109.1 Lezione 2

Certificazione:

LPIC-1

Versione:

5.0

Argomento:

109 Fondamenti di Networking

Obiettivo:

109.1 Fondamenti dei protocolli Internet

Lezione:

2 di 2

Introduzione

Abbiamo visto che lo stack TCP/IP è composto da una serie di diversi protocolli. Finora abbiamo studiato il protocollo IP, che permette la comunicazione tra macchine attraverso indirizzi IP, maschere, rotte, ecc.

Affinché un host possa accedere a un servizio disponibile su un altro host, oltre al protocollo di indirizzamento IP a livello di rete, è anche necessario utilizzare un protocollo a livello di trasporto come i protocolli TCP e UDP.

Questi protocolli realizzano questa comunicazione attraverso porte di rete. Così, oltre a definire un IP di origine e di destinazione, le porte di origine e di destinazione vengono utilizzate per accedere a un servizio.

La porta è identificata da un campo di 16 bit che fornisce un limite di 65.535 porte possibili. I servizi (destinazione) usano generalmente le porte da 1 a 1023, chiamate anche porte privilegiate. L’origine della connessione usa invece la gamma di porte da 1024 a 65.535, chiamate porte non privilegiate, o porte socket.

Le porte usate da ogni tipo di servizio sono standardizzate e controllate dalla IANA (Internet Assigned Numbers Authority). Questo significa che, di norma, su un sistema la porta 22 è usata dal servizio SSH, la porta 80 dal servizio HTTP e così via.

La tabella seguente contiene i principali servizi e le loro rispettive porte.

Port	Service
20	FTP (data)
21	FTP (control)
22	SSH (Secure Socket Shell)
23	Telnet (Remote connection without encryption)
25	SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), Sending Mails
53	DNS (Domain Name System)
80	HTTP (Hypertext Transfer Protocol)
110	POP3 (Post Office Protocol), Receiving Mails
123	NTP (Network Time Protocol)
139	Netbios
143	IMAP (Internet Message Access Protocol), Accessing Mails
161	SNMP (Simple Network Management Protocol)
162	SNMPTRAP, SNMP Notifications
389	LDAP (Lightweight Directory Access Protocol)
443	HTTPS (Secure HTTP)
465	SMTPS (Secure SMTP)
514	RSH (Remote Shell)
636	LDAPS (Secure LDAP)
993	IMAPS (Secure IMAP)
995	POP3S (Secure POP3)

Su un sistema Linux, le porte di servizio standard sono elencate nel file /etc/services.

L’identificazione della porta di destinazione desiderata in una connessione è eseguita usando il carattere : (due punti) dopo l’indirizzo IPv4. Così, quando si cerca di accedere al servizio HTTPS che è servito dall’host IP 200.216.10.15, il client deve inviare la richiesta alla destinazione 200.216.10.15:443.

I servizi elencati sopra, e tutti gli altri, usano un protocollo di trasporto secondo le caratteristiche richieste dal servizio, dove TCP e UDP sono i principali.

Transmission Control Protocol (TCP)

TCP è un protocollo di trasporto orientato alla connessione. Ciò significa che una connessione viene stabilita tra il client attraverso la porta socket e il servizio attraverso la porta standard del servizio. Il protocollo si assicura che tutti i pacchetti siano consegnati correttamente, verificandone l’integrità e l’ordine di consegna, compresa la ritrasmissione dei pacchetti persi a causa di errori di rete.

Così facendo le applicazioni non hanno bisogno di implementare questo controllo del flusso di dati perché è già garantito dal protocollo TCP.

User Datagram Protocol (UDP)

UDP stabilisce una connessione tra il client e il servizio, ma non controlla la trasmissione dei dati di questa connessione. In altre parole, non controlla se i pacchetti sono stati persi, se l’ordine di consegna sia stato rispettato e così via. In questo caso quindi le applicazioni diventano responsabili dell’eventuale implementazione di questi controlli.

Poiché c’è meno controllo, UDP permette una migliore performance nel flusso di dati: una necessità rilevante per alcuni tipi di servizi.

Internet Control Message Protocol (ICMP)

ICMP è un protocollo di livello di rete nello stack TCP/IP e la sua funzione principale è quella di analizzare e controllare gli elementi della rete, rendendo possibile, per esempio:

Controllo del volume di traffico
Rilevamento delle destinazioni non raggiungibili
Reindirizzamento delle rotte
Contro dello stato degli host remoti

È il protocollo usato dal comando ping, che sarà studiato in un altro capitolo.

IPv6

Finora abbiamo studiato la versione 4 del protocollo IP, cioè IPv4. Questa è stata la versione standard utilizzata in tutti gli ambienti di rete e Internet. Tuttavia ha delle limitazioni soprattutto per quanto riguarda il numero di indirizzi disponibili e in considerazione del sempre crescente numero di dispositivi in qualche modo connessi a Internet (vedi IoT), sta diventando sempre più comune utilizzare la versione 6 del protocollo IP, comunemente scritta come IPv6.

IPv6 porta una serie di cambiamenti, nuove implementazioni e caratteristiche, così come una nuova rappresentazione dell’indirizzo stesso.

Ogni indirizzo IPv6 è formato da 128 bit, divisi in 8 gruppi di 16 bit ciascuno, rappresentati da valori esadecimali.

Per esempio:

2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344

Abbreviazioni

IPv6 definisce dei modi per accorciare gli indirizzi nella loro rappresentazione scritta. Esaminiamo il seguente indirizzo:

2001:0db8:85a3:0000:0000:0000:0000:7344

La prima possibilità è quella di ridurre le stringhe da 0000 a solo 0, con il risultato di:

2001:0db8:85a3:0:0:0:0:7344

Inoltre, nel caso di stringhe di gruppo con un valore di 0, esse possono essere omesse, come segue:

2001:0db8:85a3::7344

Tuttavia, quest’ultima abbreviazione può essere fatta solo una volta nell’indirizzo. Vedi l’esempio:

2001:0db8:85a3:0000:0000:1319:0000:7344

2001:0db8:85a3:0:0:1319:0:7344

2001:0db8:85a3::1319:0:7344

Tipi di Indirizzo IPv6

IPv6 classifica gli indirizzi in 3 tipi:

Unicast: Identifica una singola interfaccia di rete. Per impostazione predefinita, i 64 bit a sinistra identificano la rete e i 64 bit a destra identificano l’interfaccia.
Multicast: Identifica un insieme di interfacce di rete. Un pacchetto inviato a un indirizzo multicast sarà inviato a tutte le interfacce che appartengono a quel gruppo. Anche se simile, non deve essere confuso con broadcast, che non esiste nel protocollo IPv6.
Anycast: Identifica anche un insieme di interfacce sulla rete, ma il pacchetto inoltrato a un indirizzo anycast sarà consegnato solo a un indirizzo in quell’insieme, non a tutti.

Differenze tra IPv4 e IPv6

Oltre all’indirizzo si possono evidenziare altre differenze tra le versioni 4 e 6 del protocollo IP. Eccone alcune:

Le porte di servizio seguono gli stessi standard e protocolli (TCP, UDP), la differenza è solo nella rappresentazione dell’IP e del set di porte. In IPv6 l’indirizzo IP deve essere protetto da [] (parentesi quadre):

IPv4

200.216.10.15:443

IPv6

[2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344]:443
IPv6 non implementa la funzione di broadcast esattamente come esiste in IPv4. Tuttavia lo stesso risultato può essere ottenuto inviando il pacchetto all’indirizzo ff02::1, raggiungendo tutti gli host della rete locale. Qualcosa di simile all’uso di 224.0.0.1 su IPv4 per il multicasting come destinazione.
Attraverso la funzione SLAAC (Stateless Address Autoconfiguration), gli host IPv6 sono in grado di autoconfigurarsi.
Il campo TTL (Time to Live) di IPv4 è stato sostituito dal "Hop Limit" nell’intestazione IPv6.
Tutte le interfacce IPv6 hanno un indirizzo locale, chiamato indirizzo link-local, con prefisso fe80::/10.
IPv6 implementa il Neighbor Discovery Protocol (NDP), che è simile all’ARP usato da IPv4, ma con molte più funzionalità.

Esercizi Guidati

Quale porta è quella predefinita per il protocollo SMTP?
Quante porte sono disponibili in un sistema?
Quale protocollo di trasporto assicura che tutti i pacchetti siano consegnati correttamente, verificando l’integrità e l’ordine dei pacchetti?
Quale tipo di indirizzo IPv6 viene usato per inviare un pacchetto a tutte le interfacce che appartengono a un gruppo di host?

Esercizi Esplorativi

Cita 4 esempi di servizi che usano il protocollo TCP di default.
Qual è il nome del campo sul pacchetto di intestazione IPv6 che ha lo stesso scopo del TTL su IPv4?
Che tipo di informazioni è in grado di scoprire il Neighbor Discovery Protocol (NDP)?

Sommario

Questa lezione ha trattato i principali protocolli di trasporto e i servizi utilizzati sullo stack TCP/IP.

Un altro argomento importante ha riguardato la versione 6 del protocollo IP, compresi gli indirizzi IPv6 e le principali differenze con IPv4.

Sono stati affrontati i seguenti argomenti:

La correlazione tra numeri di porta e servizi
TCP (Transmission Control Protocol)
UDP (User Datagram Protocol)
ICMP (Internet Control Message Protocol)
L’indirizzo IPv6 e come può essere abbreviato
Tipi di indirizzi IPv6
Principali differenze tra IPv4 e IPv6

Risposte agli Esercizi Guidati

Quale porta è quella predefinita per il protocollo SMTP?

25.
Quante porte sono disponibili in un sistema?

65535.
Quale protocollo di trasporto assicura che tutti i pacchetti siano consegnati correttamente, verificando l’integrità e l’ordine dei pacchetti?

TCP.
Quale tipo di indirizzo IPv6 viene usato per inviare un pacchetto a tutte le interfacce che appartengono a un gruppo di host?

Multicast.

Risposte agli Esercizi Esplorativi

Cita 4 esempi di servizi che usano il protocollo TCP di default.

FTP, SMTP, HTTP, POP3, IMAP, SSH.
Qual è il nome del campo sul pacchetto di intestazione IPv6 che ha lo stesso scopo del TTL su IPv4?

Hop Limit.
Che tipo di informazioni è in grado di scoprire il Neighbor Discovery Protocol (NDP)?

NDP è in grado di ottenere varie informazioni dalla rete, compresi altri nodi, indirizzi duplicati, percorsi, server DNS, gateway e così via..