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Questions and Answers
Qual è il valore massimo che il Time to Live (TTL) può assumere in un pacchetto IP?
Qual è il valore massimo che il Time to Live (TTL) può assumere in un pacchetto IP?
Cosa rappresenta il campo Header checksum in un pacchetto IP?
Cosa rappresenta il campo Header checksum in un pacchetto IP?
Qual è l'effetto di un nodo quando il TTL di un datagramma arriva a 0?
Qual è l'effetto di un nodo quando il TTL di un datagramma arriva a 0?
Quale di queste opzioni può essere contenuta nel campo 'Options' di un pacchetto IP?
Quale di queste opzioni può essere contenuta nel campo 'Options' di un pacchetto IP?
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Quale affermazione è vera riguardo all'instradamento IP?
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Quale delle seguenti affermazioni sui router è corretta?
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Qual è l'obiettivo principale della tecnologia IP?
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Quando è necessario utilizzare un ponte tra reti IP?
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Quali di queste funzionalità non rientrano nelle capacità di un router?
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Quale affermazione descrive meglio le isole di rete in relazione a IP?
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Qual è la funzione principale del router quando un datagramma viene inviato?
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Cosa rappresenta il Network ID in un indirizzo IP?
Cosa rappresenta il Network ID in un indirizzo IP?
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Quali intervalli di indirizzi sono riservati per le reti IP private?
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Cosa avviene quando un nodo deve inviare un datagramma?
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Cosa si intende per 'hop' in un contesto di rete?
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Qual è la posizione del Host ID in un indirizzo IP?
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Qual è una caratteristica delle reti IP private?
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Quale delle seguenti affermazioni è corretta riguardo a Net ID e Host ID?
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Quale rappresentazione della netmask è corretta per il Net-ID 192.168.1.0 con 25 bit?
Quale rappresentazione della netmask è corretta per il Net-ID 192.168.1.0 con 25 bit?
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Quale affermazione meglio descrive la costruzione della netmask?
Quale affermazione meglio descrive la costruzione della netmask?
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Nel contesto dello instradamento, quale delle seguenti situazioni rappresenta una consegna indiretta (Indirect delivery)?
Nel contesto dello instradamento, quale delle seguenti situazioni rappresenta una consegna indiretta (Indirect delivery)?
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Quale delle seguenti notazioni è equivalenti alla netmask 11111111.11111111.11111111.10000000?
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Quale affermazione è vera riguardo il Net-ID dell'Università di Bologna?
Quale affermazione è vera riguardo il Net-ID dell'Università di Bologna?
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Quale è la funzione principale dei router in una rete?
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Quale delle seguenti descrizioni rappresenta correttamente il processo di subnetting?
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In quale modo gli host comunicano attraverso una rete fisica?
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Qual è l'ordine di priorità nell'ordinamento delle route in base alla Netmask?
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Qual è una caratteristica della netmask in relazione all'indirizzo IP?
Qual è una caratteristica della netmask in relazione all'indirizzo IP?
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Cosa succede alla rotta per 137.204.66.0/24 quando viene assorbita dalla rotta di default?
Cosa succede alla rotta per 137.204.66.0/24 quando viene assorbita dalla rotta di default?
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Qual è il principale scopo delle eccezioni nelle regole di routing?
Qual è il principale scopo delle eccezioni nelle regole di routing?
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Quale delle seguenti affermazioni sull'indirizzo IP pubblico è corretta?
Quale delle seguenti affermazioni sull'indirizzo IP pubblico è corretta?
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Quale affermazione descrive meglio la differenza tra Classless e Classfull?
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In un contesto di routing, cosa definisce la netmask?
In un contesto di routing, cosa definisce la netmask?
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Perché è importante dare priorità alle route più specifiche?
Perché è importante dare priorità alle route più specifiche?
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Quale di queste opzioni non è una caratteristica della tabella di routing?
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Come si definisce un indirizzo IP con una netmask non standard?
Come si definisce un indirizzo IP con una netmask non standard?
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Quale affermazione è vera riguardo all'instradamento diretto in Windows?
Quale affermazione è vera riguardo all'instradamento diretto in Windows?
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Qual è il gateway per l'indirizzo 137.204.64.0 con netmask 255.255.255.0?
Qual è il gateway per l'indirizzo 137.204.64.0 con netmask 255.255.255.0?
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Cosa rappresenta il gateway 192.168.10.2 in relazione alla rete 192.168.10.0/30?
Cosa rappresenta il gateway 192.168.10.2 in relazione alla rete 192.168.10.0/30?
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Qual è l'indirizzo del gateway per la rete 137.204.66.0 con netmask 255.255.255.0?
Qual è l'indirizzo del gateway per la rete 137.204.66.0 con netmask 255.255.255.0?
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Quale formato è utilizzato per rappresentare le reti nel contenuto?
Quale formato è utilizzato per rappresentare le reti nel contenuto?
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Qual è la funzione del campo gateway nella tabella di routing?
Qual è la funzione del campo gateway nella tabella di routing?
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Quale affermazione è corretta riguardo alla rete 137.204.65.0?
Quale affermazione è corretta riguardo alla rete 137.204.65.0?
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Quale rete avrà un instradamento indiretto con gateway 137.204.72.254?
Quale rete avrà un instradamento indiretto con gateway 137.204.72.254?
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Cosa indica un gateway impostato a 0.0.0.0 in Linux/Unix?
Cosa indica un gateway impostato a 0.0.0.0 in Linux/Unix?
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Quali sono i primi due byte comuni tra le reti 137.204.64.0 e 137.204.67.0?
Quali sono i primi due byte comuni tra le reti 137.204.64.0 e 137.204.67.0?
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Quando è utilizzato l'instradamento diretto?
Quando è utilizzato l'instradamento diretto?
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Quale netmask è associata all'indirizzo 137.204.66.0 per definire la sua sottorete?
Quale netmask è associata all'indirizzo 137.204.66.0 per definire la sua sottorete?
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Qual è l'interfaccia utilizzata per il gateway 192.168.10.1?
Qual è l'interfaccia utilizzata per il gateway 192.168.10.1?
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Study Notes
Presentazione del corso
- Corso di Internet e IP, tenuto da Franco Callegati
- Dipartimento di Informatica: Scienza e Ingegneria
- Anno Accademico 2018-2019, Alma Mater Studiorum Università di Bologna
I protocolli di Internet
- Argomento principale: protocolli di Internet
- Presentazione dell'architettura a strati di Internet
- Specificazione dei protocolli in ogni strato (applicativo, trasporto, rete, data link, fisico)
- Elenco di protocolli specifici nei diversi strati
Architettura di Internet
- Descrizione schematica dell'architettura a strati di Internet
- Rappresentazione grafica degli strati
- Strato applicativo (es. e-mail, ftp, telnet, www)
- Strato trasporto (es. TCP, UDP)
- Strato rete (es. ICMP, IP, ARP)
- Strato data link (tecnologie specifiche, es. IEEE 802, Ethernet, X25, Aloha, ecc.)
- Strato fisico (collegamento fisico)
Internet Protocol (IP) - RFC 791
- Progettato per la commutazione di pacchetto in modalità connectionless
- Si occupa della trasmissione di datagrammi da sorgente a destinazione attraverso reti eterogenee
- Identifica host e router tramite indirizzi IP di lunghezza fissa
- Frammenta e riassembla i datagrammi
- Offre un servizio di tipo best-effort (senza garanzie di affidabilità)
Struttura degli indirizzi IP
- Indirizzi di lunghezza fissa pari a 32 bit
- Rappresentati in notazione decimale separati da punti (dotted decimal)
- Numero teorico massimo di indirizzi pari a 2^32 (4.294.967.296)
- In realtà, il numero utilizzabile è molto inferiore
Formato del pacchetto IP
- Descrizione del layout del pacchetto IP
- Descrizione dei campi nel header del pacchetto IP
- Version, IHL, Type of service, Total length, Identification, Flags, Fragment offset, TTL
Significato delle PCI (Particolari campi dell'intestazione)
- Significato dei vari campi del header, come versione, lunghezza dell'intestazione, tipo di servizio richiesto, lunghezza totale del datagramma
Significato dei Flag
- Descrizione del significato dei bit di flag nel header IP (DF, MF)
Fragment Offset
- Descrizione di come vengono identificati i blocchi del datagramma
- Numero logico del blocco del datagramma specificato nel campo Fragment Offset
Implementazione
- Descrizione di chi frammenta il datagramma
- Descrizione della numerazione tramite offset dei frammenti
- Metodologie di frammentazione e riassetto
Perché la segmentazione?
- Necessità di frammentazione dei dati in pacchetti più piccoli dovuta alla limitazione di dimensione dei frame nei livelli inferiori
- Spiegazione pratica con diagramma
Il riassemblamento
- Il protocollo IP non garantisce la trasmissione in sequenza dei frammenti
- Problematiche di ri-assemblaggio
Calcolo dell'Offset
- Descrizione di come viene calcolato l'offset di un datagramma IP
Formato del pacchetto IP (4)
- Time to live (TTL): massimo numero di nodi attraversabili
- Protocol: identifica il protocollo di livello superiore al quale appartengono i dati del datagramma
- Header checksum: controllo di errore dell'intestazione
- Source e Destination Address: indirizzi sorgente e di destinazione
Formato del pacchetto IP (5)
- Descrizione delle opzioni, di lunghezza variabile, contenute nel pacchetto IP
- Descrizione del padding per garantire una lunghezza multipla di 32 bit
L'instradamento IP
- La rete internet è una rete a commutazione di pacchetto molto complessa
- Esistono molti modi per raggiungere una certa destinaizone da una sorgente
- Chi decide il percorso da seguire e come lo fa?
- Si decide pacchetto per pacchetto o per flusso dei dati?
Come funziona Internet
- Internet è una "rete di reti"
- La componente elementare è la network IP
- Ogni network IP è un'isola
- L'isola tipicamente contiene calcolatori (host)
- Le isole sono interconnesse da apparati detti router/gateway
La tecnologia
- Ogni network IP può essere implementata con una tecnologia specifica (es. Wi-Fi, ADSL, Ethernet, GPRS/EDGE/LTE)
La network IP
- I calcolatori di una network IP sono connessi dalla stessa infrastruttura di rete fisica
Internet: reti di reti
- Rappresentazione grafica di diverse Reti IP isolate interconnesse
Rete logica e rete fisica
- Rete logica (network IP)
- Rete fisica (tipica LAN) connessa ad un Host
- Indirizzi locali (es. MAC)
- Indirizzi fisici nascosti dall'architettura a strati
Interconnettere le isole
- Necessità di collegamenti tra le isole e di apparati che permettono di usarli correttamente
- Tecnologie per interconnessione
- Scelta del giusto collegamento per raggiungere un'isola specifica
I router
- Apparati di rete che interconnettono diverse reti IP
- Descrizione delle funzioni di un gateway/router
Il percorso end-to-end
- Descrizione del percorso dei dati tra due host
Cosa fa IP
- La tecnologia IP è agnostica rispetto alla tecnologia utilizzata per le network
- Il protocollo IP è concepito per funzionare indipendentemente dalle diverse tecnologie utilizzate
- L'obiettivo di IP è quello di permettere il dialogo tra network indipendentemente da come queste vengono implementate e localizzate
La domanda cruciale (e la risposta)
- Interoperabilità tra le reti
- Ogni nodo di Internet ha una base dati per le destinazioni possibili
- Ogni nodo decide l'azione da intraprendere per inoltrare i datagrammi
- La tecnologia utilizzata per la propria network può essere usata per raggiungere la destinazione finale o un primo router
Le network fra i router
- Rappresentazione grafica delle network interconnesse tramite router
L'instradamento IP
- Descrizione del processo di instradamento dei datagrammi IP tra i diversi router
Semantica dell'indirizzo IP
- Un indirizzo IP è suddiviso in due parti: Net-ID e Host-ID
- Net-ID identifica la network IP
- Host-ID identifica un host specifico all'interno della network IP
- Bit contigui utilizzati per Net-ID e Host-ID
- Net-ID occupa la parte sinistra dell'indirizzo
- Host-ID occupa la parte destra dell'indirizzo
Reti IP private (RFC 1918)
- Alcuni gruppi di indirizzi IP sono riservati alle reti private
- Questi indirizzi non sono raggiungibili dalla rete pubblica
- I router di internet non instradano datagrammi destinati a tali indirizzi
- Possono essere riutilizzati in reti isolate
Come si distingue Net-ID da Host-ID?
- Utilizzo della maschera di rete (netmask)
- Il numero IP viene associato ad una maschera di 32 bit che indica quali bit rappresentano il Net-ID e quali l'Host-ID
- La netmask si può rappresentare in varie notazioni (dotted-decimal, esadecimale, abbreviata)
Netmask
- Esempio di come viene utilizzata la netmask per definire subnet
- Notazioni di Netmask e sottoreti
Esempio: Università di Bologna
- Esempio di come individuare Net-ID e Host-ID in un caso pratico
La domanda cruciale (e la risposta) (con diagramma)
- Direzione dei dati: direct delivery o indirect delivery
- Processo di instradamento locale per la decisione fra le due opzioni
Instradamento diretto e indiretto
- Direct delivery
- IP sorgente e di destinazione appartengono alla stessa rete
- L'host sorgente invia il datagramma direttamente al destinatario
- Indirect delivery
- IP sorgente e di destinazione appartengono a reti diverse
- L'host sorgente invia il datagramma ad un router intermedio
Direct Delivery (diagramma)
- Rappresentazione grafica del processo di instradamento diretto
Indirect Delivery (diagramma)
- Rappresentazione grafica del processo di instradamento indiretto
Relazione Indirizzi Fisici – Indirizzi IP
- Software di basso livello che nasconde gli indirizzi fisici
- Comunicazione tra host attraverso reti fisiche (es. LAN)
- Riconoscimento reciproco degli indirizzi fisici
- L'host A invia datagrammi all'host B attraverso la stessa rete fisica
- Come si ricava l'indirizzo fisico di B dato solo il suo indirizzo IP?
Address Resolution Protocol - ARP (RFC 826)
- Il nodo sorgente invia una richiesta ARP broadcast per ottenere l'indirizzo fisico del nodo di destinazione
- Tutte le stazioni della rete locale leggono la richiesta
- Il destinatario risponde con un messaggio ARP reply che contiene il suo indirizzo fisico
Address Resolution Protocol - ARP (3)
- Il destinatario risponde al mittente con un messaggio ARP reply contenente il suo indirizzo fisico
- Ogni host mantiene una tabella (cache ARP) per le corrispondenze fra indirizzi logici e fisici
Comando ARP
- Comando arp -a: visualizza il contenuto della cache ARP con le corrispondenze tra gli indirizzi IP e MAC
Comando ARP – Esempio
- Mostra l'output del comando arp -a, che include interfaccia, indirizzo IP e indirizzo fisico
Indirect Delivery (diagramma)
- Rappresentazione grafica del processo di instradamento indiretto
Da mittente a destinatario
- Consegna dati tra mittente e destinatario
- Consegna diretta
- Possibilità di consegne indirette
Come scegliere?
- Come determinare se fare una consegna diretta o indiretta
- Come scegliere il gateway giusto se ce ne sono più di uno
La tabella di instradamento IP
- La base dati dei router in forma di tabella
- Righe (route): contengono informazioni relative all'instradamento (Destination, Netmask, Gateway, Interface, Metrica)
- Colonne (campi): contengono diverse opzioni di instradamento
- Formato della tabella dipende dal sistema operativo e dall'implementazione
Route
- Campi della singola rotta:
- Destinazione (D): indirizzo IP valido (network o host)
- Netmask (N): maschera di rete valida
- Gateway (G): indirizzo IP per inoltrare il datagramma
- Interfaccia (IF): interfaccia di rete da utilizzare
- Metrica (M): costo della route
La tabella
- Esempio di tabella di instradamento con dati
Uso della tabella di instradamento
- Estrazione indirizzo IP di destinazione dal datagramma
- Selezione del percorso appropriato nella tabella
- Processo di "table lookup" per trovare il percorso corretto
- Gestione delle eccezioni: se il route non esiste, il messaggio di errore di destinazione irraggiungibile (ICMP) viene inviato al mittente
Table lookup e Longest prefix match
- Ricerca in una tabella di percorsi per selezionare la route migliore
- Criterio di selezione: Longest prefix match
- Processo per selezionare la route più specifica
Esempio di lookup - 1
- Esempio pratico di come viene eseguito il table lookup
Esempio di lookup - 2
- Un altro esempio di come viene eseguito il table lookup
Esempio di lookup - 3
- Un altro esempio di come viene eseguito il table lookup
Gateway
- Concetto di Gateway nella tabella di instradamento.
- Descrizione dei campi Gateway nella tabella di instradamento
Il ruolo del Gateway
- Descrizione del ruolo del gateway nella trasmissione dei datagrammi
Uso del Gateway (diagramma)
- Visualizzazione grafica di come viene utilizzato il gateway per il routing
Esempio
- Esempio di instradamento con diverse reti e più router
Perché ordinare i route?
- Priorità delle route più specifiche
- Ordinamento in funzione della netmask per specificità decrescente (host specific, network specific, default gateway)
Eccezioni
- Gestione di eccezioni nel routing
Eccezioni (diagramma)
- Visualizzazione delle eccezioni nelle tabelle di routing e come vengono gestite
Classless VS Classfull: la logica degli indirizzi IP
- Logica precedente (Classfull)
- Logica attuale (Classless)
IP e netmask
- Il numero IP è un valore assoluto a livello di rete
- La netmask è relativa al singolo nodo
Classe delle reti
- Descrizione delle classi di reti IP (A, B, C) e loro intervalli di indirizzi
Intervalli di indirizzi
- Intervalli di indirizzi per le diverse classi di reti IP
Le sottoreti
- Suddivisione di una rete in sotto-reti (subnet)
- Sotto-ripartizioni Net/Host ID
- Frammentazione dell'Host-ID
Subnetting
- Discussione del subnetting e come si suddividono le reti
- Suddivisione locale all'interfaccia di rete
- Possibilità di personalizzare la netmask
Esempio: Università di Bologna
- Esempio di sottorete nell'Università di Bologna
- Numerose entità distinte si suddividono in sottoreti (subnet)
- Utilizzo del primo byte dell' Host-ID per gli indirizzi di sottorete
- Netmask dell'esempio: 255.255.255.0
Subnetting (diagramma)
- Illustrazione grafica del concetto di subnet
- Relazione tra subnet e gateway
Subnetting (diagramma)
- Illustrazione grafica del concetto di subnet e come il gateway permette l'instradamento tra diverse subnet
CIDR
- Introduzione del CIDR (Classless Inter-Domain Routing)
- Logica alternativa alle classfull
- Vantaggi in termini di flessibilità e scalabilità per l'instradamento nel vasto ambiente internet
- Tabella di routing che deve comprendere la netmask
Obiettivi del CIDR
- Allocazione di indirizzi IP con dimensioni variabili
- Maggiore utilizzo dello spazio degli indirizzi IP
- Accorciamento delle informazioni di routing
- Limitazione dell'esplosione delle tabelle di routing
Supernetting
- Descrizione del supernetting (combinazione di reti consecutive in un'unica rete "super-rete")
- Specificazione del Net-ID e della netmask per la super-rete
Supernetting
- Supernetting e subnetting sono operazioni duali
- Accorpamento dei bit del Net-ID
Oggi
- La distinzione fra Net-ID e Host-ID è locale e dipende dalla netmask
- Lo stesso indirizzo IP può essere interpretato in modo diverso in posizioni diverse della rete
- Tutte le tabelle di routing devono contenere la colonna Netmask
Esempio
- Esempio pratico di come diverse reti possono comunicare con un gateway NAT
Pianificare la numerazione di reti IP
- Esempio pratico di una compagnia che richiede il progetto di una rete che interconnetta tra di loro tre uffici (S1, S2, S3)
Architettura
- Illustrazione grafica dell'architettura di rete proposta
La scelta della netmask
- Tabella che riporta le possibili netmask, il numero di host supportati e il numero di subnet
Soluzione 1
- Proposta di una soluzione per la numerazione delle reti
Soluzione 1 (diagramma)
- Visualizzazione grafica dell'architettura di rete con la prima soluzione proposta
Soluzione 1 (dettagli)
- Individuazione dei router della rete LAN e della rete MAN
- Indirizzi IP dei diversi host
Scelta di netmask diverse
- Tabella che riporta diversi valori di netmask con relativi parametri
Soluzione 2
- Proposta di una soluzione alternativa per la numerazione delle reti
Soluzione 2 (diagramma)
- Illustrazione grafica dell'architettura con la seconda soluzione
Il protocollo ICMP
- ICMP (Internet Control Message Protocol)
- ICMP offre un servizio di controllo per IP
Il protocollo ICMP
- Lo scopo è gestire situazioni anomale e comunicare informazioni sulla rete (ad esempio, errori o irraggiungibilità della destinazione)
- I pacchetti ICMP sono incapsulati nei datagrammi IP; ICMP è anche un utente IP
Pacchetto ICMP
- Formato del pacchetto ICMP
- Descrizione dei campi (Type, Code, Checksum, Additional Fields, Data)
Tipi di errori
- Errore Destination Unreachable
- Codici di errore (0, 1, 2, 3, 4)
Tipi di errori
- Errore Time Exceeded
- Quando il tempo di vita di un datagramma scaduto
- Code 0 = errore router
- Code 1 = errore di riassemblamento dell'host
Informazioni
- Tipo di errore Echo (Type = 8)
- Tipo di errore Echo Reply (Type = 0)
- Identificativo e numero di sequenza
- Dati opzionali
Informazioni
- Richiesta timestamp (Type = 13)
- Risposta timestamp (Type = 14)
- Utilizzo per la misurazione del tempo di transito nella rete
Informazioni
- Richiesta indirizzo maschera (Type = 17)
- Risposta indirizzo maschera (Type = 18)
Router Solicitation/Advertisement
- Messaggi per la localizzazione dei router sulla rete
Applicazioni di ICMP
- Ping: verifica la raggiungibilità di un host
- Comando ping
- Invio di un pacchetto ICMP "echo"
- Attesa di una risposta "echo reply"
- Opzioni del comando ping
Comando PING
- Comando ping e relativo output
Comando TRACEROUTE
- Comando tracert per tracciare il percorso di un datagramma
Gestione della numerazione
- DHCP
- Configurazione ip, netmask, broadcast name, gateway, DNS automatiche
- DHCP
- ICMP
- Messaggi DHCPDISCOVER, DHCPOFFER, DHCPREQUEST, DHCPACK
Dispositivi di rete
- DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) per configurazioni IP
- Packet Filter per il filtraggio dei pacchetti
- Application Layer Gateway (ALG) / Proxy per la gestione a livello applicativo
- Firewall per la protezione della rete
Dispositivi di rete
- DHCP funzionalità per configurare gli indirizzi IP per diversi host
- Packet Filter, firewall e funzionalità per proteggere la rete dai malfunzionamenti
Network Address Translation (NAT)
- Tecnica per il mascheramento degli indirizzi IP
- Risparmio degli indirizzi IP pubblici; riutilizzo degli indirizzi IP privati
NAT: motivazioni
- Utilizzo efficiente dello spazio degli indirizzi IP privati
- Migliore sicurezza (nascondendo gli indirizzi IP interni).
Network (+Port) Address Translator (NAT)
- Metodologia di mappatura per il networking
Basic NAT
- Semplici conversioni di indirizzi IP
- Limiti sulle conversioni contemporanee in funzione del numero di indirizzi IP pubblici a disposizione
Conversione di indirizzo e porta
- Possibilità di conversione di indirizzi IP e porte TCP/UDP
Direzione delle connessioni
- NAT per la conversione di connessioni da rete privata a rete pubblica
Port forwarding
- NAT per l'ingresso di pacchetti su porte specifiche
Analisi di connessioni attraverso NAT (diagramma)
- Analisi di una serie di connessioni TCP/UDP per mostrare come il NAT gestisce il traffico tra reti diverse
NAT e applicazioni di rete
- Trasparenza del NAT per applicazioni, con esempi di applicazioni non trasparenti (es., FTP)
- Politiche di accesso per il traffico
Revisione del contenuto
- Aggregazione: Raggruppare più sottoreti in un'unica voce nella tabella di routing
- Ordinazione dei route: assegnare priorità alle route più specifiche
- Eccezioni: includere eccezioni per regole generali nella tabella di routing
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Description
Metti alla prova le tue conoscenze sulla rete IP e il Time to Live (TTL) in questo quiz. Scopri quanto sai su pacchetti IP, instradamento e funzionalità dei router. Rispondi alle domande e aumenta la tua comprensione delle reti informatiche.
