Rete e Datagrammi IP

LIVELLO RETE

• Internet è una rete di reti interconnesse grazie allo stack TCP/IP e ai router.
• Connette host (client e server) tramite commutazione di pacchetto (datagrammi).
• Ogni dispositivo è identificato da un indirizzo IP univoco (32 bit in IPv4, 128 bit in IPv6).
• L'indirizzo IP è associato ad un'interfaccia di rete, non all'host.
• I router instradano i datagrammi tra le reti.
• I router hanno più interfacce e quindi più indirizzi IP.

ARCHITETTURA TCP/IP

• Lo stack TCP/IP è indipendente dalle tecnologie di rete sottostanti (livelli 1 e 2).
• Utilizza protocolli come Ethernet, Token Ring e Wi-Fi per la trasmissione fisica.
• Permette l'interconnessione tra reti tramite traduzione di protocolli (es. interconnessione di LAN) o incapsulamento.
• Ogni livello aggiunge un'intestazione (header) ai dati ricevuti dal livello superiore prima di passarli al livello inferiore.

LIVELLO APPLICAZIONE

• Il livello applicazione comprende i processi che comunicano tramite messaggi.
• Include protocolli come HTTP, FTP e SMTP per la comunicazione tra programmi.
• I processi utilizzano i socket per la comunicazione.
• Funziona tramite il paradigma Client-Server (server attivo, client che richiede un servizio).

LIVELLO TRASPORTO

• Il livello trasporto gestisce il trasferimento dei dati tra mittente e destinatario.
• TCP: protocollo orientato alla connessione, affidabile e controllato.
• UDP: protocollo senza connessione, più veloce ma meno affidabile.
• I protocolli usano "porte" per identificare i processi.

IDENTIFICAZIONE DELLE CONNESSIONI

• Ogni connessione è identificata da una coppia di socket (indirizzo IP e numero di porta).
• I numeri di porta sono utilizzati per distinguere le diverse applicazioni su uno stesso dispositivo.
• Le porte sono suddivise in categorie: note, utente e dinamiche.

LIVELLO RETE (PROTOCOLLO IP)

• Il protocollo IP definisce il formato dei datagrammi, include le modalità di frammentazione e aggregazione.
• Specifica lo schema di indirizzamento per i datagrammi.
• Include campi per identificazione, lunghezza, tipo di servizio (precedence, delay, throughput, reliability, cost), Time to Live, protocollo, checksum dell'intestazione, indirizzi di origine e destinazione, opzioni, padding.
• I campi Flags e Offset vengono utilizzati per gestire la frammentazione e riassemblaggio dei datagrammi IP.

FORMATO DEL DATAGRAMMA IP

• Composto da intestazione e dati.
• Intestazione (header) include campi come versione, lunghezza dell'intestazione, lunghezza del datagramma, tipo di servizio, identificazione, flag, offset del frammento, checksum dell'intestazione, indirizzo sorgente e destinazione, tempo di vita, protocollo, opzione e padding.

TIME TO LIVE (TTL)

• Indica il tempo massimo che un datagramma può rimanere in rete.
• Viene decrementato di 1 ogni volta che il datagramma attraversa un router.
• A 0, il datagramma viene scartato.

PROTOCOLLI (IP)

• TCP: protocollo di controllo della trasmissione (reliable), orientato ad una connessione per la trasmissione di dati.
• UDP :protocollo User Datagram (non-reliable), connectionless.

INOLTRO (ROUTING)

• Instradamento IP (routing)
• Determina il percorso migliore da seguire da un pacchetto.
• Le tabelle di routing vengono utilizzate dai router per l'instradamento. Il routing può essere statico o dinamico.

PROTOCOLLI DI ROUTING

• Static/Non adattivo
• Dinamico/adattivo

SISTEMI AUTONOMI (AS)

• Gruppi di reti interconnesse.
• Amministrati da un singolo gestore.
• Identificati da un numero di Sistema Autonomo.
• I router interni gestiscono il routing all'interno di un AS.
• I router esterni gestiscono il routing tra AS diversi.
• Protocolli di routing interni (IGP) per il routing all'interno di un as.
• Protocolli di routing esterni (EGP) per il routing tra AS.

RIP (Routing Information Protocol)

• Protocollo IGP (Interior Gateway Protocol) di tipo Distance Vector.
• Utilizzato in reti piccole o di dimensioni medio-piccole.
• Utilizza il numero di hop come metrica.
• Problema di "Counting to Infinity".
• Soluzione "Split horizon" per evitare loop nel routing.

OSPF (Open Shortest Path First)

• Protocollo IGP (Interior Gateway Protocol) di tipo Link State.
• Migliore performance di RIP nelle reti grandi.
• Mappa della rete completa (database link-state) per determinare il percorso migliore.
• LSA (Link State Advertisement) annunciano lo stato dei link del router.

ARPA (Adres Resolution Protocol)

• Serve a tradurre un indirizzo IP in un indirizzo fisico (MAC address) per la comunicazione a livello di collegamento.
• La "Request" viene inviata in broadcast e la "Reply" viene inviata in unicast.
• La cache di ARP memorizza le traduzioni recente per ridurre le richieste successive.

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)

• Assegna dinamicamente gli indirizzi IP ai dispositivi.
• Serve per automatizzare la configurazione dei dispositivi.

DNS (Domain Name System)

• Sistema per la traduzione dei nomi di dominio in indirizzi IP.
• Gerarchico con server radice e server di competenza.
• Usa un formato di nomi gerarchici (etichette separate da punti).
• Risoluzione ricorsiva o iterativa.
• Caching per migliorare le performance.

LIVELLO TRASPORTO (TCP/UDP)

• UDP e TCP sono protocolli di livello trasporto.
• TCP garantisce la consegna affidabile dei dati in ordine e senza duplicazioni.
• UDP non garantisce consegna affidabile dei dati.
• I protocolli utilizzano numeri di porta per identificare i processi applicazione.
• TCP utilizza una finestra di trasmissione per il controllo di flusso e il controllo di congestione (Slow Start, Congestion Avoidance e Fast Retransmit / Fast Recovery).