Introduzione al Network Layer e Protocollo IP

Introduzione al Network Layer

• Il Network Layer nel TCP/IP è responsabile del trasferimento dei pacchetti da un host mittente a un host destinatario.
• Svolge due compiti fondamentali:
  • Forwarding: inoltro dei dati all'interno del router, scegliendo la linea di uscita appropriata.
  • Routing: determinazione del percorso (route) attraverso la rete tra router diversi, utilizzando algoritmi di routing.
• Il Network Layer può fornire servizi connessi (connection-oriented) o non connessi (connectionless).
• Il protocollo principale del livello Network nelle reti TCP/IP è Internet Protocol (IP).
• IP, sia nella versione 4 che nella versione 6, gestisce l'indirizzamento, la frammentazione e il trasferimento dei dati.
• IP è un protocollo connectionless, in cui due host si scambiano dati senza una connessione preesistente.

Il Protocollo IP

• IP aggiunge un header di minimo 20 byte al payload (dati), formando il pacchetto.
• I campi chiave dell'header includono:
  • Version: specifica la versione del protocollo (v4 o v6).
  • HLEN (Header Length): lunghezza dell'header in word (gruppi di 32 bit).
  • TOS (Type of Service): indica come gestire il pacchetto (priorità, delay, throughput, affidabilità, costo).
  • Total Length: lunghezza totale del datagram in byte (header + payload).
  • Identification, Flags and Fragment Offset: campi correlati alla frammentazione dei datagram in pacchetti più piccoli.
  • TTL (Time To Live): conta il numero di hop (router attraversati) consentiti prima che il datagram venga scartato.
  • Protocol: identifica il protocollo di livello superiore utilizzato per il payload.
  • Header Checksum: checksum dell'header per rilevare eventuali errori.
  • Source IP Address: indirizzo IP del mittente.
  • Destination IP Address: indirizzo IP del destinatario.
  • Options: opzioni aggiuntive (es. record route, timestamp).
  • Padding: riempitivo per garantire una lunghezza dell'header multipla di 32 bit.

Struttura degli indirizzi IP

• Ogni dispositivo sulla rete ha un indirizzo IP univoco.
• L'indirizzo IP è composto da 32 bit (IPv4) suddivisi in 4 ottetti (numeri decimali da 0 a 255), separati da punti.
• Gli indirizzi IPv4 sono suddivisi in classi (A, B, C, D, E).
  • Le Classi A,B,C sono utilizzabili per l'assegnazione degli indirizzi agli host.
  • Gli indirizzi di Classe D sono utilizzati per il multicasting.
  • Gli indirizzi di Classe E sono riservati per usi futuri.
• Indirizzi riservati:
  • Indirizzi di rete (tutti i bit dell'HostID a 0)
  • Indirizzi host sulla rete corrente (tutti i bit del NetID a 0)
  • Indirizzi di broadcast (tutti i bit dell'HostID a 1)
  • Indirizzo loopback (127.0.0.1)
  • Indirizzi APIPA (Automatic Private IP Addressing)
• Esistono indirizzi pubblici e privati.

Subnetting

• Il subnetting suddivide una rete in sottoreti logiche più piccole.
• Si sacrifica parte dei bit HostID per creare un identificatore di sottorete (SubnetID).
• La subnet mask specifica quali bit dell'indirizzo IP rappresentano la rete e la sottorete.
• La subnet mask è rappresentata con la notazione slash (es.: 192.168.1.0/24).
• Il processo di messa in AND viene utilizzato per verificare se due host si trovano nella stessa subnet.

Pianificazione degli indirizzi IP

• I piani di indirizzamento IP considerano la suddivisione in sottoreti, il numero di host per sottorete e altre esigenze della rete.
• La scelta della classe di indirizzi e la lunghezza della subnet mask influenzano la quantità e la dimensione delle sottoreti.