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Capitolo 4 - parte 4

Corso Reti ed ApplicazioniMauro Campanella

M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - Como 2005 Cap 4 - 4 pag. 2

Indice

• il routing e come ottenere indirizzo e nome• WHOIS• esempio di routing: il sig. Rossi• IPv6 - cenni• multicast• la struttura interna di un router


Routing

Il routing in un dominio può essere:– completamente statico. Adatto a reti di piccole e medie

dimensioni. Le rotte ed i loro pesi vengono inserite amano sia sui nodi terminali che nei router. E’fondamentale la rotta verso la “default”, cioè ladestinazione verso cui inviare i datagrammi per cui il nodonon possiede rotte esplicite.

– dinamico. Utilizza un IGP ed eventualmente un EGP neirouter per comunicare le reti nel dominio, calcolare ipercorsi, notificare guasti linea e modifiche reti.

– misto. Il caso più comune che unisce i pregi di entrambele possibilità.


Annunci aggregati di rotte

Annuncio 200.23.16.0/20

200.23.16.0/23

200.23.18.0/23

200.23.30.0/23

Fly-By-Night-ISP

Organizzazione 0

Organizzazione 7Internet

Organizzazione 1

ISPs-R-Us Annuncio 199.31.0.0/16

200.23.20.0/23Organizzazione 2

...

...

In caso di una distribuzione gerarchica di indirizzi è possibile ladefinizione di rotte ed un annuncio di reti efficente:


Indirizzamento gerarchico: rotte particolari

ISPs-R-Us possiede una rotta specifica, che ha priorità nellaricerca, rispetto all’aggregato:


Annuncio 200.23.16.0/20

200.23.16.0/23

200.23.18.0/23

200.23.30.0/23

Fly-By-Night-ISP

Organizzazione 0

Organizzazione 7Internet

Organizzazione 1

ISPs-R-Us Annuncio 199.31.0.0/16 e200.23.17.0/23


...

...


Ottenere un indirizzo pubblico

Privato

Internet Service Provider

Regional Internet Registry

Internet Assigned Number Authority

Università dell’Insubria

GARR-NIC

RIPE


Gestione mondiale indirizzi e nomi

La Internet Assigned NumbersAuthority mantiene le funzionicentralizzate di coordinamentodi Internet.

In www.iana.org si trovano le informazioni ufficiali non solosull’assegnazione dell’indirizzamento IPv4 e v6, ma anche sututte le altre definizioni del protocolli, quali, per esempio, inumeri di protocollo, le porte, la definizione degli header.Le informazioni sono aggiornate mano a mano che vengonoaccettate definitivamente RFC.


Gestione mondiale indirizzi e nomi

L’assegnazione concreta degli indirizzi IP è delegata ai LocalInternet Registry (LIR), National Internet Registry (NIR) oRegional Internet Registry (RIR):APNIC Asia/Pacific Network Information CentreARIN American Registry for Internet Numbers (Americas

and Sub-Sahara Africa)LACNIC Regional Latin America and Caraibbean IP Address

RegistryRIPE NCC Réseaux IP Européens (Europa, Medio Oriente, Asia

Centrale, paesi africani a nord dell’equatore)

IANA assegna i blocchi di indirizzi non ancora distributi ai RIR.


Ottenere un nome di dominio

Privato

Registrar

Regional Internet Registry

Internet Corporation for Assigned Names and Numbers

Università dell’Insubria

GARR-LIR

RIPE


Ottenere un nome di dominio

www.icann.org per maggiori informazionisu come ottenere e registrare un nome didominio (per esempio in .com o .org, apagamento)

In Italia www.nic.it è la registration authority per il countrycode “.it”

Il GARR è la registration authority per indirizzi e nomi didominio solo per enti di ricerca.


Indice



Il protocollo WHOIS

Protocollo client - server su TCP (porta 43) per consultare idatabase pubblici, ufficiali, che contengono informazioni su:– a chi è stato assegnato un certo intervallo di indirizzi– chi sono i contatti per quel dominio o intervallo di indirizzi– chi è una certa persona– chi gestisce un particolare AS– quali sono le politiche di routing di un AS

In Europa si usa come database server quello di RIPE(host whois.ripe.net, consultabile via web inwww.ripe.net/db/whois/whois.html)E’ fondamentale che tali database rimangano pubblici,aggiornati ed aperti a tutti per trasparenza mondiale.


whois -h whois.ripe.net as137

as-block: AS137 - AS137descr: RIPE NCC ASN blockremarks: These AS numbers are further assigned by RIPE NCCremarks: to LIRs and end-users in the RIPE NCC region...aut-num: AS137as-name: ASGARRdescr: GARR Italian academic and research networkimport: from AS20965 action pref=100; accept AS-GEANTNRN AS-TENOTHERRN AS11537 AS-AUCS AS-SINETimport: from AS1299 action pref=100; accept ANYimport: from AS3549 action pref=100; accept ANYexport: to AS20965 announce AS137export: to AS1299 announce AS137export: to AS3549 announce AS137admin-c: EV182-RIPEtech-c: GL965-RIPEtech-c: GN450-RIPEmnt-by: GARR-LIR...

Il protocollo WHOISesempio: il GARR


Indice



Il sig. Rossi

Collegare in rete:

• una villa di proprietà• un’industria che produce sete composta da - un capannone industriale da 3000 m2 - macchinari - laboratori colore ed studi design - una palazzina uffici di due piani con sala di rappresentanza e mostra - circa 20 dipendenti - due furgoncini


Il sig. Rossi

area indirizzi nome

una villa di proprietà 32 nodo.casa.rossi.itcapannone industriale 128 nodo.fabbrica.rossi.itlaboratori colore e studi 64 nodo.lab.rossi.ituna palazzina uffici 64 nodo.amm.rossi.it

nodo.uffici.rossi.itfurgoncini 8 nodo.van.rossi.it

generale 16 nome.rossi.it (/ alias)www, dns, posta, gw

totale circa una classe “C” ed un quarto (255+64)


Il sig. Rossi

Sono date 192.92.135.0/24 (maschera 255.255.255.0)192.92.136.64/26 (maschera 255.255.255.192)

area indirizzi rete maschera

villa 32 192.92.136.64/27 255.255.255.224capannone 128 192.92.135.0/25 255.255.255.128laboratori 64 192.92.135.128/26 255.255.255.192palazzina 64 192.92.135.192/26 255.255.255.192furgoncini 8 192.92.136.96/29 255.255.255.248generale 16 192.92.136.112/28 255.255.255.240

rimane libero 192.92.136.104/29


Il sig. Rossi

La configurazione dei vari nodi è statica eventualmenteottenuta via DHCP.Il routing fra le varie zone può essere completamente staticosu un router su cui vi è anche la linea verso Internet.Lo stesso router è anche destinatario quindi della rotta versola default.Per maggiore affidabiltà si possono avere:– due router, in comunicazione con un protocollo tipo Hot

Standby Router Protocol– una linea ulteriore verso l’esterno, attivabile in caso di

caduta della linea principale– due provider, con configurazione di routing molto più

complessa, dato che prevede altri indirizzi.


Indice



IPv6

Motivazione iniziale: lo spazio degli indirizzi di IP versione 4 a32-bit potrebbe essere completamente usato in pochi anni.Inoltre si desiderava “migliorare” alcune caratteristiche edaggiungerne altre:– formato dell’header più adatto all’inoltro in hardware– cambi nell’header per facilitare la Qualità di Servizio– indirizzi “anycast”: rotta al “migliore” fra vari server dedicati

Formato del datagramma IP versione 6:– Header a lunghezza fissata di 40 byte– la frammentazione non è permessa (nell’header)– vari “extension header” opzionali di lunghezza variabile


0 8 16 24 3115

Formato Datagramma IPv4

dati (lunghezza variabile

tipicamente un segmento TCP od UDP)

ver

versione del protocollo IP

lunghezza

lunghezza totaledel datagrammain byteLunghezza Header

in parole da 32 bitlungh.head.

tipo diservizio

Ora DSCP+ECN

protocollo a cuiconsegnare ildatagramma

protocoltime tolive

numero di saltirimanenti

(decrementato adogni router)

Per esempiotimestamp,record route

Opzioni (se presenti)

indirizzo IP sorgente (32 bit)

indirizzo IP destinazione (32 bit)

identificatore(16-bit)

numero progressivod’identificazione

DMF F

per laframmentazzionee riassemblaggio

fragment offset0

IP header checksum

calcolato solosull’header IP


0 8 16 24 3115

Formato Datagramma IPv6

ver

versione del protocollo IP

flow label

identificativodel flusso, nonben definitopriorità

Ora DSCP+ECN

indirizzo IP sorgente (128 bit)

indirizzo IP destinazione (128 bit)

Mancano- checksum- campi per frammentazione

lungh. dati

lunghezza parte dati

prossimoheader

codice delprossimoheader diestensione

limiten. salti massimo numero

di salti per ildatagramma


Cambiamenti da IPv4

Checksum: rimosso interamente per evitare calcoli ad ognisalto

Opzioni: trasformate in “extension header” e posizionateall’esterno dell’header IPv6. Formano una catena in cuiciascun header ha al suo interno l’indicazione del prossimo(per esempio TCP)

ICMPv6: nuova versione di ICMP– tipi di messaggio aggiuntivi, per esempio “Packet Too Big”– funzioni dicontrollo dei gruppi multicast

Tutti gli altri protocolli (routing e applicazioni via socket v6)

M. Campanella Corso Reti ed Applicazioni - Como 2005

Extension header

0 HBH Hop by Hop option (IPv6)1 ICMP Internet Control Message (IPv4)2 IGMP Internet Group Management (IPv4)4 IP IP in IP (IPv4 encapsulation)5 ST Stream6 TCP Transmission Control17 UDP User Datagram29 TP4 ISO Transport class 443 RH Routing Header (IPv6)44 FH Fragment Header (IPv6)45 IDRP Interdomain Routing51 AH Authentication Header52 ESP Encrypted Security Payload58 ICMP Internet Control Message (IPv6)59 Null No next header (IPv6)60 DOH Destination Option Header (IPv6)88 IGRP Interior Gateway Routing89 OSPF Open Shortest Path First

I codici sono compatibilità con ilcampo protocollo di IPv4.

L’ordine degli header deveessere:

- header IPv6- hop by hop- destination- routing- fragmentation- authentication- encrypted security payload- destination- upper layer header (e.g., TCP o UDP)


Concatenazione degli header

Header IPv6 Next Header =

TCPTCP PDU


RoutingTCP PDU

Routing HeaderNext Header =

TCP


RoutingTCP PDU

Routing HeaderNext Header =

Fragment

Fragment HeaderNext Header =

TCP


IPv6

Gli extension Header possono avere una lunghezza elevata(fino a 2 Kbyte) e devono essere processati in serie solo dalnodo di destinazione, con l’eccezione dell’Header Hop by Hope routing.

Nelle specifiche di IPv6 ogni nodo:- si autoregistra, ottenendo una serie di indirizzi (link local, site local e global)- ha quindi più di un indirizzo IPv6- l’indirizzo è sempre legato all’interfaccia

Il DNS è stato esteso con indirizzi di tipo “AAAA” per gestireanche indirizzi v6.La transizione è cominciata (www.6net.garr.it) !


Come scrivere un indirizzo IPv6

I 16 byte sono scrivibili con otto gruppi di 4 cifre esadecimali(nibble) separate da “:”– FEDC:BA98:0876:45FA:0562:CDAF:3DAF:BB01– 1080:0000:0000:0007:0200:A00C:3423

Sono possibili semplificazioni:– omissione dello zero iniziale

• 1080:0:0:7:200:A00C:3423

– sostituzione di un gruppo di zeri col carattere “::”• 1080::7:200:A00C:3423

Indirizzi compatibili IPv4:– 0:0:0:0:0:0:A00:1– ::A00:1– ::10.0.0.1


Transizione da IPv4 a IPv6

Non tutti i router ed i nodi possono contemporaneamenteessere upgradati in tutto il mondo. E’ quindi necessarioprevedere un periodo di transizione anche lungo, in cui siadatagrammi v4 che v6 coesistano in Internet.

Due approcci possibili:– Dual Stack: alcuni router ed alcuni nodi possiedono un

doppio stack (v6, v4) e possono tradurre tra i formati– Tunneling: i datagrammi IPv6 sono trasportati all’interno di

datagrammi IPv4 fra isole IPv6


Dual Stack

A B E F

IPv6 IPv6 IPv6 IPv6

C D

IPv4 IPv4

Flow: XSrc: ADest: F

data

Flow: ??Src: ADest: F

data

Src:ADest: F

data

A-to-B:IPv6

Src:ADest: F

data

B-to-C:IPv4

B-to-C:IPv4

B-to-C:IPv6


Tunneling

A B E F

IPv6 IPv6 IPv6 IPv6

tunnelLogicamente:

Fisicamente:A B E F

IPv6 IPv6 IPv6 IPv6

C D

IPv4 IPv4


data


data


data

Src:BDest: E


data

Src:BDest: E

A-to-B:IPv6

E-to-F:IPv6

B-to-C:IPv6 inside

IPv4

B-to-C:IPv6 inside

IPv4


Indice



Multicast: un mittente verso molti riceventi

Multicast: inviare un datagramma a molti riceventi con unasingola operazione di trasmissione.

Forza Bruta:

Multicast su unicastsorgente invia N datagrammiunicast, uno per ogni ricevente.

ricevente multicast (rosso)non multicast (grigio)

routerinoltra idatagrammi unicast


Multicast: un mittente verso molti riceventi

Multicast a livello dello stratodi applicazioneI nodi terminali sono parteattiva nel copiare ed inoltrarei datagrammi “multicast” fradi loro.


Modello di servizio Multicast Internet

Creazione di un gruppo multicast attraverso indirizzo particolare:– nodo il datagramma ad un indirizzo IP multicast “di gruppo”– i router inviano i datagrammi multicast ai nodi che si sono

“registrati” per quel particolare gruppo multicast.

128.119.40.186

128.59.16.12

128.34.108.63

128.34.108.60

multicast group

226.17.30.197


Indirizzo della classe “D”:

Un nodo:– può “unirsi” (join) ad un gruppo multicast– inviare ad un gruppo multicast

La rete fornisce l’infrastruttura per consegnare i datagrammi ainodi, distribuendo via unicast fra router e duplicando nella fasefinale (LAN) i datagrammi verso i nodi interessati.

Gruppi Multicast: memento


Indice



L’architettura di un router

Due funzioni primarie:- far funzionare i protocolli di routing (RIP, OSPF, BGP)- switching (smistare velocemente) i datagrammi fra la porta di

ingresso e quella di uscita


terminazionedi linea

elaborazione didata link

(eliminazioneprotocollo)

Matrice dismistamento(switching

fabric)accodamento

Funzioni della porta di Input

Switching decentralizzato (nella scheda diingresso):– ricerca della porta di uscita nella

tabella scaricata dal processorecentrale

– accodamento per un eventale accessoalla matrice di smistamento

Strato fisico:ricevimento alivello dei bit

Strato di data link:per esempio

Ethernet


Accodamento nella porta di Input

In alcuni casi vi può essere accodamento in ingresso poiché laporta di output è congestionataBlocco Head-of-the-Line (HOL): nella coda di uscita della portain ingresso il primo datagramma bloccato impedisce agli altri diessere smistati

All’istante t solo uno dei duepacchetti rossi può essere

consegnato

Il pacchetto verde subisceil fenomeno HOL


Tre tipi di matrice di smistamento

memoria bus

matrice diswitching


Switching attraverso la memoria

I router della prima generazione o con linee minori di 155 Mb/s:- datagrammi copiati dall’unica CPU del sistema- velocità limitata dalla banda della memoria e del bus (2 attraversamenti per ogni datagramma)

Porta diInput

Porta diOutput

Memoria

Bus di sistema

Router moderni:CPU, memoria ed ASIC dedicati distribuiti con matrice di switching


Switching utilizzando un bus

I datagrammi sono inviati dallamemoria della porta di input aquella di output attraverso unbus condiviso.

Contesa per il bus: la capacità di switching è limitata dallavelocità del bus.Oggi è possibile utilizzare a basso costo bus da 1 Gigabit/s.


Switching attraverso rete interna (matrice)

Si crea una serie di connessioni amatrice fra tutte le porte (ogni portaè sia di ingresso che di uscita,essendo le connessioni sempre fullduplex)

Queste reti sono state mutuate daquelle sviluppate per collegareprocessori fra di loro (reti di Banyan).

Per velocizzare l’architettura e renderla sincrona, i datagrammisono spezzati all’ingresso della matrice in “celle” di dimensionefissata e ricostruiti all’uscita.

Un esempio sono i router della serie 12000 della Cisco.


Switching e analisi in parallelo

Data l’alta velocità delle linee di trasmissione dati alcunearchitetture effettuano un’analisi ed instradamento deldatagramma in parallelo:

- datagrammi diversi su percorsi interni al router diversi

- spezzamento in celle del singolo datagramma

Tale approccio permette di effettuare ad alta velocitàanche analisi sofisticate del datagramma e applicazione dicomplesse politiche di trattamento.

Un esempio è il modello M160 della Juniper.


Porta di uscita

Buffering è richiesto quando i datagrammi arrivano dallamatrice più velocemente della velocità di trasmissioneLa gestione della coda sceglie fra i datagrammi l’ordine diinvio (FIFO per esempio).

terminazionedi linea

elaborazione didata link

(aggiunta delprotocollo)

Matrice dismistamento(switching

fabric)

Queueing:gestione

del buffer


Juniper M160 Cisco 12416

Router di Backbone

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