Il protocollo IPv4

Il protocollo IP è stato determinato nel 1981 (la preistoria praticamente) tramite l'RFC 791 ed è il protocollo fondamentale della rete Internet dal punto di vista del funzionamento della stessa.

È il protocollo che si occupa dell'identificazione dei dispositivi tramite il suo indirizzamento (appunto l'indirizzamento IPv4, di cui studiamo a parte), questo significa che deve essere eseguito nel 100% dei dispositivi che vogliono utilizzare la rete Internet (l'unico protocollo a presentare questa caratteristica).

È il protocollo che funge da interfaccia verso il livello di trasporto e questo significa che è il primo protocollo di rete ad essere utilizzato ed è dunque quello che si occupa dell'impacchettamento: riceve i dati dal livello di trasporto e li prepara in pacchetti di rete definiti datagrammi.

Avrete già notato che il protocollo IPv4 si occupa da solo di ben 2 compiti (su 4) di tutto il livello di rete. Beh... non è finita.

IPv4 È un protocollo instradabile, ovvero i pacchetti che esso crea, i datagrammi, sono adatti per essere usati così come sono per le operazioni di routing: questo significa che nessuno dei protocolli del livello di rete modificherà più la struttura del pacchetto, ma semplicemente inserirà o modificherà le informazioni necessarie per i suoi scopi nell'header IP.

È un protocollo non connesso e non affidabile: ogni datagramma IP (così si chiamano i suoi pacchetti) diretto verso una stessa destinazione può seguire percorsi diversi, arrivare in ordine sparso o addirittura non arrivare affatto!

La consegna non è garantita, ma il protocollo IP non se ne preoccupa: i controlli di affidabilità della suite Internet sono eventualmente affidati al livello di trasporto.

Il protocollo IP agisce da quando il dispositivo è acceso, tramite l'indirizzamento. Quando il livello di trasporto gli invia dati da elaborare, prima di tutto si occupa dell'impacchettamento e poi opera lo smistamento secondo la seguente logica di base del protocollo IP.

Esso confronta l'indirizzo IP del mittente del pacchetto con quello del destinatario e si comporta secondo le seguenti regole:

• Se l'indirizzo IP del mittente è uguale all'IP del destinatario, oppure uno degli indirizzi è della classe 127, il pacchetto viene passato al livello superiore (tecnica del loopback).
• Se il destinatario si trova sullo stesso segmento di rete del mittente, il pacchetto viene inviato in maniera diretta, individuando il destinatario tramite ARP (un altro protocollo di rete, che vedremo fra breve).
• Se il destinatario NON si trova nella stessa rete del mittente, si invia il pacchetto al default gateway.

Per inviare i pacchetti nella rete, il protocollo IP può utilizzare una delle seguenti modalità:

• Unicasting: è il caso più comune. Un pacchetto destinato ad un solo computer viene infatti definito unicast, quindi concettualmente una trasmissione unicasting corrisponde ad una trasmissione punto-a-punto. Si verifica quando l'indirizzo del destinatario è un indirizzo valido.
• Broadcasting: indica la spedizione di un generico pacchetto ad un indirizzo particolare che permetterà di consegnarlo a tutti i dispositivi collegati a quel segmento di rete. Si verifica quando l'indirizzo del destinatario è un indirizzo di broadcast.
• Multicasting: si intende la trasmissione contemporanea di frame ad un gruppo di dispositivi che hanno espresso interesse a riceverla. Il tipico esempio è quello delle trasmissioni multimediali in streaming. Si verifica quando l'indirizzo del destinatario è di classe D.

Vediamo l'intestazione (header) del datagramma IP:

Ok tranquilli... non si tratta di impararlo a memoria o riprodurlo uguale durante le interrogazioni! Volevo solo mettere in evidenza alcune informazioni che l'intestazione del datagramma IP si porta con sé, quelle che ho messo in grassetto:

• 0100, il pacchetto IPv4 inizia con 4 in binario.
• lunghezza totale, numero di byte che compongono il pacchetto. Sono 16 bit, quindi...
• TTL, contatore della vita del pacchetto (Time To Live). Inizia da 30 o da 15 e scala di 1 ogni volta che si attraversa un router. Se arriva a zero, il pacchetto viene eliminato.
• CRC, campo di controllo. Serve a verificare se il pacchetto è arrivato corrotto o no.
• indirizzi mittente e destinatario, IP mittente e destinatario
• dati, dati trasportati dal frame IP.