Lezione (2025-11-28)

Indirizzi IP speciali

Esistono alcuni tipi di indirizzi IP speciali che non possono essere assegnati agli host:

Indirizzi di tutta la rete

Sono usati per riferirsi al prefisso usato per una certa rete e si indicano impostando l’hostID a 0.

Indirizzo broadcast di una rete

Si usa per inviare un pacchetto a tutti gli host di una rete. Questo pacchetto viaggia su internet come un singolo pacchetto. Il router di destinazione lo distribuisce a tutti gli host sulla sua rete.

Si indica mettendo l’hostID a tutti 1.

Indirizzo broadcast di rete locale

Si usa per inviare un pacchetto a tutti gli host della rete locale. I pacchetti inviati a questo indirizzo non escono mai dalla rete locale.

Si indica con l’indirizzo 255.255.255.255, che corrisponde a 32 bit a 1.

Quando un host non ha un indirizzo IP valido (e quindi non conosce su che rete si trova), allora esso manda i datagrammi all’indirizzo broadcast locale.

Questo computer

Quando un host si accende, deve ricevere un indirizzo IP prima di essere in grado di usare i protocolli superiori. Però anche la comunicazione con il router richiede IP, quindi inizialmente l’host usa l’indirizzo 0.0.0.0.

Localhost

Gli indirizzi localhost, che corrispondono a quelli nella subnet 127.0.0.0/8 si usano per connettere applicazioni di rete sullo stesso computer.

Nessun pacchetto inviato sull’interfaccia di loopback lascia il computer.

Indirizzi multicast

Gli indirizzi multicast servono ad inviare pacchetti ad un gruppo di host distribuito su internet. Questi indirizzi hanno prefisso binario 1110, ovvero sono quelli da 224.0.0.0 a 239.255.255.255.

I router si occupano di copiare il traffico su diverse sottoreti quando necessario.

Note

Purtroppo il multicast è raramente supportato su internet e il suo traffico viene spesso bloccato.

Indirizzi link local

La sottorete 169.254.0.0/16 viene riservata per consentire le comunicazioni quando un host non riesce a trovare un indirizzo IP.

Ogni host sulla rete sceglie a caso un IP da questa sottorete e diventa in grado di comunicare con gli altri della stessa rete, ma non con l’esterno.

Indirizzi IP per i router.

Ad ogni router si assegnano 2 o più indirizzi IP, dato che per definizione essi devono collegare almeno 2 reti.

Address Resolution Protocol (ARP)

Quando l’host destinatario di un datagramma si trova sulla stessa rete, è meglio inviarlo direttamente anziché passare per il router. In questo caso bisogna conoscere l’indirizzo MAC del ricevente.

Tip

Per sapere se questo è il caso basta guardare se il netID è lo stesso

Il protocollo ARP si occupa di cercare qual’è l’indirizzo MAC dell’host da raggiungere:

1. L’indirizzo IP del destinatario è C, il mittente invia in broadcast una richiesta per cercare il MAC del host con IP C.
2. La richiesta raggiunge tutti gli host sulla rete.
3. L’host con l’indirizzo cercato risponde con il suo indirizzo MAC.

Il protocollo ARP si usa solo per comunicazioni punto-punto sulla stessa rete (eccetto in casi particolari). Altrimenti si invia il pacchetto al router, usando ARP per trovare il suo indirizzo MAC.

Messaggio ARP

Il formato del messaggio ARP è semplice:

sezione	lunghezza (in bit)
hardware address type	16
protocol address type	16
haddr len	8
paddr len	8
operation	16
sender haddr	48
sender paddr	32
target haddr	48
target paddr	32

Il messaggio viene incapsulato direttamente in un frame di livello 2.

ARP caching

Per evitare di inviare messaggi ARP per ogni datagramma da inviare, ogni host mantiene in memoria le risposte ricevute.

L’invalidazione avviene periodicamente, di solito ogni 30 secondi si eliminano le corrispondenze più vecchie.

ARP proxying

Un proxy ARP è un host che restituisce un indirizzo MAC facendo le veci di un host che si trova su una rete diversa.

Ad esempio abbiamo la stessa rete ma con 2 gruppi di host. Il router si occupa di rispondere con il MAC degli host da separare, in modo che esso possa effettuare un controllo dell’accesso.

Internet Control Message Protocol (ICMP)

Il protocollo ICMP è usato in parallelo a quello IP e si usa per notificare errori al mittente di un datagramma e per eseguire operazioni di gestione della rete.

I messaggi ICMP viaggiano anch’essi su datagrammi IP.

Messaggio ICMP

sezione	lunghezza (in bit)
tipo	8
codice	8
checksum	16

Il tipo di messaggio denota il contenuto:

tipo	descrizione
Destination unreachable	Il pacchetto non può essere consegnato
Port unreachable	Il destinatario non ha processi che ascoltano sulla porta specificata
Time exceeded	Il TTL dell’header IP è sceso a 0
Parameter problem	L’header IP contiene valori non validi
Source quench	Chiede alla sorgente di rallentare l’invio dei dati
Redirect	Dice al router a quale host inoltrare il datagramma
Echo request/reply	Il ricevente risponde con lo stesso valore usato nella richiesta
Timestamp request/reply	Come echo ma il valore è l’orologio locale del router
Router advertisement/solicitation	Per proporsi come router o rilevare i router nelle vicinanze
Fragmentation needed	Datagramma ha flag ‘non frammentare’ ma esso eccede l’MTU

I messaggi ICMP in rete si comportano come altri dati contenuti in un datagramma IP, ad eccezione che gli errori causati da essi vengono scartati (per non congestionare la rete).

DHCP

DHCP è un protocollo che consente di assegnare un indirizzo IP ad un host in maniera automatica.

Funzionamento:

1. L’host invia un messaggio DHCP discover.
2. Il server DHCP risponde con DHCP offer.
3. L’host richiede un indirizzo con DHCP request.
4. Il server invia un DHCP ack.

La risposta DHCP offer può essere memorizzata in cache e diventa opzionale la volta dopo.

L’indirizzo fornito da DHCP rimane valido per un tempo limitato (lease). Quando il prestito finisce, il client può negoziare un estensione del prestito o cambiare IP.

Se il server nega l’estensione del lease, il client deve smettere di usare l’IP.

Messaggio DHCP

DHCP usa UDP, in caso di perdita del messaggio, semplicemente lo reinvia.

sezione	lunghezza
op	8
htype	8
hlen	8
hops	8
transaction id	32
seconds elapsed	16
flags	16
client IP	32
your IP	32
server IP	32
router IP	32
client MAC	128
server hostname	512
boot file name	1024
options	0 - ??

• op: specifica se il messaggio è una richiesta o una risposta;
• htype e hlen: tipo di hardware e lunghezza indirizzo di livello 2;
• hops: quanti server hanno inoltrato la richiesta;
• transaction id: uguale tra richiesta e risposta;
• seconds elapsed: tempo passato da quando l’host è attivo;
• your IP: indirizzo offerto al client DHCP;
• router IP: usato per comunicare il default gateway;