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