Relazione Sistemi: Progetto sulle sottoreti e protocollo ARP

Tempo di lettura: 6 minuti

Buonasera, ho appena trovato questa relazione fatta per la materia di Sistemi. Spiega come viene impostata una sottorete, quali ragionamenti vi sono dietro più un accenno al protocollo ARP. Spero possa risultare utile a qualcuno.

La consegna dell’esercizio da svolgere in laboratorio era il seguente. Dato un indirizzo di rete di una LAN aziendale 204.63.12.0, creare tre sottoreti e inserire almeno 10 pc per ogni sottorete, assegnando agli host indirizzi statici. Una volta configurata la rete bisognava accertarsi dell’effettivo funzionamento, simulando il protocollo ARP e visualizzando alcune delle sue funzioni.

Topologia rete

Il primo passo è stato quello di determinare la classe di appartenenza dell’indirizzo di rete, ovvero classe C in quanto il primo campo (204) è compreso nel range che va da 192 a 223. Questo ci dà un’informazione molto importante, ovvero che i primi 24 bit sono sicuramente occupati dall’indirizzo di rete, mentre solo gli ultimi 8 dei 32 sono utilizzati per gli host. Per creare 3 sottoreti abbiamo bisogno di 2 bit, il che ci consentirebbe di creare 22 sottoreti, ovvero 4. Rimangono solamente 6 bit per gli host. A causa degli indirizzi di rete e dei broadcast, gli indirizzi totali assegnabili agli host non saranno 26 x 4 ma (26-2) x 4, questo ovviamente nel caso vengano considerate tutte e 4 le sottoreti, altrimenti 26-2 host per sottorete, ovvero 62. Infatti, come già accennato prima, le combinazioni dove tutti i 6 bit degli host sono a 0 o a 1 non possono essere presi in considerazione, in quanto nel primo caso si ha l’indirizzo di rete della sottorete e nel secondo caso l’indirizzo del broadcast della sottorete.

Come secondo passaggio abbiamo individuato la subnet mask. Per calcolarla dobbiamo considerare quali sono i bit utilizzati per la rete, considerarli 1 e convertire in decimale a gruppi di 8 bit. Nel caso di una rete di classe C sappiamo che i primi 24 bit sono per la rete e quindi la subnet mask dovrebbe essere 255.255.255.0. Ma, dato che abbiamo utilizzato altri 2 bit per le sottoreti, i bit a 1 saranno 26. Di seguito la rappresentazione in binario, che tradotta in decimale è 255.255.255.192, questa sarà infatti la subnet mask per tutte e tre le sottoreti, ed eventualmente anche per la quarta.

I 32 bit dell’indirizzo IP

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Siamo passati poi alla creazione delle sottoreti vere e proprie, ovvero la 00, la 01 e la 10. Questi sono il 25° e il 26° bit dei 32 a disposizione per l’indirizzo logico versione 4. Per una questione di chiarezza specifichiamo che per sottorete 1 non si intenderà la traduzione da decimale a binario, quindi non la ‘01’ ma la 00. È infatti una convenzione chiamare le reti con un nome, quello che ci interessa è che siano differenziate all’interno dei 32 bit dell’IPv4.

La prima sottorete utilizza i valori 00 come 25° e 26° bit.

  • Range di indirizzi IP: dal 204.63.12.1 al 204.63.12.62,
  • Indirizzo di rete: 204.63.12.0/26
  • Gateway 204.63.12.62
  • Broadcast: 204.63.12.63
  • S.M.: 255.255.255.192

La seconda sottorete ha i valori 01 come 25° e 26° bit.

  • Range di indirizzi IP: dal 204.63.12.65 al 204.63.12.126,
  • Indirizzo di rete: 204.63.12.64/26
  • Gateway 204.63.12.126
  • Broadcast: 204.63.12.127
  • S.M.: 255.255.255.192

La terza sottorete usa 10 come 25° e 26° bit.

  • Range di indirizzi: dal 204.63.12.129 al 204.63.12.190,
  • Indirizzo di rete: 204.63.12.128/26
  • Gateway 204.63.12.190
  • Broadcast: 204.63.12.192
  • S.M.: 255.255.255.192

Una volta stabiliti i parametri principali abbiamo cominciato a disegnare la rete sul simulatore Cisco Packet Tracer, utilizzando un router con almeno tre interfacce e uno switch a sottorete. Per ogni host abbiamo assegnato manualmente gli indirizzi IP in maniera statica, non dimenticando di assegnare i tre gateway, i cui indirizzi, per convenzione, è preferibile prendere dall’ultimo disponibile per ogni rete/sottorete. Rispettivamente, per le tre interfacce, gli indirizzi usati sono 204.63.12.62, 204.63.12.126 e 204.63.12.190.

Esempio della configurazione dell’interfaccia 0/0 del router che svolgerà il ruolo di gateway per la sottorete ‘00’.

Per verificare il corretto funzionamento dell’intera rete abbiamo aperto il prompt dei comandi sui vari client, e, tramite il comando ipconfig, siamo risaliti all’indirizzo logico dell’host stesso, ricavando inoltre altre informazioni sempre relative alla rete. La prima immagine è presa dall’host ‘PC9’, i cui dettagli seguono sotto.

  • Hostname: PC9
  • IP: 204.63.12.10
  • SM: 255.255.255.192
  • Gateway: 204.63.12.62
  • Sottorete: 1 (00 in binario)

Ping per accertarci che le sottoreti siano correttamente configurate

Con il comando ‘ping’ verifichiamo con l’invio di quattro pacchetti se l’host destinatario, ovvero l’host ‘PC3’ con ip 204.63.12.4 sia collegato o meno alla rete. L’host è online e correttamente collegato, infatti tutti i pacchetti ottengono una risposta. Si può notare come il primo pacchetto ci metta molto più tempo ad arrivare, in quanto il mittente non conosce ancora l’indirizzo fisico del destinatario. Interviene in questo caso il protocollo ARP che invia un pacchetto ARP REQUEST a tutti gli host connessi alla rete locale. Nel nostro caso è l’host ‘PC9’ ad inviare il pacchetto ARP, questo una volta arrivato allo switch viene replicato, inviato a tutti gli host e scomposto da essi. Nel caso il pacchetto non sia indirizzato a loro, essi mettono comunque gli indirizzi logico e fisico di mittente e destinatario all’interno della cache ARP per un eventuale uso futuro. L’host destinatario invece risponde direttamente all’host mittente con un pacchetto chiamato ARP RESPONSE. Una volta che il protocollo ARP trova qual è l’indirizzo MAC del destinatario il passaggio di pacchetti è molto più veloce. Nella seconda parte invece, sempre dall’host PC9 proviamo a contattare l’indirizzo ip 204.63.12.138, che noi sappiamo appartenere all’host ‘PC28’, il quale non è situato nella stessa sottorete dell’host mittente. Otteniamo in ogni caso le quattro risposte dall’host destinatario, anche in questo caso è da notare come il primo pacchetto sia il più lento e come i successivi tre impieghino molto meno tempo.

Per ultimo, con il comando arp -a controlliamo la cache ARP del client e troviamo due indirizzi logici con relativo indirizzo fisico. Il primo appartiene all’host ‘PC3’, mentre il secondo, che ci saremmo aspettati appartenere all’host ‘PC28’ lo indentifichiamo come il gateway della prima sottorete a cui l’host mittente appartiene. Questo è spiegato dal fatto che nella cache ARP viene salvato solamente l’IP con cui l’host deve interfacciarsi. Se PC9 ha la necessità di inviare un pacchetto a PC28, esso invierà un pacchetto al proprio gateway e sarà compito del router smistare il pacchetto sulla sottorete appropriata.

  • Hostname: PC28
  • IP: 204.63.12.138
  • SM: 255.255.255.192
  • Gateway: 204.63.12.190
  • Sottorete: 3 (10 in binario)
  • Hostname: PC3
  • IP: 204.63.12.4
  • SM: 255.255.255.192
  • Gateway: 204.63.12.62
  • Sottorete: 1 (00 in binario)

Nell’immagine appena sotto possiamo vedere come nell’host ‘PC3’ siano presenti gli indirizzi IP e MAC dell’host ‘PC9’, questo a conferma che anche l’host destinatario salva tutto nella propria cache ARP.

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Cache ARP di PC3

Stessa cosa la verifichiamo per l’host ‘PC28’, anche qui i conti tornano in quanto l’indirizzo salvato è quello del gateway della terza sottorete, a cui il nostro host appartiene.

Cache ARP di PC28

Verificato che ogni cosa precedentemente calcolata sulla carta sia funzionale anche nella pratica, abbiamo concluso l’esercizio. Tutto funziona, le sottoreti comunicano tra di loro come ci si aspetterebbe e il protocollo ARP invia e riceve i pacchetti secondo le modalità viste in classe. Per questa relazione è tutto, alle prossime grandi, grandissime, emozioni.

Alessandro

Alessandro è un milanese che vorrebbe scappare da Milano, è appassionato di informatica ma vorrebbe vivere senza telefono, è un artigiano eppure vorrebbe robotizzare tutto, impara una cosa e già vorrebbe studiare dell’altro. Autodidatta da sempre, gli piace sbattere la testa finché tutto non funziona come vuole lui, spesso ci riesce anche! Il motto che si ripete dentro la testa è: “Se ci sono riusciti gli altri ci posso riuscire anche io”.

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