17.2.5 Il datagram IPv4

Il protocollo IP prevede la trasmissione di pacchetti, detti IPv4 datagram, costituiti dai seguenti campi (v. fig. 17.8)

Figura 17.8: Il datagram IPv4.

• Version (4 bit) è un numero che indica la versione del protocollo IP utilizzata (versione 4);
• Header length (4 bit) è un numero che indica il numero di double-word (32 bit) presenti nell’header dell’IP datagram (incluse le opzioni). Tale campo può indicare al massimo una lunghezza dell’header di 15 × 4 = 60 byte, Nel caso in coui non siano presenti opzioni, tale campo contiene il valore 5 (header composto da 20 byte);
• TOS (Type Of Service) (8 bit) indica la precedenza da assegnare all’IP datagram. Ognuno dei bit corrisponde ad una specifica indicazione di precedenza secondo quanto riportato nella tab. 17.3 (RFC 1349), anche se tale funzionalità è ignorata dalla maggior parte delle odierne implementazioni dello stack TCP/IP;

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  Tabella 17.3: I bit del campo TOS.

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  Tabella 17.4: I bit di precedenza del campo TOS.

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  Se il campo contiene il valore 0, indica un servizio standard. L’utilizzo dei bit del campo TOS da parte di alcune applicazioni (protocolli di livello superiore) è riportata nella tab. 17.5.

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  Tabella 17.5: Le applicazioni principali ed il loro utilizzo del campo TOS.

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• Total length (16 bit) è un numero che indica la lunghezza in byte dell’intero IP datagram (quindi, al massimo un IP datagram può essere composto da 65.535 byte). Ogni sistema deve essere comunque in grado di accettare IP datagram fino ad almeno 576 byte (64 byte di header e 521 byte di payload);
• Identification (16 bit) è un numero che identifica univocamente ogni IP datagram inviato da un’interfaccia di rete. Generalmente viene incrementato di una unità ogni volta che viene inviato un nuovo IP datagram. Assieme agli indirizzi del mittente e del destinatario ed al campo Protocol, viene utilizzato per ricostruire gli IP datagram a partire dai frammenti;
• Flag (3 bit) sono un insieme di flag che specificano delle informazioni sulla frammentazione dell’IP datagram, secondo quanto riportato nella tab. 17.6;

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  Tabella 17.6: I bit del campo Flags dell’IP datagram.

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• Fragment offset (13 bit) indica la posizione del frammento all’interno dell’IP datagram (misurata in unità di 8 byte). Il frammento relativo alla prima posizione dell’IP datagram ha tale il campo a 0;
• TTL (Time To Live) (8 bit) è un numero che indica il numero massimo di hop (salti), ovvero il numero di sistemi (router, gateway, firewall, ...) che l’IP datagram può attraversare per arrivare a destinazione (inizializzato dal mittente ad un valore di default - generalmente 32 o 64). Man mano che l’IP datagram viene inotrato da un router ad un altro, questo campo viene decrementato di una unità. Quando il valore raggiunge lo 0, l’IP datagram viene scartato dal router che ce l’ha in gestione in quel momento e viene generato un messaggio ICMP per informare il mittente dell’accaduto. Questo meccanismo elimina la possibilità che gli IP datagram rimangano in un anello di routers (mal configurati) per un tempo indeterminato;

  La RFC 1009 specifica che un router che gestisce un IP datagram per più di 1 secondo, decrementi il relativo valore del campo TTL del numero totale di secondi, ma poche implementazioni di stack TCP/IP rispettano questa direttiva.

• Protocol (8 bit) è un numero che indica il tipo di protocollo di livello superiore (ICMP, IGMP, UDP o TCP) incapsulato nell’IP datagram, secondo quanto descritto nella RFC 1700. Alcuni dei valori più utilizzati sono riportati nella tab. 17.7;

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  Tabella 17.7: Il valore del campo Protocol dell’IP datagram.

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• Header checksum (16 bit) è un numero di controllo generato sulla base del contenuto dell’header dell’IP datagram. Tale valore viene ricalcolato e verificato in ogni sistema nel quale l’IP header transita, poiché l’header varia (il campo TTL ad esempio viene decrementato ogni volta che l’IP datagram viene gestito da un sistema). Tale valore è calcolato come il complemento a 1 della somma dei complementi a 1 di ogni word (16 bit) che compone l’header dell’IP datagram (considerando a zero i bit del campo Header checksum da riempire);
• Source address (32 bit) è un numero che indica l’indirizzo IP dell’interfaccia di rete mittente;
• Destination address (32 bit) è un numero che indica l’indirizzo IP dell’interfaccia di rete di destinazione;
• Options (n byte) è un campo contenente eventuali opzioni, che può essere composto da uno o più gruppi dei seguenti campi
  • option-type (1 byte) è un valore che indica il tipo del campo Options. Si suddivide in
    • copied flag (1 bit) indica se, nel caso di frammentazione, il campo Options deve essere copiato (1) o meno (0) in tutti i frammenti;
    • option class (2 bit) indica la classe di opzioni, secondo quanto riportato nella tab. 17.8;

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      Tabella 17.8: Le classi di opzioni dell’IP datagram.

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    • option number (5 bit) indica il numero dell’opzione all’interno della classe, secondo quanto riportato nella tab. 17.9 (per i dettagli v. RFC 791);

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      Tabella 17.9: I tipi di opzioni dell’IP datagram.

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  • option-length (1 byte) è un valore eventuale che indica la lunghezza totale delle opzioni (nel caso in cui le stesse siano più lunghe di un byte - dipende dal tipo), cioè dell’intero campo Options;
  • option-data (n byte) è un’eventuale serie di informazioni specifiche per ogni tipo di opzione;
• Padding (n byte) campo utilizzato per allineare a double-word (32 bit) l’header dell’IP datagram nel caso se ne presenti la necessità;

In genere le opzioni non sono presenti. Per quanto illustrato precedentemente quindi l’header di un IP datagram può essere lungo da 20 byte fino ad un massimo di 64 byte.

[da completare ...]