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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 \textit{multicast} mentre la classe E è riservata per usi
 152 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 65534, 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 \textit{broadcast}.} con un conseguente spreco di
 162 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}[!htb]
 233   \footnotesize
 234   \begin{center}
 235     \begin{tabular}{|l|c|p{10cm}|}
 236       \hline
 237       \textbf{Nome} & \textbf{Bit} & \textbf{Significato} \\
 238       \hline
 239       \hline
 240       \textit{version}       & 4& Numero di \textsl{versione}, nel caso
 241                                   specifico vale sempre 4.\\
 242       \textit{head length}   & 4& Lunghezza dell'intestazione,
 243                                   in multipli di 32 bit.\\
 244       \textit{type of service}&8& Il ``\textsl{tipo di servizio}'', è suddiviso
 245                                   in: 3 bit di precedenza, che nelle attuali
 246                                   implementazioni del protocollo non vengono
 247                                   comunque utilizzati; un bit riservato che
 248                                   deve essere mantenuto a 0; 4 bit che
 249                                   identificano il tipo di servizio
 250                                   richiesto, uno solo dei quali può essere
 251                                   attivo.\\
 252       \textit{total length}  &16& La \textsl{lunghezza totale}, indica
 253                                   la dimensione del carico di dati del
 254                                   pacchetto IP in byte.\\
 255       \textit{identification}&16& L'\textsl{identificazione}, assegnato alla
 256                                   creazione, è aumentato di uno all'origine
 257                                   della trasmissione di ciascun pacchetto, ma
 258                                   resta lo stesso per i pacchetti
 259                                   frammentati, consentendo così di
 260                                   identificare quelli che derivano dallo
 261                                   stesso pacchetto originario.\\
 262       \textit{flag}          & 3& I \textsl{flag} di controllo nell'ordine: il
 263                                   primo è riservato e sempre nullo, il secondo
 264                                   indica se il pacchetto non può essere
 265                                   frammentato, il terzo se ci sono ulteriori
 266                                   frammenti.\\
 267       \textit{fragmentation offset}&13& L'\textsl{offset di frammento}, indica
 268                                   la posizione del frammento rispetto al
 269                                   pacchetto originale.\\
 270       \textit{time to live}  &16& Il \textsl{tempo di vita}, è decrementato di
 271                                   uno ogni volta che un router ritrasmette il
 272                                   pacchetto, se arriva a zero il pacchetto
 273                                   viene scartato.\\
 274       \textit{protocol}      & 8& Il \textsl{protocollo}, identifica il tipo di
 275                                   pacchetto che segue l'intestazione di IPv4.\\
 276       \textit{header checksum}&16&La \textsl{checksum di intestazione}, somma
 277                                   di controllo per l'intestazione.\\
 278       \textit{source IP}     &32& L'\textsl{indirizzo di origine}.\\
 279       \textit{destination IP}&32& L'\textsl{indirizzo di destinazione}.\\
 280       \hline
 281     \end{tabular}
 282     \caption{Legenda per il significato dei campi dell'intestazione di IPv4}
 283     \label{tab:IP_ipv4field}
 284   \end{center}
 285 \end{table}
 286
 287
 288 Il campo TOS definisce il cosiddetto \textit{Type of Service}; questo permette
 289 di definire il tipo di traffico contenuto nei pacchetti, e può essere
 290 utilizzato dai router per dare diverse priorità in base al valore assunto da
 291 questo campo. Abbiamo già visto come il valore di questo campo può essere
 292 impostato sul singolo socket con l'opzione \const{IP\_TOS} (vedi
 293 sez.~\ref{sec:sock_ipv4_options}), esso inoltre può essere manipolato sia dal
 294 sistema del \textit{netfilter} di Linux con il comando \texttt{iptables} che
 295 dal sistema del routing avanzato del comando \texttt{ip route} per consentire
 296 un controllo più dettagliato dell'instradamento dei pacchetti e l'uso di
 297 priorità e politiche di distribuzione degli stessi.
 298
 299 \begin{table}[!htb]
 300   \centering
 301   \footnotesize
 302   \begin{tabular}{|l|l|p{8cm}|}
 303     \hline
 304     \multicolumn{2}{|c|}{\textbf{Valore}}&\textbf{Significato}\\
 305     \hline
 306     \hline
 307     \constd{IPTOS\_LOWDELAY}    &\texttt{0x10}& Minimizza i ritardi
 308                                                 per rendere più veloce
 309                                                 possibile la ritrasmissione
 310                                                 dei pacchetti (usato per
 311                                                 traffico interattivo di
 312                                                 controllo come SSH).\\
 313     \constd{IPTOS\_THROUGHPUT}  &\texttt{0x8} & Ottimizza la trasmissione
 314                                                 per rendere il più elevato
 315                                                 possibile il flusso netto di
 316                                                 dati (usato su traffico dati,
 317                                                 come quello di FTP).\\
 318     \constd{IPTOS\_RELIABILITY} &\texttt{0x4} & Ottimizza la trasmissione
 319                                                 per ridurre al massimo le
 320                                                 perdite di pacchetti (usato su
 321                                                 traffico soggetto a rischio di
 322                                                 perdita di pacchetti come TFTP
 323                                                 o DHCP).\\
 324     \constd{IPTOS\_MINCOST}     &\texttt{0x2} & Indica i dati di riempimento,
 325                                                 dove non interessa se si ha
 326                                                 una bassa velocità di
 327                                                 trasmissione, da utilizzare
 328                                                 per i collegamenti con minor
 329                                                 costo (usato per i protocolli
 330                                                 di streaming).\\
 331     \textit{Normal-Service}&\texttt{0x0}      & Nessuna richiesta specifica.\\
 332     \hline
 333
 334     \hline
 335   \end{tabular}
 336   \caption{Le costanti che definiscono alcuni valori standard per il campo TOS
 337     da usare come argomento \param{optval} per l'opzione \const{IP\_TOS}.}
 338   \label{tab:IP_TOS_values}
 339 \end{table}
 340
 341 I possibili valori del campo TOS, insieme al relativo significato ed alle
 342 costanti numeriche ad esso associati, sono riportati in
 343 tab.~\ref{tab:IP_TOS_values}. Per il valore nullo, usato di default per tutti
 344 i pacchetti, e relativo al traffico normale, non esiste nessuna costante
 345 associata.
 346
 347 Il campo TTL, acromino di \textit{Time To Live}, viene utilizzato per
 348 stabilire una sorta di tempo di vita massimo dei pacchetti sulla rete. In
 349 realtà più che di un tempo, il campo serve a limitare il numero massimo di
 350 salti (i cosiddetti \textit{hop}) che un pacchetto IP può compiere nel passare
 351 da un router ad un altro nel suo attraversamento della rete verso la
 352 destinazione.
 353
 354 Il protocollo IP prevede infatti che il valore di questo campo venga
 355 decrementato di uno da ciascun router che ritrasmette il pacchetto verso la
 356 sua destinazione, e che quando questo diventa nullo il router lo debba
 357 scartare, inviando all'indirizzo sorgente un pacchetto ICMP di tipo
 358 \textit{time-exceeded} con un codice \textit{ttl-zero-during-transit} se
 359 questo avviene durante il transito sulla rete o
 360 \textit{ttl-zero-during-reassembly} se questo avviene alla destinazione finale
 361 (vedi sez.~\ref{sec:ICMP_protocol}).
 362
 363 In sostanza grazie all'uso di questo accorgimento un pacchetto non può
 364 continuare a vagare indefinitamente sulla rete, e viene comunque scartato dopo
 365 un certo tempo, o meglio, dopo che ha attraversato in certo numero di
 366 router. Nel caso di Linux il valore iniziale utilizzato normalmente è 64 (vedi
 367 sez.~\ref{sec:sock_ipv4_sysctl}).
 368
 369
 370
 371 \subsection{Le opzioni di IP}
 372 \label{sec:IP_options}
 373
 374 Da fare ...
 375
 376
 377 \section{Il protocollo IPv6}
 378 \label{sec:ipv6_protocol}
 379
 380 Negli anni '90 con la crescita del numero di macchine connesse su Internet si
 381 arrivò a temere l'esaurimento dello spazio degli indirizzi disponibili, specie
 382 in vista di una prospettiva (per ora rivelatasi prematura) in cui ogni
 383 apparecchio elettronico sarebbe stato inserito all'interno della rete.
 384
 385 Per questo motivo si iniziò a progettare una nuova versione del protocollo
 386
 387 L'attuale Internet Protocol (IPv4) viene standardizzato nel 1981
 388 dall'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc719.txt}{RFC~719}; esso nasce per
 389 disaccoppiare le applicazioni della struttura hardware delle reti di
 390 trasmissione, e creare una interfaccia di trasmissione dei dati indipendente
 391 dal sottostante substrato di rete, che può essere realizzato con le tecnologie
 392 più disparate (Ethernet, Token Ring, FDDI, ecc.).
 393
 394
 395 \subsection{I motivi della transizione}
 396 \label{sec:IP_whyipv6}
 397
 398 Negli ultimi anni la crescita vertiginosa del numero di macchine connesse a
 399 internet ha iniziato a far emergere i vari limiti di IPv4; in particolare si
 400 è iniziata a delineare la possibilità di arrivare a una carenza di
 401 indirizzi disponibili.
 402
 403 In realtà il problema non è propriamente legato al numero di indirizzi
 404 disponibili; infatti con 32 bit si hanno $2^{32}$, cioè circa 4 miliardi,
 405 numeri diversi possibili, che sono molti di più dei computer attualmente
 406 esistenti.
 407
 408 Il punto è che la suddivisione di questi numeri nei due livelli rete/host e
 409 l'utilizzo delle classi di indirizzamento mostrate in precedenza, ha
 410 comportato che, nella sua evoluzione storica, il dispiegamento delle reti e
 411 l'allocazione degli indirizzi siano stati inefficienti; neanche l'uso del CIDR
 412 ha permesso di eliminare le inefficienze che si erano formate, dato che il
 413 ridispiegamento degli indirizzi comporta cambiamenti complessi a tutti i
 414 livelli e la riassegnazione di tutti gli indirizzi dei computer di ogni
 415 sottorete.
 416
 417 Diventava perciò necessario progettare un nuovo protocollo che permettesse
 418 di risolvere questi problemi, e garantisse flessibilità sufficiente per
 419 poter continuare a funzionare a lungo termine; in particolare necessitava un
 420 nuovo schema di indirizzamento che potesse rispondere alle seguenti
 421 necessità:
 422
 423 \begin{itemize}
 424 \item un maggior numero di numeri disponibili che consentisse di non restare
 425   più a corto di indirizzi
 426 \item un'organizzazione gerarchica più flessibile dell'attuale
 427 \item uno schema di assegnazione degli indirizzi in grado di minimizzare le
 428   dimensioni delle tabelle di instradamento
 429 \item uno spazio di indirizzi che consentisse un passaggio automatico dalle
 430   reti locali a internet
 431 \end{itemize}
 432
 433
 434 \subsection{Principali caratteristiche di IPv6}
 435 \label{sec:IP_ipv6over}
 436
 437 Per rispondere alle esigenze descritte in sez.~\ref{sec:IP_whyipv6} IPv6 nasce
 438 come evoluzione di IPv4, mantenendone inalterate le funzioni che si sono
 439 dimostrate valide, eliminando quelle inutili e aggiungendone poche altre
 440 ponendo al contempo una grande attenzione a mantenere il protocollo il più
 441 snello e veloce possibile.
 442
 443 I cambiamenti apportati sono comunque notevoli e possono essere riassunti a
 444 grandi linee nei seguenti punti:
 445 \begin{itemize}
 446 \item l'espansione delle capacità di indirizzamento e instradamento, per
 447   supportare una gerarchia con più livelli di indirizzamento, un numero di
 448   nodi indirizzabili molto maggiore e una auto-configurazione degli indirizzi
 449 \item l'introduzione un nuovo tipo di indirizzamento, l'\textit{anycast} che
 450   si aggiungono agli usuali \textit{unicast} e \textit{multicast}
 451 \item la semplificazione del formato dell'intestazione, eliminando o rendendo
 452   opzionali alcuni dei campi di IPv4, per eliminare la necessità di
 453   riprocessare la stessa da parte dei router e contenere l'aumento di
 454   dimensione dovuto ai nuovi indirizzi
 455 \item un supporto per le opzioni migliorato, per garantire una trasmissione
 456   più efficiente del traffico normale, limiti meno stringenti sulle
 457   dimensioni delle opzioni, e la flessibilità necessaria per introdurne di
 458   nuove in futuro
 459 \item il supporto per delle capacità di qualità di servizio (QoS) che
 460   permetta di identificare gruppi di dati per i quali si può provvedere un
 461   trattamento speciale (in vista dell'uso di internet per applicazioni
 462   multimediali e/o ``real-time'')
 463 \end{itemize}
 464
 465
 466 \subsection{L'intestazione di IPv6}
 467 \label{sec:IP_ipv6head}
 468
 469 Per capire le caratteristiche di IPv6 partiamo dall'intestazione usata dal
 470 protocollo per gestire la trasmissione dei pacchetti; in
 471 fig.~\ref{fig:IP_ipv6head} è riportato il formato dell'intestazione di IPv6 da
 472 confrontare con quella di IPv4 in fig.~\ref{fig:IP_ipv4_head}. La spiegazione
 473 del significato dei vari campi delle due intestazioni è riportato
 474 rispettivamente in tab.~\ref{tab:IP_ipv6field} e tab.~\ref{tab:IP_ipv4field})
 475
 476 % \begin{table}[htb]
 477 %   \footnotesize
 478 %   \begin{center}
 479 %     \begin{tabular}{@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}
 480 %         @{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}
 481 %         @{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule} }
 482 %     \multicolumn{8}{@{}c@{}}{0\hfill 15 16\hfill 31}\\
 483 %     \hline
 484 %     \centering version&\centering priority&
 485 %     \multicolumn{6}{@{}p{96mm}@{\vrule}}{\centering flow label} \\
 486 %     \hline
 487 %     \multicolumn{4}{@{\vrule}p{64mm}@{\vrule}}{\centering payload length} &
 488 %     \multicolumn{2}{@{}p{32mm}@{\vrule}}{\centering next header} &
 489 %     \multicolumn{2}{@{}p{32mm}@{\vrule}}{\centering hop limit}\\
 490 %     \hline
 491 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
 492 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
 493 %       source} \\
 494 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
 495 %       IP address} \\
 496 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
 497 %     \hline
 498 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
 499 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
 500 %       destination} \\
 501 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
 502 %      IP address} \\
 503 %     \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
 504 %     \hline
 505 %     \end{tabular}
 506 %     \caption{L'intestazione o \textit{header} di IPv6}
 507 %     \label{tab:IP_ipv6head}
 508 %   \end{center}
 509 % \end{table}
 510
 511 \begin{figure}[!htb]
 512   \centering
 513   \includegraphics[width=10cm]{img/ipv6_head}
 514   \caption{L'intestazione o \textit{header} di IPv6.}
 515   \label{fig:IP_ipv6head}
 516 \end{figure}
 517
 518
 519 Come si può notare l'intestazione di IPv6 diventa di dimensione fissa, pari a
 520 40 byte, contro una dimensione (minima, in assenza di opzioni) di 20 byte per
 521 IPv4; un semplice raddoppio nonostante lo spazio destinato agli indirizzi sia
 522 quadruplicato, questo grazie a una notevole semplificazione che ha ridotto il
 523 numero dei campi da 12 a 8.
 524
 525 \begin{table}[htb]
 526   \begin{center}
 527   \footnotesize
 528     \begin{tabular}{|l|c|p{8cm}|}
 529       \hline
 530       \textbf{Nome} & \textbf{Bit} & \textbf{Significato} \\
 531       \hline
 532       \hline
 533       \textit{version}       & 4& La \textsl{versione}, nel caso specifico vale
 534                                   sempre 6.\\
 535       \textit{priority}      & 4& La \textsl{priorità}, vedi
 536                                   sez.~\ref{sec:IPv6_prio}.\\
 537       \textit{flow label}    &24& L'\textsl{etichetta di flusso}, vedi
 538                                   sez.~\ref{sec:IP_ipv6_flow}.\\
 539       \textit{payload length}&16& La \textsl{lunghezza del carico}, cioè del
 540                                   corpo dei dati che segue l'intestazione, in
 541                                   byte. \\
 542       \textit{next header}   & 8& L'\textsl{intestazione successiva},
 543                                   identifica il tipo di pacchetto che segue
 544                                   l'intestazione di IPv6, ed usa gli stessi
 545                                   valori del campo protocollo
 546                                   nell'intestazione di IPv4.\\
 547       \textit{hop limit}     & 8& Il \textsl{limite di salti}, ha lo stesso
 548                                   significato del \textit{time to live}
 549                                   nell'intestazione di IPv4.\\
 550       \textit{source IP}     &128&L'\textsl{indirizzo di origine}.\\
 551       \textit{destination IP}&128&L'\textsl{indirizzo di destinazione}.\\
 552       \hline
 553     \end{tabular}
 554     \caption{Legenda per il significato dei campi dell'intestazione di IPv6}
 555     \label{tab:IP_ipv6field}
 556   \end{center}
 557 \end{table}
 558
 559 Abbiamo già anticipato in sez.~\ref{sec:IP_ipv6over} uno dei criteri
 560 principali nella progettazione di IPv6 è stato quello di ridurre al minimo il
 561 tempo di elaborazione dei pacchetti da parte dei router, un confronto con
 562 l'intestazione di IPv4 (vedi fig.~\ref{fig:IP_ipv4_head}) mostra le seguenti
 563 differenze:
 564
 565 \begin{itemize}
 566 \item è stato eliminato il campo \textit{header length} in quanto le opzioni
 567   sono state tolte dall'intestazione che ha così dimensione fissa; ci possono
 568   essere più intestazioni opzionali (\textsl{intestazioni di estensione}, vedi
 569   sez.~\ref{sec:IP_ipv6_extens}), ciascuna delle quali avrà un suo campo di
 570   lunghezza all'interno.
 571 \item l'intestazione e gli indirizzi sono allineati a 64 bit, questo rende più
 572   veloce il processo da parte di computer con processori a 64 bit.
 573 \item i campi per gestire la frammentazione (\textit{identification},
 574   \textit{flag} e \textit{fragment offset}) sono stati eliminati; questo
 575   perché la frammentazione è un'eccezione che non deve rallentare
 576   l'elaborazione dei pacchetti nel caso normale.
 577 \item è stato eliminato il campo \textit{checksum} in quanto tutti i
 578   protocolli di livello superiore (TCP, UDP e ICMPv6) hanno un campo di
 579   checksum che include, oltre alla loro intestazione e ai dati, pure i campi
 580   \textit{payload length}, \textit{next header}, e gli indirizzi di origine e
 581   di destinazione; una checksum esiste anche per la gran parte protocolli di
 582   livello inferiore (anche se quelli che non lo hanno, come SLIP, non possono
 583   essere usati con grande affidabilità); con questa scelta si è ridotto di
 584   molto il tempo di elaborazione dato che i router non hanno più la necessità
 585   di ricalcolare la checksum ad ogni passaggio di un pacchetto per il
 586   cambiamento del campo \textit{hop limit}.
 587 \item è stato eliminato il campo \textit{type of service}, che praticamente
 588   non è mai stato utilizzato; una parte delle funzionalità ad esso delegate
 589   sono state reimplementate (vedi il campo \textit{priority} al prossimo
 590   punto) con altri metodi.
 591 \item è stato introdotto un nuovo campo \textit{flow label}, che viene usato,
 592   insieme al campo \textit{priority} (che recupera i bit di precedenza del
 593   campo \textit{type of service}) per implementare la gestione di una
 594   ``\textsl{qualità di servizio}'' (vedi sez.~\ref{sec:IP_ipv6_qos}) che
 595   permette di identificare i pacchetti appartenenti a un ``\textsl{flusso}''
 596   di dati per i quali si può provvedere un trattamento speciale.
 597 \end{itemize}
 598
 599 Oltre alle differenze precedenti, relative ai singoli campi nell'intestazione,
 600 ulteriori caratteristiche che diversificano il comportamento di IPv4 da
 601 quello di IPv6 sono le seguenti:
 602
 603 \begin{itemize}
 604 \item il \textit{broadcasting} non è previsto in IPv6, le applicazioni che lo
 605   usano dovono essere reimplementate usando il \textit{multicasting} (vedi
 606   sez.~\ref{sec:IP_ipv6_multicast}), che da opzionale diventa obbligatorio.
 607 \item è stato introdotto un nuovo tipo di indirizzi, gli \textit{anycast}.
 608 \item i router non possono più frammentare i pacchetti lungo il cammino, la
 609   frammentazione di pacchetti troppo grandi potrà essere gestita solo ai
 610   capi della comunicazione (usando un'apposita estensione vedi
 611   sez.~\ref{sec:IP_ipv6_extens}).
 612 \item IPv6 richiede il supporto per il \textit{path MTU discovery} (cioè il
 613   protocollo per la selezione della massima lunghezza del pacchetto); seppure
 614   questo sia in teoria opzionale, senza di esso non sarà possibile inviare
 615   pacchetti più larghi della dimensione minima (576 byte).
 616 \end{itemize}
 617
 618 \subsection{Gli indirizzi di IPv6}
 619 \label{sec:IP_ipv6_addr}
 620
 621 Come già abbondantemente anticipato la principale novità di IPv6 è
 622 costituita dall'ampliamento dello spazio degli indirizzi, che consente di avere
 623 indirizzi disponibili in un numero dell'ordine di quello degli atomi che
 624 costituiscono la terra.
 625
 626 In realtà l'allocazione di questi indirizzi deve tenere conto della
 627 necessità di costruire delle gerarchie che consentano un instradamento
 628 rapido ed efficiente dei pacchetti, e flessibilità nel dispiegamento delle
 629 reti, il che comporta una riduzione drastica dei numeri utilizzabili; uno
 630 studio sull'efficienza dei vari sistemi di allocazione usati in altre
 631 architetture (come i sistemi telefonici) è comunque giunto alla conclusione
 632 che anche nella peggiore delle ipotesi IPv6 dovrebbe essere in grado di
 633 fornire più di un migliaio di indirizzi per ogni metro quadro della
 634 superficie terrestre.
 635
 636
 637 \subsection{La notazione}
 638 \label{sec:IP_ipv6_notation}
 639 Con un numero di bit quadruplicato non è più possibile usare la notazione
 640 coi numeri decimali di IPv4 per rappresentare un numero IP. Per questo gli
 641 indirizzi di IPv6 sono in genere scritti come sequenze di otto numeri
 642 esadecimali di 4 cifre (cioè a gruppi di 16 bit) usando i due punti come
 643 separatore; cioè qualcosa del tipo
 644 \texttt{5f1b:df00:ce3e:e200:0020:0800:2078:e3e3}.
 645
 646
 647 Visto che la notazione resta comunque piuttosto pesante esistono alcune
 648 abbreviazioni; si può evitare di scrivere gli zeri iniziali per cui si
 649 può scrivere \texttt{1080:0:0:0:8:800:ba98:2078:e3e3}; se poi un intero è
 650 zero si può omettere del tutto, così come un insieme di zeri (ma questo
 651 solo una volta per non generare ambiguità) per cui il precedente indirizzo
 652 si può scrivere anche come \texttt{1080::8:800:ba98:2078:e3e3}.
 653
 654 Infine per scrivere un indirizzo IPv4 all'interno di un indirizzo IPv6 si
 655 può usare la vecchia notazione con i punti, per esempio
 656 \texttt{::192.84.145.138}.
 657
 658 \begin{table}[htb]
 659   \centering
 660   \footnotesize
 661   \begin{tabular}{|l|l|l|}
 662     \hline
 663     \centering \textbf{Tipo di indirizzo}
 664     & \centering \textbf{Prefisso} & {\centering \textbf{Frazione}} \\
 665     \hline
 666     \hline
 667     riservato & \texttt{0000 0000} & 1/256 \\
 668     non assegnato  & \texttt{0000 0001} & 1/256 \\
 669     \hline
 670     riservato per NSAP & \texttt{0000 001} & 1/128\\
 671     riservato per IPX & \texttt{0000 010} & 1/128\\
 672     \hline
 673     non assegnato  & \texttt{0000 011} & 1/128 \\
 674     non assegnato  & \texttt{0000 1} & 1/32 \\
 675     non assegnato  & \texttt{0001} & 1/16 \\
 676     \hline
 677     provider-based & \texttt{001} & 1/8\\
 678     \hline
 679     non assegnato  & \texttt{010} & 1/8 \\
 680     non assegnato  & \texttt{011} & 1/8 \\
 681     geografic-based& \texttt{100} & 1/8 \\
 682     non assegnato  & \texttt{101} & 1/8 \\
 683     non assegnato  & \texttt{110} & 1/8 \\
 684     non assegnato  & \texttt{1110} & 1/16 \\
 685     non assegnato  & \texttt{1111 0} & 1/32 \\
 686     non assegnato  & \texttt{1111 10} & 1/64 \\
 687     non assegnato  & \texttt{1111 110} & 1/128 \\
 688     non assegnato  & \texttt{1111 1110 0} & 1/512 \\
 689     \hline
 690     unicast link-local & \texttt{1111 1110 10} & 1/1024 \\
 691     unicast site-local & \texttt{1111 1110 11} & 1/1024 \\
 692     \hline
 693     \hline
 694     \textit{multicast} & \texttt{1111 1111} & 1/256 \\
 695     \hline
 696   \end{tabular}
 697   \caption{Classificazione degli indirizzi IPv6 a seconda dei bit più
 698     significativi}
 699   \label{tab:IP_ipv6addr}
 700 \end{table}
 701
 702
 703 \subsection{La architettura degli indirizzi di IPv6}
 704 \label{sec:IP_ipv6_addr_arch}
 705
 706 Come per IPv4 gli indirizzi sono identificatori per una singola (indirizzi
 707 \textit{unicast}) o per un insieme (indirizzi \textit{multicast} e
 708 \textit{anycast}) di interfacce di rete.
 709
 710 Gli indirizzi sono sempre assegnati all'interfaccia, non al nodo che la
 711 ospita; dato che ogni interfaccia appartiene ad un nodo quest'ultimo può
 712 essere identificato attraverso uno qualunque degli indirizzi unicast delle sue
 713 interfacce. A una interfaccia possono essere associati anche più indirizzi.
 714
 715 IPv6 presenta tre tipi diversi di indirizzi: due di questi, gli indirizzi
 716 \textit{unicast} e \textit{multicast} hanno le stesse caratteristiche che in
 717 IPv4, un terzo tipo, gli indirizzi \textit{anycast} è completamente nuovo.  In
 718 IPv6 non esistono più gli indirizzi \textit{broadcast}, la funzione di questi
 719 ultimi deve essere reimplementata con gli indirizzi \textit{multicast}.
 720
 721 Gli indirizzi \textit{unicast} identificano una singola interfaccia: i
 722 pacchetti mandati ad un tale indirizzo verranno inviati a quella interfaccia,
 723 gli indirizzi \textit{anycast} identificano un gruppo di interfacce tale che
 724 un pacchetto mandato a uno di questi indirizzi viene inviato alla più vicina
 725 (nel senso di distanza di routing) delle interfacce del gruppo, gli indirizzi
 726 \textit{multicast} identificano un gruppo di interfacce tale che un pacchetto
 727 mandato a uno di questi indirizzi viene inviato a tutte le interfacce del
 728 gruppo.
 729
 730 In IPv6 non ci sono più le classi ma i bit più significativi indicano il tipo
 731 di indirizzo; in tab.~\ref{tab:IP_ipv6addr} sono riportati i valori di detti
 732 bit e il tipo di indirizzo che loro corrispondente.  I bit più significativi
 733 costituiscono quello che viene chiamato il \textit{format prefix} ed è sulla
 734 base di questo che i vari tipi di indirizzi vengono identificati.  Come si
 735 vede questa architettura di allocazione supporta l'allocazione di indirizzi
 736 per i provider, per uso locale e per il \textit{multicast}; inoltre è stato
 737 riservato lo spazio per indirizzi NSAP, IPX e per le connessioni; gran parte
 738 dello spazio (più del 70\%) è riservato per usi futuri.
 739
 740 Si noti infine che gli indirizzi \textit{anycast} non sono riportati in
 741 tab.~\ref{tab:IP_ipv6addr} in quanto allocati al di fuori dello spazio di
 742 allocazione degli indirizzi unicast.
 743
 744 \subsection{Indirizzi unicast \textit{provider-based}}
 745 \label{sec:IP_ipv6_unicast}
 746
 747 Gli indirizzi \textit{provider-based} sono gli indirizzi usati per le
 748 comunicazioni globali, questi sono definiti
 749 nell'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc2073.txt}{RFC~2073} e sono gli
 750 equivalenti degli attuali indirizzi delle classi da A a C.
 751
 752 L'autorità che presiede all'allocazione di questi indirizzi è la IANA; per
 753 evitare i problemi di crescita delle tabelle di instradamento e una procedura
 754 efficiente di allocazione la struttura di questi indirizzi è organizzata fin
 755 dall'inizio in maniera gerarchica; pertanto lo spazio di questi indirizzi è
 756 stato suddiviso in una serie di campi secondo lo schema riportato in
 757 tab.~\ref{tab:IP_ipv6_unicast}.
 758
 759 \begin{table}[htb]
 760   \centering
 761   \footnotesize
 762   \begin{tabular} {@{\vrule}p{6mm}
 763       @{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{24mm}
 764       @{\vrule}p{30mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
 765     \multicolumn{1}{@{}c@{}}{3}&\multicolumn{1}{c}{5 bit}&
 766     \multicolumn{1}{c}{$n$ bit}&\multicolumn{1}{c}{$56-n$ bit}&
 767     \multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
 768     \hline
 769     \omit\vrule\hfill\vrule&\hspace{16mm} & & &\omit\hspace{76mm}\hfill\vrule\\
 770     \centering 010&
 771     \centering \textsl{Registry Id}&
 772     \centering \textsl{Provider Id}&
 773     \centering \textsl{Subscriber Id}&
 774     \textsl{Intra-Subscriber} \\
 775     \omit\vrule\hfill\vrule& & & &\omit\hspace{6mm}\hfill\vrule\\
 776     \hline
 777   \end{tabular}
 778 \caption{Formato di un indirizzo unicast \textit{provider-based}.}
 779 \label{tab:IP_ipv6_unicast}
 780 \end{table}
 781
 782 Al livello più alto la IANA può delegare l'allocazione a delle autorità
 783 regionali (i Regional Register) assegnando ad esse dei blocchi di indirizzi; a
 784 queste autorità regionali è assegnato un Registry Id che deve seguire
 785 immediatamente il prefisso di formato. Al momento sono definite tre registri
 786 regionali (INTERNIC, RIPE NCC e APNIC), inoltre la IANA si è riservata la
 787 possibilità di allocare indirizzi su base regionale; pertanto sono previsti
 788 i seguenti possibili valori per il \textsl{Registry Id};
 789 gli altri valori restano riservati per la IANA.
 790 \begin{table}[htb]
 791   \centering
 792   \footnotesize
 793     \begin{tabular}{|l|l|l|}
 794       \hline
 795       \textbf{Regione} & \textbf{Registro} & \textbf{Id} \\
 796       \hline
 797       \hline
 798       Nord America &INTERNIC & \texttt{11000} \\
 799       Europa & RIPE NCC & \texttt{01000} \\
 800       Asia & APNIC & \texttt{00100} \\
 801       Multi-regionale & IANA &\texttt{10000} \\
 802       \hline
 803     \end{tabular}
 804     \caption{Valori dell'identificativo dei
 805       Regional Register allocati ad oggi.}
 806     \label{tab:IP_ipv6_regid}
 807 \end{table}
 808
 809 L'organizzazione degli indirizzi prevede poi che i due livelli successivi, di
 810 suddivisione fra \textit{Provider Id}, che identifica i grandi fornitori di
 811 servizi, e \textit{Subscriber Id}, che identifica i fruitori, sia gestita dai
 812 singoli registri regionali. Questi ultimi dovranno definire come dividere lo
 813 spazio di indirizzi assegnato a questi due campi (che ammonta a un totale di
 814 56~bit), definendo lo spazio da assegnare al \textit{Provider Id} e
 815 al \textit{Subscriber Id}, ad essi spetterà inoltre anche l'allocazione dei
 816 numeri di \textit{Provider Id} ai singoli fornitori, ai quali sarà delegata
 817 l'autorità di allocare i \textit{Subscriber Id} al loro interno.
 818
 819 L'ultimo livello è quello \textit{Intra-subscriber} che è lasciato alla
 820 gestione dei singoli fruitori finali, gli indirizzi \textit{provider-based}
 821 lasciano normalmente gli ultimi 64~bit a disposizione per questo livello, la
 822 modalità più immediata è quella di usare uno schema del tipo mostrato in
 823 tab.~\ref{tab:IP_ipv6_uninterf} dove l'\textit{Interface Id} è dato dal
 824 MAC-address a 48~bit dello standard Ethernet, scritto in genere nell'hardware
 825 delle scheda di rete, e si usano i restanti 16~bit per indicare la sottorete.
 826
 827 \begin{table}[htb]
 828   \centering
 829   \footnotesize
 830   \begin{tabular} {@{\vrule}p{64mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
 831     \multicolumn{1}{c}{64 bit}&\multicolumn{1}{c}{16 bit}&
 832     \multicolumn{1}{c}{48 bit}\\
 833     \hline
 834     \omit\vrule\hfill\vrule&\hspace{16mm}&\omit\hspace{48mm}\hfill\vrule\\
 835     \centering \textsl{Subscriber Prefix}&
 836     \centering \textsl{Subnet Id}&
 837     \textsl{Interface Id}\\
 838     \omit\vrule\hfill\vrule& &\omit\hspace{6mm}\hfill\vrule\\
 839     \hline
 840   \end{tabular}
 841 \caption{Formato del campo \textit{Intra-subscriber} per un indirizzo unicast
 842   \textit{provider-based}.}
 843 \label{tab:IP_ipv6_uninterf}
 844 \end{table}
 845
 846 Qualora si dovesse avere a che fare con una necessità di un numero più
 847 elevato di sotto-reti, il precedente schema andrebbe modificato, per evitare
 848 l'enorme spreco dovuto all'uso dei MAC-address, a questo scopo si possono
 849 usare le capacità di auto-configurazione di IPv6 per assegnare indirizzi
 850 generici con ulteriori gerarchie per sfruttare efficacemente tutto lo spazio
 851 di indirizzi.
 852
 853 Un registro regionale può introdurre un ulteriore livello nella gerarchia
 854 degli indirizzi, allocando dei blocchi per i quali delegare l'autorità a dei
 855 registri nazionali, quest'ultimi poi avranno il compito di gestire la
 856 attribuzione degli indirizzi per i fornitori di servizi nell'ambito del/i
 857 paese coperto dal registro nazionale con le modalità viste in precedenza.
 858 Una tale ripartizione andrà effettuata all'interno dei soliti 56~bit come
 859 mostrato in tab.~\ref{tab:IP_ipv6_uninaz}.
 860
 861 \begin{table}[htb]
 862   \centering
 863   \footnotesize
 864   \begin{tabular} {@{\vrule}p{3mm}
 865       @{\vrule}p{10mm}@{\vrule}p{12mm}@{\vrule}p{18mm}
 866       @{\vrule}p{18mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
 867     \multicolumn{1}{@{}c@{}}{3}&\multicolumn{1}{c}{5 bit}&
 868     \multicolumn{1}{c}{n bit}&\multicolumn{1}{c}{m bit}&
 869     \multicolumn{1}{c}{56-n-m bit}&\multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
 870     \hline
 871     \omit\vrule\hfill\vrule& & & & &\omit\hspace{64mm}\hfill\vrule\\
 872     \centering \texttt{3}&
 873     \centering \textsl{Reg.}&
 874     \centering \textsl{Naz.}&
 875     \centering \textsl{Prov.}&
 876     \centering \textsl{Subscr.}&
 877     \textsl{Intra-Subscriber} \\
 878     \omit\vrule\hfill\vrule &&&&&\\
 879     \hline
 880   \end{tabular}
 881 \caption{Formato di un indirizzo unicast \textit{provider-based} che prevede
 882       un registro nazionale.}
 883 \label{tab:IP_ipv6_uninaz}
 884 \end{table}
 885
 886
 887 \subsection{Indirizzi ad uso locale}
 888 \label{sec:IP_ipv6_linksite}
 889
 890 Gli indirizzi ad uso locale sono indirizzi unicast che sono instradabili solo
 891 localmente (all'interno di un sito o di una sottorete), e possono avere una
 892 unicità locale o globale.
 893
 894 Questi indirizzi sono pensati per l'uso all'interno di un sito per mettere su
 895 una comunicazione locale immediata, o durante le fasi di auto-configurazione
 896 prima di avere un indirizzo globale.
 897
 898 \begin{table}[htb]
 899   \centering
 900   \footnotesize
 901   \begin{tabular} {@{\vrule}p{10mm}@{\vrule}p{54mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
 902     \multicolumn{1}{c}{10} &\multicolumn{1}{c}{54 bit} &
 903     \multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
 904     \hline
 905     \omit\vrule\hfill\vrule & & \omit\hspace{64mm}\hfill\vrule\\
 906     \centering \texttt{FE80}&
 907     \centering\texttt{0000 .   .   .   .   . 0000} &
 908     Interface Id \\
 909     \omit\vrule\hfill\vrule & &\\
 910     \hline
 911 \end{tabular}
 912 \caption{Formato di un indirizzo \textit{link-local}.}
 913 \label{tab:IP_ipv6_linklocal}
 914 \end{table}
 915
 916 Ci sono due tipi di indirizzi, \textit{link-local} e \textit{site-local}. Il
 917 primo è usato per un singolo link; la struttura è mostrata in
 918 tab.~\ref{tab:IP_ipv6_linklocal}, questi indirizzi iniziano sempre con un
 919 valore nell'intervallo \texttt{FE80}--\texttt{FEBF} e vengono in genere usati
 920 per la configurazione automatica dell'indirizzo al bootstrap e per la ricerca
 921 dei vicini (vedi \ref{sec:IP_ipv6_autoconf}); un pacchetto che abbia tale
 922 indirizzo come sorgente o destinazione non deve venire ritrasmesso dai router.
 923
 924 Un indirizzo \textit{site-local} invece è usato per l'indirizzamento
 925 all'interno di un sito che non necessita di un prefisso globale; la struttura
 926 è mostrata in tab.~\ref{tab:IP_ipv6_sitelocal}, questi indirizzi iniziano
 927 sempre con un valore nell'intervallo \texttt{FEC0}--\texttt{FEFF} e non devono
 928 venire ritrasmessi dai router all'esterno del sito stesso; sono in sostanza
 929 gli equivalenti degli indirizzi riservati per reti private definiti su IPv4.
 930 Per entrambi gli indirizzi il campo \textit{Interface Id} è un identificatore
 931 che deve essere unico nel dominio in cui viene usato, un modo immediato per
 932 costruirlo è quello di usare il MAC-address delle schede di rete.
 933
 934 \begin{table}[!h]
 935   \centering
 936   \footnotesize
 937   \begin{tabular} {@{\vrule}p{10mm}@{\vrule}p{38mm}@{\vrule}p{16mm}
 938       @{\vrule}c@{\vrule}}
 939     \multicolumn{1}{c}{10} &\multicolumn{1}{c}{38 bit} &
 940     \multicolumn{1}{c}{16 bit} &\multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
 941     \hline
 942     \omit\vrule\hfill\vrule& & & \omit\hspace{64mm}\hfill\vrule\\
 943     \centering \texttt{FEC0}&
 944     \centering \texttt{0000 .   .   . 0000}&
 945     \centering Subnet Id &
 946     Interface Id\\
 947     \omit\vrule\hfill\vrule& & &\\
 948     \hline
 949 \end{tabular}
 950 \caption{Formato di un indirizzo \textit{site-local}.}
 951 \label{tab:IP_ipv6_sitelocal}
 952 \end{table}
 953
 954 Gli indirizzi di uso locale consentono ad una organizzazione che non è
 955 (ancora) connessa ad Internet di operare senza richiedere un prefisso globale,
 956 una volta che in seguito l'organizzazione venisse connessa a Internet
 957 potrebbe continuare a usare la stessa suddivisione effettuata con gli
 958 indirizzi \textit{site-local} utilizzando un prefisso globale e la
 959 rinumerazione degli indirizzi delle singole macchine sarebbe automatica.
 960
 961 \subsection{Indirizzi riservati}
 962 \label{sec:IP_ipv6_reserved}
 963
 964 Alcuni indirizzi sono riservati per scopi speciali, in particolare per scopi
 965 di compatibilità.
 966
 967 Un primo tipo sono gli indirizzi \textit{IPv4 mappati su IPv6} (mostrati in
 968 tab.~\ref{tab:IP_ipv6_map}), questo sono indirizzi unicast che vengono usati
 969 per consentire ad applicazioni IPv6 di comunicare con host capaci solo di
 970 IPv4; questi sono ad esempio gli indirizzi generati da un DNS quando l'host
 971 richiesto supporta solo IPv4; l'uso di un tale indirizzo in un socket IPv6
 972 comporta la generazione di un pacchetto IPv4 (ovviamente occorre che sia IPv4
 973 che IPv6 siano supportati sull'host di origine).
 974
 975 \begin{table}[!htb]
 976   \centering
 977   \footnotesize
 978   \begin{tabular} {@{\vrule}p{80mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
 979     \multicolumn{1}{c}{80 bit} &\multicolumn{1}{c}{16 bit} &
 980     \multicolumn{1}{c}{32 bit} \\
 981     \hline
 982     \omit\vrule\hfill\vrule& &\omit\hspace{32mm}\hfill\vrule\\
 983     \centering
 984     \texttt{0000 .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   . 0000} &
 985     \centering\texttt{FFFF} &
 986     IPv4 address \\
 987     \omit\vrule\hfill\vrule& &\\
 988     \hline
 989 \end{tabular}
 990 \caption{Formato di un indirizzo IPV4 mappato su IPv6.}
 991 \label{tab:IP_ipv6_map}
 992 \end{table}
 993
 994 Un secondo tipo di indirizzi di compatibilità sono gli \textsl{IPv4
 995   compatibili IPv6} (vedi tab.~\ref{tab:IP_ipv6_comp}) usati nella transizione
 996 da IPv4 a IPv6: quando un nodo che supporta sia IPv6 che IPv4 non ha un router
 997 IPv6 deve usare nel DNS un indirizzo di questo tipo, ogni pacchetto IPv6
 998 inviato a un tale indirizzo verrà automaticamente incapsulato in IPv4.
 999
1000 \begin{table}[htb]
1001   \centering
1002   \footnotesize
1003   \begin{tabular} {@{\vrule}p{80mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{32mm}@{\vrule}}
1004     \multicolumn{1}{c}{80 bit} &\multicolumn{1}{c}{16 bit} &
1005     \multicolumn{1}{c}{32 bit} \\
1006     \hline
1007     \omit\vrule\hfill\vrule& &\omit\hspace{32mm}\hfill\vrule\\
1008     \centering
1009     \texttt{0000 .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   . 0000} &
1010     \centering\texttt{0000} &
1011     \parbox{32mm}{\centering IPv4 address} \\
1012     \omit\vrule\hfill\vrule& &\\
1013     \hline
1014 \end{tabular}
1015 \caption{Formato di un indirizzo IPV4 mappato su IPv6.}
1016 \label{tab:IP_ipv6_comp}
1017 \end{table}
1018
1019 Altri indirizzi speciali sono il \textit{loopback address}, costituito da 127
1020 zeri ed un uno (cioè \texttt{::1}) e l'\textsl{indirizzo generico}
1021 costituito da tutti zeri (scritto come \texttt{0::0} o ancora più
1022 semplicemente come \texttt{:}) usato in genere quando si vuole indicare
1023 l'accettazione di una connessione da qualunque host.
1024
1025 \subsection{Multicasting}
1026 \label{sec:IP_ipv6_multicast}
1027
1028 \itindbeg{multicast}
1029
1030 Gli indirizzi \textit{multicast} sono usati per inviare un pacchetto a un
1031 gruppo di interfacce; l'indirizzo identifica uno specifico gruppo di
1032 \textit{multicast} e il pacchetto viene inviato a tutte le interfacce di detto
1033 gruppo.  Un'interfaccia può appartenere ad un numero qualunque numero di
1034 gruppi di \textit{multicast}. Il formato degli indirizzi \textit{multicast} è
1035 riportato in tab.~\ref{tab:IP_ipv6_multicast}:
1036
1037 \begin{table}[htb]
1038   \centering
1039   \footnotesize
1040   \begin{tabular} {@{\vrule}p{12mm}
1041       @{\vrule}p{6mm}@{\vrule}p{6mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
1042     \multicolumn{1}{c}{8}&\multicolumn{1}{c}{4}&
1043     \multicolumn{1}{c}{4}&\multicolumn{1}{c}{112 bit} \\
1044     \hline
1045     \omit\vrule\hfill\vrule& & & \omit\hspace{104mm}\hfill\vrule\\
1046     \centering\texttt{FF}&
1047     \centering flag &
1048     \centering scop&
1049     Group Id\\
1050     \omit\vrule\hfill\vrule &&&\\
1051     \hline
1052   \end{tabular}
1053 \caption{Formato di un indirizzo \textit{multicast}.}
1054 \label{tab:IP_ipv6_multicast}
1055 \end{table}
1056
1057 Il prefisso di formato per tutti gli indirizzi \textit{multicast} è
1058 \texttt{FF}, ad esso seguono i due campi il cui significato è il seguente:
1059
1060 \begin{itemize}
1061 \item \textsl{flag}: un insieme di 4 bit, di cui i primi tre sono riservati e
1062   posti a zero, l'ultimo è zero se l'indirizzo è permanente (cioè un
1063   indirizzo noto, assegnato dalla IANA), ed è uno se invece l'indirizzo è
1064   transitorio.
1065 \item \textsl{scop} è un numero di quattro bit che indica il raggio di
1066   validità dell'indirizzo, i valori assegnati per ora sono riportati in
1067   tab.~\ref{tab:IP_ipv6_multiscope}.
1068 \end{itemize}
1069
1070
1071
1072 \begin{table}[!htb]
1073   \centering
1074   \footnotesize
1075   \begin{tabular}[c]{|c|l|c|l|}
1076     \hline
1077     \multicolumn{4}{|c|}{\bf Gruppi di multicast} \\
1078     \hline
1079     \hline
1080     0 & riservato & 8 & organizzazione locale \\
1081     1 & nodo locale & 9 & non assegnato \\
1082     2 & collegamento locale & A & non assegnato \\
1083     3 & non assegnato & B & non assegnato \\
1084     4 & non assegnato & C & non assegnato \\
1085     5 & sito locale & D & non assegnato \\
1086     6 & non assegnato & E & globale \\
1087     7 & non assegnato & F & riservato \\
1088     \hline
1089   \end{tabular}
1090 \caption{Possibili valori del campo \textsl{scop} di un indirizzo
1091   \textit{multicast}.}
1092 \label{tab:IP_ipv6_multiscope}
1093 \end{table}
1094
1095 Infine l'ultimo campo identifica il gruppo di \textit{multicast}, sia
1096 permanente che transitorio, all'interno del raggio di validità del medesimo.
1097 Alcuni indirizzi \textit{multicast}, riportati in tab.~\ref{tab:multiadd} sono
1098 già riservati per il funzionamento della rete.
1099
1100 \begin{table}[!htb]
1101   \centering
1102   \footnotesize
1103   \begin{tabular}[c]{|l|l|l|}
1104     \hline
1105     \textbf{Uso}& \textbf{Indirizzi riservati} & \textbf{Definizione}\\
1106     \hline
1107     \hline
1108     all-nodes       & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:0:1}  &
1109                       \href{http://www.ietf.org/rfc/rfc1970.txt}{RFC~1970} \\
1110     all-routers     & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:0:2}  &
1111                       \href{http://www.ietf.org/rfc/rfc1970.txt}{RFC~1970} \\
1112     all-rip-routers & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:0:9}  &
1113                       \href{http://www.ietf.org/rfc/rfc2080.txt}{RFC~2080} \\
1114     all-cbt-routers & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:0:10} & \\
1115     reserved        & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:0}  & IANA \\
1116     link-name       & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:1}  &  \\
1117     all-dhcp-agents & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:2}  & \\
1118     all-dhcp-servers& \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:3}  & \\
1119     all-dhcp-relays & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:4}  & \\
1120     solicited-nodes & \texttt{FFxx:0:0:0:0:1:0:0}  &
1121                       \href{http://www.ietf.org/rfc/rfc1970.txt}{RFC~1970} \\
1122     \hline
1123   \end{tabular}
1124 \caption{Gruppi di \textit{multicast} predefiniti.}
1125 \label{tab:multiadd}
1126 \end{table}
1127
1128 L'utilizzo del campo di \textit{scope} e di questi indirizzi predefiniti serve
1129 a recuperare le funzionalità del \textit{broadcasting} (ad esempio inviando un
1130 pacchetto all'indirizzo \texttt{FF02:0:0:0:0:0:0:1} si raggiungono tutti i
1131 nodi locali).
1132
1133 \itindend{multicast}
1134
1135 \subsection{Indirizzi \textit{anycast}}
1136 \label{sec:IP_anycast}
1137
1138 Gli indirizzi \textit{anycast} sono indirizzi che vengono assegnati ad un
1139 gruppo di interfacce: un pacchetto indirizzato a questo tipo di indirizzo
1140 viene inviato al componente del gruppo più ``\textsl{vicino}'' secondo la
1141 distanza di instradamento calcolata dai router.
1142
1143 Questi indirizzi sono allocati nello stesso spazio degli indirizzi unicast,
1144 usando uno dei formati disponibili, e per questo, sono da essi assolutamente
1145 indistinguibili. Quando un indirizzo unicast viene assegnato a più interfacce
1146 (trasformandolo in un anycast) il computer su cui è l'interfaccia deve essere
1147 configurato per tener conto del fatto.
1148
1149 Gli indirizzi anycast consentono a un nodo sorgente di inviare pacchetti a una
1150 destinazione su un gruppo di possibili interfacce selezionate. La sorgente non
1151 deve curarsi di come scegliere l'interfaccia più vicina, compito che tocca al
1152 sistema di instradamento (in sostanza la sorgente non ha nessun controllo
1153 sulla selezione).
1154
1155 Gli indirizzi anycast, quando vengono usati come parte di una sequenza di
1156 instradamento, consentono ad esempio ad un nodo di scegliere quale fornitore
1157 vuole usare (configurando gli indirizzi anycast per identificare i router di
1158 uno stesso provider).
1159
1160 Questi indirizzi pertanto possono essere usati come indirizzi intermedi in una
1161 intestazione di instradamento o per identificare insiemi di router connessi a
1162 una particolare sottorete, o che forniscono l'accesso a un certo sotto
1163 dominio.
1164
1165 L'idea alla base degli indirizzi anycast è perciò quella di utilizzarli per
1166 poter raggiungere il fornitore di servizio più vicino; ma restano aperte tutta
1167 una serie di problematiche, visto che una connessione con uno di questi
1168 indirizzi non è possibile, dato che per una variazione delle distanze di
1169 routing non è detto che due pacchetti successivi finiscano alla stessa
1170 interfaccia.
1171
1172 La materia è pertanto ancora controversa e in via di definizione.
1173
1174
1175 \subsection{Le estensioni}
1176 \label{sec:IP_ipv6_extens}
1177
1178 Come già detto in precedenza IPv6 ha completamente cambiato il trattamento
1179 delle opzioni; queste ultime infatti sono state tolte dall'intestazione del
1180 pacchetto, e poste in apposite \textsl{intestazioni di estensione} (o
1181 \textit{extension header}) poste fra l'intestazione di IPv6 e l'intestazione
1182 del protocollo di trasporto.
1183
1184 Per aumentare la velocità di elaborazione, sia dei dati del livello seguente
1185 che di ulteriori opzioni, ciascuna estensione deve avere una lunghezza
1186 multipla di 8 byte per mantenere l'allineamento a 64~bit di tutti le
1187 intestazioni seguenti.
1188
1189 Dato che la maggior parte di queste estensioni non sono esaminate dai router
1190 durante l'instradamento e la trasmissione dei pacchetti, ma solo all'arrivo
1191 alla destinazione finale, questa scelta ha consentito un miglioramento delle
1192 prestazioni rispetto a IPv4 dove la presenza di un'opzione comportava l'esame
1193 di tutte quante.
1194
1195 Un secondo miglioramento è che rispetto a IPv4 le opzioni possono essere di
1196 lunghezza arbitraria e non limitate a 40 byte; questo, insieme al modo in cui
1197 vengono trattate, consente di utilizzarle per scopi come l'autenticazione e la
1198 sicurezza, improponibili con IPv4.
1199
1200 Le estensioni definite al momento sono le seguenti:
1201 \begin{itemize}
1202 \item \textbf{Hop by hop} devono seguire immediatamente l'intestazione
1203   principale; indicano le opzioni che devono venire processate ad ogni
1204   passaggio da un router, fra di esse è da menzionare la \textit{jumbo
1205     payload} che segnala la presenza di un pacchetto di dati di dimensione
1206   superiore a 65535 byte.
1207 \item \textbf{Destination options} opzioni che devono venire esaminate al nodo
1208   di ricevimento, nessuna di esse è tuttora definita.
1209 \item \textbf{Routing} definisce una \textit{source route} (come la analoga
1210   opzione di IPv4) cioè una lista di indirizzi IP di nodi per i quali il
1211   pacchetto deve passare.
1212 \item \textbf{Fragmentation} viene generato automaticamente quando un host
1213   vuole frammentare un pacchetto, ed è riprocessato automaticamente alla
1214   destinazione che riassembla i frammenti.
1215 \item \textbf{Authentication} gestisce l'autenticazione e il controllo di
1216   integrità dei pacchetti; è documentato
1217   dall'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc1826.txt}{RFC~1826}.
1218 \item \textbf{Encapsulation} serve a gestire la segretezza del contenuto
1219   trasmesso; è documentato
1220   dall'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc1827.txt}{RFC~1827}.
1221 \end{itemize}
1222
1223 La presenza di opzioni è rilevata dal valore del campo \textit{next header}
1224 che indica qual è l'intestazione successiva a quella di IPv6; in assenza di
1225 opzioni questa sarà l'intestazione di un protocollo di trasporto del livello
1226 superiore, per cui il campo assumerà lo stesso valore del campo
1227 \textit{protocol} di IPv4, altrimenti assumerà il valore dell'opzione
1228 presente; i valori possibili sono riportati in
1229 tab.~\ref{tab:IP_ipv6_nexthead}.
1230
1231 \begin{table}[htb]
1232   \begin{center}
1233     \footnotesize
1234     \begin{tabular}{|c|l|l|}
1235       \hline
1236       \textbf{Valore} & \textbf{Keyword} & \textbf{Tipo di protocollo} \\
1237       \hline
1238       \hline
1239       0  &      & Riservato.\\
1240          & HBH  & Hop by Hop.\\
1241       1  & ICMP & Internet Control Message (IPv4 o IPv6).\\
1242       2  & IGMP & Internet Group Management (IPv4).\\
1243       3  & GGP  & Gateway-to-Gateway.\\
1244       4  & IP   & IP in IP (IPv4 encapsulation).\\
1245       5  & ST   & Stream.\\
1246       6  & TCP  & Trasmission Control.\\
1247       17 & UDP  & User Datagram.\\
1248       43 & RH   & Routing Header (IPv6).\\
1249       44 & FH   & Fragment Header (IPv6).\\
1250       45 & IDRP & Inter Domain Routing.\\
1251       51 & AH   & Authentication Header (IPv6).\\
1252       52 & ESP  & Encrypted Security Payload (IPv6).\\
1253       59 & Null & No next header (IPv6).\\
1254       88 & IGRP & Internet Group Routing.\\
1255       89 & OSPF & Open Short Path First.\\
1256       255&      & Riservato.\\
1257     \hline
1258     \end{tabular}
1259     \caption{Tipi di protocolli e intestazioni di estensione}
1260     \label{tab:IP_ipv6_nexthead}
1261   \end{center}
1262 \end{table}
1263
1264 Questo meccanismo permette la presenza di più opzioni in successione prima
1265 del pacchetto del protocollo di trasporto; l'ordine raccomandato per le
1266 estensioni è quello riportato nell'elenco precedente con la sola differenza
1267 che le opzioni di destinazione sono inserite nella posizione ivi indicata solo
1268 se, come per il tunnelling, devono essere esaminate dai router, quelle che
1269 devono essere esaminate solo alla destinazione finale vanno in coda.
1270
1271
1272 \subsection{Qualità di servizio}
1273 \label{sec:IP_ipv6_qos}
1274
1275 Una delle caratteristiche innovative di IPv6 è quella di avere introdotto un
1276 supporto per la qualità di servizio che è importante per applicazioni come
1277 quelle multimediali o ``real-time'' che richiedono un qualche grado di
1278 controllo sulla stabilità della banda di trasmissione, sui ritardi o la
1279 dispersione dei temporale del flusso dei pacchetti.
1280
1281
1282 \subsection{Etichette di flusso}
1283 \label{sec:IP_ipv6_flow}
1284 L'introduzione del campo \textit{flow label} può essere usata dall'origine
1285 della comunicazione per etichettare quei pacchetti per i quali si vuole un
1286 trattamento speciale da parte dei router come un una garanzia di banda minima
1287 assicurata o un tempo minimo di instradamento/trasmissione garantito.
1288
1289 Questo aspetto di IPv6 è ancora sperimentale per cui i router che non
1290 supportino queste funzioni devono porre a zero il \textit{flow label} per i
1291 pacchetti da loro originanti e lasciare invariato il campo per quelli in
1292 transito.
1293
1294 Un flusso è una sequenza di pacchetti da una particolare origine a una
1295 particolare destinazione per il quale l'origine desidera un trattamento
1296 speciale da parte dei router che lo manipolano; la natura di questo
1297 trattamento può essere comunicata ai router in vari modi (come un protocollo
1298 di controllo o con opzioni del tipo \textit{hop-by-hop}).
1299
1300 Ci possono essere più flussi attivi fra un'origine e una destinazione, come
1301 del traffico non assegnato a nessun flusso, un flusso viene identificato
1302 univocamente dagli indirizzi di origine e destinazione e da una etichetta di
1303 flusso diversa da zero, il traffico normale deve avere l'etichetta di flusso
1304 posta a zero.
1305
1306 L'etichetta di flusso è assegnata dal nodo di origine, i valori devono
1307 essere scelti in maniera (pseudo)casuale nel range fra 1 e FFFFFF in modo da
1308 rendere utilizzabile un qualunque sottoinsieme dei bit come chiavi di hash per
1309 i router.
1310
1311 \subsection{Priorità}
1312 \label{sec:IPv6_prio}
1313
1314 Il campo di priorità consente di indicare il livello di priorità dei
1315 pacchetti relativamente agli altri pacchetti provenienti dalla stessa
1316 sorgente. I valori sono divisi in due intervalli, i valori da 0 a 7 sono usati
1317 per specificare la priorità del traffico per il quale la sorgente provvede
1318 un controllo di congestione cioè per il traffico che può essere ``tirato
1319 indietro'' in caso di congestione come quello di TCP, i valori da 8 a 15 sono
1320 usati per i pacchetti che non hanno questa caratteristica, come i pacchetti
1321 ``real-time'' inviati a ritmo costante.
1322
1323 Per il traffico con controllo di congestione sono raccomandati i seguenti
1324 valori di priorità a seconda del tipo di applicazione:
1325
1326 \begin{table}[htb]
1327   \centering
1328   \footnotesize
1329   \begin{tabular}{|c|l|}
1330     \hline
1331     \textbf{Valore} & \textbf{Tipo di traffico} \\
1332     \hline
1333     \hline
1334     0 & Traffico generico.\\
1335     1 & Traffico di riempimento (es. news).\\
1336     2 & Trasferimento dati non interattivo (es. e-mail).\\
1337     3 & Riservato.\\
1338     4 & Trasferimento dati interattivo (es. FTP, HTTP, NFS).\\
1339     5 & Riservato.\\
1340     \hline
1341 \end{tabular}
1342 \caption{Formato di un indirizzo \textit{site-local}.}
1343 \label{tab:priority}
1344 \end{table}
1345
1346 Per il traffico senza controllo di congestione la priorità più bassa
1347 dovrebbe essere usata per quei pacchetti che si preferisce siano scartati
1348 più facilmente in caso di congestione.
1349
1350
1351 \subsection{Sicurezza a livello IP}
1352 \label{sec:security}
1353
1354 La attuale implementazione di Internet presenta numerosi problemi di
1355 sicurezza, in particolare i dati presenti nelle intestazioni dei vari
1356 protocolli sono assunti essere corretti, il che da adito alla possibilità di
1357 varie tipologie di attacco forgiando pacchetti false, inoltre tutti questi
1358 dati passano in chiaro sulla rete e sono esposti all'osservazione di chiunque
1359 si trovi in mezzo.
1360
1361 Con IPv4 non è possibile realizzare un meccanismo di autenticazione e
1362 riservatezza a un livello inferiore al primo (quello di applicazione), con
1363 IPv6 è stato progettata la possibilità di intervenire al livello di rete (il
1364 terzo) prevedendo due apposite estensioni che possono essere usate per fornire
1365 livelli di sicurezza a seconda degli utenti. La codifica generale di questa
1366 architettura è riportata
1367 nell'\href{http://www.ietf.org/rfc/rfc2401.txt}{RFC~2401}.
1368
1369 Il meccanismo in sostanza si basa su due estensioni:
1370 \begin{itemize}
1371 \item una intestazione di sicurezza (\textit{authentication header}) che
1372   garantisce al destinatario l'autenticità del pacchetto
1373 \item un carico di sicurezza (\textit{Encrypted Security Payload}) che
1374   assicura che solo il legittimo ricevente può leggere il pacchetto.
1375 \end{itemize}
1376
1377 Perché tutto questo funzioni le stazioni sorgente e destinazione devono
1378 usare una stessa chiave crittografica e gli stessi algoritmi, l'insieme degli
1379 accordi fra le due stazioni per concordare chiavi e algoritmi usati va sotto
1380 il nome di associazione di sicurezza.
1381
1382 I pacchetti autenticati e crittografati portano un indice dei parametri di
1383 sicurezza (SPI, \textit{Security Parameter Index}) che viene negoziato prima
1384 di ogni comunicazione ed è definito dalla stazione sorgente. Nel caso di
1385 \textit{multicast} dovrà essere lo stesso per tutte le stazioni del gruppo.
1386
1387 \subsection{Autenticazione}
1388 \label{sec:auth}
1389
1390 Il primo meccanismo di sicurezza è quello dell'intestazione di autenticazione
1391 (\textit{authentication header}) che fornisce l'autenticazione e il controllo
1392 di integrità (ma senza riservatezza) dei pacchetti IP.
1393
1394 L'intestazione di autenticazione ha il formato descritto in
1395 fig.~\ref{fig:autent_estens}: il campo \textit{Next Header} indica
1396 l'intestazione successiva, con gli stessi valori del campo omonimo
1397 nell'intestazione principale di IPv6, il campo \textit{Length} indica la
1398 lunghezza dell'intestazione di autenticazione in numero di parole a 32 bit, il
1399 campo riservato deve essere posto a zero, seguono poi l'indice di sicurezza,
1400 stabilito nella associazione di sicurezza, e un numero di sequenza che la
1401 stazione sorgente deve incrementare di pacchetto in pacchetto.
1402
1403 Completano l'intestazione i dati di autenticazione che contengono un valore di
1404 controllo di integrità (ICV, \textit{Integrity Check Value}), che deve essere
1405 di dimensione pari a un multiplo intero di 32 bit e può contenere un padding
1406 per allineare l'intestazione a 64 bit. Tutti gli algoritmi di autenticazione
1407 devono provvedere questa capacità.
1408
1409 \begin{figure}[!htb]
1410   \centering
1411   \includegraphics[width=10cm]{img/ah_option}
1412     \caption{Formato dell'intestazione dell'estensione di autenticazione.}
1413     \label{fig:autent_estens}
1414 \end{figure}
1415
1416 L'intestazione di autenticazione può essere impiegata in due modi diverse
1417 modalità: modalità trasporto e modalità tunnel.
1418
1419 La modalità trasporto è utilizzabile solo per comunicazioni fra stazioni
1420 singole che supportino l'autenticazione. In questo caso l'intestazione di
1421 autenticazione è inserita dopo tutte le altre intestazioni di estensione
1422 eccezion fatta per la \textit{Destination Option} che può comparire sia
1423 prima che dopo.
1424
1425 \begin{figure}[!htb]
1426   \centering
1427   \includegraphics[width=10cm]{img/IP_AH_packet}
1428   \caption{Formato di un pacchetto IPv6 che usa l'opzione di autenticazione.}
1429   \label{fig:AH_autent_head}
1430 \end{figure}
1431
1432 La modalità tunnel può essere utilizzata sia per comunicazioni fra stazioni
1433 singole che con un gateway di sicurezza; in questa modalità ...
1434
1435
1436 L'intestazione di autenticazione è una intestazione di estensione inserita
1437 dopo l'intestazione principale e prima del carico dei dati. La sua presenza
1438 non ha perciò alcuna influenza sui livelli superiori dei protocolli di
1439 trasmissione come il TCP.
1440
1441
1442 La procedura di autenticazione cerca di garantire l'autenticità del pacchetto
1443 nella massima estensione possibile, ma dato che alcuni campi dell'intestazione
1444 di IP possono variare in maniera impredicibile alla sorgente, il loro valore
1445 non può essere protetto dall'autenticazione.
1446
1447 Il calcolo dei dati di autenticazione viene effettuato alla sorgente su una
1448 versione speciale del pacchetto in cui il numero di salti nell'intestazione
1449 principale è impostato a zero, così come le opzioni che possono essere
1450 modificate nella trasmissione, e l'intestazione di routing (se usata) è posta
1451 ai valori che deve avere all'arrivo.
1452
1453 L'estensione è indipendente dall'algoritmo particolare, e il protocollo è
1454 ancora in fase di definizione; attualmente è stato suggerito l'uso di una
1455 modifica dell'MD5 chiamata \textit{keyed MD5} che combina alla codifica anche
1456 una chiave che viene inserita all'inizio e alla fine degli altri campi.
1457
1458
1459 \subsection{Riservatezza}
1460 \label{sec:ecry}
1461
1462 Per garantire una trasmissione riservata dei dati, è stata previsto la
1463 possibilità di trasmettere pacchetti con i dati criptati: il cosiddetto ESP,
1464 \textit{Encripted Security Payload}. Questo viene realizzato usando con una
1465 apposita opzione che deve essere sempre l'ultima delle intestazioni di
1466 estensione; ad essa segue il carico del pacchetto che viene criptato.
1467
1468 Un pacchetto crittografato pertanto viene ad avere una struttura del tipo di
1469 quella mostrata in fig.~\ref{fig:ESP_criptopack}, tutti i campi sono in chiaro
1470 fino al vettore di inizializzazione, il resto è crittografato.
1471
1472 \begin{figure}[!htb]
1473   \centering
1474   \includegraphics[width=10cm]{img/esp_option}
1475   \caption{Schema di pacchetto crittografato.}
1476   \label{fig:ESP_criptopack}
1477 \end{figure}
1478
1479
1480
1481 \subsection{Auto-configurazione}
1482 \label{sec:IP_ipv6_autoconf}
1483
1484 Una delle caratteristiche salienti di IPv6 è quella dell'auto-configurazione,
1485 il protocollo infatti fornisce la possibilità ad un nodo di scoprire
1486 automaticamente il suo indirizzo acquisendo i parametri necessari per potersi
1487 connettere a internet.
1488
1489 L'auto-configurazione sfrutta gli indirizzi link-local; qualora sul nodo sia
1490 presente una scheda di rete che supporta lo standard IEEE802 (ethernet) questo
1491 garantisce la presenza di un indirizzo fisico a 48 bit unico; pertanto il nodo
1492 può assumere automaticamente senza pericoli di collisione l'indirizzo
1493 link-local \texttt{FE80::xxxx:xxxx:xxxx} dove \texttt{xxxx:xxxx:xxxx} è
1494 l'indirizzo hardware della scheda di rete.
1495
1496 Nel caso in cui non sia presente una scheda che supporta lo standard IEEE802
1497 allora il nodo assumerà ugualmente un indirizzo link-local della forma
1498 precedente, ma il valore di \texttt{xxxx:xxxx:xxxx} sarà generato
1499 casualmente; in questo caso la probabilità di collisione è di 1 su 300
1500 milioni. In ogni caso per prevenire questo rischio il nodo invierà un
1501 messaggio ICMP \textit{Solicitation} all'indirizzo scelto attendendo un certo
1502 lasso di tempo; in caso di risposta l'indirizzo è duplicato e il
1503 procedimento dovrà essere ripetuto con un nuovo indirizzo (o interrotto
1504 richiedendo assistenza).
1505
1506 Una volta ottenuto un indirizzo locale valido diventa possibile per il nodo
1507 comunicare con la rete locale; sono pertanto previste due modalità di
1508 auto-configurazione, descritte nelle seguenti sezioni. In ogni caso
1509 l'indirizzo link-local resta valido.
1510
1511 \subsection{Auto-configurazione stateless}
1512 \label{sec:stateless}
1513
1514 Questa è la forma più semplice di auto-configurazione, possibile quando
1515 l'indirizzo globale può essere ricavato dall'indirizzo link-local cambiando
1516 semplicemente il prefisso a quello assegnato dal provider per ottenere un
1517 indirizzo globale.
1518
1519 La procedura di configurazione è la seguente: all'avvio tutti i nodi IPv6
1520 iniziano si devono aggregare al gruppo di \textit{multicast}
1521 \textit{all-nodes} programmando la propria interfaccia per ricevere i messaggi
1522 dall'indirizzo \textit{multicast} \texttt{FF02::1} (vedi
1523 sez.~\ref{sec:IP_ipv6_multicast}); a questo punto devono inviare un messaggio
1524 ICMP \textit{Router solicitation} a tutti i router locali usando l'indirizzo
1525 \textit{multicast} \texttt{FF02::2} usando come sorgente il proprio indirizzo
1526 link-local.
1527
1528 Il router risponderà con un messaggio ICMP \textit{Router Advertisement} che
1529 fornisce il prefisso e la validità nel tempo del medesimo, questo tipo di
1530 messaggio può essere trasmesso anche a intervalli regolari. Il messaggio
1531 contiene anche l'informazione che autorizza un nodo a autocostruire
1532 l'indirizzo, nel qual caso, se il prefisso unito all'indirizzo link-local non
1533 supera i 128 bit, la stazione ottiene automaticamente il suo indirizzo
1534 globale.
1535
1536 \subsection{Auto-configurazione stateful}
1537 \label{sec:stateful}
1538
1539 Benché estremamente semplice l'auto-configurazione stateless presenta alcuni
1540 problemi; il primo è che l'uso degli indirizzi delle schede di rete è
1541 molto inefficiente; nel caso in cui ci siano esigenze di creare una gerarchia
1542 strutturata su parecchi livelli possono non restare 48~bit per l'indirizzo
1543 della singola stazione; il secondo problema è di sicurezza, dato che basta
1544 introdurre in una rete una stazione autoconfigurante per ottenere un accesso
1545 legale.
1546
1547 Per questi motivi è previsto anche un protocollo stateful basato su un server
1548 che offra una versione IPv6 del DHCP; un apposito gruppo di \textit{multicast}
1549 \texttt{FF02::1:0} è stato riservato per questi server; in questo caso il nodo
1550 interrogherà il server su questo indirizzo di \textit{multicast} con
1551 l'indirizzo link-local e riceverà un indirizzo unicast globale.
1552
1553
1554 \section{Il protocollo ICMP}
1555 \label{sec:ICMP_protocol}
1556
1557 Come già accennato nelle sezioni precedenti, l'\textit{Internet Control
1558   Message Protocol} è un protocollo di servizio fondamentale per il
1559 funzionamento del livello di rete. Il protocollo ICMP viene trasportato
1560 direttamente su IP, ma proprio per questa sua caratteristica di protocollo di
1561 servizio è da considerarsi a tutti gli effetti appartenente al livello di
1562 rete.
1563
1564 \subsection{L'intestazione di ICMP}
1565 \label{sec:ICMP_header}
1566
1567 Il protocollo ICMP è estremamente semplice, ed il suo unico scopo è quello di
1568 inviare messaggi di controllo; in fig.~\ref{fig:ICMP_header} si è riportata la
1569 struttura dell'intestazione di un pacchetto ICMP generico.
1570
1571 \begin{figure}[!htb]
1572   \centering \includegraphics[width=12cm]{img/icmp_head}
1573   \caption{L'intestazione del protocollo ICMP.}
1574   \label{fig:ICMP_header}
1575 \end{figure}
1576
1577 Ciascun pacchetto ICMP è contraddistinto dal valore del primo campo, il tipo,
1578 che indica appunto che tipo di messaggio di controllo viene veicolato dal
1579 pacchetto in questione; i valori possibili per questo campo, insieme al
1580 relativo significato, sono riportati in tab.~\ref{tab:ICMP_type}.
1581
1582 \begin{table}[!htb]
1583   \centering
1584   \footnotesize
1585   \begin{tabular}{|l|l|p{9.5cm}|}
1586     \hline
1587     \textbf{Valore}&\textbf{Tipo}&\textbf{Significato}\\
1588     \hline
1589     \hline
1590     \texttt{any} & -- & Seleziona tutti i possibili valori \\
1591     \hline
1592     \textit{echo-reply}             &0& Inviato in risposta ad un ICMP
1593                                         \textit{echo-request}.\\
1594     \textit{destination-unreachable}&3& Segnala una destinazione
1595                                         irraggiungibile, viene
1596                                         inviato all'IP sorgente di un
1597                                         pacchetto quando un router realizza
1598                                         che questo non può essere inviato a
1599                                         destinazione.\\
1600     \textit{source-quench}          &4& Inviato in caso di congestione della
1601                                         rete per indicare all'IP sorgente di
1602                                         diminuire il traffico inviato.\\
1603     \textit{redirect}               &5& Inviato per segnalare un errore di
1604                                         routing, richiede che la macchina
1605                                         sorgente rediriga il traffico ad un
1606                                         altro router da esso specificato.\\
1607     \textit{echo-request}           &8& Richiede l'invio in risposta di un
1608                                         \textit{echo-reply}.\\
1609 %    \textit{router-advertisement}   & & \\
1610 %    \textit{router-solicitation}    & & \\
1611     \textit{time-exceeded}          &11& Inviato quando il TTL di un pacchetto
1612                                          viene azzerato.\\
1613     \textit{parameter-problem}      &12& Inviato da un router che rileva dei
1614                                          problemi con l'intestazione di un
1615                                          pacchetto.\\
1616     \textit{timestamp-request}      &13& Richiede l'invio in risposta di un
1617                                          \textit{timestamp-reply}.\\
1618     \textit{timestamp-reply}        &14& Inviato in risposta di un
1619                                          \textit{timestamp-request}.\\
1620     \textit{info-request}           &15& Richiede l'invio in risposta di un
1621                                          \textit{info-reply}.\\
1622     \textit{info-reply}             &16& Inviato in risposta di un
1623                                          \textit{info-request}.\\
1624     \textit{address-mask-request}   &17& Richiede l'invio in risposta di un
1625                                          \textit{address-mask-reply}.\\
1626     \textit{address-mask-reply}     &18& Inviato in risposta di un
1627                                          \textit{address-mask-request}.\\
1628     \hline
1629   \end{tabular}
1630   \caption{I valori del \textsl{tipo} per i pacchetti ICMP.}
1631 \label{tab:ICMP_type}
1632 \end{table}
1633
1634 Per alcuni tipi di messaggi ICMP, esiste un secondo campo, detto codice, che
1635 specifica ulteriormente la natura del messaggio; i soli messaggi che
1636 utilizzano un valore per questo campo sono quelli di tipo
1637 \textit{destination-unreachable}, \textit{redirect}, \textit{time-exceeded} e
1638 \textit{parameter-problem}. I possibili valori del codice relativi a ciascuno
1639 di essi sono stati riportati nelle quattro sezioni in cui si è suddivisa
1640 tab.~\ref{tab:ICMP_code}, rispettivamente nell'ordine con cui sono appena
1641 elencati i tipi a cui essi fanno riferimento.
1642
1643 \begin{table}[!htb]
1644   \centering
1645   \footnotesize
1646   \begin{tabular}{|l|l|}
1647     \hline
1648     \textbf{Valore}&\textbf{Codice}\\
1649     \hline
1650     \hline
1651     \textit{network-unreachable}      &0\\
1652     \textit{host-unreachable}         &1\\
1653     \textit{protocol-unreachable}     &2\\
1654     \textit{port-unreachable}         &3 \\
1655     \textit{fragmentation-needed}     &4\\
1656     \textit{source-route-failed}      &5\\
1657     \textit{network-unknown}          &6\\
1658     \textit{host-unknown}             &7\\
1659     \textit{host-isolated}            &8\\
1660     \textit{network-prohibited}       &9\\
1661     \textit{host-prohibited}          &10 \\
1662     \textit{TOS-network-unreachable}  &11 \\
1663     \textit{TOS-host-unreachable}     &12 \\
1664     \textit{communication-prohibited} &13 \\
1665     \textit{host-precedence-violation}&14 \\
1666     \textit{precedence-cutoff}        &15 \\
1667     \hline
1668     \textit{network-redirect}         &0  \\
1669     \textit{host-redirect}            &1  \\
1670     \textit{TOS-network-redirect}     &2  \\
1671     \textit{TOS-host-redirect}        &3  \\
1672     \hline
1673     \textit{ttl-zero-during-transit}  &0 \\
1674     \textit{ttl-zero-during-reassembly}&1 \\
1675     \hline
1676     \textit{ip-header-bad}            &0 \\
1677     \textit{required-option-missing}  &1 \\
1678     \hline
1679   \end{tabular}
1680   \caption{Valori del campo \textsl{codice} per il protocollo ICMP.}
1681 \label{tab:ICMP_code}
1682 \end{table}
1683
1684
1685 % LocalWords:  sez Protocol IPv dall' RFC Ethernet Token FDDI Universal host of
1686 % LocalWords:  addressing Best effort l'host router IANA Assigned Number tab to
1687 % LocalWords:  Authority quest'ultime multicast group reserved for CIDR Domain
1688 % LocalWords:  Classless Routing TOS Type Service IPTOS LOWDELAY THROUGHPUT QoS
1689 % LocalWords:  RELIABILITY MINCOST optval anycast unicast fig header version FE
1690 % LocalWords:  priority flow label payload length next hop limit live source FF
1691 % LocalWords:  destination identification fragment checksum TCP UDP ICMPv type
1692 % LocalWords:  service head total fragmentation protocol broadcast broadcasting
1693 % LocalWords:  multicasting path MTU discovery NSAP IPX based geografic local
1694 % LocalWords:  routing format prefix Registry Subscriber Intra Regional SSH
1695 % LocalWords:  Register INTERNIC NCC APNIC subscriber Interface MAC address Reg
1696 % LocalWords:  Subnet Naz Prov Subscr FEBF bootstrap FEC FEFF DNS socket FFFF
1697 % LocalWords:  sull'host loopback scop all nodes routers rip cbt name dhcp HBH
1698 % LocalWords:  agents servers relays solicited extension options route Keyword
1699 % LocalWords:  Authentication Encapsulation ICMP Control Message GGP Gateway ST
1700 % LocalWords:  encapsulation Stream Trasmission Datagram RH FH IDRP ESP Null ip
1701 % LocalWords:  Encrypted Security IGRP OSPF Short First tunnelling FFFFFF hash
1702 % LocalWords:  news FTP NFS authentication Parameter Index ICV Integrity Value
1703 % LocalWords:  padding Option gateway dell'MD keyed Encripted IEEE ethernet any
1704 % LocalWords:  Solicitation netfilter iptables TFTP streaming Normal IGMP
1705 % LocalWords:  stateless solicitation Advertisement stateful Transfer Unit echo
1706 % LocalWords:  l'autoconfigurazione reply request unreachable all'IP quench TTL
1707 % LocalWords:  redirect exceeded parameter problem timestamp info mask port ttl
1708 % LocalWords:  needed failed unknown isolated prohibited communication cutoff
1709 % LocalWords:  precedence violation during reassembly bad required option
1710 % LocalWords:  missing
1711
1712
1713
1714 %%% Local Variables:
1715 %%% mode: latex
1716 %%% TeX-master: "gapil"
1717 %%% End: