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23 maggio 2006
Funzioni del livello network:
forwardingtable
Routing protocols• path selection• RIP, OSPF, BGP
IP protocol• addressing conventions• datagram format• packet handling conventions
ICMP protocol• error reporting• router “ signaling”
Transport layer: TCP, UDP
Link layer
physical layer
Networklayer
33 maggio 2006
IP Addressing: IPv4 IP address: identificatori a 32-bit associati all’i nterfaccia (di un host o di un router)
interfaccia: connessione verso il link fisico di trasmissione
223.1.1.1
223.1.1.2
223.1.1.3
223.1.1.4 223.1.2.9
223.1.2.2
223.1.2.1
223.1.3.2223.1.3.1
223.1.3.27
223.1.1.1 = 11011111 00000001 00000001 00000001
223 1 11
43 maggio 2006
IP Addressing IP address:
network part (high order bits)
host part (low order bits)
Cosa è una rete ? (dal punto di vista del protocollo IP) Interfaccia comune con il medesimo IP address
223.1.1.1
223.1.1.2
223.1.1.3
223.1.1.4 223.1.2.9
223.1.2.2
223.1.2.1
223.1.3.2223.1.3.1
223.1.3.27
La rete consiste di 3 reti IP(i primi 24 bit definiscono l’indirizzo delle reti)
LAN
IP Addressing
Come si fa a capire quali sono le reti IP?
Considerare l’ interfaccia
Creare delle isole
223.1.1.1
223.1.1.3
223.1.1.4
223.1.2.2223.1.2.1
223.1.2.6
223.1.3.2223.1.3.1
223.1.3.27
223.1.1.2
223.1.7.0
223.1.7.1223.1.8.0223.1.8.1
223.1.9.1
223.1.9.2
Rete di sei reti
63 maggio 2006
IP Address
0network host
10 network host
110 network host
1110 multicast address
A
B
C
D
class1.0.0.0 to127.255.255.255
128.0.0.0 to191.255.255.255
192.0.0.0 to223.255.255.255
224.0.0.0 to239.255.255.255
32 bits
La struttura degli indirizzi:
73 maggio 2006
IP Address Classes
Class A: For very large organizations 16 million hosts allowed
Class B: For large organizations 65 thousand hosts allowed
Class C For small organizations 255 hosts allowed
Class D Multicast addresses No network/host hierarchy
83 maggio 2006
Indirizzamento per classe
Proprietàunicogerarchico: network + host
Dot Notation10.3.2.4128.96.33.81192.12.69.77
Network Host7 24
0A:
Network Host14 16
1 0B:
Network Host21 8
1 1 0C:
93 maggio 2006
IP addressing: CIDR Indirizzamento via classi:
Uso poco efficiente dello spazio degli indirizzi: la classe B alloca indirizzi per 65K host anche se la rete ne richiede solamente 2k
CIDR: Classless InterDomain Routing Indirizzi di lunghezza arbitraria, formato: a.b.c.d/x, dove x è # di bit che definisce la rete.
11001000 00010111 00010000 00000000network host
200.23.16.0/23
103 maggio 2006
NIC Per evitare conflitti, gli indirizzi di rete sono assegnati dal NIC (Network Information Center www.internic.net)
113 maggio 2006
IP addressing: the last word...
Q: How does an ISP get block of addresses?
A: ICANN: Internet Corporation for Assigned Names and Numbersallocates addressesmanages DNSassigns domain names, resolves disputes
123 maggio 2006
Autorità di dominio Mentre i numeri IP (nomi fisici) vengono assegnati dal NIC in blocchi di tipo A, B o C, i domini Internet (nomi logici) vengono assegnati singolarmente da specifiche autorità che gestiscono ciascun dominio radice
Domini commerciali.com www.iana.com
Difesa USA.mil www.nic.mil
Organizzazioni internazionali.int www.iana.org/int.html
133 maggio 2006
Autorità di dominio Service Provider .net
www.iana.org Italia .it
www.nic.it Germania .de
www.nic.de
143 maggio 2006
Il dominio it In Italia al 18 dicembre 2000, erano registrati 418.000 domini di secondo livello con radice .it (nel 1994 erano solo 153!)
Germania (.de): 3.650.0000; Regno unito (.uk): 2.500.000
In Italia nel sito www.nic.it si trovano: Registration Authority Italiana: È l’ organismo responsabile dell’ assegnazione dei nomi per il dominio .it
Naming Authority ItalianaÈ l’ organismo che stabilisce le procedure operative ed il regolamento in base al quale opera la Registration Authority
163 maggio 2006
Autorità La Registration Authority non dialoga direttamente con gli interessati a registrare un dominio.
Esistono organizzazioni, dette "maintainer", che offrono il servizio di registrazione dei domini a privati e società.
173 maggio 2006
Unicast: Point to Point
R
Sender Problema: Inviare gli stessi dati a diversi receiver è poco efficiente
EsempiTeleconferenze,Sistemi per la gestione delle quotazioni bancarie
Giochi interattivi su internet
183 maggio 2006
Multicast
R
SenderInvio di pacchetti da
un unico sender a diversi receivercon un singola operazione di
spedizione
193 maggio 2006
Multicasting Normalmente le comunicazioni IP coinvolgono un solo processo (applicazione) mittente ed un solo processo ricevente
In alcune applicazioni è però utile che i processi possano comunicare con un gran numero di riceventi (esempi: trasmissione di quotazioni di borsa, gestione di teleconferenze)
Gli indirizzi di classe D servono per comunicare uno a molti
203 maggio 2006
Multicasting Ogni indirizzo di classe D identifica un gruppo di host. Sono disponibili 28 bit per identificare i gruppi, quindi possono esistere oltre 250 milioni di gruppi contemporaneamente.
Quando un processo spedisce un pacchetto ad un indirizzo di classe D, viene fatto un tentativo best-efforts di consegnarlo a tutti i membri del gruppo, ma non vengono fornite garanzie.
213 maggio 2006
Gruppo Multicast Ogni gruppo multicast possiede un indirizzo IP (indirizzi di classe D)
ProblematicheProtocollo per gestire l’ appartenenza di un host ad un gruppo
Routing per un gruppo multicast
223 maggio 2006
Appartenenza ad un gruppo
Network 1
Host 1 invia dei pacchettiNessun msg al gruppoPacchetti rimangono nella Net1
Network 2Router
1
2 4
3
233 maggio 2006
Appartenza ad un gruppo
Network 1
Host 3 si unisce al gruppo Invia Membership Report message
Router effettua il forward dei pacchetti sulla Net 2
Host 3 lascia il gruppo Invia Leave Group message
Network 2Router
1
2 4
33Membership Report
33Leave Group
243 maggio 2006
Multicast Routing Problema?
Determinare gli host che appartengono ad un gruppo multicast
Struttura ad albero Minimizzare il traffico Minimizzare la struttura del router Scalabile Affidabile
253 maggio 2006
A
B
G
DE
c
F
A
B
G
DE
c
F
(a) Broadcast initiated at A (b) Broadcast initiated at D
Spanning Tree First construct a spanning tree Nodes forward copies only along spanning tree
263 maggio 2006
A
B
G
DE
c
F1
2
3
4
5
(a) Passi della costruzione dell'albero di copertura
A
B
G
DE
c
F
(b) Albero di copertura costruito
Costruire l'albero Center node Each node sends unicast join message to center node Message forwarded until it arrives at a node already belonging to spanning tree
Multicast Routing Goal: find a tree connecting routers having local mcast group members tree: not all paths between routers used source-based: different tree from each sender to rcvrs
shared-tree: same tree used by all members
Shared tree Source-based trees
Approaches for building mcast treesApproaches: source-based tree: one tree per source shortest path trees reverse path forwarding
group-shared tree: group uses one tree minimal spanning (Steiner) center-based trees
Reverse Path Forwarding
if (mcast datagram received on incoming link on shortest path back to center)
then flood datagram onto all outgoing links
else ignore datagram
rely on router’s knowledge of unicast shortest path from it to sender
each router has simple forwarding behavior:
Reverse Path Forwarding: example
• result is a source-specific reverse SPT– may be a bad choice with asymmetric links
R1
R2
R3
R4
R5
R6 R7
router with attachedgroup member
router with no attachedgroup member
datagram will be forwarded
LEGENDS: source
datagram will not be forwarded
Pruning forwarding tree contains subtrees with no mcast group members no need to forward datagrams down subtree
“ prune” msgs sent upstream by router with no downstream group members
R1
R2
R3
R4
R5
R6 R7
router with attachedgroup member
router with no attachedgroup member
prune message
LEGENDS: source
links with multicastforwarding
P
P
P
333 maggio 2006
Join
R5 R6
R3R2
R1
R4 R7
Sender
Receiver 1MembershipReport
Receiver 2
Receiver 2 si iscrive al gruppo
multicast
Join di Receiver 2 determina la rimozione del pruning (fino al Sender).
Graft
Prune State
Graft
343 maggio 2006
GARR Il GARR (Gruppo Armonizzazione Reti di Ricerca
www.garr.it) è una commissione istituita dal MIUR nel 1988 per uniformare e sviluppare le reti scientifiche italiane; la rete GARR nacque nel marzo 1989.
La struttura attuale è attiva dal 11/95, e comprende due livelli: backbone: trasporta il traffico nazionale; i poli
sono CILEA, CNUCE, CINECA, CNAF, Gran Sasso, Roma1/INFN, Frascati/ENEA
periferia: include domini periferici che trasportano solo il traffico locale al dominio stesso e sono collegati a uno o più domini del backbone
Per la parte internazionale esiste un dominio di routing detto NAP (Network Access Point) che comprende i router direttamente connessi ai link internazionali
Il dato più interessante rilevabile è che il traffico Internet internazionale ricevuto supera di parecchie volte quello trasmesso.
353 maggio 2006
IPv6 Motivazione principale: Spazio degli indirizzi a 128-bit (si prevede che sia completato nel 2008)
Altre motivazioni:Formato semplificato per permettere una elaborazione piu’ veloce
Informazioni per QoS
363 maggio 2006
Da IPv4 a IPv6 Upgrade incrementale dei router
Nessun giorno limitePossibilità di operare sia con IPv4 che con IPv6
Diverse soluzioni possibiliTunneling
373 maggio 2006
Tunneling I datagram Ipv6 sono incapsulati come dati all’ interno della parte dati dei datagram IPv4
383 maggio 2006
TunnelingA B E F
IPv6 IPv6 IPv6 IPv6
tunnelLogical view:
Physical view:A B E F
IPv6 IPv6 IPv6 IPv6IPv4 IPv4
393 maggio 2006
TunnelingA B E F
IPv6 IPv6 IPv6 IPv6
tunnelLogical view:
Physical view:A B E F
IPv6 IPv6 IPv6 IPv6
C D
IPv4 IPv4
Flow: XSrc: ADest: F
data
Flow: XSrc: ADest: F
data
Flow: XSrc: ADest: F
data
Src:BDest: E
Flow: XSrc: ADest: F
data
Src:BDest: E
A-to-B:IPv6
E-to-F:IPv6
B-to-C:IPv6 inside
IPv4
B-to-C:IPv6 inside
IPv4