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Nozioni fondamentali sul protocollo TCP/IP per Microsoft Windows: Capitolo 3 - Indirizzi IP

Capitolo 3 - Indirizzi IP

Pubblicato: 2 novembre 2004

Abstract

Nel presente capitolo vengono fornite informazioni dettagliate sugli indirizzi IPv4 e IPv6. Per gli amministratori di rete è importante comprendere entrambi i tipi di indirizzi per l'amministrazione delle reti TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) e per la risoluzione dei problemi relativi alle comunicazioni basate su TCP/IP. Nel capitolo vengono descritti dettagliatamente gli indirizzi di tipo IPv4 (Internet Protocol version 4) e IPv6 (Internet Protocol version 6), le modalità in cui vengono espressi e i tipi di indirizzi unicast assegnati alle interfacce dei nodi di rete.

In questa pagina

Obiettivi del capitolo
Indirizzi IPv4
Indirizzi IPv6
Confronto tra gli indirizzi IPv4 e IPv6
Riepilogo del capitolo
Glossario del capitolo

Obiettivi del capitolo

Al termine di questo capitolo, si sarà in grado di eseguire le seguenti attività:

  • Descrivere la sintassi degli indirizzi e dei prefissi degli indirizzi IPv4 ed eseguire la conversione tra numeri binari e decimali.

  • Elencare i tre tipi di indirizzi IPv4 e fornire esempi per ogni tipo.

  • Descrivere le differenze tra indirizzi IPv4 pubblici, privati e non validi.

  • Descrivere la sintassi degli indirizzi e dei prefissi degli indirizzi IPv6 ed eseguire la conversione tra numeri binari ed esadecimali.

  • Elencare i tre tipi di indirizzi IPv6 e fornire esempi per ogni tipo.

  • Descrivere le differenze tra indirizzi IPv6 unicast locali del collegamento, locali del sito e globali.

  • Convertire un indirizzo IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802 in un identificatore di interfaccia IPv6.

  • Confrontare gli indirizzi e il concetto di indirizzo di tipo IPv4 e IPv6.

Indirizzi IPv4

Un indirizzo IP è un identificatore assegnato a livello di Internet a un'interfaccia o a un insieme di interfacce. Ogni indirizzo IP consente di identificare l'origine o la destinazione dei pacchetti IP. Nel caso di IPv4, ogni nodo in una rete dispone di una o più interfacce, in ognuna delle quali è possibile abilitare il protocollo TCP/IP. Quando si abilita il protocollo TCP/IP in un'interfaccia, si assegnano uno o più indirizzi logici IPv4, automaticamente o manualmente. L'indirizzo IPv4 è di tipo logico in quanto viene assegnato a livello di Internet e non è correlato agli indirizzi utilizzati a livello di interfaccia di rete. Gli indirizzi IPv4 sono composti da 32 bit.

Sintassi degli indirizzi IPv4

Se gli amministratori di rete utilizzassero la notazione binaria per gli indirizzi IPv4, ognuno di tali indirizzi consisterebbe in una stringa a 32 cifre, composta da un'alternanza di 0 e 1. Poiché stringhe di questo tipo sono impegnative da esprimere e ricordare, gli amministratori utilizzano una notazione decimale con punti che separano quattro numeri decimali compresi tra 0 e 255. Ogni numero decimale, noto come ottetto, rappresenta 8 bit, ovvero un byte, dell'indirizzo a 32 bit.

L'indirizzo IPv4 11000000101010000000001100011000 viene ad esempio espresso come 192.168.3.24 nella notazione decimale separata da punti. Per convertire un indirizzo IPv4 da notazione binaria a decimale, è necessario eseguire le operazioni seguenti:

  • Segmentare l'indirizzo in blocchi di 8 bit: 11000000 10101000 00000011 00011000

  • Convertire in formato decimale ognuno dei blocchi: 192 168 3 24

  • Separare i blocchi tramite punti: 192.168.3.24

Quando si fa riferimento a un indirizzo IPv4, si utilizza la notazione w.x.y.z. Nella figura 3-1 è illustrata la struttura di un indirizzo IPv4.

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Figura 3-1  Indirizzo IPv4 in notazione decimale separata da punti

Per acquisire familiarità con la conversione tra formato binario e decimale, fare riferimento alle informazioni sui sistemi di numerazione binario, base2, e decimale, base10, e sulle modalità di conversione tra i due sistemi. In alternativa, è possibile utilizzare la calcolatrice disponibile nel sistema operativo Microsoft® Windows Server™ 2003 o Windows® XP per eseguire la conversione tra formato decimale e binario, sebbene per comprendere meglio il concetto sia preferibile effettuare l'operazione manualmente.

Conversione da formato binario a decimale

Nel sistema di numerazione decimale i numeri vengono espressi utilizzando le cifre comprese tra 0 e 9 e i valori esponenziali di 10. Il numero decimale 207 è dato ad esempio dalla somma di 2x102 + 0x101 + 7x100. Nel sistema di numerazione binario i numeri vengono espressi utilizzando le cifre 1 e 0 e i valori esponenziali di 2. Il numero binario 11001 è dato ad esempio dalla somma di 1x24 + 1x23 + 0x22 + 0x21 + 1x20. Nella notazione decimale separata da punti non sono mai inclusi numeri superiori a 255, in quanto ogni numero decimale rappresenta 8 bit di un indirizzo a 32 bit. Il numero massimo che è possibile esprimere con 8 bit in formato binario è 11111111, che in formato decimale corrisponde a 255.

Nella figura 3-2 sono illustrati le posizioni dei bit e i relativi valori decimali di un numero binario a 8 bit.

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Figura 3-2  Numero binario a 8 bit

Per convertire manualmente da binario a decimale un numero a 8 bit, iniziando dalla parte superiore della figura 3-2, eseguire le operazioni seguenti:

  1. Se la posizione dell'ottavo bit corrisponde a 1, aggiungere 128 al totale.

  2. Se la posizione del settimo bit corrisponde a 1, aggiungere 64 al totale.

  3. Se la posizione del sesto bit corrisponde a 1, aggiungere 32 al totale.

  4. Se la posizione del quinto bit corrisponde a 1, aggiungere 16 al totale.

  5. Se la posizione del quarto bit corrisponde a 1, aggiungere 8 al totale.

  6. Se la posizione del terzo bit corrisponde a 1, aggiungere 4 al totale.

  7. Se la posizione del secondo bit corrisponde a 1, aggiungere 2 al totale.

  8. Se la posizione del primo bit corrisponde a 1, aggiungere 1 al totale.

Nel caso ad esempio del numero binario a 8 bit 10111001:

  1. La posizione dell'ottavo bit corrisponde a 1. Aggiungere 128 al totale. Il totale a questo punto è 128.

  2. La posizione del settimo bit corrisponde a 0.

  3. La posizione del sesto bit corrisponde a 1. Aggiungere 32 al totale. Il totale a questo punto è 160.

  4. La posizione del quinto bit corrisponde a 1. Aggiungere 16 al totale. Il totale a questo punto è 176.

  5. La posizione del quarto bit corrisponde a 1. Aggiungere 8 al totale. Il totale a questo punto è 184.

  6. La posizione del terzo bit corrisponde a 0.

  7. La posizione del secondo bit corrisponde a 0.

  8. La posizione del primo bit corrisponde a 1. Aggiungere 1 al totale. Il totale a questo punto è 185.

Il numero binario 10111001 corrisponde pertanto al numero decimale 185.

Riepilogando, per convertire un numero binario nell'equivalente decimale, sommare gli equivalenti decimali per le posizioni dei bit impostati su 1. Se tutti gli 8 bit sono impostati su 1, sommare 128 + 64 + 32 + 16 + 8 + 4 + 2 + 1 per ottenere 255.

Conversione da formato decimale a binario

Per convertire manualmente da decimale a binario un numero minore o uguale a 255, iniziando dalla colonna decimale della figura 3-2, eseguire le operazioni seguenti:

  1. Se il numero è maggiore di 127, collocare un 1 nella posizione dell'ottavo bit e sottrarre 128 dal numero. In caso contrario, collocare uno 0 nella posizione dell'ottavo bit.

  2. Se il numero rimanente è maggiore di 63, collocare un 1 nella posizione del settimo bit e sottrarre 64 dal numero. In caso contrario, collocare uno 0 nella posizione del settimo bit.

  3. Se il numero rimanente è maggiore di 31, collocare un 1 nella posizione del sesto bit e sottrarre 32 dal numero. In caso contrario, collocare uno 0 nella posizione del sesto bit.

  4. Se il numero rimanente è maggiore di 15, collocare un 1 nella posizione del quinto bit e sottrarre 16 dal numero. In caso contrario, collocare uno 0 nella posizione del quinto bit.

  5. Se il numero rimanente è maggiore di 7, collocare un 1 nella posizione del quarto bit e sottrarre 8 dal numero. In caso contrario, collocare uno 0 nella posizione del quarto bit.

  6. Se il numero rimanente è maggiore di 3, collocare un 1 nella posizione del terzo bit e sottrarre 4 dal numero. In caso contrario, collocare uno 0 nella posizione del terzo bit.

  7. Se il numero rimanente è maggiore di 1, collocare un 1 nella posizione del secondo bit e sottrarre 2 dal numero. In caso contrario, collocare uno 0 nella posizione del secondo bit.

  8. Se il numero rimanente equivale a 1, collocare un 1 nella posizione del primo bit. In caso contrario, collocare uno 0 nella posizione del primo bit.

Di seguito è riportato un esempio della conversione del numero decimale 197 in binario:

  1. Poiché 197 è maggiore di 127, collocare un 1 nella posizione dell'ottavo bit e sottrarre 128 da 197. Si otterrà come risultato 69. Fino a questo momento, il numero binario è 1xxxxxxx.

  2. Poiché 69 è maggiore di 63, collocare un 1 nella posizione del settimo bit e sottrarre 64 da 69. Si otterrà come risultato 5. Fino a questo momento, il numero binario è 11xxxxxx.

  3. Poiché 5 non è maggiore di 31, collocare uno 0 nella posizione del sesto bit. Fino a questo momento, il numero binario è 110xxxxx.

  4. Poiché 5 non è maggiore di 15, collocare uno 0 nella posizione del quinto bit. Fino a questo momento, il numero binario è 1100xxxx.

  5. Poiché 5 non è maggiore di 7, collocare uno 0 nella posizione del quarto bit. Fino a questo momento, il numero binario è 11000xxx.

  6. Poiché 5 è maggiore di 3, collocare un 1 nella posizione del terzo bit e sottrarre 4 da 5. Si otterrà come risultato 1. Fino a questo momento, il numero binario è 110001xx.

  7. Poiché 1 non è maggiore di 1, collocare uno 0 nella posizione del secondo bit. Fino a questo momento, il numero binario è 1100010x.

  8. Poiché 1 è equivalente a 1, collocare un 1 nella posizione del primo bit. Il numero binario finale è 11000101. Il numero decimale 197 corrisponde al numero binario 11000101.

Riepilogando, per convertire un numero decimale in binario, verificare se il numero decimale contiene le quantità rappresentate dalle posizioni dei bit a partire dall'ottavo bit fino al primo. Partendo dalla quantità dell'ottavo bit, ovvero 128, se la quantità è presente, impostare su 1 il bit in quella posizione. Il numero decimale 211 contiene ad esempio 128, 64, 16, 2 e 1. In notazione binaria il numero corrisponde pertanto a 11010011.

Prefissi degli indirizzi IPv4

Ogni bit di un indirizzo IPv4 univoco ha un valore definito. I prefissi degli indirizzi IPv4 indicano tuttavia un intervallo di indirizzi IPv4 in cui zero o più bit di ordine superiore sono fissati su valori specifici e i rimanenti bit variabili di ordine inferiore sono impostati su zero. I prefissi degli indirizzi sono in genere utilizzati per esprimere un intervallo di indirizzi consentiti, identificatori di rete assegnati a subnet e route.

Per esprimere un prefisso di un indirizzo IPv4, è necessario identificare i bit di ordine superiore fissi e il relativo valore. È quindi possibile utilizzare la notazione della lunghezza del prefisso o la notazione decimale separata da punti.

Notazione della lunghezza del prefisso

Se si utilizza la notazione della lunghezza del prefisso, i prefissi degli indirizzi vengono espressi come IndirizzoIniziale/LunghezzaPrefisso, dove:

  • IndirizzoIniziale è l'espressione in notazione decimale separata da punti del primo indirizzo matematicamente possibile nell'intervallo. Per comporre l'indirizzo iniziale, impostare i bit fissi sui relativi valori definiti e i bit rimanenti su 0.

  • LunghezzaPrefisso indica il numero di bit fissi di ordine superiore nell'indirizzo.

Il prefisso dell'indirizzo IPv4 131.107.0.0/16 specifica ad esempio un intervallo di 65.536 indirizzi. La lunghezza del prefisso, 16, specifica che tutti gli indirizzi nell'intervallo iniziano con gli stessi 16 bit, che rappresentano l'indirizzo iniziale. Poiché i primi 16 bit dell'indirizzo iniziale sono fissati a 10000011 01101011, ovvero 131 107 in formato decimale, tutti gli indirizzi nell'intervallo hanno 131 come primo ottetto e 107 come secondo ottetto. Poiché ci sono 16 bit variabili negli ultimi due ottetti, sono disponibili in tutto 216 o 65.536 indirizzi possibili.

Per specificare un prefisso di un indirizzo tramite la notazione della lunghezza del prefisso, è necessario creare l'indirizzo iniziale impostando tutti i bit variabili su 0, convertire l'indirizzo nella notazione decimale separata da punti, quindi aggiungere una barra e il numero di bit fissi, ovvero la lunghezza del prefisso, dopo l'indirizzo iniziale.

Il prefisso dell'indirizzo IPv4 131.107.0.0/16 ha 16 bit fissi (10000011 01101011). L'indirizzo iniziale è composto dai 16 bit fissi, mentre gli ultimi 16 bit sono impostati su 0. Il risultato è pertanto 10000011 01101011 00000000 00000000 o 131.107.0.0. È quindi necessario aggiungere una barra e specificare il numero di bit fissi (/16) per esprimere il prefisso dell'indirizzo, ad esempio 131.107.0.0/16.

La notazione della lunghezza del prefisso è detta anche notazione CIDR (Classless Inter-Domain Routing).

Notazione decimale separata da punti

È anche possibile esprimere la lunghezza del prefisso di un indirizzo IPv4 come numero a 32 bit in notazione decimale separata da punti. Per utilizzare questo metodo, impostare tutti i bit fissi su 1 e tutti quelli variabili su 0, quindi convertire il risultato in notazione decimale separata da punti. Continuando a utilizzare l'esempio precedente, impostare i 16 bit fissi su 1 e i 16 bit variabili su 0. Il risultato sarà 11111111 11111111 00000000 00000000 o 255.255.0.0. Il prefisso dell'indirizzo viene espresso come 131.107.0.0, 255.255.0.0. Questo tipo di espressione della lunghezza del prefisso come numero decimale separato da punti è detta anche notazione network mask o subnet mask.

Nella tabella 3-1 sono elencati i valori decimali di un ottetto quando si impostano su 1 i bit di ordine superiore successivi di un numero a 8 bit.

Numero di bit

Formato binario

Formato decimale

0

00000000

0

1

10000000

128

2

11000000

192

3

11100000

224

4

11110000

240

5

11111000

248

6

11111100

252

7

11111110

254

8

11111111

255

Tabella 3-1  Valori decimali per le lunghezze dei prefissi

Quando si configurano i prefissi degli indirizzi IPv4 in Windows, si utilizza più frequentemente la notazione subnet mask rispetto a quella della lunghezza del prefisso. È tuttavia necessario conoscere entrambi i tipi di notazione, in quanto in alcune finestre di dialogo per la configurazione di Windows è necessario utilizzare la notazione della lunghezza del prefisso e non la subnet mask e inoltre perché il protocollo IPv6 supporta solo la notazione della lunghezza del prefisso.

Tipi di indirizzi IPv4

Tramite gli standard Internet vengono definiti i tipi di indirizzi IPv4 seguenti:

  • Unicast

    Assegnati a una singola interfaccia di rete situata in una subnet specifica e utilizzati per le comunicazioni uno-a-uno.

  • Multicast

    Assegnati a una o più interfacce di rete situate in diverse subnet e utilizzati per le comunicazioni uno-a-molti.

  • Broadcast

    Assegnati a tutte le interfacce di rete situate in una subnet e utilizzati per le comunicazioni uno-a-tutti nella subnet.

Nelle sezioni seguenti vengono descritti dettagliatamente questi tipi di indirizzi.

Indirizzi unicast IPv4

Un indirizzo unicast IPv4 identifica la posizione di un'interfaccia nella rete, nello stesso modo in cui un indirizzo stradale identifica una casa in un isolato. Proprio come gli indirizzi stradali devono identificare un'unica abitazione, gli indirizzi unicast IPv4 devono essere globalmente univoci e avere un formato uniforme.

Ogni indirizzo unicast IPv4 include una parte riservata all'ID di rete e una all'ID host.

  • La parte riservata all'ID di rete, detto anche indirizzo di rete, di un indirizzo unicast IPv4 identifica l'insieme di interfacce che si trovano nello stesso segmento di rete fisico o logico, i cui confini sono definiti dai router IPv4. Un segmento di rete in una rete TCP/IP è anche detto subnet o collegamento. Tutti i nodi nella stessa subnet fisica o logica devono utilizzare lo stesso ID di rete e tale ID deve essere univoco nell'intera rete TCP/IP.

  • La parte riservata all'ID host, detto anche indirizzo host, di un indirizzo unicast IPv4 identifica l'interfaccia di un nodo di rete in una subnet. L'ID host deve essere univoco all'interno del segmento di rete.

Nella figura 3-3 è illustrata la struttura di un indirizzo unicast IPv4 di esempio.

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Figura 3-3  Struttura di un indirizzo unicast IPv4 di esempio

Se l'ID di rete è univoco nella rete TCP/IP e l'ID host è univoco nel segmento di rete, l'intero indirizzo unicast IPv4 è univoco nell'intera rete TCP/IP.

Classi di indirizzi Internet

In Internet sono state originariamente definite classi di indirizzi per assegnare in modo sistematico i prefissi degli indirizzi di reti di varie dimensioni. La classe di un indirizzo definisce il numero di bit utilizzati per l'ID di rete e di bit utilizzati per l'ID host. Le classi di indirizzi definiscono inoltre il numero possibile di reti e quello di host per rete. Delle cinque classi di indirizzi esistenti, le classi A, B e C sono state riservate agli indirizzi unicast IPv4. La classe D è stata riservata agli indirizzi multicast IPv4 e la classe E a un utilizzo di tipo sperimentale.

Gli ID di rete di classe A sono stati assegnati alle reti con un numero di host molto elevato. La lunghezza del prefisso degli ID di rete di classe A è di soli 8 bit. In questo modo, tramite i 24 bit rimanenti è possibile identificare fino a 16.777.214 ID host. A causa tuttavia della limitata lunghezza del prefisso, il numero di reti di classe A può essere al massimo 126. In primo luogo, il bit di ordine superiore in un ID di rete di classe A è sempre impostato su 0. In questo modo, il numero di ID di rete di classe A si riduce da 256 a 128. In secondo luogo, gli indirizzi in cui i primi otto bit sono impostati su 00000000 non possono essere assegnati in quanto costituiscono un ID di rete riservato. Infine, gli indirizzi in cui i primi otto bit sono impostati su 01111111, ovvero 127 in formato decimale, non possono essere assegnati in quanto sono riservati per gli indirizzi di loopback. A causa di queste ultime due convenzioni, il numero di ID di rete di classe A passa da 128 a 126.

Per qualsiasi ID di rete IPv4, i due ID host in cui tutti i bit relativi all'host sono impostati su 0, ovvero l'ID host costituito da soli valori 0, o su 1, ovvero l'ID host costituito da soli valori 1, non possono essere assegnati alle interfacce dei nodi di rete. A causa di questa convenzione, il numero di ID host in ogni rete di classe A viene ridotto da 16.777.216 (224) a 16.777.214.

Nella figura 3-4 è illustrata la struttura degli indirizzi di classe A.

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Figura 3-4  Struttura degli indirizzi di classe A

Gli ID di rete di classe B sono stati assegnati alle reti di medie e grandi dimensioni. Negli indirizzi di queste reti i primi 16 bit specificano una rete particolare e gli ultimi 16 un host particolare. I due bit di ordine superiore in un indirizzo di classe B sono tuttavia sempre impostati su 10, pertanto il prefisso dell'indirizzo per tutti gli indirizzi e le reti di classe B corrisponde a 128.0.0.0/2 oppure a 128.0.0.0, 192.0.0.0. Negli indirizzi di classe B 14 bit sono dedicati agli ID di rete e 16 bit agli ID host e pertanto tali indirizzi possono essere assegnati a 16.384 reti con un numero massimo di 65.534 host per rete.

Nella figura 3-5 è illustrata la struttura degli indirizzi di classe B.

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Figura 3-5  Struttura degli indirizzi di classe B

Gli indirizzi di classe C sono stati assegnati alle reti di piccole dimensioni. Negli indirizzi di queste reti i primi 24 bit specificano una rete particolare e gli ultimi 8 host particolari. I tre bit di ordine superiore in un indirizzo di classe C sono tuttavia sempre impostati su 110, pertanto il prefisso dell'indirizzo per tutti gli indirizzi e le reti di classe C corrisponde a 192.0.0.0/3 oppure a 192.0.0.0, 224.0.0.0. Negli indirizzi di classe C 21 bit sono dedicati agli ID di rete e 8 bit agli ID host, pertanto tali indirizzi possono essere assegnati a 2.097.152 reti con un numero massimo di 254 host per rete.

Nella figura 3-6 è illustrata la struttura degli indirizzi di classe C.

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Figura 3-6  Struttura degli indirizzi di classe C

Gli indirizzi di classe D sono riservati a indirizzi multicast IPv4. I quattro bit di ordine superiore in un indirizzo di classe D sono sempre impostati su 1110, pertanto il prefisso dell'indirizzo per tutti gli indirizzi di classe D corrisponde a 224.0.0.0/4 oppure a 224.0.0.0, 240.0.0.0. Per ulteriori informazioni, vedere la sezione "Indirizzi multicast IPv4" in questo capitolo.

Gli indirizzi di classe E sono riservati a un utilizzo di tipo sperimentale. I quattro bit di ordine superiore in un indirizzo di classe E sono impostati su 1111, pertanto il prefisso dell'indirizzo per tutti gli indirizzi di classe E corrisponde a 240.0.0.0/4 oppure a 240.0.0.0, 240.0.0.0.

Nella tabella 3-2 è riportato un riepilogo delle classi di indirizzi Internet A, B e C che possono essere utilizzate per gli indirizzi unicast IPv4.

Classe

Valore di w

Parte riservata all'ID di rete

Parte riservata all'ID host

ID di rete

ID host per rete

A

1-126

w

x.y.z

126

16.277.214

B

127-191

w.x

y.z

16.384

65.534

C

192-223

w.x.y

z

2.097.152

254

Tabella 3-2  Riepilogo delle classi di indirizzi Internet

Indirizzi Internet moderni

Le classi di indirizzi Internet rappresentano un metodo obsoleto di allocazione degli indirizzi unicast, che si è rivelato poco efficace. Un'organizzazione di grandi dimensioni con una rete di classe A può ad esempio avere fino a 16.777.214 host. Se tuttavia l'organizzazione utilizza solo 70.000 ID host, verranno sprecati 16.707.214 indirizzi unicast IPv4 potenziali.

Dal 1993, i prefissi degli indirizzi IPv4 vengono assegnati in base alle effettive esigenze delle organizzazioni relativamente agli indirizzi unicast IPv4 a cui sia possibile accedere via Internet. Questo metodo è noto anche come CIDR (Classless Inter-Domain Routing). Se, ad esempio, un'organizzazione determina di avere bisogno di 2.000 indirizzi unicast IPv4 a cui sia possibile accedere via Internet, l'autorità ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers) oppure un provider di servizi Internet (ISP, Internet Service Provider) provvederà all'allocazione di un prefisso degli indirizzi IPv4 con 21 bit fissi e 11 bit riservati agli ID host. Tramite questi 11 bit è possibile creare 2.046 indirizzi unicast IPv4.

Generalmente le allocazioni di indirizzi basati sulla notazione CIDR iniziano con 24 bit assegnati all'ID di rete e 8 all'ID host. Nella tabella 3-3 sono indicate le diverse lunghezze dei prefissi in base al numero di ID host richiesti per quanto riguarda le allocazioni di indirizzi basati su CIDR.

Numero di ID host

Lunghezza del prefisso

Notazione decimale separata da punti

2-254          

/24

255.255.255.0

255-510        

/23

255.255.254.0

511-1.022         

/22

255.255.252.0

1.021-2.046          

/21

255.255.248.0

2.047-4.094          

/20

255.255.240.0

4.095-8.190        

/19

255.255.224.0

8.191-16.382        

/18

255.255.192.0

16.383-32.766         

/17

255.255.128.0

32.767-65.534         

/16

255.255.0.0

Tabella 3-3  Requisiti relativi a ID host e lunghezze dei prefissi degli indirizzi basati su CIDR

Indirizzi pubblici

Se si desidera disporre di connettività diretta a Internet, ovvero tramite instradamento, è necessario utilizzare gli indirizzi pubblici. Se si desidera disporre di connettività indiretta, ovvero tramite proxy o conversione, è possibile utilizzare sia indirizzi pubblici che privati. Se la rete Intranet non è connessa a Internet in alcun modo, è possibile utilizzare tutti gli indirizzi unicast IPv4 desiderati. Se tuttavia la rete Intranet è connessa a Internet, è necessario utilizzare indirizzi privati per evitare problemi di rinumerazione.

L'autorità ICANN assegna gli indirizzi pubblici, che consistono in ID di rete di classe allocati in passato o, più recentemente, in prefissi di indirizzi basati su CIDR e la cui univocità in Internet è garantita. Per i prefissi degli indirizzi basati su CIDR, il valore di w, ovvero del primo ottetto, è compreso tra 1 e 126 e tra 128 e 223, ad eccezione dei prefissi degli indirizzi privati, descritti nella sezione "Indirizzi privati" del presente capitolo.

Quando l'autorità ICANN assegna un prefisso di un indirizzo pubblico a un'organizzazione, vengono aggiunte route ai router Internet affinché il traffico che corrisponde al prefisso dell'indirizzo possa raggiungere l'organizzazione. Quando, ad esempio, a un'organizzazione viene assegnato un prefisso di un indirizzo, tale prefisso esiste anche come route nei router Internet. I pacchetti IPv4 inviati a un indirizzo con il prefisso assegnato vengono instradati alla destinazione corretta.

Indirizzi non validi

Nelle reti Intranet di organizzazioni private in cui non è necessaria una connessione Internet è possibile scegliere lo schema di indirizzi desiderato, anche utilizzando prefissi di indirizzi pubblici assegnati dall'autorità ICANN ad altre reti. Se successivamente l'organizzazione privata decide di utilizzare una connessione diretta a Internet, tali indirizzi possono entrare in conflitto con gli indirizzi pubblici esistenti, diventando indirizzi non validi. Le organizzazioni con indirizzi non validi non possono ricevere traffico verso tali indirizzi, in quanto tramite i router Internet viene inviato il traffico destinato ai prefissi degli indirizzi allocati dall'autorità ICANN e non alle organizzazioni che utilizzano indirizzi non validi.

Se, ad esempio, un'organizzazione decide di utilizzare il prefisso 206.73.118.0/24 per gli indirizzi nella propria rete Intranet, poiché l'autorità ICANN ha assegnato tale prefisso a Microsoft Corporation, nei router Internet sono presenti route per l'invio dei pacchetti IPv4 con prefisso 206.73.118.0/24 a Microsoft. Fino a quando l'organizzazione privata non si connette a Internet, non si verifica alcun problema, in quanto i due prefissi degli indirizzi si trovano in reti IPv4 separate e pertanto gli indirizzi sono univoci in ognuna delle reti. Se successivamente l'organizzazione privata si connette direttamente a Internet e continua a utilizzare il prefisso 206.73.118.0/24, il traffico inviato tramite Internet a tali indirizzi arriverà a Microsoft e non all'organizzazione privata.

Indirizzi privati

Ogni interfaccia IPv4 deve disporre di un indirizzo IPv4 univoco nella rete IPv4. Nel caso di Internet, ogni interfaccia IPv4 in una subnet connessa a Internet deve disporre di un indirizzo IPv4 univoco in Internet. Con l'espandersi di Internet, per le organizzazioni connesse è diventato necessario disporre di un indirizzo pubblico per ogni interfaccia nella rete Intranet. Questo motivo ha portato a un'ingente richiesta di indirizzi del pool di indirizzi pubblici disponibili.

Analizzando le necessità delle organizzazioni per quanto riguarda gli indirizzi, i progettisti di Internet si sono resi conto del fatto che per molte organizzazioni la maggior parte degli host non necessitava di connettività diretta a Internet. Per gli host per cui era necessario un insieme specifico di servizi Internet, ad esempio accesso Web e posta elettronica, l'accesso a tali servizi avveniva tramite gateway di livello applicazione, ad esempio server proxy e server di posta elettronica. Di conseguenza, per la maggior parte delle organizzazioni erano necessari solo pochi indirizzi pubblici per i nodi direttamente connessi a Internet, ad esempio proxy, server, router, firewall e convertitori.

Per gli host all'interno dell'organizzazione che non necessitavano di accesso diretto a Internet, erano necessari indirizzi IPv4 che non duplicassero indirizzi pubblici già assegnati. Per risolvere questo problema di assegnazione degli indirizzi, è stato deciso di riservare una parte dello spazio degli indirizzi IPv4 agli indirizzi privati. Gli indirizzi IPv4 nello spazio degli indirizzi privati sono noti come indirizzi privati e non vengono mai assegnati come indirizzi pubblici. Poiché gli spazi degli indirizzi pubblici e privati non si sovrappongono, gli indirizzi privati non rappresentano mai un duplicato di quelli pubblici.

Nella specifica RFC 1918 vengono definiti i seguenti prefissi per lo spazio degli indirizzi privati:

  • 10.0.0.0/8  (10.0.0.0, 255.0.0.0)

    Consente il seguente intervallo di indirizzi unicast IPv4 validi: da 10.0.0.1 a 10.255.255.254. Il prefisso 10.0.0.0/8 ha 24 bit per l'host che possono essere utilizzati per qualsiasi schema di indirizzi all'interno di un'organizzazione privata.

  • 172.16.0.0/12 (172.16.0.0, 255.240.0.0)

    Consente il seguente intervallo di indirizzi unicast IPv4 validi: da 172.16.0.1 a 172.31.255.254. Il prefisso 172.16.0.0/12 ha 20 bit per l'host che possono essere utilizzati per qualsiasi schema di indirizzi all'interno di un'organizzazione privata.

  • 192.168.0.0/16 (192.168.0.0, 255.255.0.0)

    Consente il seguente intervallo di indirizzi unicast IPv4 validi: da 192.168.0.1 a 192.168.255.254. Il prefisso 192.168.0.0/16 ha 16 bit per l'host che possono essere utilizzati per qualsiasi schema di indirizzi all'interno di un'organizzazione privata.

Poiché l'autorità ICANN non assegnerà mai gli indirizzi IPv4 nello spazio degli indirizzi privati a un'organizzazione connessa a Internet, i router Internet non conterranno mai route agli indirizzi privati. Non è possibile connettersi a un indirizzo privato in Internet. Un host con un indirizzo privato deve pertanto inviare le proprie richieste di traffico Internet a un gateway di livello applicazione, ad esempio un server proxy, che disponga di un indirizzo pubblico valido oppure tramite un dispositivo NAT (Network Address Translation) in grado di convertire l'indirizzo privato in un indirizzo pubblico valido.

Indirizzi IP privati automatici

Come descritto nel capitolo 1 "Introduzione al protocollo TCP/IP", è possibile configurare un'interfaccia in un computer in cui è in esecuzione Windows Server 2003 o Windows XP in modo che per tale interfaccia possa essere configurato automaticamente un indirizzo IPv4. Se tramite il computer non viene contattato un server DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol), viene utilizzata la configurazione alternativa, come specificato nella scheda Configurazione alternativa della finestra di dialogo delle proprietà del componente Protocollo Internet (TCP/IP).

Se nella scheda Configurazione alternativa è selezionata l'opzione Indirizzo IP privato automatico e non è possibile trovare un server DHCP, per il componente TCP/IP di Windows viene utilizzata la funzionalità APIPA (Automatic Private IP Addressing). Tramite il componente TCP/IP viene selezionato in modo casuale un indirizzo IPv4 dal prefisso degli indirizzi 169.254.0.0/16 e viene assegnata la subnet mask 255.255.0.0. L'autorità ICANN ha riservato questo prefisso degli indirizzi, che non può essere raggiunto in Internet. La funzionalità APIPA consente alle reti SOHO (Small Office/Home Office) con un'unica subnet di utilizzare il protocollo TCP/IP senza che sia necessario che un amministratore configuri e aggiorni gli indirizzi statici o amministri un server DHCP. Tramite la funzionalità APIPA non viene configurato un gateway predefinito e pertanto è possibile scambiare traffico solo con gli altri nodi nella subnet.

Indirizzi IPv4 speciali

Di seguito sono indicati gli indirizzi IPv4 speciali:

  • 0.0.0.0

    Conosciuto come indirizzo IPv4 non specificato, indica l'assenza di un indirizzo. L'indirizzo non specificato viene utilizzato solo come indirizzo di origine quando il nodo IPv4 non è configurato come indirizzo IPv4 e dal nodo viene eseguito il tentativo di ottenere un indirizzo tramite un protocollo di configurazione, ad esempio DHCP.

  • 127.0.0.1

    Conosciuto come indirizzo di loopback IPv4, è assegnato a un'interfaccia di loopback interna. Questa interfaccia consente a un nodo di inviare pacchetti a se stesso.

Informazioni sull'assegnazione degli indirizzi unicast IPv4

Quando si assegnano ID di rete alle subnet di un'organizzazione, è necessario attenersi alle indicazioni seguenti:

  • L'ID di rete deve essere univoco all'interno della rete IPv4.

    Se gli host possono accedere direttamente a Internet dalla subnet, è necessario utilizzare un prefisso di indirizzo pubblico IPv4 assegnato dall'autorità ICANN o da un provider di servizi Internet. Se gli host non possono accedere direttamente a Internet dalla subnet, utilizzare un prefisso di indirizzo pubblico valido oppure un prefisso di indirizzo privato univoco nella rete Intranet privata.

  • L'ID di rete non può iniziare con il numero 0 o 127.

    Entrambi questi valori per il primo ottetto sono riservati e non possono essere utilizzati per gli indirizzi unicast IPv4.

Quando si assegnano ID host alle interfacce dei nodi in una subnet IPv4, è necessario attenersi alle indicazioni seguenti:

  • L'ID host deve essere univoco all'interno della subnet.

  • Non è possibile utilizzare gli ID host costituiti da tutti 0 o tutti 1.

Quando si definisce l'intervallo di indirizzi unicast IPv4 validi per un determinato prefisso di indirizzo, utilizzare la seguente procedura standard:

  • Per il primo indirizzo unicast IPv4 nell'intervallo, impostare su 0 tutti i bit relativi all'host disponibili nell'indirizzo, ad eccezione del bit di ordine inferiore, che deve essere impostato su 1.

  • Per l'ultimo indirizzo unicast IPv4 nell'intervallo, impostare su 1 tutti i bit relativi all'host disponibili nell'indirizzo, ad eccezione del bit di ordine inferiore, che deve essere impostato su 0.

Per esprimere ad esempio l'intervallo di indirizzi per il prefisso 192.168.16.0/20:

  • Il primo indirizzo unicast IPv4 nell'intervallo è 11000000 10101000 00010000 00000001, dove i bit relativi all'host sono indicati in grassetto, oppure 192.168.16.1.

  • L'ultimo indirizzo unicast IPv4 nell'intervallo è 11000000 10101000 00011111 11111110, dove i bit relativi all'host sono indicati in grassetto, oppure 192.168.31.254.

L'intervallo di indirizzi per il prefisso 192.168.16.0/20 è compreso pertanto tra 192.168.16.1 e 192.168.21.254.

Indirizzi multicast IPv4

Il protocollo IPv4 prevede l'utilizzo di indirizzi multicast per la distribuzione di singoli pacchetti da un'origine a più destinazioni. In una rete Intranet IPv4 abilitata per le comunicazioni multicast, tramite i router un pacchetto IPv4 destinato a un indirizzo multicast IPv4 viene inviato alle subnet in cui vi sono host in ascolto del traffico inviato all'indirizzo multicast IPv4. Tramite il protocollo multicast IPv4 vengono trasmessi in modo efficace molti tipi di comunicazioni da un'origine a più destinazioni.

Gli indirizzi multicast IPv4 sono definiti dalla classe D di indirizzi Internet: 224.0.0.0/4. L'intervallo di indirizzi multicast IPv4 è compreso tra 224.0.0.0 e 239.255.255.255. Gli indirizzi multicast IPv4 per il prefisso 224.0.0.0/24, ovvero da 224.0.0.0 a 224.0.0.255, sono riservati per il traffico multicast in una subnet locale.

Indirizzi broadcast IPv4

Il protocollo IPv4 prevede l'utilizzo di un insieme di indirizzi per la distribuzione di pacchetti da un'origine a tutte le interfacce nella subnet. I pacchetti inviati agli indirizzi broadcast IPv4 vengono elaborati da tutte le interfacce nella subnet. Di seguito sono indicati i tipi di indirizzi broadcast IPv4:

  • Broadcast di rete

    Indirizzo formato impostando su 1 tutti i bit relativi all'host per un prefisso di un indirizzo di classe. 131.107.255.255 è ad esempio un indirizzo broadcast di rete per l'ID di rete di classe 131.107.0.0/16. Tramite gli indirizzi broadcast di rete vengono inviati pacchetti a tutte le interfacce di una rete di classe. Tramite i router IPv4 non vengono inoltrati pacchetti broadcast di rete.

  • Broadcast di subnet

    Indirizzo formato impostando su 1 tutti i bit relativi all'host per un prefisso di un indirizzo senza classe. 131.107.26.255 è ad esempio un indirizzo broadcast di rete per l'ID di rete senza classe 131.107.26.0/24. Tramite gli indirizzi broadcast di subnet vengono inviati pacchetti a tutti gli host di una rete senza classe. Tramite i router IPv4 non vengono inoltrati pacchetti broadcast di subnet.

    Per un prefisso di indirizzo di classe, non vi è alcun indirizzo broadcast di subnet ma solo un indirizzo broadcast di rete. Per un prefisso di indirizzo senza classe, non vi è alcun indirizzo broadcast di rete ma solo un indirizzo broadcast di subnet.

  • Broadcast diretto a tutte le subnet

    Indirizzo formato impostando su 1 i bit relativi all'host dell'ID di rete di classe per un prefisso di un indirizzo senza classe. Questo tipo di indirizzo è indicato come obsoleto nella specifica RFC 1812. Un pacchetto inviato all'indirizzo broadcast diretto a tutte le subnet era destinato a raggiungere tutti gli host di tutte le subnet di un ID di rete di classe con subnet. 131.107.255.255 è ad esempio l'indirizzo broadcast diretto a tutte le subnet per l'ID di rete con subnet 131.107.26.0/24. L'indirizzo broadcast diretto a tutte le subnet è l'indirizzo broadcast di rete dell'ID di rete di classe originale.

  • Broadcast limitato

    Indirizzo formato impostando su 1 tutti i 32 bit dell'indirizzo IPv4, ovvero 255.255.255.255. L'indirizzo broadcast limitato è utilizzato per la distribuzione uno-a-tutti nella subnet locale quando l'ID di rete locale è sconosciuto. L'indirizzo broadcast limitato viene generalmente utilizzato dai nodi IPv4 solo durante un processo di configurazione automatico, ad esempio BOOTP (Boot Protocol) o DHCP. Un client DHCP deve ad esempio utilizzare l'indirizzo broadcast limitato per tutto il traffico inviato prima che tramite il server DHCP venga riconosciuto l'uso della configurazione dell'indirizzo IPv4 offerta.

Indirizzi IPv6

La differenza più ovvia tra protocollo IPv6 e IPv4 è costituita dalle dimensioni dell'indirizzo. Un indirizzo IPv6 ha una lunghezza di 128 bit ed è pertanto quattro volte più lungo di un indirizzo IPv6. Uno spazio degli indirizzi a 32 bit consente di creare 232 o 4.294.967.296 indirizzi. Uno spazio degli indirizzi a 128 bit consente di creare 2128 o 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456, ovvero 3,4x1038, indirizzi.

Lo spazio degli indirizzi IPv4 è stato progettato alla fine degli anni '70, quando nessuno avrebbe potuto immaginare che sarebbe stato possibile esaurire gli indirizzi. Tuttavia, a causa dell'allocazione originale di ID di rete basati su classi di indirizzi Internet e del recente aumento di host presenti in Internet, lo spazio degli indirizzi IPv4 si è progressivamente esaurito fino al punto che a partire dal 1992 è diventata chiara la necessità di una sostituzione.

Con il protocollo IPv6, è ancora più difficile immaginare che lo spazio degli indirizzi possa venire esaurito. Per disporre di un riferimento, è possibile pensare che uno spazio degli indirizzi a 128 bit offre 655.570.793.348.866.943.898.599, ovvero 6,5x1023, indirizzi per ogni metro quadrato della superficie terrestre. La decisione di utilizzare 128 bit per gli indirizzi IPv6 non è stata presa per garantire che ogni metro quadrato della superficie terrestre potesse disporre di 6,5x1023 indirizzi. Le dimensioni relativamente grandi dello spazio degli indirizzi IPv6 sono state piuttosto progettate per offrire allocazione e routing efficaci in grado di riflettere la topologia della rete Internet attuale e per adattarsi agli indirizzi MAC (Media Access Control) utilizzati dalle più recenti tecnologie di rete. L'utilizzo di 128 bit consente di disporre di più livelli di gerarchia e di maggiore flessibilità per la progettazione di routing e indirizzi gerarchici, caratteristiche non disponibili con gli indirizzi Internet basati su IPv4.

Nella specifica RFC 3513 viene descritta l'architettura degli indirizzi IPv6.

Sintassi degli indirizzi IPv6

Gli indirizzi IPv4 sono rappresentati in notazione decimale separata da punti. Gli indirizzi IPv6, a 128 bit, vengono divisi in blocchi da 16 bit, ognuno dei quali viene convertito in un numero esadecimale a 4 cifre, secondo il sistema di numerazione a base 16. I blocchi sono separati da un segno di due punti. La rappresentazione risultante è nota come esadecimale separata da due punti.

Di seguito è rappresentato un indirizzo IPv6 in forma binaria:

0011111111111110001010010000000011010000000001010000000000000000

0000001010101010000000001111111111111110001010001001110001011010

L'indirizzo a 128 bit viene suddiviso in blocchi di 16 bit:

0011111111111110   0010100100000000   1101000000000101   0000000000000000  0000001010101010   0000000011111111   1111111000101000   1001110001011010    

Ogni blocco di 16 bit viene convertito in formato esadecimale e i blocchi adiacenti sono separati dal segno di due punti. Il risultato è il seguente:

3FFE:2900:D005:0000:02AA:00FF:FE28:9C5A

La rappresentazione IPv6 può essere ulteriormente semplificata eliminando gli zeri iniziali all'interno di ogni blocco di 16 bit. È tuttavia necessario che ogni blocco contenga almeno una cifra. Eliminando gli zeri iniziali, la rappresentazione dell'indirizzo diventa la seguente:

3FFE:2900:D005:0:2AA:FF:FE28:9C5A

Conversione tra formato binario ed esadecimale

Nel sistema di numerazione esadecimale i numeri vengono espressi utilizzando le cifre comprese tra 0 e 9, le lettere A, B, C, D, E ed F e i valori esponenziali di 16. Nella tabella 3-4 sono indicati gli equivalenti decimali, esadecimali e binari dei numeri compresi tra 0 e 15.

Formato decimale

Formato esadecimale

Formato binario

0

0

0000

1

1

0001

2

2

0010

3

3

0011

4

4

0100

5

5

0101

6

6

0110

7

7

0111

8

8

1000

9

9

1001

10

A

1010

11

B

1011

12

C

1100

13

D

1101

14

E

1110

15

F

1111

Tabella 3-4  Conversioni tra formato decimale, esadecimale e binario

Per convertire un numero esadecimale in binario, convertire ogni cifra esadecimale nell'equivalente a 4 bit. Per convertire ad esempio il numero esadecimale 0x03D8 in binario, convertire ogni cifra esadecimale, ovvero 0, 3, D e 8, in formato binario. 0x03D8 corrisponde pertanto a 0000 0011 1101 1000 o a 0000001111011000.

Per convertire un numero binario in esadecimale, suddividere il numero binario in blocchi di 4 bit, iniziando dal bit di ordine inferiore. Convertire quindi ogni blocco di 4 bit nell'equivalente esadecimale. Per convertire ad esempio il numero binario 0110000110101110 in esadecimale, suddividere innanzitutto in blocchi di 4 bit l'intero numero, ad esempio 0110 0001 1010 1110. Convertire quindi ogni blocco in cifre esadecimali, ovvero 0x61AE.

In alternativa, è possibile utilizzare la calcolatrice disponibile nel sistema operativo Windows Server™ 2003 o Windows XP per eseguire la conversione tra formato esadecimale e binario, sebbene per comprendere meglio il concetto sia preferibile effettuare l'operazione manualmente. Per la conversione tra formato decimale ed esadecimale, che non è necessaria di frequente per gli indirizzi IPv6, utilizzare la calcolatrice di Windows.

Compressione degli zeri

Alcuni tipi di indirizzi contengono lunghe sequenze di zeri. Per semplificare ulteriormente la rappresentazione degli indirizzi IPv6, una sequenza contigua di blocchi di 16 bit impostati su 0 nel formato esadecimale separato da due punti può essere compressa in "::", formato noto come due punti doppio.

È ad esempio possibile comprimere l'indirizzo unicast IPv6 FE80:0:0:0:2AA:FF:FE9A:4CA2 in FE80::2AA:FF:FE9A:4CA2 e l'indirizzo multicast IPv6 FF02:0:0:0:0:0:0:2 in FF02::2.

È possibile utilizzare la compressione degli zeri solo per una singola serie contigua di blocchi di 16 bit espressi in notazione esadecimale separata da due punti. Non è possibile utilizzare la compressione degli zeri per includere una parte di un blocco di 16 bit. Non è ad esempio possibile esprimere FF02:30:0:0:0:0:0:5 come FF02:3::5.

Per determinare quanti bit 0 sono rappresentati da "::", è possibile contare il numero di blocchi nell'indirizzo compresso, sottrarre tale numero da 8, quindi moltiplicare il risultato per 16. L'indirizzo FF02::2 è ad esempio costituito da due blocchi, ovvero "FF02" e "2", e pertanto gli altri 6 blocchi di 16 bit, in totale 96 bit, sono stati compressi.

La compressione degli zeri può essere utilizzata una sola volta in un determinato indirizzo. In caso contrario, non sarebbe possibile determinare il numero di bit 0 rappresentati da ogni istanza di "::". Se un indirizzo contiene due serie di blocchi di zeri della stessa lunghezza e non vi sono altre serie di blocchi di zeri più lunghe, per convenzione il blocco più a sinistra viene espresso come "::".

Prefissi degli indirizzi IPv6

Gli intervalli di indirizzi IPv6 vengono espressi come prefissi degli indirizzi nello stesso modo in cui vengono espressi gli intervalli di indirizzi IPv4 tramite la notazione della lunghezza del prefisso. FF00::/8 indica ad esempio un intervallo di indirizzi, 3FFE:FFFF::/32 un prefisso di route e 3FFE:FFFF:0:2F3B::/64 un prefisso di subnet. Un prefisso di un indirizzo non viene espresso utilizzando un equivalente esadecimale separato da due punti di una subnet mask IPv4.

Tipi di indirizzi IPv6

Esistono tre tipi di indirizzi IPv6:

  • Unicast

    Un indirizzo unicast identifica un'unica interfaccia all'interno dell'ambito del tipo di indirizzo unicast. Con la topologia di routing unicast appropriata, i pacchetti inviati a un indirizzo unicast vengono consegnati a un'unica interfaccia. Un indirizzo unicast viene utilizzato per le comunicazioni da un'origine a un'unica destinazione.

  • Multicast

    Un indirizzo multicast identifica più interfacce. Con la topologia di routing multicast appropriata, i pacchetti inviati a un indirizzo multicast vengono recapitati a tutte le interfacce identificate dall'indirizzo. Un indirizzo multicast viene utilizzato per le comunicazioni da un'origine a più destinazioni, con recapito a più interfacce.

  • Anycast

    Un indirizzo anycast identifica più interfacce. Con la topologia di routing appropriata, i pacchetti inviati a un indirizzo anycast vengono recapitati a un'unica interfaccia, ovvero a quella più vicina identificata dall'indirizzo. L'interfaccia "più vicina" è definita in termini di distanza di routing. Un indirizzo anycast viene utilizzato per le comunicazioni da un'origine a una tra più destinazioni, con recapito a un'unica interfaccia.

Gli indirizzi IPv6 identificano sempre interfacce e non nodi. Un nodo viene identificato da qualsiasi indirizzo unicast assegnato a una delle relative interfacce.

Nella specifica RFC 3513 non viene definito alcun tipo di indirizzo broadcast. Vengono invece utilizzati gli indirizzi multicast IPv6. Gli indirizzi broadcast limitati e di subnet utilizzati nel protocollo IPv4 sono ad esempio sostituiti dall'indirizzo multicast IPv6 riservato FF02::1.

Indirizzi unicast IPv6

Di seguito sono indicati i tipi di indirizzi unicast IPv6:

  • Indirizzi unicast globali

  • Indirizzi locali del collegamento

  • Indirizzi locali del sito

  • Indirizzi IPv6 speciali

  • Indirizzi di compatibilità

Indirizzi unicast globali

Gli indirizzi unicast globali equivalgono agli indirizzi IPv4 pubblici. Tali indirizzi sono instradabili e raggiungibili globalmente nella parte IPv6 di Internet, nota come Internet IPv6.

Gli indirizzi unicast globali possono essere aggregati o riepilogati in modo da produrre un'infrastruttura di routing efficiente. Mentre nell'attuale rete Internet basata su IPv4 vengono utilizzati meccanismi di routing sia gerarchici che lineari, la rete Internet basata su IPv6 è stata progettata sin dall'inizio per supportare in modo efficiente routing e meccanismi di indirizzamento gerarchici. Gli indirizzi unicast globali sono univoci nel proprio ambito, che corrisponde all'intera rete Internet IPv6.

Nella figura 3-7 è illustrata la struttura generale di un indirizzo unicast globale in base a quanto definito nella specifica RFC 3587.

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Figura 3-7  Struttura di un indirizzo unicast globale in base a quanto definito nella specifica RFC 3587

Nella figura 3-8 è illustrata la struttura di indirizzi unicast globali allocati dall'autorità IANA al momento della stesura del presente documento, in base a quanto definito nella specifica RFC 3587.

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Figura 3-8  Indirizzi unicast globali attualmente assegnati dall'autorità IANA

I campi che costituiscono un indirizzo unicast globale sono i seguenti:

  • Parte fissa (impostata su 001)

    I tre bit di ordine superiore sono impostati su 001. Il prefisso degli indirizzi globali attualmente assegnati è 2000::/3.

  • Prefisso di routing globale

    Il prefisso di routing globale identifica un sito specifico di un'organizzazione. La combinazione dei tre bit fissi e del prefisso di routing globale a 45 bit viene utilizzata per creare un prefisso degli indirizzi del sito a 48 bit, assegnato ai singoli siti di un'organizzazione. Dopo l'assegnazione, tramite i router Internet IPv6 il traffico corrispondente al prefisso degli indirizzi a 48 bit viene inoltrato ai router del sito dell'organizzazione.

  • ID subnet

    L'ID subnet identifica le subnet all'interno del sito di un'organizzazione. Questo campo è costituito da 16 bit. L'organizzazione può utilizzare questi 16 bit all'interno del sito per creare 65.536 subnet o più livelli di gerarchia di indirizzamento e un'infrastruttura di routing efficiente.

  • ID interfaccia

    L'ID interfaccia indica un'interfaccia in una subnet interna al sito. Questo campo è costituito da 64 bit.

3FFE:FFFF:2A3C:F282:2B0:D0FF:FEE9:4143 è ad esempio un indirizzo unicast IPv6 globale. All'interno di tale indirizzo:

  • 3FFE:FFFF:2A3C indica il sito di un'organizzazione

  • F282 indica una subnet all'interno di tale sito

  • 2B0:D0FF:FEE9:4143 indica un'interfaccia nella subnet all'interno di tale sito

I campi di un indirizzo unicast globale, in base a quanto definito nella specifica RFC 3587, creano una struttura a tre livelli, come illustrato nella figura 3-9.

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Figura 3-9  Struttura a tre livelli di un indirizzo unicast globale come definito nella specifica RFC 3587

La topologia pubblica è l'insieme degli ISP maggiori e minori che offrono accesso alla rete Internet IPv6 e delle organizzazioni che si connettono a tale rete. La topologia del sito è l'insieme delle subnet all'interno del sito di un'organizzazione. L'identificatore di interfaccia identifica un'interfaccia specifica in una subnet all'interno del sito di un'organizzazione.

Gli indirizzi unicast di utilizzo locale si dividono in due categorie:

  • Indirizzi locali del collegamento utilizzati tra nodi adiacenti collegati e per i processi di rilevamento adiacente (ND, Neighbor Discovery), che definiscono la modalità di interazione dei nodi in una subnet IPv6 con host e router.

  • Indirizzi locali del sito utilizzati tra nodi comunicanti con altri nodi nello stesso sito di una rete Intranet di un'organizzazione.

Indirizzi locali del collegamento

Gli indirizzi locali del collegamento vengono utilizzati dai nodi durante la comunicazione con i nodi adiacenti sullo stesso collegamento, noti anche come subnet. In una rete IPv6 a collegamento singolo sprovvista di router, gli indirizzi locali del collegamento vengono ad esempio utilizzati per la comunicazione tra host sul collegamento. Gli indirizzi locali del collegamento equivalgono agli indirizzi IPv4 APIPA configurati automaticamente in computer in cui è in esecuzione Windows. L'ambito di un indirizzo locale del collegamento, ovvero la parte di rete in cui l'indirizzo è univoco, corrisponde al collegamento locale.

Per i processi di rilevamento adiacente (ND, Neighbor Discovery) è necessario un indirizzo locale del collegamento, che viene sempre configurato automaticamente anche in assenza di tutti gli altri indirizzi unicast.

Nella figura 3-10 è illustrata la struttura di un indirizzo locale del collegamento.

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Figura 3-10  Struttura di un indirizzo locale del collegamento

Poiché i primi 64 bit di un indirizzo locale del collegamento sono fissi, il prefisso per tutti gli indirizzi locali del collegamento è FE80::/64.

Un router IPv6 non inoltra mai il traffico locale del collegamento al di fuori del collegamento.

Indirizzi locali del sito

Gli indirizzi locali del sito equivalgono allo spazio degli indirizzi privato IPv4. Nelle reti Intranet private che non dispongono di una connessione di routing diretta alla rete Internet IPv6 è ad esempio possibile utilizzare indirizzi locali del sito senza creare conflitti con gli indirizzi globali. Gli indirizzi locali del sito non sono raggiungibili da altri siti e i router non devono inoltrare il traffico locale del sito al di fuori del sito stesso. Gli indirizzi locali del sito possono essere utilizzati in aggiunta agli indirizzi globali. L'ambito di un indirizzo locale del sito corrisponde al sito stesso, ovvero una parte di una rete aziendale con confini geografici, topologici o di larghezza di banda definiti.

A differenza degli indirizzi locali del collegamento, gli indirizzi locali del sito non vengono configurati automaticamente e devono essere assegnati tramite processi di configurazione degli indirizzi con o senza informazioni sullo stato.

Nella figura 3-11 è illustrata la struttura di un indirizzo locale del sito.

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Figura 3-11  Struttura di un indirizzo locale del sito

I primi 10 bit degli indirizzi locali del sito sono fissi a 1111 1110 11. Il prefisso per tutti gli indirizzi locali del sito è pertanto FEC0::/10. Oltre ai 10 bit fissi di ordine superiore, vi è un campo ID subnet a 54 bit che può essere utilizzato per la creazione di subnet all'interno dell'organizzazione. Con 54 bit, è possibile creare fino a 254 subnet in una struttura di subnet semplice oppure suddividere i bit di ordine superiore del campo ID subnet per creare un'infrastruttura di routing gerarchica e riepilogabile. Dopo il campo ID subnet vi è un campo ID interfaccia composto da 64 bit, che identifica un'interfaccia specifica in una subnet.

Nota  Una bozza Internet intitolata "Deprecating Site Local Addresses" (draft-ietf-ipv6-deprecate-site-local-0x.txt) condanna formalmente l'utilizzo di indirizzi locali del sito per le implementazioni IPv6 future. Le implementazioni IPv6 esistenti possono continuare a utilizzare gli indirizzi locali del sito fino a quando non verrà creato uno standard adatto a sostituirli. Attualmente è stata pubblicata una bozza Internet con la versione aggiornata dell'architettura di indirizzamento IPv6, intitolata "Internet Protocol Version 6 (IPv6) Addressing Architecture" (draft-ietf-ipv6-addr-arch-v4-0x.txt), che include la condanna degli indirizzi locali del sito. Questa bozza Internet sulla definizione di standard per gli indirizzi IPv6 renderà obsoleta la specifica RFC 3513.

ID area per gli indirizzi a utilizzo locale

Gli indirizzi locali non sono univoci all'interno di una rete Intranet aziendale. Gli indirizzi locali del collegamento possono essere duplicati per ogni collegamento, o subnet. Gli indirizzi locali del sito possono essere duplicati per ogni sito. Quando si specifica pertanto un indirizzo di destinazione locale del collegamento, è necessario specificare il collegamento in cui si trova la destinazione. Per un indirizzo di destinazione locale del sito, quando si utilizzano più siti è necessario specificare il sito in cui si trova la destinazione. L'ID area consente di specificare la parte o l'area della rete in cui è possibile raggiungere la destinazione. Nei comandi Ping, Tracert e Pathping la sintassi per specificare un ID area è IndirizzoIPv6%IDArea.

Per le destinazioni locali del collegamento, IDArea corrisponde solitamente all'indice dell'interfaccia connessa al collegamento in cui si trova la destinazione. L'indice dell'interfaccia è un numero interno assegnato a un'interfaccia IPv6 visualizzabile tramite il comando netsh interface ipv6 show interface. Per gli indirizzi locali del sito, IDArea corrisponde al numero del sito visualizzabile tramite il comando netsh interface ipv6 show address level=verbose. Se non vengono utilizzati più siti, per gli indirizzi locali del sito non è necessario l'ID area. Il parametro IDArea non è necessario quando la destinazione è un indirizzo unicast globale.

Indirizzi IPv6 speciali

Di seguito sono indicati gli indirizzi IPv6 speciali:

  • Indirizzo non specificato

    L'indirizzo non specificato (0:0:0:0:0:0:0:0 oppure ::) indica l'assenza di un indirizzo ed equivale all'indirizzo non specificato IPv4 0.0.0.0. L'indirizzo non specificato viene in genere utilizzato come indirizzo di origine dei pacchetti per verificare l'univocità di un indirizzo provvisorio. L'indirizzo non specificato non viene mai assegnato a un'interfaccia, né viene utilizzato come indirizzo di destinazione.

  • Indirizzo di loopback

    L'indirizzo di loopback (0:0:0:0:0:0:0:1 oppure ::1) identifica un'interfaccia di loopback. Tale indirizzo consente a un nodo di inviare pacchetti a se stesso ed equivale all'indirizzo di loopback IPv4 127.0.0.1. I pacchetti destinati all'indirizzo di loopback non vengono mai inviati su un collegamento, né vengono inoltrati tramite un router IPv6.

Indirizzi di compatibilità

Per offrire supporto nel passaggio da IPv4 a IPv6, sono stati definiti gli indirizzi seguenti:

  • Indirizzo compatibile con IPv4

    L'indirizzo compatibile con IPv4 0:0:0:0:0:0:w.x.y.z o ::w.x.y.z, dove w.x.y.z è la rappresentazione decimale separata da punti di un indirizzo pubblico IPv4, viene utilizzato dai nodi IPv6/IPv4 per comunicare tramite il protocollo IPv6. I nodi IPv6/IPv4 sono nodi che dispongono di entrambi i protocolli IPv4 e IPv6. Quando l'indirizzo compatibile con IPv4 viene utilizzato come destinazione IPv6, il traffico IPv6 viene automaticamente incapsulato in un'intestazione IPv4 e inviato a destinazione mediante l'infrastruttura IPv4. Il protocollo IPv6 per Windows Server 2003 e Windows XP supporta gli indirizzi compatibili con IPv4, ma tali indirizzi sono disattivati per impostazione predefinita.

  • Indirizzo mappato IPv4

    L'indirizzo mappato IPv4 0:0:0:0:0:FFFF:w.x.y.z o ::FFFF:w.x.y.z rappresenta un nodo solo IPv4 in un nodo IPv6. Gli indirizzi di questo tipo vengono utilizzati solo per la rappresentazione interna e non vengono mai utilizzati come indirizzi di origine o di destinazione di un pacchetto IPv6. Il protocollo IPv6 per Windows Server 2003 e Windows XP non supporta gli indirizzi mappati IPv4.

  • Indirizzo 6to4

    L'indirizzo 6to4 viene utilizzato per le comunicazioni tra due nodi che eseguono sia IPv4 che IPv6 in Internet. L'indirizzo 6to4 viene formato combinando il prefisso globale 2002::/16 con i 32 bit di un indirizzo pubblico IPv4 del nodo, formando un prefisso composto da 48 bit. 6to4 è una tecnologia di transizione IPv6 descritta nella specifica RFC 3056.

  • Indirizzo ISATAP

    La bozza Internet intitolata "Intra-Site Automatic Tunnel Addressing Protocol (ISATAP)" definisce gli indirizzi ISATAP utilizzati tra due nodi che eseguono sia IPv4 che IPv6 in una rete Intranet privata. Per gli indirizzi ISATAP viene utilizzato l'ID interfaccia amministrato localmente ::0:5EFE:w.x.y.z, dove w.x.y.z rappresenta un indirizzo unicast IPv4, pubblico o privato. È possibile combinare l'ID interfaccia ISATAP con qualsiasi prefisso a 64 bit valido per gli indirizzi unicast IPv6, incluso il prefisso dell'indirizzo locale del collegamento, ovvero FE80::/64, i prefissi locali del sito e i prefissi globali.

  • Indirizzo Teredo

    L'indirizzo Teredo viene utilizzato per le comunicazioni tra due nodi che eseguono sia IPv4 che IPv6 in Internet quando un endpoint o entrambi si trovano dietro un dispositivo NAT (Network Address Translation) IPv4. L'indirizzo Teredo viene formato combinando un prefisso Teredo a 32 bit con l'indirizzo pubblico IPv4 di un server Teredo e altri elementi. Teredo è una tecnologia di transizione IPv6 descritta nella bozza Internet intitolata "Teredo: Tunneling IPv6 over UDP through NATs".

Identificatori di interfaccia IPv6

Gli ultimi 64 bit di un indirizzo unicast IPv6 rappresentano l'identificatore di interfaccia univoco per il prefisso di 64 bit dell'indirizzo IPv6. Gli identificatori di interfaccia IPv6 vengono determinati come descritto di seguito:

  • Un identificatore di interfaccia a 64 bit derivato dall'indirizzo EUI-64 (Extended Unique Identifier). 

  • Un identificatore di interfaccia generato in modo casuale e modificato nel tempo per garantire l'anonimato.

  • Un identificatore di interfaccia assegnato durante l'autoconfigurazione degli indirizzi con informazioni sullo stato, ad esempio tramite DHCPv6 (Dynamic Host Configuration Protocol for IP version 6).

Identificatori di interfaccia basati sull'indirizzo EUI-64

Nella specifica RFC 3513 viene stabilito che in tutti gli indirizzi unicast con i prefissi da 001 a 111 è necessario utilizzare anche un identificatore di interfaccia a 64 bit derivato dall'indirizzo EUI-64, un indirizzo a 64 bit definito dallo standard IEEE. Gli indirizzi EUI-64 vengono assegnati a una scheda di rete o derivati dagli indirizzi IEEE 802.

In un identificatore di interfaccia tradizionale per una scheda di rete viene utilizzato un indirizzo a 48 bit detto indirizzo IEEE 802. Tale indirizzo è composto da un ID società a 24 bit, detto anche ID produttore, e un ID estensione a 24 bit, detto anche ID scheda. La combinazione dell'ID società, specifico del produttore di schede di rete, e dell'ID scheda, specifico di ogni scheda di rete assemblata, dà origine a un indirizzo a 48 bit globalmente univoco. L'indirizzo a 48 bit è noto anche come indirizzo fisico, hardware o MAC.

Nella figura 3-12 è illustrata la struttura di un indirizzo IEEE a 48 bit.

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Figura 3-12  Struttura di un indirizzo IEEE a 48 bit

I bit definiti all'interno dell'indirizzo IEEE 802 sono i seguenti:

  • Universale/locale (U/L, Universal/Local)

    Il bit accanto al bit di ordine inferiore del primo byte viene utilizzato per indicare se l'indirizzo è amministrato universalmente o localmente. Se il bit U/L è impostato su 0, significa che l'indirizzo è amministrato dall'IEEE, mediante la designazione di un ID società univoco. Se il bit U/L è impostato su 1, significa che l'indirizzo è amministrato localmente. L'amministratore di rete ha sostituito l'indirizzo di produzione e ne ha specificato uno diverso. Nella figura 3-12 il bit U/L è indicato con u.

  • Individuale/di gruppo (I/G, Individual/Group)

    Il bit di ordine inferiore del primo byte viene utilizzato per indicare se l'indirizzo è individuale (unicast) o di gruppo (multicast). Se impostato su 0, l'indirizzo è di tipo unicast. Se impostato su 1, l'indirizzo è di tipo multicast. Nella figura 3-12 il bit I/G è indicato con g.

In un indirizzo tipico di una scheda di rete 802, entrambi i bit U/L e I/G sono impostati su 0, indicando un indirizzo MAC unicast amministrato universalmente.

L'indirizzo IEEE EUI-64 rappresenta un nuovo standard per l'indirizzamento delle interfacce di rete. L'ID società è sempre formato da 24 bit, ma l'ID estensione è composto da 40 bit, pertanto lo spazio degli indirizzi disponibile per un produttore di schede di rete è di dimensioni molto maggiori. Nell'indirizzo EUI-64 i bit U/L e I/G vengono utilizzati in modo analogo all'indirizzo IEEE 802.

Nella figura 3-13 è illustrata la struttura di un indirizzo EUI-64.

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Figura 3-13  Struttura di un indirizzo EUI-64

Nella figura 3-14 viene illustrato come creare un indirizzo EUI-64 da un indirizzo IEEE 802. A tale scopo, è necessario inserire i 16 bit 11111111 11111110 (0xFFFE) nell'indirizzo IEEE 802 tra l'ID società e l'ID estensione.

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Figura 3-14  Conversione di un indirizzo IEEE 802 in indirizzo EUI-64

Per ottenere l'identificatore di interfaccia a 64 bit per gli indirizzi unicast IPv6, il bit U/L nell'indirizzo EUI-64 viene reso complementare, ovvero se il valore è 1, viene impostato su 0, mentre se il valore è 0, viene impostato su 1. Nella figura 3-15 è illustrata la conversione di un indirizzo EUI-64 unicast amministrato universalmente.

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Figura 3-15  Conversione di un indirizzo EUI-64 unicast amministrato universalmente in un identificatore di interfaccia IPv6

Per ottenere un identificatore di interfaccia IPv6 da un indirizzo IEEE 802, è innanzitutto necessario convertire l'indirizzo IEEE 802 in un indirizzo EUI-64, quindi rendere complementare il bit U/L. Nella figura 3-16 è illustrata la conversione di un indirizzo IEEE 802 unicast amministrato universalmente.

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Figura 3-16  Conversione di un indirizzo IEEE I802 unicast amministrato universalmente in un identificatore di interfaccia IPv6
Esempio di conversione di un indirizzo IEEE 802

L'host A ha un indirizzo MAC Ethernet 00-AA-00-3F-2A-1C. L'indirizzo viene innanzi tutto convertito nel formato EUI-64 inserendo FF-FE tra il terzo e il quarto byte, dando come risultato l'indirizzo 00-AA-00-FF-FE-3F-2A-1C. Viene quindi reso complementare il bit U/L, ovvero il settimo bit all'interno del primo byte. Il primo byte nel formato binario è 00000000. Rendendo complementare il settimo bit, il byte diventa 00000010 (0x02). Il risultato finale sarà 02-AA-00-FF-FE-3F-2A-1C che, convertito in notazione esadecimale separata da due punti, diventa l'identificatore di interfaccia 2AA:FF:FE3F:2A1C. Di conseguenza, l'indirizzo locale del collegamento corrispondente alla scheda di rete con indirizzo MAC 00-AA-00-3F-2A-1C è FE80::2AA:FF:FE3F:2A1C.

Quando si rende complementare il bit U/L, aggiungere 0x2 al primo byte se l'indirizzo è amministrato universalmente oppure sottrarre 0x2 dal primo byte se l'indirizzo è amministrato localmente.

Identificatori di interfaccia di indirizzi temporanei

Nell'attuale rete Internet basata su IPv4 l'utente Internet si connette a un provider di servizi Internet (ISP, Internet Service Provider) e ottiene un indirizzo IPv4 utilizzando il protocollo PPP (Point-to-Point Protocol) e il protocollo IPCP (Internet Protocol Control Protocol). Poiché a ogni connessione l'utente può ottenere un indirizzo IPv4 diverso, è difficile tenere traccia del traffico Internet di un utente remoto in base all'indirizzo IPv4.

Nel caso di connessioni remote basate su IPv6, all'utente viene assegnato un prefisso a 64 bit dopo aver stabilito la connessione attraverso la funzione di scoperta router e l'autoconfigurazione degli indirizzi senza informazioni sullo stato. Se l'identificatore di interfaccia è sempre basato sull'indirizzo EUI-64, derivato dall'indirizzo IEEE 802 statico, è possibile identificare il traffico di un determinato nodo indipendentemente dal prefisso e tenere traccia in modo semplice di un utente specifico e del suo utilizzo di Internet. Per risolvere questo problema e garantire l'anonimato, nella specifica RFC 3041 viene descritto un identificatore di interfaccia IPv6 alternativo generato in modo casuale e modificato periodicamente.

L'identificatore di interfaccia iniziale viene generato utilizzando numeri casuali. Per i sistemi IPv6 in cui non è possibile archiviare informazioni cronologiche per la creazione dei successivi valori per gli identificatori di interfaccia, viene generato un nuovo identificatore di interfaccia casuale ad ogni inizializzazione del protocollo IPv6. Per i sistemi IPv6 in cui è possibile archiviare informazioni, viene memorizzato un valore cronologico e, al momento dell'inizializzazione del protocollo IPv6, viene creato un nuovo identificatore di interfaccia tramite il processo descritto di seguito:

  1. Recupero del valore cronologico dall'archivio e aggiunta dell'identificatore di interfaccia in base all'indirizzo EUI-64 della scheda.

  2. Calcolo dell'algoritmo hash MD5 (Message Digest-5) sulla quantità del passaggio 1. Un hash produce un risultato matematico di dimensioni fisse da un input. Gli hash sono semplici da calcolare ma è estremamente difficile determinare l'input dal risultato di un hash.

  3. Salvataggio degli ultimi 64 bit dell'hash MD5 calcolato al passaggio 2 come valore cronologico per il calcolo dell'identificatore di interfaccia successivo.

  4. Utilizzo dei primi 64 bit dell'hash MD5 calcolato al passaggio 2 e impostazione del settimo bit su 0. Il settimo bit corrisponde al bit U/L che, impostato su 0, indica un identificatore di interfaccia IPv6 amministrato localmente. Il risultato sarà l'identificatore di interfaccia IPv6.

L'indirizzo IPv6 risultante, basato su questo identificatore di interfaccia casuale, è noto come indirizzo temporaneo. Gli indirizzi temporanei vengono generati per prefissi di indirizzi pubblici che utilizzano l'autoconfigurazione senza informazioni sullo stato.

Indirizzi multicast IPv6

Negli indirizzi multicast IPv6 i primi otto bit sono fissi su 1111 1111. Il prefisso di tutti gli indirizzi multicast IPv6 è pertanto FF00::/8. Oltre ai primi otto bit, gli indirizzi multicast includono un'ulteriore struttura che ne identifica i flag, l'ambito e il gruppo multicast. Nella figura 3-17 è illustrata la struttura di un indirizzo multicast IPv6.

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Figura 3-17  Struttura di un indirizzo multicast IPv6

I campi che costituiscono un indirizzo multicast sono i seguenti:

  • Flag

    Indica i flag impostati nell'indirizzo multicast. Questo campo è composto da 4 bit. In base alla specifica RFC 3513, l'unico flag definito è il flag transitorio (T), che utilizza il bit di ordine inferiore del campo dei flag. Se impostato su 0, il flag T indica che l'indirizzo multicast è un indirizzo multicast assegnato in modo permanente, ovvero conosciuto, allocato dall'autorità IANA (Internet Assigned Numbers Authority). Se impostato su 1, il flag T indica che l'indirizzo multicast è un indirizzo transitorio, ovvero non assegnato in modo permanente.

  • Ambito

    Indica l'ambito della rete IPv6 a cui è destinato il traffico multicast. Questo campo è composto da 4 bit. I router utilizzano l'ambito multicast e le informazioni fornite dai protocolli di routing multicast per determinare se sia possibile inoltrare il traffico multicast.

    I valori per questo campo sono definiti nella specifica RFC 3513. I valori più comuni per il campo dell'ambito sono 1, ambito locale dell'interfaccia, 2, ambito locale del collegamento e 5, ambito locale del sito.

  • ID gruppo

    Identifica il gruppo multicast ed è univoco all'interno dell'ambito. Questo campo è composto da 112 bit. Gli ID gruppo assegnati in modo permanente sono indipendenti dall'ambito. Gli ID gruppo temporanei sono validi solo per un ambito specifico.

Per identificare tutti i nodi per gli ambiti locali dell'interfaccia e del collegamento, vengono definiti i seguenti indirizzi:

  • FF01::1 (indirizzo multicast per tutti i nodi, ambito locale dell'interfaccia)

  • FF02::1 (indirizzo multicast per tutti i nodi, ambito locale del collegamento)

Per identificare tutti i router per gli ambiti locali dell'interfaccia, del collegamento e del sito, vengono definiti i seguenti indirizzi:

  • FF01::2 (indirizzo multicast per tutti i router, ambito locale dell'interfaccia)

  • FF02::2 (indirizzo multicast per tutti i router, ambito locale del collegamento)

  • FF05::2 (indirizzo multicast per tutti i router, ambito locale del sito)

Per un elenco aggiornato degli indirizzi multicast IPv6 assegnati in modo permanente, vedere http://www.iana.org/assignments/ipv6-multicast-addresses (informazioni in lingua inglese).

Gli indirizzi multicast IPv6 sostituiscono tutte le forme di indirizzi broadcast IPv4. L'indirizzo multicast IPv6 per tutti i nodi, per l'ambito locale del collegamento, ovvero FF02::1, sostituisce l'indirizzo broadcast di rete IPv4, in cui tutti i bit relativi all'host sono impostati su 1 in un ambiente di classe, l'indirizzo broadcast di subnet, in cui tutti i bit relativi all'host sono impostati su 1 in un ambiente senza classe, e l'indirizzo broadcast limitato, ovvero 255.255.255.255.

Indirizzo multicast del nodo richiesto

L'indirizzo multicast del nodo richiesto rende più semplice ed efficace l'esecuzione di query dei nodi di rete per la risoluzione di un indirizzo a livello di collegamento da un indirizzo IPv6 noto, processo detto risoluzione dell'indirizzo a livello di collegamento. Nel protocollo IPv4 il frame di richiesta ARP nei segmenti di rete senza fili 802.11 ed Ethernet viene inviato all'indirizzo broadcat 0xFF-FF-FF-FF-FF-FF. Tale frame viene esaminato da tutti i nodi nel segmento di rete, inclusi quelli in cui non è in esecuzione IPv4. Per la risoluzione di indirizzi a livello di collegamento, nel protocollo IPv6 viene utilizzato il messaggio di richiesta del nodo adiacente (NS, Neighbor Solicitation). Tuttavia, anziché utilizzare come destinazione del messaggio l'indirizzo multicast per tutti i nodi, per l'ambito locale del collegamento, che provocherebbe l'analisi da parte di tutti i nodi IPv6 nel collegamento locale, viene utilizzato l'indirizzo multicast del nodo richiesto. L'indirizzo multicast del nodo richiesto è costituito dal prefisso FF02::1:FF00:0/104 e dagli ultimi 24 bit di un indirizzo unicast IPv6. Nella figura 3-18 è illustrato il mapping di un indirizzo unicast IPv6 al corrispondente indirizzo multicast del nodo richiesto.

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Figura 3-18  Creazione dell'indirizzo multicast del nodo richiesto

Al nodo A viene ad esempio assegnato l'indirizzo locale del collegamento FE80::2AA:FF:FE28:9C5A e tale nodo è anche in ascolto sull'indirizzo multicast del nodo richiesto corrispondente FF02::1:FF28:9C5A. (Il grassetto è utilizzato per sottolineare la corrispondenza delle ultime sei cifre esadecimali). Il nodo B nel collegamento locale deve risolvere l'indirizzo locale del collegamento del nodo A FE80::2AA:FF:FE28:9C5A nel corrispondente indirizzo a livello di collegamento. Tramite il nodo B viene inviato un messaggio NS all'indirizzo multicast del nodo richiesto FF02::1:FF28:9C5A. Poiché il nodo A è in ascolto su questo indirizzo multicast, elabora il messaggio NS e risponde con un messaggio di annuncio del nodo adiacente (NA, Neighbor Advertisement) completando il processo di risoluzione dell'indirizzo.

Se si utilizza l'indirizzo multicast del nodo richiesto, per eventi comuni in un collegamento, ad esempio la risoluzione di un indirizzo a livello di collegamento, non vengono interessati tutti i nodi della rete, ma solo pochi di essi. In pratica, grazie alla relazione tra l'indirizzo a livello di collegamento, l'ID interfaccia IPv6 e l'indirizzo del nodo richiesto, quest'ultimo svolge la funzione di indirizzo pseudo-unicast garantendo una risoluzione degli indirizzi efficiente.

Indirizzi anycast IPv6

Un indirizzo anycast viene assegnato a più interfacce. I pacchetti inviati a un indirizzo anycast vengono inoltrati tramite l'infrastruttura di routing all'interfaccia più vicina alla quale è stato assegnato l'indirizzo anycast. Per semplificare il recapito, è necessario che l'infrastruttura di routing sia a conoscenza delle interfacce a cui sono stati assegnati indirizzi anycast e della relativa distanza in termini di routing. Attualmente gli indirizzi anycast vengono utilizzati esclusivamente come indirizzi di destinazione. L'assegnazione degli indirizzi anycast avviene al di fuori dello spazio degli indirizzi unicast e l'ambito di un indirizzo anycast corrisponde all'ambito del tipo di indirizzo unicast dal quale l'indirizzo anycast viene assegnato.

L'indirizzo anycast subnet-router viene creato dal prefisso di subnet di un'interfaccia specifica. Per creare l'indirizzo anycast subnet-router, i bit del prefisso di subnet a 64 bit vengono fissati sui valori appropriati, mentre i bit della parte dell'indirizzo relativa all'ID interfaccia vengono impostati su 0. L'indirizzo anycast subnet-router viene assegnato a tutte le interfacce di router collegate a una subnet. L'indirizzo anycast subnet-router consente di comunicare con uno dei router collegati a una subnet remota, ad esempio per ottenere i dati statistici di gestione della rete per il traffico nella subnet.

Indirizzi IPv6 per un host

Un host IPv4 dotato di una singola scheda di rete dispone in genere di un unico indirizzo IPv4 assegnato a tale scheda. Al contrario, un host IPv6 dispone solitamente di più indirizzi IPv6, anche in presenza di una singola interfaccia. A un host IPv6 vengono assegnati i seguenti indirizzi unicast:

  • Un indirizzo locale del collegamento per ogni interfaccia.

  • Indirizzi unicast per ogni interfaccia, che possono essere rappresentati da un indirizzo locale del sito e da uno o più indirizzi unicast globali.

  • Indirizzo di loopback (::1) per l'interfaccia di loopback.

Gli host IPv6 dispongono in genere di almeno due indirizzi per la ricezione dei pacchetti: un indirizzo locale del collegamento per il traffico del collegamento locale e un indirizzo globale o locale del sito instradabile.

Ogni host è inoltre in grado di eseguire l'ascolto del traffico sugli indirizzi multicast seguenti:

  • Indirizzo multicast per tutti i nodi, ambito locale dell'interfaccia (FF01::1).

  • Indirizzo multicast per tutti i nodi, ambito locale del collegamento (FF02::1).

  • Indirizzo del nodo richiesto per ogni indirizzo unicast su ogni interfaccia.

  • Indirizzi multicast di gruppi uniti su ogni interfaccia.

Indirizzi IPv6 per un router

A un router IPv6 vengono assegnati gli indirizzi unicast e anycast seguenti:

  • Un indirizzo locale del collegamento per ogni interfaccia.

  • Indirizzi unicast per ogni interfaccia, che possono essere rappresentati da un indirizzo locale del sito e da uno o più indirizzi unicast globali.

  • Un indirizzo anycast subnet-router.

  • Indirizzi anycast aggiuntivi (facoltativi).

  • Indirizzo di loopback (::1) per l'interfaccia di loopback.

Ogni router è inoltre in grado di eseguire l'ascolto del traffico sui seguenti indirizzi multicast:

  • Indirizzo multicast per tutti i nodi, ambito locale dell'interfaccia (FF01::1).

  • Indirizzo multicast per tutti i router, ambito locale dell'interfaccia (FF01::2).

  • Indirizzo multicast per tutti i nodi, ambito locale del collegamento (FF02::1).

  • Indirizzo multicast per tutti i router, ambito locale del collegamento (FF02::2).

  • Indirizzo multicast per tutti i router, ambito locale del sito (FF05::2).

  • Indirizzo del nodo richiesto per ogni indirizzo unicast su ogni interfaccia.

  • Indirizzi multicast di gruppi uniti su ogni interfaccia.

Confronto tra gli indirizzi IPv4 e IPv6

Nella tabella 3-5 sono elencati gli indirizzi e i concetti di indirizzi IPv4 e gli equivalenti IPv6.

Indirizzo IPv4

Indirizzo IPv6

Classi di indirizzi Internet

Non applicabile in IPv6

Indirizzi multicast IPv4 (224.0.0.0/4)

Indirizzi multicast IPv6 (FF00::/8)

Indirizzi broadcast: broadcast di rete, broadcast di subnet, broadcast diretto a tutte le subnet e broadcast limitato

Non applicabile in IPv6

L'indirizzo non specificato è 0.0.0.0

L'indirizzo non specificato è ::

L'indirizzo di loopback è 127.0.0.1

L'indirizzo di loopback è ::1

Indirizzi IPv4 pubblici

Indirizzi unicast globali

Indirizzi IPv4 privati (10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 e 192.168.0.0/16)

Indirizzi locali del sito (FEC0::/10)

Indirizzi APIPA (169.254.0.0/16)

Indirizzi locali del collegamento (FE80::/64)

Sintassi dell'indirizzo: notazione decimale separata da punti

Sintassi dell'indirizzo: formato esadecimale separato da due punti, con eliminazione degli zeri iniziali e compressione degli zeri

Sintassi del prefisso degli indirizzi: notazione della lunghezza del prefisso o decimale separata da punti (subnet mask)

Sintassi del prefisso degli indirizzi: solo notazione della lunghezza del prefisso

Tabella 3-5  Confronto tra gli indirizzi IPv4 e IPv6

Riepilogo del capitolo

Le principali informazioni fornite nel presente capitolo sono le seguenti:

  • Gli indirizzi IPv4 vengono espressi in formato decimale separato da punti. I prefissi degli indirizzi IPv4 vengono espressi come forma decimale separata da punti dell'indirizzo iniziale, con la lunghezza del prefisso indicata da un numero intero o da un numero decimale separato da punti, detto anche subnet mask.

  • Nel protocollo IPv4 vengono utilizzati indirizzi unicast per recapitare un pacchetto da un'origine a una destinazione, indirizzi multicast per recapitare un pacchetto da un'origine a più destinazioni e indirizzi broadcast per recapitare un pacchetto da un'origine a ogni destinazione nella subnet.

  • Per il protocollo IPv4, è possibile utilizzare indirizzi unicast pubblici, se assegnati dall'autorità ICANN o da un ISP, oppure indirizzi privati, ovvero 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 o 192.168.0.0/16. I componenti TCP/IP di Windows utilizzano gli indirizzi APIPA per configurare automaticamente gli host con indirizzi derivati dal prefisso degli indirizzi 169.254.0.0/16 in una singola subnet.

  • Gli indirizzi IPv6 vengono espressi in formato esadecimale separato da due punti, eliminando gli zeri iniziali e comprimendo un singolo insieme di blocchi contigui di zeri, tramite la notazione due punti doppio. I prefissi degli indirizzi IPv6 vengono espressi come forma esadecimale separata da due punti dell'indirizzo iniziale con una lunghezza del prefisso.

  • Nel protocollo IPv6 vengono utilizzati indirizzi unicast, multicast e anycast per recapitare un pacchetto da un'origine a una tra più destinazioni.

  • Per gli indirizzi unicast IPv6, è possibile utilizzare indirizzi globali, se sono assegnati dall'autorità IANA o da un ISP, indirizzi locali del sito, ovvero FEC0::/10, o indirizzi locali del collegamento, ovvero FE80::/64. Per gli indirizzi locali del collegamento è necessario specificare un ID area per identificare il collegamento per una destinazione. Per gli indirizzi locali del sito è necessario specificare un ID area per identificare il sito per una destinazione, nel caso in cui siano presenti più siti.

  • Gli identificatori di interfaccia IPv6 vengono generalmente derivati da indirizzi IEEE 802 o IEEE EUI-64.

  • L'indirizzo multicast del nodo richiesto è un indirizzo multicast speciale utilizzato per garantire un'efficace risoluzione degli indirizzi a livello di collegamento in una subnet.

Glossario del capitolo

indirizzo - Identificatore assegnato a livello di Internet a un'interfaccia o a un insieme di interfacce e che identifica l'origine o la destinazione dei pacchetti IP.

classe di indirizzi - Gruppo predefinito di indirizzi IPv4 utilizzati in Internet. Le classi di indirizzi definivano reti di dimensioni specifiche e determinavano l'intervallo di numeri che era possibile assegnare al primo ottetto di un indirizzo IPv4. La notazione CIDR (Classless Inter-Domain Routing) ha reso obsoleti gli indirizzi IPv4 di classe.

prefisso dell'indirizzo - Intervallo di indirizzi definito impostando i bit fissi di ordine superiore su valori specifici e i bit variabili di ordine inferiore su 0. I prefissi degli indirizzi sono in genere utilizzati per esprimere un intervallo di indirizzi consentiti, identificatori di rete assegnati a subnet e route. Nel protocollo IPv4 i prefissi degli indirizzi vengono espressi con la notazione della lunghezza del prefisso o decimale separata da punti (subnet mask). Nel protocollo IPv6 i prefissi degli indirizzi vengono espressi con la notazione della lunghezza del prefisso.

indirizzo anycast - Indirizzo assegnato dallo spazio degli indirizzi unicast, che identifica più interfacce e viene utilizzato per recapitare pacchetti da un'origine a una di più destinazioni. Con la topologia di routing appropriata, i pacchetti inviati a un indirizzo anycast vengono recapitati all'interfaccia più vicina a cui è assegnato l'indirizzo.

APIPA - Vedere Indirizzi IP privati automatici (APIPA; Automatic Private IP Addressing).

indirizzi IP privati automatici (APIPA; Automatic Private IP Addressing) - Funzionalità del componente TCP/IP di Windows Server 2003 e Windows XP. La funzionalità APIPA consente la configurazione automatica di un indirizzo IPv4 e di una subnet mask dall'intervallo 169.254.0.0/16 quando il componente TCP/IP è impostato per la configurazione automatica e non è disponibile un server DHCP.

CIDR - Vedere Classless Inter-Domain Routing (CIDR).

indirizzo IPv4 di classe A - Indirizzo unicast IPv4 compreso nell'intervallo da 1.0.0.1 a 127.255.255.254. Il primo ottetto indica l'ID di rete, mentre gli ultimi tre ottetti indicano l'ID host. La notazione CIDR (Classless Inter-Domain Routing) ha reso obsoleti gli indirizzi IPv4 di classe.

indirizzo IPv4 di classe B - Indirizzo unicast IPv4 compreso nell'intervallo da 128.0.0.1 a 191.255.255.254. I primi due ottetti indicano l'ID di rete, mentre gli ultimi due ottetti indicano l'ID host. La notazione CIDR (Classless Inter-Domain Routing) ha reso obsoleti gli indirizzi IPv4 di classe.

indirizzo IPv4 di classe C - Indirizzo unicast IPv4 compreso nell'intervallo da 192.0.0.1 a 223.255.255.254. I primi tre ottetti indicano l'ID di rete, mentre l'ultimo ottetto indica l'ID host. La notazione CIDR (Classless Inter-Domain Routing) ha reso obsoleti gli indirizzi IPv4 di classe.

Classless Inter-Domain Routing (CIDR) - Tecnica per l'aggregazione di route e l'assegnazione di indirizzi IPv4 nell'attuale rete Internet. Con la notazione CIDR i prefissi degli indirizzi vengono espressi in forma di prefisso dell'indirizzo con una lunghezza del prefisso e non in termini di classi di indirizzi, concetto sostituito dalla notazione CIDR.

notazione esadecimale separata da due punti - Notazione utilizzata per esprimere gli indirizzi IPv6. Gli indirizzi IPv6 sono costituiti da 128 bit suddivisi in otto blocchi da 16 bit. Ogni blocco viene espresso come numero esadecimale e i blocchi adiacenti sono separati dal segno di due punti. In ogni blocco vengono eliminati gli zeri iniziali. Un esempio di indirizzo unicast IPv6 in notazione esadecimale separata da due punti è 3FFE:FFFF:2A1D:48C:2AA:3CFF:FE21:81F9.

notazione decimale separata da punti - Notazione generalmente utilizzata per esprimere gli indirizzi IPv4. Gli indirizzi IPv4 sono costituiti da 32 bit suddivisi in quattro blocchi da 8 bit. Ogni blocco viene espresso come numero decimale e i blocchi adiacenti sono separati da punti. Un esempio di indirizzo unicast IPv4 in notazione decimale separata da punti è 131.107.199.45.

due punti doppio - Tecnica di compressione di una singola serie di blocchi contigui di zeri in un indirizzo IPv6 in"::". È ad esempio possibile esprimere l'indirizzo multicast FF02:0:0:0:0:0:0:2 come FF02::2.

EUI - Vedere Identificatore univoco esteso (EUI, Extended Unique Identifier).

indirizzo EUI-64 - Indirizzo a livello di collegamento composto da 64 bit e utilizzato come base per un identificatore di interfaccia IPv6.

identificatore univoco esteso (EUI, Extended Unique Identifier) - Indirizzo a livello di collegamento definito dall'istituto IEEE (Electrical and Electronics Engineers).

indirizzo unicast globale - Indirizzo unicast IPv6 instradabile e raggiungibile globalmente nella parte IPv6 di Internet. Gli indirizzi globali IPv6 equivalgono agli indirizzi IPv4 pubblici.

IEEE - Acronimo di Institute of Electrical and Electronics Engineers.

indirizzo IEEE 802 - Indirizzo a livello di collegamento composto da 48 bit e definito dall'istituto IEEE. Gli indirizzi IEEE 802 vengono utilizzati per le schede di rete Ethernet e token ring.

indirizzo IEEE EUI-64 - Vedere Indirizzo EUI-64.

indirizzo non valido - Indirizzo duplicato che entra in conflitto con un indirizzo pubblico IPv4 già assegnato dall'autorità ICANN a un'altra organizzazione.

indirizzo locale del collegamento - Indirizzo utilizzato localmente che ha il prefisso FE80::/64 e il cui ambito è il collegamento locale. Gli indirizzi locali del collegamento vengono utilizzati dai nodi per la comunicazione con i nodi adiacenti sullo stesso collegamento. Gli indirizzi locali del collegamento equivalgono agli indirizzi APIPA (Automatic Private IP Addressing) IPv4.

indirizzo di loopback - Per il protocollo IPv4 è costituito dall'indirizzo 127.0.0.1. Per il protocollo IPv6 è costituito dall'indirizzo 0:0:0:0:0:0:0:1 oppure ::1. L'indirizzo di loopback viene utilizzato dai nodi per inviare pacchetti a se stessi.

indirizzo multicast - Indirizzo che identifica zero o più interfacce e viene utilizzato per recapitare pacchetti da un'origine a più destinazioni. Con la topologia di routing multicast appropriata, i pacchetti inviati a un indirizzo multicast vengono consegnati a tutte le interfacce identificate dall'indirizzo.

notazione della lunghezza del prefisso - Tecnica mediante la quale i prefissi degli indirizzi vengono espressi come IndirizzoIniziale/LunghezzaPrefisso, dove LunghezzaPrefisso indica il numero di bit fissi di ordine superiore nell'indirizzo.

indirizzi privati - Indirizzi IPv4 utilizzati dalle organizzazioni nelle reti Intranet private, con uno dei seguenti prefissi: 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12, 192.168.0.0/16.

indirizzi pubblici - Indirizzi IPv4 assegnati dall'autorità ICANN globalmente univoci e raggiungibili nella rete Internet IPv4.

indirizzo locale del sito - Indirizzo IPv6 utilizzato localmente identificato dal prefisso FEC0::/10 e il cui ambito è rappresentato da un sito. Gli indirizzi locali del sito equivalgono allo spazio degli indirizzi privato IPv4. Gli indirizzi locali del sito non sono raggiungibili da altri siti e i router non devono inoltrare il traffico locale del sito al di fuori del sito stesso.

indirizzo multicast del nodo richiesto - Indirizzo multicast IPv6 utilizzato dai nodi per risolvere gli indirizzi. L'indirizzo multicast del nodo richiesto è costituito dal prefisso FF02::1:FF00:0/104 e dagli ultimi 24 bit di un indirizzo unicast IPv6. L'indirizzo multicast del nodo richiesto svolge la funzione di indirizzo pseudo-unicast per garantire una risoluzione degli indirizzi efficiente nei collegamenti IPv6.

subnet mask - Espressione della lunghezza di un prefisso per gli intervalli di indirizzi IPv4 in notazione decimale separata da punti. Il prefisso dell'indirizzo 131.107.0.0/16 in notazione subnet mask è ad esempio 131.107.0.0, 255.255.0.0.

indirizzo unicast - Indirizzo che identifica un'unica interfaccia e viene utilizzato per recapitare pacchetti da un'origine a una singola destinazione. Con la topologia di routing unicast appropriata, i pacchetti inviati a un indirizzo unicast vengono consegnati a un'unica interfaccia.

indirizzo non specificato - Per il protocollo IPv4 è costituito dall'indirizzo 0.0.0.0. Per il protocollo IPv6 è costituito dall'indirizzo 0:0:0:0:0:0:0:0 oppure ::. L'indirizzo non specificato indica l'assenza di un indirizzo.

ID area - Numero intero che specifica l'area di destinazione del traffico IPv6. Nei comandi Ping, Tracert e Pathping la sintassi per specificare un ID area è IndirizzoIPv6%IDArea. In genere il valore di IDArea per gli indirizzi locali del collegamento equivale all'indice dell'interfaccia. Per gli indirizzi locali del sito, il valore di IDArea equivale al numero del sito. Il parametro IDArea non è necessario quando la destinazione è un indirizzo globale e quando non sono utilizzati più siti.

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