Corso di laurea in INFORMATICA

Corso di laureain

INFORMATICA

RETI di CALCOLATORISottoreti (subnetting)

Alberto [email protected]

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Limiti dell’indirizzamento a classi

Esempio Obiettivo: rete aziendale composta di 13 sezioni distinte, una

per dipartimento Vincolo: almeno 300 computer per dipartimento Quanti indirizzi è necessario acquistare?

13 Classi C: Max 256 hosts Non sono sufficienti

13 Classi B: Max 64k hosts Sufficiente, ma spreco

1 Classe B: Max 64k hosts Sufficiente, ma unica rete

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7

Limiti dell’indirizzamento classful (2)

Spreco di indirizzi ( esaurimento) Grossi blocchi vuoti Non esistono misure intermedie tra le classi A, B, C

Se ho 66000 host? Se ho un link punto-punto?

Ingestibilità Secondo il modello IP classico tutti gli host di una

classe (ad esempio una classe A) sono raggiungibili direttamente (fanno parte di una stessa “LAN”)

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Extensions

Main shortcoming: great address waste Especially for class B blocks

Solutions Subnet addressing CIDR Classless InterDomain Routing

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Subnet addressing

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EXAMPLE

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SUBNETTING

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SUBNETTING

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Indirizzamento classless

Idea: rendere la divisione tra network e host flessibile

Classi: vengono completamente abolite Ritorno all’indirizzo gerarchico a due livelli

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Subnetting

Net_ID Host_ID

Net_ID Host_IDSub_Net_ID

Network Prefix

Network Prefix

Dato un certo indirizzo di rete, la dimensione del Sub_Net_ID può essere:

Fissa (subnet con ugual numero di host) subnetting con maschera fissa

Variabile (subnet con diverso numero di host) subnetting con maschera variabile

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Subnetting con maschera fissa

Indirizzo di rete “naturale” è un address range con maschera uguale a quella implicita

Subnetting: si ottiene con una maschera con più bit a 1 rispetto alla maschera naturale es. : 193.205.102.36 con maschera 255.255.255.248

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0

1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 10 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0

255 255 255 248

1 1

0 1

193 205 102 36

Network HostSubnet

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Sottoreti a lunghezza fissa per un indirizzo di classe B (flessibilità)

Bit di sottorete Numero sottoreti Host per sottorete

0 1 65534

2 2 16382

3 6 8190

4 14 4094

5 30 2046

6 62 1022

7 126 510

8 254 254

9 510 126

10 1022 62

11 2046 30

12 4094 14

13 8190 6

14 16382 2

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Esempio 1: l’organizzazione 221.45.71.0 ha bisogno di 5 sottoreti

Quanti bit usare per individuare 5 + 2 sottoreti ?

22 < 7 < 23 quindi 3 bitMask classe C

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0

Mask con sottorete

8 sottoreti2 per fini speciali

32 –2 host massimi per

sottorete

255.255.255.0

255.255.255.224

221.45.71.0/27

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Esempio 1 : segue

Num sottoret

eIp sottorete Host iniziale Host finale

Broadcast

1° .001 00000

.32 .001 00001

.33 .001 11110

.62.63

2° .010 00000

.64 .010 00001

.65 .010 11110

.94.95

3° .96 .97 .126

.127

4° .128

5°

6° .110 00000

.192

.110 00001

.193

.110 11110

.222

.223

Insieme di indirizzi per la rete :

221.45.71.0 con mask 255.255.255.224

221.45.71.0/27

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Esempio 2: organizzazione con rete di classe A ha bisogno di 1000 sottoreti

Quanti bit usare per individuare 1000 + 2 sottoreti ?

29 < 1002 < 210 10 bitMask classe A

1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Mask con sottorete

1024 sottoreti2 per fini speciali

16384 –2 host massimi per

sottorete

255.0.0.0

255.255.192.0

X.0.0.0/18

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Esempio 2 : segue

Num sottorete

Ip sottorete Host iniziale Host finale Broadcast

1°

00000000.01000000. 00000000

.0.64.0 .0.64.1

00000000.01111111. 11111110

.0.127.254

.0.127.255

2°

00000000.10000000. 00000000

.0.128.0 .0.128.1.0.191.25

4.0.191.25

5

3° ….. …. …. ……………. …. …..

….. …… ….. …. ………….. ………… ………

1022°

11111111.10000000. 00000000

.255.128.0.255.128.

1.255.191.25

4.255.191.25

5

Insieme di indirizzi per la rete :

X.0.0.0 con mask 255.255.192.0

X.0.0.0/18

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Esempio 3

Un sito di classe C a bisogno di 5 sottoreti con il seguente numero di host: 60,60,60,30,30

Usando un mask di sottorete con 3 bit il numero di host massimo per rete sarebbero 30

Con una mask di 2 bit al massimo faccio 4 sottoreti

Soluzione Mask a 26 bit con 4 sottoreti di 62 host Si applica quindi il mask a 27 bit su una rete per

suddividerla in due da 30 host MASCHERE di SOTTORETE a LUNGHEZZA

VARIABILE

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Variable Lenght Subnet Mask (VLSM)

Nel subnetting utilizzare una netmask di lunghezza fissa

per ogni indirizzo di rete rappresenta un grande limite

Una volta che la netmask viene scelta si è vincolati ad

avere un numero fisso di sottoreti aventi tutte le stesse

dimensioni (in termini di host indirizzabili)

Nel 1987 l’RFC 1009 definì come utilizzare il subnetting

con maschere di lunghezza variabile (Variable Length

Subnet Mask, VLSM)

Con il VLSM a partire da un dato indirizzo è possibile

associare più di una netmask

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25

Esempio VLSM (1): task srl 175.50.0.0

Macerata Roma Palermo

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

b c d e f

g

h

a

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Esempio VLSM (2) : domande da porsi

Per determinare le maschere di sottorete1. Quante sottoreti in totale richiede uno specifico

livello ?2. Quante sottoreti in totale richiederà in futuro

uno specifico livello ?3. Quanti host sono previsti attualmente per la

sottorete maggiore di ciascun livello ?4. Quanti host sono previsti in futuro per la

sottorete maggiore di ciascun livello ?

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Esempio VLSM (3)

Il livello gerarchico superiore richiede 3 sottoreti Se prevedo 6 sottoreti posso avere un livello di crescita

buono Bit netid 19 Maschera di sottorete 255.255.224.0 Ogni sottorete potrà avere 2**13 host 8192

Per ogni sede ho bisogno di quattro segmenti di rete Bit netid 21 Maschera di sottorete 255.255.248.0 Ogni sottorete potrà avere 2**11 host 2048

Per ogni ufficio ho bisogno di otto sottoreti Bit netid 24 Maschera di sottorete 255.255.255.0 Ogni sottorete potrà avere 2**8 host 256

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Esempio VLSM (1): task srl 175.50.0.0

Macerata Roma Palermo

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

b c d e f

g

h

a

3 bit per le sedi principali

175.50.32.0

175.50.64.0175.50.96.0

2 bit per gli uffici di roma

175.50.64.0175.50.72.0

175.50.80.0

175.50.88.0

3 bit per ogni reparto dell’ufficio 2

175.50.72.0

175.50.73.0

175.50.79.0

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Routing tables with subnetting

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Routing tables with subnetting

30

Destination Next HopMask

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33

Si identifichi la classe a cui appartengono i seguenti indirizzi IP, dopo averli convertiti in notazione binaria

11100101 01011110 01101110 00110011 101.123.5.45 231.201.5.45 128.23.45.4 192.168.20.3 193.242.100.255

Esercizio 1

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Si identifichi la classe a cui appartengono i seguenti indirizzi IP, dopo averli convertiti in notazione binaria

11100101 01011110 01101110 00110011 Classe D

101.123.5.45 Classe A 231.201.5.45 Classe D 128.23.45.4 Classe B 192.168.20.3 Classe C 193.242.100.255 Classe C

Esercizio 1

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Esercizio 2

Partendo dalla maschera di sottorete di un indirizzo di classe C 255.255.255.0 e operando su questa con Subnetting avente maschera fissa, quante sotto-reti si possono ottenere?

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36

Esercizio 2 - soluzione

Partendo dalla maschera assegnata si possono ottenere

255.255.255.0 1 C, 28-2=254 host 255.255.255.128 (10000000) 2 s.r. C, 27-2=126 host 255.255.255.192 (11000000) 4 s.r. C, 26-2=62 host 255.255.255.224 (11100000) 8 s.r. C, 25-2=30 host 255.255.255.240 (11110000) 16 s.r. C, 24-2=14 host 255.255.255.248 (11111000) 32 s.r. C, 23-2=6 host 255.255.255.252 (11111100) 64 s.r. C, 22-2=2 host

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Esercizio 3

Perché non ha senso l’indirizzo 255.255.255.254 ?

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38


Ci sarebbero (2^1) - 2 = 0 host indirizzabili

Per superare questa inefficienza è stato proposto nell’ RFC 3021 "Using 31-Bit Prefixes on IPv4 Point-to-Point Links“ l’utilizzo di maschere di 31 bit per indirizzare 2 host su collegamenti punto-punto

N.B. la maschera 255.255.255.255 è utilizzata per indicare un host e non una sotto-rete

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Esercizio 4

A

C

B

pc-net100 host

ws-net20 host

x-net-120 host

x-net-210 host

Link-1

Link-2

Link-3

Data la rete in figura definire un possibile schema di indirizzamento utilizzando la tecnica del subnetting con maschera fissa a partire da indirizzi di classe C

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40

Esercizio 4 – soluzione 1/2

È necessario definire 7 sotto-reti (anche i Link sono sotto-reti) quindi la Sub_Net_ID sarà lunga 3 bit

A partire da un indirizzo di classe C con 3 bit utilizzati per il subnetting rimangono 8-3 = 5 bit per Host_ID posso indirizzare al più 2^5 – 2= 30 host in ogni sotto-rete

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Esercizio 4 – soluzione 2/2

A

C

B

pc-net193.205.92.0/27(0-31, 30 host)

ws-net193.205.92.52/27

(0-31, 30 host)

x-net-1193.205.92.64/27

(0-31, 30 host)

x-net-2193.205.92.96/27

(0-31, 30 host)

193.205.92.128/27Link-1

Link-2193.205.92.160/27

Link-3193.205.92.192/27

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42

Esercizio 5

Ad un’organizzazione è stata assegnato lo spazio di indirizzi di classe C 193.212.100.0 (255.255.255.0). Abbiamo bisogno di definire 6 sottoreti. La più grande è composta da 25 host.

1. Determinare la netmask necessaria per la gestione di tale rete utilizzando subnetting con maschera fissa

2. Per ognuna delle 6 sottoreti, determinare quali sono gli indirizzi utilizzabili per gli host.

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43

Esercizio 5 - soluzione (1/3)

Per definire 6 sotto-reti sono necessari 3 bit Bisogna controllare che in ciascuna sotto-rete sia

possibile indirizzare 25 host Con 3 bit utilizzati per il subnetting, dall’indirizzo

di classe C rimangono 8-3 = 5 bit per Host_ID si possono indirizzare fino a 30 host in ogni sotto-rete

La netmask necessaria alla gestione della rete è quindi:

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0

255 255 255 224

1 1

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Dall’indirizzo 193.212.100.0 (255.255.255.0)

1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 x x x x x x x x

193 212 100 0

0 0

0 0 0 0 1 00 0 1 0 1 1 1 0 11 0 0

Subnet #1Subnet #2Subnet #3 Subnet #4Subnet #5Subnet #6 Subnet #1 indirizzo:193.212.100.0

netmask:255.255.255.224 (/27) Indirizzi assegnabili agli host: 193.212.100.1/27 193.212.100.30/27

1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 0

1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 00 0

…

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45


Subnet #2 indirizzo:193.212.100.32 netmask:255.255.255.224 (/27) Indirizzi assegnabili agli host: 193.212.100.33/27

193.212.100.62/27


193.212.100.94/27


193.212.100.126/27


193.212.100.158/27


193.212.100.190/27

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Esercizio 6

Utilizzando il subnetting con maschere di lunghezza variabile sulla stessa rete dell’ Esercizio 4, definire uno schema di indirizzamento che utilizzi un solo indirizzo di classe C.

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47


A

C

B

pc-net195.168.1.0/25

(0-127, 126 host)

ws-net195.168.1.128/27(128-159, 30 host)

x-net-1195.168.1.160/27(160-191, 30 host)

x-net-2195.168.1.192/28(192-207, 14 host)

195.168.1.208/30Link-1

Link-2195.168.1.212/30

Link-3195.168.1.216/30

195.168.1.0

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Esercizio 7

Abbiamo a disposizione un indirizzo di classe C:195.168.13.0/24

Vogliamo assegnare indirizzi e maschere di sottorete alle LAN, agli host e al router, utilizzando la tecnica del subnetting.

Nota: le interfacce dei router non sono comprese nel numero di host indicato in ciascuna LAN vanno aggiunte

LAN1(71 host)

LAN2(104 host)

RouterR1

eth0 eth1

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Per 2 sotto-reti è sufficiente utilizzare 1 bit per la Sub_Net_ID rimangono 2^7 – 2 = 126 indirizzi assegnabili ad host e router

Dall’indirizzo 195.168.13.0 (255.255.255.0)

1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0

195 168 13 0

0 0

0 1LAN1 LAN2 LAN1 indirizzo:195.168.13.0 netmask:255.255.255.128 (/25)

Router R1 (eth0): 195.168.13.1/25 Indirizzi assegnabili agli host: 195.168.13.2/25

195.168.13.126/25 LAN2 indirizzo:195.168.13.128 netmask:255.255.255.128 (/25)


195.168.13.254/27

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Esercizio 8

Abbiamo a disposizione un indirizzo di classe C:195.168.13.0/24

Assegnare indirizzi e maschere di sottorete alle LAN, agli host e al router.

Nota: le interfacce dei router non sono comprese nel numero di host indicato in ciascuna LAN vanno aggiunte

LAN3(7 host)

LAN1(80 host)

LAN2(25 host)

R1 R2R3

eth0 eth0eth0

eth1 eth1

eth1

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Per 4 sotto-reti è necessario utilizzare 2 bit per la Sub_Net_ID rimangono 2^(8-2) – 2 = 62 indirizzi assegnabili ad host e router

La LAN1 ha 80 host +1 router non è possibile definire uno schema di indirizzamento utilizzando il subnetting con maschere di lunghezza fissa proviamo con maschere di lunghezza variabile

Per la LAN1 è sufficiente utilizzare 7 bit per Host_ID (80 host+1) maschera /25



Per il LINK è sufficiente utilizzare 2 bit per Host_ID (2 router) maschera /30

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0 x xx x x x x

1 x x x x x x x1 0 x x x x x x

1 1 x x x x x x

1 0 0 x x x x x

1 0 1 x x x x x

1 1 0 x x x x x

1 1 1 x x x x x

Ultimo byte dell’ind. IP

0 0 x x x x x x

0 1 x x x x x x

Maschera /25 /26 /27 /28 … /30

…

…

…

… 1 1 1 1 1 1 x x

LAN1

LAN2

1 0 1 0 x x x x

…

LAN3

…

… Link

…

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LAN1 indirizzo:195.168.13.0 netmask:255.255.255.128 (/25) Router R1 (eth0): 195.168.13.1/25 Indirizzi assegnabili agli host: 195.168.13.2/25


Router R2 (eth1): 195.168.13.129/27 Router R3 (eth0): 195.168.13.130/27 Indirizzi assegnabili agli host: 195.168.13.131/27



195.168.13.166/28 Link indirizzo:195.168.13.252 netmask:255.255.255.252 (/30)

Router R1 (eth1): 195.168.13.253/30 Router R2 (eth0): 195.168.13.254/30

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Esercizio 9

Un’organizzazione, a cui è stato assegnato lo spazio 140.25.0.0/16, vuole sviluppare una rete VLSM con la seguente struttura:

Specificare le 8 sottoreti di 140.25.0.0/16. Elencare gli indirizzi che possono essere assegnati nella sottorete

#3. Specificare le 16 sottoreti della sottorete #6. Specificare gli indirizzi che possono essere assegnati alla sottorete

#6-3 Specificare le 8 sottoreti di #6-14

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Maschera

/16 /18 /27 /28 … /30/17

0.0

128.0

0.0 64.0

0.0

192.0

128.0

32.0

0.0

96.0

64.0

224.0

192.0

160.0

128.0

/19

Sotto-rete #0 140.25.0.0/19

Sotto-rete #1 140.25.32.0/19

Sotto-rete #2 140.25.64.0/19

Sotto-rete #3 140.25.96.0/19

Sotto-rete #4 140.25.128.0/19

Sotto-rete #5 140.25.160.0/19

Sotto-rete #6 140.25.192.0/19

Sotto-rete #7 140.25.224.0/19

Ultimi 2 byte dell’ind. IP

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56


Gli indirizzi assegnabili della sotto-rete #3 sono:

140.25.96.1/19 140.25.127.254/19

Dalla sotto-rete #6 140.25.192.0/19 è possibile definire 16 sottoreti utilizzando altri 4 bit per la Sub_Net_ID

1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 x x x x x x x x x x x x x

140 25 96 0

0 1

1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 x x x x x x x x x x x x x

140 25 192 0

0 1

1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1

#0 #15

Indirizzi /23

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La sotto-rete 6-3 ha indirizzo 140.25.198.0/23

140.25.198.1/23 140.25.199.254/23 Dalla sotto-rete #6-14 140.25.220.0/23 è possibile

definire altre 8 sottoreti utilizzando altri 3 bit per la Sub_Net_ID

1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 x x x x x x x x x

140 25 198 0

0 1

1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 x x x x x x x x x

140 25 220 0

0 1

0 0 0 1 1 1

#7#0Indirizzi /26

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58

Esercizi proposti (1/5)

Convertire l’indirizzo IP la cui rappresentazione esadecimale è C22F1158 nella notazione decimale a punti.

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59


Si supponga che invece di utilizzare 16 bit per la sezione rete di un indirizzo di classe B, vengano utilizzati 20 bit. Quante reti di classe B ci sarebbero?

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60


Una rete di classe B ha come maschera di sottorete 255.255.240.0. Qual è il massimo numero di host per sottorete?

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61

Quante reti di classe C ci sarebbero se, invece di utilizzare 24 bit per la sezione di rete, ne venissero utilizzati 27? 2^27-2 2^27 2^24


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62

Una rete di classe B ha come maschera di sottorete 255.255.192.0. Qual è il massimo numero di host per

sottorete? Qual è il massimo numero di sottoreti?


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63

Indirizzamento di super-rete

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64

Rimedio

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65

Tecnica Classless Inter-Domain Routing (CIDR)

Concettualmente CIDR comprime un blocco di indirizzi contigui di classe C in una singola immissione rappresentata dalla coppia [indirizzo di rete più piccolo del blocco, numero di blocchi] 192.5.48.0,3 corrisponde a tre reti contigue

192.5.48.0 – 192.5.49.0 – 192.5.50.0 Se gli ISP formano il nucleo di internet il

vantaggio dell’aggregazione è chiaro : La tabella di routing del provider P :

1. Deve fornire un percorso corretto verso ognuno degli abbonati di P

2. Memorizza per tutti gli altri provider una voce che identifica il blocco di indirizzi di proprietà di quel provider

3. Non deve contenere un instradamento per gli abbonati degli altri provider

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66

Aggregazione di reti : esempio

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Aggregazione di reti esempio

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68

Indirizzamento e notazione CIDR

CIDR richiede La dimensione di ogni blocco deve essere una potenza del 2 Maschera di bit per identificarla

Elementi che specificano il blocco di indirizzi : Indirizzo più basso del blocco Maschera di sottorete standard che individui l’estremità del prefisso

di rete Esempio : blocco di 2048 indirizzi a partire da 128.211.168.0

1. Se il blocco è di 2048 indirizzi significa che il prefisso di rete è di 21 bit (32 – 11)

2. Indirizzo più basso x y 10101000 00000000 128.211.168.0

3. Indirizzo più alto x y 10101111 11111111 128.211.175.255

Notazione di super rete 128.211.168.0, 255.255.248.0 128.211.168.0, 2048 128.211.168/21 (NOTAZIONE CIDR o NOTAZIONE SLASH)

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Flessibilità dell’indirizzamento senza classi (RFC 1519)

Se un sito necessita di 2000 indirizzi otto reti in classe C contigue e non una rete in classe B

Se un sito necessita di 8000 indirizzi trentadue reti in classe C contigue

Regole di allocazione cambiate EUROPA da 194.0.0.0 a 195.255.255.255 NORD AMERICA da 198.0.0.0 a 199.255.255.255 SUD e CENTRO AMERICA da 200.0.0.0 a 201.255.255.255 ASIA e PACIFICO da 202.0.0.0 a 203.255.255.255

Ogni regione viene fornita da 32 milioni di indirizzi (2^24)*2

Ogni router esterno all’europa che riceve un pacchetto con indirizzo 194.x.y.z o 195.x.y.z lo dirige sul gateway standard per l’EUROPA

SONO STATI COMPRESSI 32 MILIONI DI INDIRIZZI (Naturlamente le tabelle di routing interne saranno più dettagliate)

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Ottenere un indirizzo di rete

ISP's block 11001000 00010111 00010000 00000000 200.23.16.0/20

Organization 0 11001000 00010111 00010000 00000000 200.23.16.0/23 Organization 1 11001000 00010111 00010010 00000000 200.23.18.0/23 Organization 2 11001000 00010111 00010100 00000000 200.23.20.0/23 ... ….. …. ….Organization 7 11001000 00010111 00011110 00000000 200.23.30.0/23

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CIDR rules/recap.

Agregate block corresponds to number of entries in RT without aggregation that is a power of 2

2, 4, 8, 16, … entries can be aggregated For example 5 entries cannot be aggregated into 1

block Blocks correspond to contiguous address

sequences no “holes” allowed For every Routing Table entry: interface to which

packets are forwarded needs to be the same for all addresses in aggregated block

If non aggregated addresses differ in nth byte, the value of that byte for the lowest address in the block must be multiple of block size

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CIDR rules/recap.

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CIDR rules/recap

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Corso di laurea in INFORMATICA

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