite \textsl{intestazioni di estensione} (o
1136 \textit{extension header}) poste fra l'intestazione di IPv6 e l'intestazione
1137 del protocollo di trasporto.
1138
1139 Per aumentare la velocità di elaborazione, sia dei dati del livello seguente
1140 che di ulteriori opzioni, ciascuna estensione deve avere una lunghezza
1141 multipla di 8 byte per mantenere l'allineamento a 64~bit di tutti le
1142 intestazioni seguenti.
1143
1144 Dato che la maggior parte di queste estensioni non sono esaminate dai router
1145 durante l'instradamento e la trasmissione dei pacchetti, ma solo all'arrivo
1146 alla destinazione finale, questa scelta ha consentito un miglioramento delle
1147 prestazioni rispetto a IPv4 dove la presenza di un'opzione comportava l'esame
1148 di tutte quante.
1149
1150 Un secondo miglioramento è che rispetto a IPv4 le opzioni possono essere di
1151 lunghezza arbitraria e non limitate a 40 byte; questo, insieme al modo in cui
1152 vengono trattate, consente di utilizzarle per scopi come l'autenticazione e la
1153 sicurezza, improponibili con IPv4.
1154
1155 Le estensioni definite al momento sono le seguenti:
1156 \begin{itemize}
1157 \item \textbf{Hop by hop} devono seguire immediatamente l'intestazione
1158   principale; indicano le opzioni che devono venire processate ad ogni
1159   passaggio da un router, fra di esse è da menzionare la \textit{jumbo
1160     payload} che segnala la presenza di un pacchetto di dati di dimensione
1161   superiore a 65535 byte.
1162 \item \textbf{Destination options} opzioni che devono venire esaminate al nodo
1163   di ricevimento, nessuna di esse è tuttora definita.
1164 \item \textbf{Routing} definisce una \textit{source route} (come la analoga
1165   opzione di IPv4) cioè una lista di indirizzi IP di nodi per i quali il
1166   pacchetto deve passare.
1167 \item \textbf{Fragmentation} viene generato automaticamente quando un host
1168   vuole frammentare un pacchetto, ed è riprocessato automaticamente alla
1169   destinazione che riassembla i frammenti.
1170 \item \textbf{Authentication} gestisce l'autenticazione e il controllo di
1171   integrità dei pacchetti; è documentato
1172   dall'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc1826.txt}{RFC~1826}.
1173 \item \textbf{Encapsulation} serve a gestire la segretezza del contenuto
1174   trasmesso; è documentato
1175   dall'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc1827.txt}{RFC~1827}.
1176 \end{itemize}
1177
1178 La presenza di opzioni è rilevata dal valore del campo \textit{next header}
1179 che indica qual è l'intestazione successiva a quella di IPv6; in assenza di
1180 opzioni questa sarà l'intestazione di un protocollo di trasporto del livello
1181 superiore, per cui il campo assumerà lo stesso valore del campo
1182 \textit{protocol} di IPv4, altrimenti assumerà il valore dell'opzione
1183 presente; i valori possibili sono riportati in
1184 tab.~\ref{tab:IP_ipv6_nexthead}.
1185
1186 \begin{table}[htb]
1187   \begin{center}
1188     \footnotesize
1189     \begin{tabular}{|c|l|l|}
1190       \hline
1191       \textbf{Valore} & \textbf{Keyword} & \textbf{Tipo di protocollo} \\
1192       \hline
1193       \hline
1194       0  &      & riservato\\
1195          & HBH  & Hop by Hop \\
1196       1  & ICMP & Internet Control Message (IPv4 o IPv6) \\
1197       2  & ICMP & Internet Group Management (IPv4) \\
1198       3  & GGP  & Gateway-to-Gateway \\
1199       4  & IP   & IP in IP (IPv4 encapsulation) \\
1200       5  & ST   & Stream \\
1201       6  & TCP  & Trasmission Control \\
1202       17 & UDP  & User Datagram \\
1203       43 & RH   & Routing Header (IPv6) \\
1204       44 & FH   & Fragment Header (IPv6) \\
1205       45 & IDRP & Inter Domain Routing \\
1206       51 & AH   & Authentication Header (IPv6) \\
1207       52 & ESP  & Encrypted Security Payload (IPv6) \\
1208       59 & Null & No next header (IPv6) \\
1209       88 & IGRP & Internet Group Routing \\
1210       89 & OSPF & Open Short Path First \\
1211       255&      & riservato \\
1212     \hline
1213     \end{tabular}
1214     \caption{Tipi di protocolli e intestazioni di estensione}
1215     \label{tab:IP_ipv6_nexthead}
1216   \end{center}
1217 \end{table}
1218
1219 Questo meccanismo permette la presenza di più opzioni in successione prima
1220 del pacchetto del protocollo di trasporto; l'ordine raccomandato per le
1221 estensioni è quello riportato nell'elenco precedente con la sola differenza
1222 che le opzioni di destinazione sono inserite nella posizione ivi indicata solo
1223 se, come per il tunnelling, devono essere esaminate dai router, quelle che
1224 devono essere esaminate solo alla destinazione finale vanno in coda.
1225
1226
1227 \subsection{Qualità di servizio}
1228 \label{sec:IP_ipv6_qos}
1229
1230 Una delle caratteristiche innovative di IPv6 è quella di avere introdotto un
1231 supporto per la qualità di servizio che è importante per applicazioni come
1232 quelle multimediali o ``real-time'' che richiedono un qualche grado di
1233 controllo sulla stabilità della banda di trasmissione, sui ritardi o la
1234 dispersione dei temporale del flusso dei pacchetti.
1235
1236
1237 \subsection{Etichette di flusso}
1238 \label{sec:IP_ipv6_flow}
1239 L'introduzione del campo \textit{flow label} può essere usata dall'origine
1240 della comunicazione per etichettare quei pacchetti per i quali si vuole un
1241 trattamento speciale da parte dei router come un una garanzia di banda minima
1242 assicurata o un tempo minimo di instradamento/trasmissione garantito.
1243
1244 Questo aspetto di IPv6 è ancora sperimentale per cui i router che non
1245 supportino queste funzioni devono porre a zero il \textit{flow label} per i
1246 pacchetti da loro originanti e lasciare invariato il campo per quelli in
1247 transito.
1248
1249 Un flusso è una sequenza di pacchetti da una particolare origine a una
1250 particolare destinazione per il quale l'origine desidera un trattamento
1251 speciale da parte dei router che lo manipolano; la natura di questo
1252 trattamento può essere comunicata ai router in vari modi (come un protocollo
1253 di controllo o con opzioni del tipo \textit{hop-by-hop}).
1254
1255 Ci possono essere più flussi attivi fra un'origine e una destinazione, come
1256 del traffico non assegnato a nessun flusso, un flusso viene identificato
1257 univocamente dagli indirizzi di origine e destinazione e da una etichetta di
1258 flusso diversa da zero, il traffico normale deve avere l'etichetta di flusso
1259 posta a zero.
1260
1261 L'etichetta di flusso è assegnata dal nodo di origine, i valori devono
1262 essere scelti in maniera (pseudo)casuale nel range fra 1 e FFFFFF in modo da
1263 rendere utilizzabile un qualunque sottoinsieme dei bit come chiavi di hash per
1264 i router.
1265
1266 \subsection{Priorità}
1267 \label{sec:IPv6_prio}
1268
1269 Il campo di priorità consente di indicare il livello di priorità dei
1270 pacchetti relativamente agli altri pacchetti provenienti dalla stessa
1271 sorgente. I valori sono divisi in due intervalli, i valori da 0 a 7 sono usati
1272 per specificare la priorità del traffico per il quale la sorgente provvede
1273 un controllo di congestione cioè per il traffico che può essere ``tirato
1274 indietro'' in caso di congestione come quello di TCP, i valori da 8 a 15 sono
1275 usati per i pacchetti che non hanno questa caratteristica, come i pacchetti
1276 ``real-time'' inviati a ritmo costante.
1277
1278 Per il traffico con controllo di congestione sono raccomandati i seguenti
1279 valori di priorità a seconda del tipo di applicazione:
1280
1281 \begin{table}[htb]
1282   \centering
1283   \footnotesize
1284   \begin{tabular}{|c|l|}
1285     \hline
1286     \textbf{Valore} & \textbf{Tipo di traffico} \\
1287     \hline
1288     \hline
1289     0 & traffico generico \\
1290     1 & traffico di riempimento (es. news) \\
1291     2 & trasferimento dati non interattivo (es. e-mail)\\
1292     3 & riservato \\
1293     4 & trasferimento dati interattivo (es. FTP, HTTP, NFS) \\
1294     5 & riservato \\
1295     \hline
1296 \end{tabular}
1297 \caption{Formato di un indirizzo \textit{site-local}.}
1298 \label{tab:priority}
1299 \end{table}
1300
1301 Per il traffico senza controllo di congestione la priorità più bassa
1302 dovrebbe essere usata per quei pacchetti che si preferisce siano scartati
1303 più facilmente in caso di congestione.
1304
1305
1306 \subsection{Sicurezza a livello IP}
1307 \label{sec:security}
1308
1309 La attuale implementazione di Internet presenta numerosi problemi di
1310 sicurezza, in particolare i dati presenti nelle intestazioni dei vari
1311 protocolli sono assunti essere corretti, il che da adito alla possibilità di
1312 varie tipologie di attacco forgiando pacchetti false, inoltre tutti questi
1313 dati passano in chiaro sulla rete e sono esposti all'osservazione di chiunque
1314 si trovi in mezzo.
1315
1316 Con IPv4 non è possibile realizzare un meccanismo di autenticazione e
1317 riservatezza a un livello inferiore al primo (quello di applicazione), con
1318 IPv6 è stato progettata la possibilità di intervenire al livello di rete (il
1319 terzo) prevedendo due apposite estensioni che possono essere usate per fornire
1320 livelli di sicurezza a seconda degli utenti. La codifica generale di questa
1321 architettura è riportata
1322 nell'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc2401.txt}{RFC~2401}.
1323
1324 Il meccanismo in sostanza si basa su due estensioni:
1325 \begin{itemize}
1326 \item una intestazione di sicurezza (\textit{authentication header}) che
1327   garantisce al destinatario l'autenticità del pacchetto
1328 \item un carico di sicurezza (\textit{Encrypted Security Payload}) che
1329   assicura che solo il legittimo ricevente può leggere il pacchetto.
1330 \end{itemize}
1331
1332 Perché tutto questo funzioni le stazioni sorgente e destinazione devono
1333 usare una stessa chiave crittografica e gli stessi algoritmi, l'insieme degli
1334 accordi fra le due stazioni per concordare chiavi e algoritmi usati va sotto
1335 il nome di associazione di sicurezza.
1336
1337 I pacchetti autenticati e crittografati portano un indice dei parametri di
1338 sicurezza (SPI, \textit{Security Parameter Index}) che viene negoziato prima
1339 di ogni comunicazione ed è definito dalla stazione sorgente. Nel caso di
1340 \textit{multicast} dovrà essere lo stesso per tutte le stazioni del gruppo.
1341
1342 \subsection{Autenticazione}
1343 \label{sec:auth}
1344
1345 Il primo meccanismo di sicurezza è quello dell'intestazione di autenticazione
1346 (\textit{authentication header}) che fornisce l'autenticazione e il controllo
1347 di integrità (ma senza riservatezza) dei pacchetti IP.
1348
1349 L'intestazione di autenticazione ha il formato descritto in
1350 fig.~\ref{fig:autent_estens}: il campo \textit{Next Header} indica
1351 l'intestazione successiva, con gli stessi valori del campo omonimo
1352 nell'intestazione principale di IPv6, il campo \textit{Length} indica la
1353 lunghezza dell'intestazione di autenticazione in numero di parole a 32 bit, il
1354 campo riservato deve essere posto a zero, seguono poi l'indice di sicurezza,
1355 stabilito nella associazione di sicurezza, e un numero di sequenza che la
1356 stazione sorgente deve incrementare di pacchetto in pacchetto.
1357
1358 Completano l'intestazione i dati di autenticazione che contengono un valore di
1359 controllo di integrità (ICV, \textit{Integrity Check Value}), che deve essere
1360 di dimensione pari a un multiplo intero di 32 bit e può contenere un padding
1361 per allineare l'intestazione a 64 bit. Tutti gli algoritmi di autenticazione
1362 devono provvedere questa capacità.
1363
1364 \begin{figure}[!htb]
1365   \centering
1366   \includegraphics[width=10cm]{img/ah_option}
1367     \caption{Formato dell'intestazione dell'estensione di autenticazione.}
1368     \label{fig:autent_estens}
1369 \end{figure}
1370
1371 L'intestazione di autenticazione può essere impiegata in due modi diverse
1372 modalità: modalità trasporto e modalità tunnel.
1373
1374 La modalità trasporto è utilizzabile solo per comunicazioni fra stazioni
1375 singole che supportino l'autenticazione. In questo caso l'intestazione di
1376 autenticazione è inserita dopo tutte le altre intestazioni di estensione
1377 eccezion fatta per la \textit{Destination Option} che può comparire sia
1378 prima che dopo.
1379
1380 \begin{figure}[!htb]
1381   \centering
1382   \includegraphics[width=10cm]{img/IP_AH_packet}
1383   \caption{Formato di un pacchetto IPv6 che usa l'opzione di autenticazione.}
1384   \label{fig:AH_autent_head}
1385 \end{figure}
1386
1387 La modalità tunnel può essere utilizzata sia per comunicazioni fra stazioni
1388 singole che con un gateway di sicurezza; in questa modalità ...
1389
1390
1391 L'intestazione di autenticazione è una intestazione di estensione inserita
1392 dopo l'intestazione principale e prima del carico dei dati. La sua presenza
1393 non ha perciò alcuna influenza sui livelli superiori dei protocolli di
1394 trasmissione come il TCP.
1395
1396
1397 La procedura di autenticazione cerca di garantire l'autenticità del pacchetto
1398 nella massima estensione possibile, ma dato che alcuni campi dell'intestazione
1399 di IP possono variare in maniera impredicibile alla sorgente, il loro valore
1400 non può essere protetto dall'autenticazione.
1401
1402 Il calcolo dei dati di autenticazione viene effettuato alla sorgente su una
1403 versione speciale del pacchetto in cui il numero di salti nell'intestazione
1404 principale è impostato a zero, così come le opzioni che possono essere
1405 modificate nella trasmissione, e l'intestazione di routing (se usata) è posta
1406 ai valori che deve avere all'arrivo.
1407
1408 L'estensione è indipendente dall'algoritmo particolare, e il protocollo è
1409 ancora in fase di definizione; attualmente è stato suggerito l'uso di una
1410 modifica dell'MD5 chiamata \textit{keyed MD5} che combina alla codifica anche
1411 una chiave che viene inserita all'inizio e alla fine degli altri campi.
1412
1413
1414 \subsection{Riservatezza}
1415 \label{sec:ecry}
1416
1417 Per garantire una trasmissione riservata dei dati, è stata previsto la
1418 possibilità di trasmettere pacchetti con i dati criptati: il cosiddetto ESP,
1419 \textit{Encripted Security Payload}. Questo viene realizzato usando con una
1420 apposita opzione che deve essere sempre l'ultima delle intestazioni di
1421 estensione; ad essa segue il carico del pacchetto che viene criptato.
1422
1423 Un pacchetto crittografato pertanto viene ad avere una struttura del tipo di
1424 quella mostrata in fig.~\ref{fig:ESP_criptopack}, tutti i campi sono in chiaro
1425 fino al vettore di inizializzazione, il resto è crittografato.
1426
1427
1428
1429 \begin{figure}[!htb]
1430   \centering
1431   \includegraphics[width=10cm]{img/esp_option}
1432   \caption{Schema di pacchetto crittografato.}
1433   \label{fig:ESP_criptopack}
1434 \end{figure}
1435
1436
1437
1438 \subsection{Autoconfigurazione}
1439 \label{sec:IP_ipv6_autoconf}
1440
1441 Una delle caratteristiche salienti di IPv6 è quella dell'autoconfigurazione,
1442 il protocollo infatti fornisce la possibilità ad un nodo di scoprire
1443 automaticamente il suo indirizzo acquisendo i parametri necessari per potersi
1444 connettere a internet.
1445
1446 L'autoconfigurazione sfrutta gli indirizzi link-local; qualora sul nodo sia
1447 presente una scheda di rete che supporta lo standard IEEE802 (ethernet) questo
1448 garantisce la presenza di un indirizzo fisico a 48 bit unico; pertanto il nodo
1449 può assumere automaticamente senza pericoli di collisione l'indirizzo
1450 link-local \texttt{FE80::xxxx:xxxx:xxxx} dove \texttt{xxxx:xxxx:xxxx} è
1451 l'indirizzo hardware della scheda di rete.
1452
1453 Nel caso in cui non sia presente una scheda che supporta lo standard IEEE802
1454 allora il nodo assumerà ugualmente un indirizzo link-local della forma
1455 precedente, ma il valore di \texttt{xxxx:xxxx:xxxx} sarà generato
1456 casualmente; in questo caso la probabilità di collisione è di 1 su 300
1457 milioni. In ogni caso per prevenire questo rischio il nodo invierà un
1458 messaggio ICMP \textit{Solicitation} all'indirizzo scelto attendendo un certo
1459 lasso di tempo; in caso di risposta l'indirizzo è duplicato e il
1460 procedimento dovrà essere ripetuto con un nuovo indirizzo (o interrotto
1461 richiedendo assistenza).
1462
1463 Una volta ottenuto un indirizzo locale valido diventa possibile per il nodo
1464 comunicare con la rete locale; sono pertanto previste due modalità di
1465 autoconfigurazione, descritte nelle seguenti sezioni. In ogni caso
1466 l'indirizzo link-local resta valido.
1467
1468 \subsection{Autoconfigurazione stateless}
1469 \label{sec:stateless}
1470
1471 Questa è la forma più semplice di autoconfigurazione, possibile quando
1472 l'indirizzo globale può essere ricavato dall'indirizzo link-local cambiando
1473 semplicemente il prefisso a quello assegnato dal provider per ottenere un
1474 indirizzo globale.
1475
1476 La procedura di configurazione è la seguente: all'avvio tutti i nodi IPv6
1477 iniziano si devono aggregare al gruppo di \itindex{multicast}
1478 \textit{multicast} \textit{all-nodes} programmando la propria interfaccia per
1479 ricevere i messaggi dall'indirizzo \textit{multicast} \texttt{FF02::1} (vedi
1480 sez.~\ref{sec:IP_ipv6_multicast}); a questo punto devono inviare un messaggio
1481 ICMP \textit{Router solicitation} a tutti i router locali usando l'indirizzo
1482 \itindex{multicast} \textit{multicast} \texttt{FF02::2} usando come sorgente
1483 il proprio indirizzo link-local.
1484
1485 Il router risponderà con un messaggio ICMP \textit{Router Advertisement} che
1486 fornisce il prefisso e la validità nel tempo del medesimo, questo tipo di
1487 messaggio può essere trasmesso anche a intervalli regolari. Il messaggio
1488 contiene anche l'informazione che autorizza un nodo a autocostruire
1489 l'indirizzo, nel qual caso, se il prefisso unito all'indirizzo link-local non
1490 supera i 128 bit, la stazione ottiene automaticamente il suo indirizzo
1491 globale.
1492
1493 \subsection{Autoconfigurazione stateful}
1494 \label{sec:stateful}
1495
1496 Benché estremamente semplice l'autoconfigurazione stateless presenta alcuni
1497 problemi; il primo è che l'uso degli indirizzi delle schede di rete è
1498 molto inefficiente; nel caso in cui ci siano esigenze di creare una gerarchia
1499 strutturata su parecchi livelli possono non restare 48~bit per l'indirizzo
1500 della singola stazione; il secondo problema è di sicurezza, dato che basta
1501 introdurre in una rete una stazione autoconfigurante per ottenere un accesso
1502 legale.
1503
1504 Per questi motivi è previsto anche un protocollo stateful basato su un server
1505 che offra una versione IPv6 del DHCP; un apposito gruppo di \textit{multicast}
1506 \texttt{FF02::1:0} è stato riservato per questi server; in questo caso il nodo
1507 interrogherà il server su questo indirizzo di \textit{multicast} con
1508 l'indirizzo link-local e riceverà un indirizzo unicast globale.
1509
1510
1511 \section{Il protocollo ICMP}
1512 \label{sec:icmp_protocol}
1513
1514 Il protocollo ICMP \textit{Internet Control Message Protocol} è un protocollo
1515 di servizio fondamentale per il funzionamento del livello di rete. I pacchetti
1516
1517
1518 \subsection{L'intestazione di ICMP}
1519 \label{sec:ICMP_header}
1520
1521
1522 In fig.~\ref{fig:ICMP_header} si è riportata la struttura dell'intestazione di
1523 un pacchetto ICMP generico.
1524
1525 \begin{figure}[htb]
1526   \centering \includegraphics[width=12cm]{img/icmp_head}
1527   \caption{L'intestazione del protocollo ICMP.}
1528   \label{fig:ICMP_header}
1529 \end{figure}
1530
1531
1532
1533
1534 \begin{table}[!htb]
1535   \centering
1536   \footnotesize
1537   \begin{tabular}{|l|l|p{9.5cm}|}
1538     \hline
1539     \textbf{Valore}&\textbf{Tipo}&\textbf{Significato}\\
1540     \hline
1541     \hline
1542     \texttt{any} & -- & Seleziona tutti i possibili valori \\
1543     \hline
1544     \texttt{echo-reply}             &0& inviato in risposta ad un ICMP
1545                                         \textit{echo-request} \\
1546     \texttt{destination-unreachable}&3& segnala una destinazione
1547                                         irraggiungibile, viene
1548                                         inviato all'IP sorgente di un
1549                                         pacchetto quando un router realizza
1550                                         che questo non può essere inviato a
1551                                         destinazione. \\
1552     \texttt{source-quench}          &4& inviato in caso di congestione della
1553                                         rete per indicare all'IP sorgente di
1554                                         diminuire il traffico inviato.\\
1555     \texttt{redirect}               &5& inviato per segnalare un errore di
1556                                         routing, richiede che la macchina
1557                                         sorgente rediriga il traffico ad un
1558                                         altro router da esso specificato. \\
1559     \texttt{echo-request}           &8& richiede l'invio in risposta di un
1560                                         \texttt{echo-reply}. \\
1561 %    \texttt{router-advertisement}   & & \\
1562 %    \texttt{router-solicitation}    & & \\
1563     \texttt{time-exceeded}          &11& inviato quando il TTL di un pacchetto
1564                                          viene azzerato.\\
1565     \texttt{parameter-problem}      &12& inviato da un router che rileva dei
1566                                          problemi con l'intestazione di un
1567                                          pacchetto. \\
1568     \texttt{timestamp-request}      &13& richiede l'invio in risposta di un
1569                                          \texttt{timestamp-reply}.\\
1570     \texttt{timestamp-reply}        &14& inviato in risposta di un
1571                                          \texttt{timestamp-request}. \\
1572     \texttt{info-request}           &15& richiede l'invio in risposta di un
1573                                          \texttt{info-reply}.\\
1574     \texttt{info-reply}             &16& inviato in risposta di un
1575                                          \texttt{info-request}.\\
1576     \texttt{address-mask-request}   &17& richiede l'invio in risposta di un
1577                                          \texttt{address-mask-reply}. \\
1578     \texttt{address-mask-reply}     &18& inviato in risposta di un
1579                                          \texttt{address-mask-request}. \\
1580     \hline
1581   \end{tabular}
1582   \caption{I valori del \textsl{tipo} per i pacchetti ICMP.}
1583 \label{tab:ICMP_type}
1584 \end{table}
1585
1586
1587
1588 \begin{table}[!htb]
1589   \centering
1590   \footnotesize
1591   \begin{tabular}{|l|l|}
1592     \hline
1593     \textbf{Valore}&\textbf{Codice}\\
1594     \hline
1595     \hline
1596     \texttt{network-unreachable}      &0\\
1597     \texttt{host-unreachable}         &1\\
1598     \texttt{protocol-unreachable}     &2\\
1599     \texttt{port-unreachable}         &3 \\
1600     \texttt{fragmentation-needed}     &4\\
1601     \texttt{source-route-failed}      &5\\
1602     \texttt{network-unknown}          &6\\
1603     \texttt{host-unknown}             &7\\
1604     \texttt{host-isolated}            &8\\
1605     \texttt{network-prohibited}       &9\\
1606     \texttt{host-prohibited}          &10 \\
1607     \texttt{TOS-network-unreachable}  &11 \\
1608     \texttt{TOS-host-unreachable}     &12 \\
1609     \texttt{communication-prohibited} &13 \\
1610     \texttt{host-precedence-violation}&14 \\
1611     \texttt{precedence-cutoff}        &15 \\
1612     \hline
1613     \texttt{network-redirect}         &0  \\
1614     \texttt{host-redirect}            &1  \\
1615     \texttt{TOS-network-redirect}     &2  \\
1616     \texttt{TOS-host-redirect}        &3  \\
1617     \hline
1618     \texttt{ttl-zero-during-transit}  &0 \\
1619     \texttt{ttl-zero-during-reassembly}&1 \\
1620     \hline
1621     \texttt{ip-header-bad}            &0 \\
1622     \texttt{required-option-missing}  &1 \\
1623     \hline
1624   \end{tabular}
1625   \caption{Valori del campo \textsl{codice} per il protocollo ICMP.}
1626 \label{tab:ICMP_code}
1627 \end{table}
1628
1629
1630 % LocalWords:  sez Protocol IPv dall' RFC Ethernet Token FDDI Universal host of
1631 % LocalWords:  addressing Best effort l'host router IANA Assigned Number tab to
1632 % LocalWords:  Authority quest'ultime multicast group reserved for CIDR Domain
1633 % LocalWords:  Classless Routing TOS Type Service IPTOS LOWDELAY THROUGHPUT QoS
1634 % LocalWords:  RELIABILITY MINCOST optval anycast unicast fig header version FE
1635 % LocalWords:  priority flow label payload length next hop limit live source FF
1636 % LocalWords:  destination identification fragment checksum TCP UDP ICMPv type
1637 % LocalWords:  service head total fragmentation protocol broadcast broadcasting
1638 % LocalWords:  multicasting path MTU discovery NSAP IPX based geografic local
1639 % LocalWords:  routing format prefix nell' Registry Subscriber Intra Regional
1640 % LocalWords:  Register INTERNIC NCC APNIC subscriber Interface MAC address Reg
1641 % LocalWords:  Subnet Naz Prov Subscr FEBF bootstrap FEC FEFF DNS socket FFFF
1642 % LocalWords:  sull'host loopback scop all nodes routers rip cbt name dhcp HBH
1643 % LocalWords:  agents servers relays solicited extension options route Keyword
1644 % LocalWords:  Authentication Encapsulation ICMP Control Message GGP Gateway ST
1645 % LocalWords:  encapsulation Stream Trasmission Datagram RH FH IDRP ESP Null ip
1646 % LocalWords:  Encrypted Security IGRP OSPF Short First tunnelling FFFFFF hash
1647 % LocalWords:  news FTP NFS authentication Parameter Index ICV Integrity Value
1648 % LocalWords:  padding Option gateway dell'MD keyed Encripted IEEE ethernet any
1649 % LocalWords:  dell'autoconfigurazione L'autoconfigurazione Solicitation l'IP
1650 % LocalWords:  stateless solicitation Advertisement stateful Transfer Unit echo
1651 % LocalWords:  l'autoconfigurazione reply request unreachable all'IP quench TTL
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1660 %%% mode: latex
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