DCN - Protocolli di livello di rete

Ogni computer in una rete ha un indirizzo IP mediante il quale può essere identificato e indirizzato in modo univoco. Un indirizzo IP è un indirizzo logico di livello 3 (livello di rete). Questo indirizzo può cambiare ogni volta che un computer viene riavviato. Un computer può avere un IP in un'istanza di tempo e un altro IP in un momento diverso.

Protocollo di risoluzione degli indirizzi (ARP)

Durante la comunicazione, un host necessita dell'indirizzo di livello 2 (MAC) della macchina di destinazione che appartiene allo stesso dominio o rete di trasmissione. Un indirizzo MAC viene masterizzato fisicamente nella scheda di interfaccia di rete (NIC) di una macchina e non cambia mai.

D'altra parte, l'indirizzo IP di dominio pubblico viene modificato raramente. Se la scheda NIC viene modificata in caso di qualche guasto, cambia anche l'indirizzo MAC. In questo modo, affinché la comunicazione Layer-2 abbia luogo, è necessaria una mappatura tra i due.

Per conoscere l'indirizzo MAC dell'host remoto su un dominio di trasmissione, un computer che desidera avviare la comunicazione invia un messaggio di trasmissione ARP chiedendo: "Chi ha questo indirizzo IP?" Poiché si tratta di una trasmissione, tutti gli host sul segmento di rete (dominio di trasmissione) ricevono questo pacchetto e lo elaborano. Il pacchetto ARP contiene l'indirizzo IP dell'host di destinazione con cui l'host mittente desidera parlare. Quando un host riceve un pacchetto ARP a lui destinato, risponde con il proprio indirizzo MAC.

Una volta che l'host ottiene l'indirizzo MAC di destinazione, può comunicare con l'host remoto utilizzando il protocollo di collegamento Layer-2. Questa mappatura da MAC a IP viene salvata nella cache ARP degli host di invio e di ricezione. La prossima volta, se hanno bisogno di comunicare, possono fare riferimento direttamente alla rispettiva cache ARP.

L'ARP inverso è un meccanismo in cui l'host conosce l'indirizzo MAC dell'host remoto ma richiede di conoscere l'indirizzo IP per comunicare.

Internet Control Message Protocol (ICMP)

ICMP è un protocollo di diagnostica di rete e di segnalazione degli errori. ICMP appartiene alla suite di protocolli IP e utilizza IP come protocollo portante. Dopo aver costruito il pacchetto ICMP, viene incapsulato nel pacchetto IP. Poiché l'IP stesso è un protocollo non affidabile che offre il massimo impegno, lo è anche l'ICMP.

Qualsiasi feedback sulla rete viene rinviato all'host di origine. Se si verifica un errore nella rete, viene segnalato tramite ICMP. ICMP contiene dozzine di messaggi diagnostici e di segnalazione degli errori.

ICMP-echo e ICMP-echo-reply sono i messaggi ICMP più comunemente utilizzati per verificare la raggiungibilità degli host end-to-end. Quando un host riceve una richiesta ICMP-echo, è tenuto a restituire una ICMP-echo-reply. Se c'è qualche problema nella rete di transito, l'ICMP segnalerà quel problema.

Protocollo Internet versione 4 (IPv4)

IPv4 è uno schema di indirizzamento a 32 bit utilizzato come meccanismo di indirizzamento dell'host TCP / IP. L'indirizzamento IP consente a ogni host sulla rete TCP / IP di essere identificabile in modo univoco.

IPv4 fornisce uno schema di indirizzamento gerarchico che gli consente di dividere la rete in sottoreti, ciascuna con un numero ben definito di host. Gli indirizzi IP sono suddivisi in molte categorie:

  • Class A  - utilizza il primo ottetto per gli indirizzi di rete e gli ultimi tre ottetti per l'indirizzamento dell'host

  • Class B  - utilizza i primi due ottetti per gli indirizzi di rete e gli ultimi due per l'indirizzamento dell'host

  • Class C  - utilizza i primi tre ottetti per gli indirizzi di rete e l'ultimo per l'indirizzamento dell'host

  • Class D  - fornisce uno schema di indirizzamento IP piatto in contrasto con la struttura gerarchica per i tre precedenti.

  • Class E  - È usato come sperimentale.

IPv4 ha anche spazi di indirizzi ben definiti da utilizzare come indirizzi privati ​​(non instradabili su Internet) e indirizzi pubblici (forniti dagli ISP e instradabili su Internet).

Sebbene l'IP non sia affidabile; fornisce il meccanismo "Best-Effort-Delivery".

Protocollo Internet versione 6 (IPv6)

L'esaurimento degli indirizzi IPv4 ha dato vita a una versione 6 del protocollo Internet di nuova generazione. IPv6 indirizza i suoi nodi con un indirizzo di 128 bit che fornisce un ampio spazio di indirizzi da utilizzare in futuro su tutto il pianeta o oltre.

IPv6 ha introdotto l'indirizzamento Anycast ma ha rimosso il concetto di trasmissione. IPv6 consente ai dispositivi di acquisire automaticamente un indirizzo IPv6 e di comunicare all'interno di quella subnet. Questa configurazione automatica elimina l'affidabilità dei server DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). In questo modo, anche se il server DHCP su quella sottorete è inattivo, gli host possono comunicare tra loro.

IPv6 fornisce una nuova funzionalità della mobilità IPv6. Le macchine dotate di IPv6 mobile possono spostarsi senza la necessità di modificare i propri indirizzi IP.

IPv6 è ancora in fase di transizione e si prevede che sostituirà completamente IPv4 nei prossimi anni. Al momento, ci sono poche reti che girano su IPv6. Sono disponibili alcuni meccanismi di transizione per le reti abilitate IPv6 per parlare e muoversi facilmente su reti diverse su IPv4. Questi sono:

  • Implementazione dual stack
  • Tunneling
  • NAT-PT