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quarta revisione dell'Internet Protocol Da Wikipedia, l'enciclopedia libera
IPv4 (Internet Protocol version 4) è la quarta revisione dell'Internet Protocol. Il protocollo è descritto nell'RFC 791, pubblicato dalla IETF nel settembre 1981, ed è il più usato a livello di rete, poiché fa parte della suite di protocolli Internet.
Nel 1998 è stata suggerita una nuova versione del protocollo Internet, denominata IPv6, a causa del problema della saturazione di IPv4. Al 2021, l'IPv6 risulta tuttavia meno utilizzato rispetto alla versione 4[1].
Un pacchetto IPv4 è composto da una sezione header e da una sezione data.
L'header del pacchetto IPv4 consiste in 14 campi di cui 1 opzionale chiamato con il nome di Options. I campi sono inseriti col byte più significativo messo per primo (notazione big-endian) e all'interno dei singoli byte il bit più significativo è il primo (quello di indice 0).
Offsets | Ottetto | 0 | 1 | 2 | 3 | ||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Ottetto | Bit | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 |
0 | 0 | Version | IHL | DSCP | ECN | Total length | |||||||||||||||||||||||||||
4 | 32 | Identification | Flags | Fragment offset | |||||||||||||||||||||||||||||
8 | 64 | Time to live | Protocol | Header checksum | |||||||||||||||||||||||||||||
12 | 96 | Source address | |||||||||||||||||||||||||||||||
16 | 128 | Destination address | |||||||||||||||||||||||||||||||
20 | 160 | Options (se IHL > 5) | |||||||||||||||||||||||||||||||
⋮ | ⋮ | ||||||||||||||||||||||||||||||||
56 | 448 |
Il payload del pacchetto non è incluso nel checksum. Il suo contenuto viene interpretato in base al valore del campo dell'intestazione protocollo.
Alcuni dei protocolli payload più comuni includono:
Numero di protocollo | Nome del protocollo | Abbreviazione |
---|---|---|
1 | Internet Control Message Protocol | ICMP |
2 | Internet Group Management Protocol | IGMP |
6 | Transmission Control Protocol | TCP |
17 | User Datagram Protocol | UDP |
41 | IPv6 encapsulation | ENCAP |
89 | Open Shortest Path First | OSPF |
132 | Stream Control Transmission Protocol | SCTP |
L'indirizzo IPv4 è formato da 32 bit, esso è univoco sulla rete di cui fa parte. Tale indirizzo, inoltre, non va assegnato all'host, ma alle connessioni fisiche alla rete che l'host possiede (nel cast di host multicollegati o di dispositivi di rete). Si è però verificato che i primi paesi in cui si è diffuso Internet e all'interno di essi i primi provider, si sono "accaparrati" un numero di IP proporzionalmente sbilanciato. Gli ultimi provider hanno pertanto dovuto ricorrere ad un sistema per ovviare alla scarsità degli IP a loro attribuiti. Hanno pertanto considerato gli utenti a loro connessi di una intera città come un'unica LAN e pertanto tutti dotati dello stesso IP.
Concettualmente l'indirizzo IP si compone di due parti:
Per semplificarne la lettura, ogni indirizzo IP viene descritto con 4 numeri in base decimale, in modo che ognuno rappresenti un byte (il valore di un byte varia da 0 a 255 quando lo consideriamo in base dieci), separati dal simbolo "punto"; un esempio di indirizzo IPv4 è 192.0.34.166
.
Ogni indirizzo in cui l'identificativo host presenta tutti 0 si riferisce alla rete, mentre se tutti i bit di questo identificativo sono a 1, l'indirizzo si riferisce ad una trasmissione broadcast diretta.
In pratica quando ad un router arriva un pacchetto in cui la parte di host dell'indirizzo presenta tutti i bit a 1, esso esegue un broadcast a tutti i nodi della sotto-rete. Questo comportamento è stato sfruttato dai cracker per creare attacchi di tipo denial of service, pertanto è buona norma disabilitare nei router l'inoltro del broadcast diretto.
Se un host deve comunicare con un altro host della stessa sottorete, userà il protocollo di livello 2 della rete a cui è collegato, altrimenti dovrà inviare i pacchetti ad un gateway o router, che sarà connesso ad altre reti e si occuperà di inoltrare i pacchetti ricevuti.
La comunicazione tra i router avviene mediante indirizzi IP utilizzando delle tecniche particolari di indirizzamento per individuare la sottorete e l'host.
Originariamente lo schema delle suddivisioni delle due componenti era a classi per cui un indirizzo IP apparteneva una classe (classfull) in base ai primi 4 bit dell'IP.
Con questo schema l'indirizzo è ad autoidentificazione perché il confine tra le due componenti si può determinare con i bit più significativi.
Il numero di indirizzi univoci disponibili in IPv4 è , ma bisogna tener presente che non vengono usati tutti, perché alcuni sono riservati a un particolare utilizzo (ad esempio gli indirizzi 0.0.0.0
, 127.0.0.1
, 255.255.255.255
, 192.0.34.166
e la classe 192.168.0.1/16
) e perché certe classi non vengono sfruttate interamente per via della suddivisione interna in classi più piccole.
L'indirizzamento a classi, proprio per questo, presenta diversi limiti dovuti soprattutto al numero di host gestibili dalle diverse classi.
In pratica se si esauriscono gli indirizzi univoci resi disponibili da una classe, ad esempio la C connettendo più di 255 host, occorre fare ricorso ad un indirizzo di classe superiore.
Il cambiamento di indirizzo non è indolore con questa tecnica perché il software di rete va aggiornato con i nuovi indirizzi e non consente una transizione graduale.
In pratica l'indicatore di rete univoco non poteva adempiere alle esigenze della crescita che negli anni ottanta ebbero le reti LAN. Quindi per risparmiare i prefissi di rete si dovettero escogitare altre tecniche come quella del mascheramento (vedi NAT) per continuare a fare in modo che IPv4 potesse adempiere al suo ruolo prima dell'entrata di IPv6.
L'indirizzamento in classi è considerato obsoleto e per permettere un migliore sfruttamento degli indirizzi IP disponibili, è stato introdotto l'indirizzamento senza classi (classless), o CIDR.
La modifica introdotta dal CIDR consiste essenzialmente nell'utilizzare maschere di sottorete di lunghezza arbitraria, mentre l'indirizzamento con classi ammetteva solo tre lunghezze della maschera di sottorete: /8
, /16
e /24
. La maschera della vecchia classe C (/24
) è ancora popolare, ma si usano anche maschere più corte per reti grandi (/23
o /22
) o più lunghe per reti piccole (/25
, /26
, fino a /30
per reti punto-punto).
I bit che nella maschera di sottorete sono a 1 fanno parte dell'indirizzo della sottorete, gli altri sono l'indirizzo dell'host. Normalmente, la maschera di sottorete è costituita da bit a 1 seguiti da bit a 0 e può essere abbreviata nella forma /N
.
In questo modo non si è vincolati a un numero fisso di bit per determinare l'indirizzo di rete, ma i bit utili a rappresentare la rete, piuttosto che l'host, sono fissati liberamente.
Gli indirizzi IP sono univoci a livello mondiale e vengono assegnati in modo centralizzato da una gerarchia di enti appositi. Sono considerati una risorsa preziosa da gestire con cura. Per rafforzare questo concetto, si parla di "indirizzi IP pubblici".
Inizialmente l'autorità preposta era la IANA (Internet Assigned Number Authority), dopo il 1998 venne creato l'ICANN (Internet corporation for Assigned Names and Numbers) che opera tuttora. Essa è responsabile della gestione degli indirizzi IP in base alle direttive dell'RFC 2050.
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