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\makeindex


\begin{document}


\begin{title}
{Internet Protocol: 
da IPv4 a IPv6}
\end{title}
\begin{author}
{Simone Piccardi}
\end{author}

\begin{abstract}
  Questo testo vuole sostanzialmente essere un'introduzione alle
  caratteristiche di IPv6, o IPng (next generation), la nuova versione del
  protocollo di trasmissione IP (Internet Protocol) che \`e alla base del
  funzionamento di Internet.
\end{abstract}

\begin{quote}
  Copyright \copyright\ 2000-2002 Simone Piccardi.  Permission is granted to
  copy, distribute and/or modify this document under the terms of the GNU Free
  Documentation License, Version 1.1 or any later version published by the
  Free Software Foundation; with no Invariant Sections, with no Front-Cover
  Texts, and with no Back-Cover Texts.  A copy of the license is included in
  the section entitled ``GNU Free Documentation License''.
\end{quote}

\normalsize

\maketitle

\section{Introduzione}
Questo testo cerca di presentare le caratteristiche salienti di IPv6, detta
anche IPng (IP Next Generation), la nuova versione del protocollo di
trasmissione IP (\textit{Internet Protocol}), che da pi\`u di 20 anni
costituisce la ``base'' su cui funziona Internet.

Il lavoro di standardizzazione su IPv6 \`e iniziato nel 1991, ed \`e approdato
alla pubblicazione dell'RFC 1752 ``The Recommendation for the IP Next
Generation Protocol'' che ne definisce in dettaglio le caratteristiche.

Dopo una introduzione sulla attuale implementazione di IP (IPv4) si
illustreranno le ragioni che stanno alla base della creazione di questa nuova
versione e le sue caratteristiche principali e i miglioramenti apportati.

\section{Il presente}
\label{sec:present}
Per poter illustrare la struttura e le novit\`a di IPv6 occorre una breve
introduzione generale sui protocolli di trasmissione usati in Internet e sul
ruolo che IP in essi riveste, per poter capire quali sono le esigenze a cui
risponde, le caratteristiche principali della versione attuale e le esigenze
che hanno portato alla creazione di IPv6.

L'attuale Internet Protocol (IPv4) viene standardizzato nel 1981
dall'RFC~719; esso nasce per disaccoppiare le applicazioni della struttura
hardware delle reti di trasmissione, e creare una interfaccia di trasmissione
dei dati indipendente dal sottostante substrato di rete, che pu\`o essere
realizzato con le tecnologie pi\`u disparate (Ethernet, Token Ring, FDDI,
etc.).

In realt\`a IP realizza solo una parte di tutto questo, e fa parte di un
sistema che va sotto il nome di TCP/IP che \`e, come tutti protocolli di rete,
strutturato in una serie di livelli (nel caso specifico sono 4, riassunti
in Tab.~\ref{tab:layers}); uno di questi, quello responsabile del trasporto
dei pacchetti fra le varie reti che compongono Internet, \`e appunto IP.

\begin{table}[htb]
  \centering
  \begin{tabular}{l c c l} 
    \textbf{Livello} & \multicolumn{2}{c}{\textbf{Nome}} & \textbf{Esempi} \\
    \toprule
    Livello 1&\textit{Application} &\textsl{Applicazione}& 
    Telnet, FTP, etc. \\ 
    Livello 2&\textit{Transport} &\textsl{Trasporto}& TCP, UDP \\ 
    Livello 3&\textit{Network} &\textsl{Rete}& IP, (ICMP, IGMP)  \\ 
    Livello 4&\textit{Link} &\textsl{Collegamento}& 
    device driver \& scheda di interfaccia  \\
    \bottomrule
\end{tabular}
\caption{I quattro livelli del protocollo TCP/IP.}
\label{tab:layers}
\end{table}

Questa architettura permette far comunicare computer diversi sia per 
sistema operativo e tipo di interconnessione; al livello 1 le singole
applicazioni comunicano scambiandosi dati secondo un loro protocollo specifico
(HTTP, POP, etc.); questi dati vengono passati al livello 2 che li spezzer\`a
in pacchetti e li incapsuler\`a dentro il suo protocollo per effettuare il
trasporto dei dati all'altro capo della comunicazione (ad esempio TCP si
incaricher\`a di effettuare la connessione, controllare che la trasmissione
proceda correttamente e ritrasmettere i pacchetti perduti); a loro volta
questi pacchetti saranno passati al livello 3 (quello di rete, che \`e quello
a cui opera IP) che ha il compito di trasmettere i pacchetti attraverso la
rete instradandoli nelle diverse strutture di interconnessione presenti fra i
capi della comunicazione; l'ultimo livello \`e quello che immette/riceve i
pacchetti dallo specifico tipo di hardware a cui sono collegati i nodi della
rete.

Il compito di IP \`e pertanto quello di trasmettere i pacchetti da un computer
all'altro della rete; le caratteristiche essenziali con cui questo viene
realizzato in IPv4 sono due:

\begin{itemize}
\item \textit{Universal addressing} la comunicazione avviene fra due nodi
  identificati univocamente con un indirizzo a 32 bit che pu\`o appartenere ad
  una sola interfaccia di rete.
\item \textit{Best effort} viene assicurato il massimo impegno nella
  trasmissione, ma non c'\`e nessuna garanzia per i livelli superiori n\'e
  sulla percentuale di successo n\'e sul tempo di consegna dei pacchetti di
  dati.
\end{itemize}

Per effettuare la comunicazione e l'instradamento dei pacchetti fra le varie
reti di cui \`e composta Internet IPv4 organizza gli indirizzi in una
gerarchia a due livelli, la prima parte dei 32 bit dell'indirizzo \`e il
numero di rete che viene utilizzato dai router per identificare a quale rete
il pacchetto deve essere inviato, la seconda parte \`e il numero di
\textit{host} (nodo) che viene utilizzato all'interno della suddetta rete per
identificare la macchina di destinazione finale del pacchetto.

Per garantire l'unicit\`a dell'indirizzo Internet esiste un'autorit\`a
centrale (la IANA, \textit{Internet Assigned Number Authority}) che assegna i
numeri di rete alle organizzazioni che ne fanno richiesta; \`e poi compito di
quest'ultime assegnare i numeri delle singole stazioni finali.  

Per venire incontro alle diverse esigenze gli indirizzi di rete sono stati
originariamente organizzati in \textit{classi}, (rappresentate in
Tab.~\ref{tab:ipv4class}), per consentire dispiegamenti di reti di dimensioni
diverse.

\begin{table}[htb]
  \centering
  \footnotesize
  \begin{tabular} {c@{\hspace{1mm}\vrule}
      p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
      p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
      p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
      p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
      p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
      p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
      p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
      p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}}
    \omit&\omit& \multicolumn{7}{c}{7 bit}&\multicolumn{24}{c}{24 bit} \\
    \cline{2-33}
    \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
    classe A &\centering 0&
    \multicolumn{7}{@{}c@{\vrule}}{\parbox[c]{21mm}{\centering net Id}} &
    \multicolumn{24}{@{}c@{\vrule}}{\parbox[c]{72mm}{\centering host Id}} \\
    \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
    \cline{2-33}
    \multicolumn{33}{c}{ } \\
    \omit&\omit&\omit& 
    \multicolumn{14}{c}{14 bit}&\multicolumn{16}{c}{16 bit} \\
    \cline{2-33}
    \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
    classe B&\centering 1&\centering 0& 
    \multicolumn{14}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{42mm}{\centering net Id}} &
    \multicolumn{16}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{48mm}{\centering host Id}} \\
    \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
    \cline{2-33}
   
    \multicolumn{33}{c}{ } \\
    \omit&\omit&\omit& 
    \multicolumn{21}{c}{21 bit}&\multicolumn{8}{c}{8 bit} \\
    \cline{2-33}
    \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
    classe C&\centering 1&\centering 1&\centering 0&
    \multicolumn{21}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{63mm}{\centering net Id}} &
    \multicolumn{8}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{24mm}{\centering host Id}} \\
    \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
    \cline{2-33}


    \multicolumn{33}{c}{ } \\
    \omit&\omit&\omit&\omit& 
    \multicolumn{28}{c}{28 bit} \\
    \cline{2-33}
    \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
    classe D&\centering 1&\centering 1&\centering 1&\centering 0&
    \multicolumn{28}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{63mm}{\centering 
        multicast group Id}} \\
    \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
    \cline{2-33}

    \multicolumn{33}{c}{ } \\
    \omit&\omit&\omit&\omit&\omit&
    \multicolumn{27}{c}{27 bit} \\
    \cline{2-33}
    \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
    classe E&\centering 1&\centering 1&\centering 1&\centering 1&\centering 0&
    \multicolumn{27}{@{}c@{\vrule}}{\parbox{59mm}{\centering 
        reserved for future use}} \\
    \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
    \cline{2-33}

\end{tabular}
\caption{Le classi di indirizzi secondo IPv4.}
\label{tab:ipv4class}
\end{table}

Le classi usate per il dispiegamento delle reti sono le prime tre; la classe D
\`e destinata al (non molto usato) \textit{multicast} mentre la classe E \`e
riservata per usi sperimentali e non viene impiegata.

Come si pu\`o notare per\`o la suddivisione riportata in
Tab.~\ref{tab:ipv4class} \`e largamente inefficiente in quanto se ad un utente
necessita anche solo un indirizzo in pi\`u dei 256 disponibili con una classe
A occorre passare a una classe B, con un conseguente spreco di numeri. 

Inoltre, in particolare per le reti di classe C, la presenza di tanti
indirizzi di rete diversi comporta una crescita enorme delle tabelle di
instradamento che ciascun router dovrebbe tenere in memoria per sapere dove
inviare il pacchetto, con conseguente crescita dei tempi di processo da parte
di questi ultimi ed inefficienza nel trasporto.

\begin{table}[htb]
  \centering
  \footnotesize
  \begin{tabular} {c@{\hspace{1mm}\vrule}
      p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
      p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
      p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
      p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
      p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
      p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
      p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}
      p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}p{3mm}@{\vrule}}
    \omit&
    \multicolumn{12}{c}{$n$ bit}&\multicolumn{20}{c}{$32-n$ bit} \\
    \cline{2-33}
    \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
    CIDR &
    \multicolumn{12}{@{}c@{\vrule}}{\parbox[c]{36mm}{\centering net Id}} &
    \multicolumn{20}{@{}c@{\vrule}}{\parbox[c]{60mm}{\centering host Id}} \\
    \omit\hfill\vrule &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& &&&&&&&& \\
    \cline{2-33}
\end{tabular}
\caption{Uno esempio di indirizzamento CIDR.}
\label{tab:ipv4cidr}
\end{table}

Per questo nel 1992 \`e stato introdotto un indirizzamento senza classi (il
CIDR, \textit{Classless Inter-Domain Routing}) in cui il limite fra i bit
destinati a indicare il numero di rete e quelli destinati a indicare la
destinazione finale pu\`o essere piazzato in qualunque punto (vedi
Tab.~\ref{tab:ipv4cidr}), permettendo di accorpare pi\`u classi A su un'unica
rete o suddividere una classe B e diminuendo al contempo il numero di
indirizzi di rete da inserire nelle tabelle di instradamento dei router.


\section{I motivi della transizione}
\label{sec:whyipv6}

Negli ultimi anni la crescita vertiginosa del numero di macchine connesse a
internet ha iniziato a far emergere i vari limiti di IPv4; in particolare si
\`e iniziata a delineare la possibilit\`a di arrivare ad una carenza negli
indirizzi disponibili.

In realt\`a il problema non \`e propriamente legato al numero di indirizzi
disponibili. Infatti con 32 bit si hanno $2^{32}$ cio\`e circa quattro
miliardi di numeri diversi possibili, che sono molti di pi\`u dei computer
attualmente esistenti.

Il punto \`e che la suddivisione di questi numeri in una gerarchia a due
livelli e l'utilizzo delle classi di indirizzamento mostrate in precedenza ha
comportato che, nella sua evoluzione storica, il dispiegamento delle reti e
l'allocazione degli indirizzi siano stati inefficienti. Neanche l'uso del CIDR
ha permesso di eliminare le inefficienze che si erano formate, dato che un
ridispiegamento pi\`u efficiente comporterebbe cambiamenti complessi a tutti i
livelli e la riassegnazione (manuale) di tutti gli indirizzi dei computer di
ogni sottorete.

Diventava perci\`o necessario progettare un nuovo protocollo che permettesse
di risolvere questi problemi, e garantisse flessibilit\`a sufficiente per
poter continuare a funzionare a lungo termine; in particolare necessitava un
nuovo schema di indirizzamento che potesse rispondere alle seguenti
necessit\`a:

\begin{itemize}
\item un maggior numero di numeri disponibili che consentisse di non restare
  pi\`u a corto di indirizzi
\item un'organizzazione gerarchica pi\`u flessibile dell'attuale,
  strutturabile su pi\`u livelli
\item uno schema di assegnazione degli indirizzi in grado di minimizzare le
  dimensioni delle tabelle di instradamento
\item uno spazio di indirizzi che consentisse un passaggio automatico dalle
  reti locali a internet ed in grado di supportare l'autoconfigurazione
\end{itemize}


\section{Principali caratteristiche di IPv6}
\label{sec:ipv6over}

Per rispondere alle esigenze appena descritte IPv6 nasce come evoluzione di
IPv4, mantendone inalterate le funzioni che si sono dimostrate valide,
eliminando quelle inutili e aggiungendone poche altre ponendo al contempo una
grande attenzione a mantenere il protocollo il pi\`u snello e veloce
possibile.

I cambiamenti apportati sono comunque notevoli e possono essere riassunti a
grandi linee nei seguenti punti:
\begin{itemize}
\item l'espansione delle capacit\`a di indirizzamento e instradamento, per
  supportare una gerarchia con pi\`u livelli di indirizzamento, un numero di
  nodi indirizzabili molto maggiore e una autoconfigurazione degli indirizzi
\item l'introduzione un nuovo tipo di indirizzamento, l'\textit{anycast} che
  si aggiungono agli usuali \textit{unycast} e \textit{multicast}
\item la semplificazione del formato della testata, eliminando o rendendo
  opzionali alcuni dei campi di IPv4, per rendere pi\`u veloce la elaborazione
  della stessa da parte dei router e contenere l'aumento di dimensione dovuto
  ai nuovi indirizzi
\item un supporto per le opzioni migliorato, per garantire una trasmissione
  pi\`u efficiente del traffico normale, limiti meno stringenti sulle
  dimensioni delle opzioni, e la flessibilit\`a necessaria per introdurne di
  nuove in futuro
\item il supporto per delle capacit\`a di qualit\`a di servizio (QoS) per
  permettere di identificare gruppi di dati per i quali provvedere un
  trattamento speciale (in vista dell'uso di internet per applicazioni
  multimediali e/o ``real-time'')
\end{itemize}


\section{L'intestazione di IPv6}
\label{sec:ipv6haed}

Per capire le caratteristiche di IPv6 partiamo dall'intestazione
(l'\textit{header}) usata dal protocollo per gestire la trasmissione dei
pacchetti; in Tab.~\ref{tab:ipv6head} \`e riportato il formato
dell'intestazione di IPv6 da confrontare con quella di IPv4 riportato in
Tab.~\ref{tab:ipv4head}. La spiegazione del significato dei vari campi delle
due intestazioni \`e riportata rispettivamente in Tab.~\ref{tab:ipv6field} e
Tab.~\ref{tab:ipv4field})

\begin{table}[htb]
  \footnotesize
  \begin{center}
    \begin{tabular}{@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}
        @{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}
        @{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule} }
    \multicolumn{8}{@{}c@{}}{0\hfill 15 16\hfill 31}\\
    \hline
    \centering version&\centering priority& 
    \multicolumn{6}{@{}p{96mm}@{\vrule}}{\centering flow label} \\
    \hline
    \multicolumn{4}{@{\vrule}p{64mm}@{\vrule}}{\centering payload length} & 
    \multicolumn{2}{@{}p{32mm}@{\vrule}}{\centering next header} & 
    \multicolumn{2}{@{}p{32mm}@{\vrule}}{\centering hop limit}\\
    \hline
    \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
    \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
      source} \\
    \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
      IP address} \\
    \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
    \hline
    \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
    \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
      destination} \\
    \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
     IP address} \\
    \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
    \hline
    \end{tabular}
    \caption{L'intestazione o \textit{header} di IPv6}
    \label{tab:ipv6head}
  \end{center}
\end{table}

Come si pu\`o notare l'intestazione di IPv6 diventa di dimensione fissa, pari
a 40 byte, contro una dimensione (minima, in assenza di opzioni) di 20 byte
per IPv4; un semplice raddoppio nonostante lo spazio destinato agli indirizzi
sia quadruplicato, questo grazie a una notevole semplificazione che ha ridotto
il numero dei campi da 12 a 8.

\begin{table}[htb]
  \begin{center}
  \footnotesize
    \begin{tabular}{ l c p{8cm}}
      \textbf{Nome} & \textbf{Lunghezza} & \textbf{Significato} \\
      \toprule
      \textit{version}       &  4 bit & 
      \textsl{versione}, nel caso specifico vale sempre 6\\
      \textit{priority}      &  4 bit & 
      \textsl{priorit\`a}, vedi Sez.~\ref{sec:prio} \\
      \textit{flow label}    & 24 bit & 
      \textsl{etichetta di flusso}, vedi Sez.~\ref{sec:flow}\\
      \textit{payload length} & 16 bit & 
      \textsl{lunghezza del carico}, cio\`e del corpo dei dati che segue 
      l'intestazione, in bytes. \\
      \textit{next header}   &  8 bit & \textsl{intestazione successiva}, 
      identifica il tipo di pacchetto che segue l'intestazione di IPv6, usa 
      gli stessi valori del campo \textit{protocol} nell'intestazione di IPv4\\
      \textit{hop limit}     &  8 bit & \textsl{limite di salti},
      stesso significato del \textit{time to live} nell'intestazione di IPv4, 
      \`e decrementato di uno ogni volta che un nodo ritrasmette il
      pacchetto, se arriva a zero il pacchetto viene scartato \\
      \textit{source IP}     & 128 bit & \textsl{indirizzo di origine} \\
      \textit{destination IP}& 128 bit & \textsl{indirizzo di destinazione}\\
      \bottomrule
    \end{tabular}
    \caption{Legenda per il significato dei campi dell'intestazione di IPv6}
    \label{tab:ipv6field}
  \end{center}
\end{table}

Abbiamo gi\`a anticipato in Sez.~\ref{sec:ipv6over} che uno dei criteri
principali nella progettazione di IPv6 \`e stato quello di ridurre al minimo
il tempo di trattamento dei pacchetti da parte dei router, un confronto con
l'intestazione di IPv4 (vedi Tab.~\ref{tab:ipv4head}) mostra le seguenti
differenze:

\begin{itemize}
\item \`e stato eliminato il campo \textit{header length} in quanto le opzioni
  sono state tolte dall'intestazione che ha cos\`\i\ dimensione fissa; ci
  possono essere pi\`u intestazioni opzionali (\textsl{intestazioni di
    estensione}, vedi Sez.~\ref{sec:extens}), ciascuna delle quali avr\`a un
  suo campo di lunghezza all'interno.
\item l'intestazione e gli indirizzi sono allineati a 64 bit, questo rende
  pi\`u veloce il trattamento da parte di computer con processori a 64 bit.
\item i campi per gestire la frammentazione (\textit{identification},
  \textit{flag} e \textit{fragment offset}) sono stati eliminati; questo
  perch\'e la  frammentazione \`e un'eccezione che non deve rallentare il
  processo dei pacchetti nel caso normale.
\item \`e stato eliminato il campo \textit{checksum} in quanto tutti i
  protocolli di livello superiore (TCP, UDP e ICMPv6) hanno un campo di
  checksum che include, oltre alla loro intestazione e ai dati, pure i campi
  \textit{payload length}, \textit{next header}, e gli indirizzi di origine e
  di destinazione; una checksum esiste anche per la gran parte protocolli di
  livello inferiore (anche se quelli che non lo hanno, come SLIP, non possono
  essere usati con grande affidabilit\`a); con questa scelta si \`e ridotto di
  molto il tempo di trattamento dato che i router non hanno pi\'u la
  necessit\`a di ricalcolare la checksum ad ogni passaggio di un pacchetto per
  il cambiamento del campo \textit{hop limit}.
\item \`e stato eliminato il campo \textit{type of service}, che praticamente
  non \`e mai stato utilizzato; una parte delle funzionali\`a ad esso delegate
  sono state reimplementate (vedi il campo \textit{priority} al prossimo
  punto) con altri metodi.
\item \`e stato introdotto un nuovo campo \textit{flow label}, che viene
  usato, insieme al campo \textit{priority} (che recupera i bit di
  precedenza del campo \textit{type of service}) per implementare la gestione
  di una ``qualit\`a di servizio'' (vedi Sez.~\ref{sec:qos}) che permette di
  identificare i pacchetti appartenenti a un ``flusso'' di dati per i quali si
  pu\`o provvedere un trattamento speciale.
\end{itemize}

\begin{table}[htb]
  \footnotesize
  \centering
  \begin{tabular}{@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}
        @{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}
        @{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule} }
    \multicolumn{8}{@{}c@{}}{0\hfill 15 16\hfill 31}\\
    \hline
    \centering version&
    \centering head length&
    \multicolumn{2}{@{}p{32mm}@{\vrule}}{\centering type of service} &  
    \multicolumn{4}{@{}p{64mm}@{\vrule}}{\centering total length} \\
    \hline
    \multicolumn{4}{@{\vrule}p{64mm}@{\vrule}}{\centering identification} &
    \multicolumn{4}{@{}p{64mm}@{\vrule}}{\parbox{11mm}{\centering flag} \vrule
        \parbox{52mm}{\centering fragment offset}}\\
    \hline
    \multicolumn{2}{@{\vrule}p{32mm}@{\vrule}}{\centering TTL}& 
    \multicolumn{2}{@{}p{32mm}@{\vrule}}{\centering protocol}&    
    \multicolumn{4}{@{}p{64mm}@{\vrule}}{\centering header checksum} \\
    \hline
    \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
      source IP address} \\
    \hline
    \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{
      destination IP address} \\
    \hline
    \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\    
    \multicolumn{8}{@{}p{128mm}@{}}{
      \centering options (if any)} \\
    \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\    
    \hline
  \end{tabular}
  \caption{L'intestazione o \textit{header} di IPv4}
\label{tab:ipv4head}
\end{table}

\begin{table}[htb]
  \footnotesize
  \begin{center}
    \begin{tabular}{l c p{9cm}}
      \textbf{Nome} & \textbf{Lunghezza} & \textbf{Significato} \\
      \toprule
      \textit{version}          &  4 bit & \textsl{versione}, nel caso 
      specifico vale sempre 4\\
      \textit{head length}     &  4 bit & \textsl{lunghezza dell'intestazione},
      in multipli di 32 bit\\
      \textit{type of service}  &  8 bit & \textsl{tipo di servizio}, 
      consiste in: 3 bit di precedenza, 
      correntemente ignorati; un bit non usato a 0;  4 bit che identificano
      il tipo di servizio richiesto, uno solo dei quali pu\`o essere 1\\
      \textit{total length}     & 16 bit & \textsl{lunghezza totale}, indica 
      la dimensione del pacchetto IP in byte\\
      \textit{identification}   & 16 bit & \textsl{identificazione}, 
      assegnato alla creazione, \`e aumentato di uno all'origine alla 
      trasmissione di ciascun pacchetto, ma resta lo stesso per i 
      pacchetti frammentati\\
      \textit{flag}             &  3 bit & 
      \textsl{flag} bit di frammentazione, uno indica se un
      pacchetto \`e frammentato, un'altro se ci sono ulteriori frammenti, e 
      un'altro se il pacchetto non pu\`o essere frammentato. \\
      \textit{fragmentation offset} & 13 bit& \textsl{offset di frammento},
      indica la posizione del frammento rispetto al pacchetto originale\\
      \textit{time to live}    & 16 bit & \textsl{tempo di vita},
      ha lo stesso significato di
      \textit{hop limit}, vedi Tab.~\ref{tab:ipv6field}\\
      \textit{protocol}        &  8 bit & \textsl{protocollo} 
      identifica il tipo di pacchetto che segue
      l'intestazione di IPv4\\
      \textit{header checksum} & 16 bit & \textsl{checksum di intestazione}, 
      somma di controllo per l'intestazione\\
      \textit{source IP}       & 32 bit & \textsl{indirizzo di origine}\\
      \textit{destination IP}  & 32 bit & \textsl{indirizzo di destinazione}\\
      \bottomrule
    \end{tabular}
    \caption{Legenda per il significato dei campi dell'intestazione di IPv4}
    \label{tab:ipv4field}
  \end{center}
\end{table}

Oltre alle differenze precedenti, relative ai singoli campi nell'intestazione,
ulteriori caratteristiche che diversificano il comportamento di IPv4 da
quello di IPv6 sono le seguenti:

\begin{itemize}
\item il broadcasting non \`e previsto in IPv6, le applicazioni che lo usano
  devono essere reimplementate usando il multicasting (vedi
  Sez.~\ref{sec:multicast}), che da opzionale diventa obbligatorio.
\item \`e stato introdotto un nuovo tipo di indirizzi, gli \textit{anycast}.
\item i router non possono pi\`u frammentare i pacchetti lungo il cammino, la
  frammentazione di pacchetti troppo grandi potr\`a essere gestita solo ai
  capi della comunicazione (usando un'apposita estensione vedi
  Sez.~\ref{sec:extens}).
\item IPv6 richiede il supporto per il \textit{path MTU discovery} (cio\`e il
  protocollo per la selezione della massima lunghezza del pacchetto); seppure
  questo sia in teoria opzionale, senza di esso non sar\`a possibile inviare
  pacchetti pi\`u larghi della dimensione minima (576 bytes).
\end{itemize}

\section{Gli indirizzi di IPv6}
\label{sec:addr}

Come gi\`a abbondantemente anticipato la principale novit\`a di IPv6 \`e
costituita dall'ampliamento dello spazio degli indirizzi, che consente di
avere indirizzi disponibili in un numero dell'ordine di quello degli atomi che
costituiscono la terra.

In realt\`a l'allocazione di questi indirizzi deve tenere conto della
necessit\`a di costruire delle gerarchie che consentano un instradamento
rapido ed efficiente dei pacchetti, e flessibilit\`a nel dispiegamento delle
reti, il che comporta una riduzione drastica dei numeri utilizzabili; uno
studio sull'efficienza dei vari sistemi di allocazione usati in altre
architetture (come i sistemi telefonici) \`e comunque giunto alla conclusione
che anche nella peggiore delle ipotesi IPv6 dovrebbe essere in grado di
fornire pi\`u di un migliaio di indirizzi per ogni metro quadro della
superficie terrestre.


\subsection{La notazione}
\label{sec:notazione}
Con un numero di bit quadruplicato non \`e pi\`u possibile usare la notazione
coi numeri decimali di IPv4 per rappresentare un numero IP. Per questo gli
indirizzi di IPv6 sono in genere scritti come sequenze di otto numeri
esadecimali di 4 cifre (cio\`e a gruppi di 16 bit) usando i due punti come
separatore; cio\`e qualcosa del tipo
\texttt{5f1b:df00:ce3e:e200:0020:0800:2078:e3e3}.


Visto che la notazione resta comunque piuttosto pesante esistono alcune
abbreviazioni; si pu\`o evitare di scrivere gli zeri iniziali per cui si pu\`o
scrivere \texttt{1080:0:0:0:8:800:ba98:2078:e3e3}; se poi un intero \`e zero
si pu\`o omettere del tutto, cos\`\i\ come un insieme di zeri contigui (ma
questo solo una volta per non generare ambiguit\`a) per cui il precedente
indirizzo si pu\`o scrivere anche come \texttt{1080::8:800:ba98:2078:e3e3}.

Infine per scrivere un indirizzo IPv4 all'interno di un indirizzo IPv6 si
pu\`o usare la vecchia notazione con i punti, per esempio si potr\`a avere
l'indirizzo \texttt{::192.84.145.138}.

\begin{table}[htb]
  \centering 
  \footnotesize
  \begin{tabular}{|l|l|l|}
    \hline
    \centering \textbf{Tipo di indirizzo}
    & \centering \textbf{Prefisso} & {\centering \textbf{Frazione}} \\
    \hline
    \hline
    riservato & \texttt{0000 0000} & 1/256 \\
    non assegnato  & \texttt{0000 0001} & 1/256 \\
    \hline
    riservato per NSAP & \texttt{0000 001} & 1/128\\
    riservato per IPX & \texttt{0000 010} & 1/128\\
    \hline
    non assegnato  & \texttt{0000 011} & 1/128 \\
    non assegnato  & \texttt{0000 1} & 1/32 \\
    non assegnato  & \texttt{0001} & 1/16 \\
    \hline
    provider-based & \texttt{001} & 1/8\\
    \hline
    non assegnato  & \texttt{010} & 1/8 \\
    non assegnato  & \texttt{011} & 1/8 \\
    geografic-based& \texttt{100} & 1/8 \\
    non assegnato  & \texttt{101} & 1/8 \\
    non assegnato  & \texttt{110} & 1/8 \\
    non assegnato  & \texttt{1110} & 1/16 \\
    non assegnato  & \texttt{1111 0} & 1/32 \\
    non assegnato  & \texttt{1111 10} & 1/64 \\
    non assegnato  & \texttt{1111 110} & 1/128 \\
    non assegnato  & \texttt{1111 1100 0} & 1/512 \\
    \hline
    unicast link-local & \texttt{1111 1100 10} & 1/1024 \\
    unicast site-local & \texttt{1111 1100 11} & 1/1024 \\
    \hline
    \hline
    multicast & \texttt{1111 1111} & 1/256 \\
    \hline
  \end{tabular}
  \caption{Classificazione degli indirizzi IPv6 a seconda dei bit pi\`u 
    significativi}
  \label{tab:ipv6addr}
\end{table}


\subsection{La architettura degli indirizzi di IPv6}
\label{sec:arch}

Come per IPv4 gli indirizzi sono identificatori per una singola (indirizzi
\textit{unicast}) o per un insieme (indirizzi \textit{multicast} e
\textit{anycast}) di interfacce di rete.  

Gli indirizzi sono sempre assegnati all'interfaccia, non al nodo che la
ospita; dato che ogni interfaccia appartiene ad un nodo quest'ultimo pu\`o
essere identificato attraverso uno qualunque degli indirizzi unicast delle sue
interfacce. A una interfaccia possono essere associati anche pi\`u indirizzi.

IPv6 presenta tre tipi diversi di indirizzi: due di questi, gli indirizzi
\textit{unicast} e \textit{multicast} hanno le stesse caratteristiche che in
IPv4, un terzo tipo, gli indirizzi \textit{anycast} \`e completamente nuovo.
In IPv6 non esistono pi\`u gli indirizzi \textit{broadcast}, la funzione di
questi ultimi deve essere reimplementata con gli indirizzi \textit{multicast}.

Gli indirizzi \textit{unicast} identificano una singola interfaccia: i
pacchetti mandati ad un tale indirizzo verranno inviati a quella interfaccia,
gli indirizzi \textit{anycast} identificano un gruppo di interfacce tale che
un pacchetto mandato a uno di questi indirizzi viene inviato alla pi\`u vicina
(nel senso di distanza di instradamento) delle interfacce del gruppo, gli
indirizzi \textit{multicast} identificano un gruppo di interfacce tale che un
pacchetto mandato a uno di questi indirizzi viene inviato a tutte le
interfacce del gruppo.

In IPv6 non ci sono pi\`u le classi ma i bit pi\`u significativi indicano il
tipo di indirizzo; in Tab.~\ref{tab:ipv6addr} sono riportati i valori di detti
bit e il tipo di indirizzo che loro corrispondente.  I bit pi\`u significativi
costituiscono quello che viene chiamato il \textit{format prefix} ed \`e sulla
base di questo che i vari tipi di indirizzi vengono identificati.
Come si vede questa architettura di allocazione supporta l'allocazione di
indirizzi per i provider, per uso locale e per il multicast; inoltre \`e stato
riservato lo spazio per indirizzi NSAP, IPX e per le connessioni; gran parte
dello spazio (pi\`u del 70\%) \`e riservato per usi futuri.

Si noti infine che gli indirizzi \textit{anycast} non sono riportati in
Tab.~\ref{tab:ipv6addr} in quanto allocati al di fuori dello spazio di
allocazione degli indirizzi unicast.

\subsection{Indirizzi unicast \textit{provider-based}}
\label{sec:unicast}

Gli indirizzi \textit{provider-based} sono gli indirizzi usati per le
comunicazioni globali, questi sono definiti nell'RFC 2073 e sono gli
equivalenti degli attuali indirizzi delle classi da A a C.

L'autorit\`a che presiede all'allocazione di questi indirizzi \`e la IANA; per
evitare i problemi di crescita delle tabelle di instradamento e una procedura
efficiente di allocazione la struttura di questi indirizzi \`e organizzata fin
dall'inizio in maniera gerarchica; pertanto lo spazio di questi indirizzi \`e
stato suddiviso in una serie di campi secondo lo schema riportato in
Tab.~\ref{tab:unicast}.

\begin{table}[htb]
  \centering
  \footnotesize
  \begin{tabular} {@{\vrule}p{6mm}
      @{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{24mm}
      @{\vrule}p{30mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
    \multicolumn{1}{@{}c@{}}{3}&\multicolumn{1}{c}{5 bit}&
    \multicolumn{1}{c}{$n$ bit}&\multicolumn{1}{c}{$56-n$ bit}&
    \multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
    \hline
    \omit\vrule\hfill\vrule&\hspace{16mm} & & &\omit\hspace{76mm}\hfill\vrule\\ 
    \centering 010&
    \centering \textsl{Registry Id}&
    \centering \textsl{Provider Id}& 
    \centering \textsl{Subscriber Id}& 
    \textsl{Intra-Subscriber} \\
    \omit\vrule\hfill\vrule& & & &\omit\hspace{6mm}\hfill\vrule\\ 
    \hline
  \end{tabular}
\caption{Formato di un indirizzo unicast \textit{provider-based}.}
\label{tab:unicast}
\end{table}

Al livello pi\`u alto la IANA pu\`o delegare l'allocazione a delle autorit\`a
regionali (i Regional Register) assegnando ad esse dei blocchi di indirizzi; a
queste autorit\`a regionali \`e assegnato un Registry Id che deve seguire
immediatamente il prefisso di formato. Al momento sono definite tre registri
regionali (INTERNIC, RIPE NCC e APNIC), inoltre la IANA si \`e riservata la
possibilit\`a di allocare indirizzi su base regionale; pertanto sono previsti
i seguenti possibili valori per il \textsl{Registry Id}; gli altri valori
restano riservati per la IANA, infine \`e stato riservato un valore per
realizzare le reti IPv6 attualmente utilizzate per effettuare la
sperimentazione del protocollo (la cosiddetta \textit{6bone}).

\begin{table}[htb]
  \begin{center}
    \begin{tabular}{l l l}
      \textbf{Regione} & \textbf{Registro} & \textbf{Id} \\
      \toprule
      Nord America &INTERNIC & \texttt{11000} \\
      Europa & RIPE NCC & \texttt{01000} \\
      Asia & APNIC & \texttt{00100} \\
      Multi-regionale & IANA &\texttt{10000} \\
      \midrule
      Testing & 6bone & \texttt{11111}\\
      \bottomrule
    \end{tabular}
    \caption{Valori dell'identificativo dei 
      Regional Register allocati ad oggi.}
    \label{tab:regid}
  \end{center}
\end{table}

La gerarchia degli indirizzi prevede poi che i due livelli successivi, di
suddivisione fra \textit{Provider Id}, che identifica i grandi fornitori di
servizi, e \textit{Subscriber Id}, che identifica i fruitori, sia gestita dai
singoli registri regionali. Questi ultimi dovranno definire come dividere lo
spazio di indirizzi assegnato a questi due campi (che ammonta a un totale di
56~bit), definendo lo spazio da assegnare al \textit{Provider Id} e
al \textit{Subscriber Id}, ad essi spetter\`a inoltre anche l'allocazione dei
numeri di \textit{Provider Id} ai singoli fornitori, ai quali sar\`a delegata
l'autorit\`a di allocare i \textit{Subscriber Id} al loro interno.

L'ultimo livello \`e quello \textit{Intra-subscriber} che \`e lasciato alla
gestione dei singoli fruitori finali, gli indirizzi \textit{provider-based}
lasciano normalmente gli ultimi 64~bit a disposizione per questo livello, la
modalit\`a pi\`u immediata \`e quella di usare uno schema del tipo mostrato in
Tab.~\ref{tab:uninterf} dove l'\textit{Interface Id} \`e dato dal MAC-address
a 48~bit dello standard ethernet, scritto in genere nell'hardware delle scheda
di rete, e si usano i restanti 16~bit per indicare la sottorete.

\begin{table}[htb]
  \centering
  \footnotesize
  \begin{tabular} {@{\vrule}p{64mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
    \multicolumn{1}{c}{64 bit}&\multicolumn{1}{c}{16 bit}&
    \multicolumn{1}{c}{48 bit}\\
    \hline
    \omit\vrule\hfill\vrule&\hspace{16mm}&\omit\hspace{48mm}\hfill\vrule\\ 
    \centering \textsl{Subscriber Prefix}& 
    \centering \textsl{Subnet Id}&
    \textsl{Interface Id}\\
    \omit\vrule\hfill\vrule& &\omit\hspace{6mm}\hfill\vrule\\ 
    \hline
  \end{tabular}
\caption{Formato del campo \textit{Intra-subscriber} per un indirizzo unicast
  \textit{provider-based}.}
\label{tab:uninterf}
\end{table}

Qualora si dovesse avere a che fare con una necessit\`a di un numero pi\`u
elevato di sottoreti, il precedente schema andrebbe modificato, per evitare
l'enorme spreco dovuto all'uso dei MAC-address, a questo scopo si possono
usare le capacit\`a di autoconfigurazione di IPv6 per assegnare indirizzi
generici con ulteriori gerarchie per sfruttare efficacemente tutto lo spazio
di indirizzi.

Un registro regionale pu\`o introdurre un ulteriore livello nella gerarchia
degli indirizzi, allocando dei blocchi per i quali delegare l'autorit\`a a dei
registri nazionali, quest'ultimi poi avranno il compito di gestire la
attribuzione degli indirizzi per i fornitori di servizi nell'ambito del/dei
paese coperto dal registro nazionale con le modalit\`a viste in precedenza.
Una tale ripartizione andr\`a effettuata all'interno dei soliti 56~bit come
mostrato in Tab.~\ref{tab:uninaz}.

\begin{table}[htb]
  \centering
  \footnotesize
  \begin{tabular} {@{\vrule}p{3mm}
      @{\vrule}p{10mm}@{\vrule}p{12mm}@{\vrule}p{18mm}
      @{\vrule}p{18mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
    \multicolumn{1}{@{}c@{}}{3}&\multicolumn{1}{c}{5 bit}&
    \multicolumn{1}{c}{n bit}&\multicolumn{1}{c}{m bit}&
    \multicolumn{1}{c}{56-n-m bit}&\multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
    \hline
    \omit\vrule\hfill\vrule& & & & &\omit\hspace{64mm}\hfill\vrule\\
    \centering \texttt{3}&
    \centering \textsl{Reg.}&
    \centering \textsl{Naz.}&
    \centering \textsl{Prov.}& 
    \centering \textsl{Subscr.}& 
    \textsl{Intra-Subscriber} \\
    \omit\vrule\hfill\vrule &&&&&\\ 
    \hline
  \end{tabular}
\caption{Formato di un indirizzo unicast \textit{provider-based} che prevede
      un registro nazionale.}
\label{tab:uninaz}
\end{table}

\subsection{Indirizzi ad uso locale}
\label{sec:linksite}

Gli indirizzi ad uso locale sono indirizzi unicast che sono instradabili solo
localmente (all'interno di un sito o di una sottorete), e possono avere una
unicit\`a locale o globale.

Questi indirizzi sono pensati per l'uso all'interno di un sito per mettere su
una comunicazione locale immediata, o durante le fasi di autoconfigurazione
prima di avere un indirizzo globale.

\begin{table}[htb]
  \centering
  \footnotesize
  \begin{tabular} {@{\vrule}p{10mm}@{\vrule}p{54mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
    \multicolumn{1}{c}{10} &\multicolumn{1}{c}{54 bit} & 
    \multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
    \hline
    \omit\vrule\hfill\vrule & & \omit\hspace{64mm}\hfill\vrule\\
    \centering \texttt{FE80}& 
    \centering\texttt{0000 .   .   .   .   . 0000} &
    Interface Id \\
    \omit\vrule\hfill\vrule & &\\
    \hline
\end{tabular}
\caption{Formato di un indirizzo \textit{link-local}.}
\label{tab:linklocal}
\end{table}

Ci sono due tipi di indirizzi, \textit{link-local} e \textit{site-local}. Il
primo \`e usato per un singolo link; la struttura \`e mostrata in
Tab.~\ref{tab:linklocal}, questi indirizzi iniziano sempre per \texttt{FE80} e
vengono in genere usati per la configurazione automatica dell'indirizzo all'avvio e per la ricerca dei vicini (vedi Sez.~\ref{sec:autoconf}); un
pacchetto che abbia tale indirizzo come sorgente o destinazione non deve
venire ritrasmesso dai router.

Un indirizzo \textit{site-local} invece \`e usato per l'indirizzamento
all'interno di un sito che non necessita di un prefisso globale; la struttura
\`e mostrata in Tab.~\ref{tab:sitelocal}, questi indirizzi iniziano sempre per
\texttt{FEC0} e non devono venire ritrasmessi dai router all'esterno del sito
stesso; sono in sostanza gli equivalenti degli indirizzi riservati per reti
private definiti su IPv4.
Per entrambi gli indirizzi il campo \textit{Interface Id} \`e un
identificatore che deve essere unico nel dominio in cui viene usato, un modo
immediato per costruirlo \`e quello di usare il MAC-address delle schede di
rete.
 
\begin{table}[!h]
  \centering
  \footnotesize
  \begin{tabular} {@{\vrule}p{10mm}@{\vrule}p{38mm}@{\vrule}p{16mm}
      @{\vrule}c@{\vrule}}
    \multicolumn{1}{c}{10} &\multicolumn{1}{c}{38 bit} & 
    \multicolumn{1}{c}{16 bit} &\multicolumn{1}{c}{64 bit} \\
    \hline
    \omit\vrule\hfill\vrule& & & \omit\hspace{64mm}\hfill\vrule\\
    \centering \texttt{FEC0}& 
    \centering \texttt{0000 .   .   . 0000}& 
    \centering Subnet Id &
    Interface Id\\
    \omit\vrule\hfill\vrule& & &\\
    \hline
\end{tabular}
\caption{Formato di un indirizzo \textit{site-local}.}
\label{tab:sitelocal}
\end{table}

Gli indirizzi di uso locale consentono ad una organizzazione che non \`e
(ancora) connessa ad Internet di operare senza richiedere un prefisso globale,
una volta che in seguito l'organizzazione venisse connessa a Internet
potrebbe continuare a usare la stessa suddivisione effettuata con gli
indirizzi \textit{site-local} utilizzando un prefisso globale e la
rinumerazione degli indirizzi delle singole macchine sarebbe automatica.

\subsection{Indirizzi riservati}
\label{sec:reserved}

Alcuni indirizzi sono riservati per scopi speciali, in particolare per scopi
di compatibilit\`a.

Un primo tipo sono gli indirizzi \textsl{IPv4 mappati su IPv6} (mostrati in
Tab.~\ref{tab:ipv6map}), che sono indirizzi unicast che vengono usati per
consentire ad applicazioni IPv6 di comunicare con nodi capaci solo di IPv4;
questi sono ad esempio gli indirizzi generati da un DNS quando la destinazione
richiesta supporta solo IPv4; l'uso di un tale indirizzo in un socket IPv6
comporta la generazione di un pacchetto IPv4 (ovviamente occorre che sia IPv4
che IPv6 siano supportati all'origine).

\begin{table}[!htb]
  \centering
  \footnotesize
  \begin{tabular} {@{\vrule}p{80mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
    \multicolumn{1}{c}{80 bit} &\multicolumn{1}{c}{16 bit} & 
    \multicolumn{1}{c}{32 bit} \\
    \hline
    \omit\vrule\hfill\vrule& &\omit\hspace{32mm}\hfill\vrule\\ 
    \centering
    \texttt{0000 .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   . 0000} & 
    \centering\texttt{FFFF} &
    IPv4 address \\
    \omit\vrule\hfill\vrule& &\\ 
    \hline
\end{tabular}
\caption{Formato di un indirizzo \textsl{IPV4 mappato su IPv6}.}
\label{tab:ipv6map}
\end{table}

Un secondo tipo di indirizzi di compatibilit\`a sono gli \textsl{IPv4
  compatibili IPv6} (vedi Tab.~\ref{tab:ipv6comp}) usati nella transizione da
IPv4 a IPv6: quando un nodo che supporta sia IPv6 che IPv4 non ha un router
IPv6 deve usare nel DNS un indirizzo di questo tipo, ogni pacchetto IPv6
inviato a un tale indirizzo verr\`a automaticamente incapsulato in IPv4.

\begin{table}[htb]
  \centering
  \footnotesize
  \begin{tabular} {@{\vrule}p{80mm}@{\vrule}p{16mm}@{\vrule}p{32mm}@{\vrule}}
    \multicolumn{1}{c}{80 bit} &\multicolumn{1}{c}{16 bit} & 
    \multicolumn{1}{c}{32 bit} \\
    \hline
    \omit\vrule\hfill\vrule& &\omit\hspace{32mm}\hfill\vrule\\ 
    \centering
    \texttt{0000 .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   . 0000} & 
    \centering\texttt{0000} &
    \parbox{32mm}{\centering IPv4 address} \\
    \omit\vrule\hfill\vrule& &\\ 
    \hline
\end{tabular}
\caption{Formato di un indirizzo \textsl{IPv4 compatibile IPv6}.}
\label{tab:ipv6comp}
\end{table}

Altri indirizzi speciali sono il \textit{loopback address}, costituito da 127
zeri ed un uno (cio\`e \texttt{::1}) e l'\textsl{indirizzo generico}
costituito da tutti zeri (scritto come \texttt{0::0} o ancora pi\`u
semplicemente come \texttt{:}) usato in genere quando si vuole indicare
l'accettazione di una connessione da qualunque nodo.

\subsection{Multicasting}
\label{sec:multicast}

Gli indirizzi \textit{multicast} sono usati per inviare un pacchetto a un
gruppo di interfacce; l'indirizzo identifica uno specifico gruppo di
multicast e il pacchetto viene inviato a tutte le interfacce di detto gruppo.
Un'interfaccia pu\`o appartenere ad un numero qualunque di gruppi di
multicast. Il formato degli indirizzi \textit{multicast} \`e riportato in
Tab.~\ref{tab:multicast}  

\begin{table}[htb]
  \centering
  \footnotesize
  \begin{tabular} {@{\vrule}p{14mm}
      @{\vrule}p{7mm}@{\vrule}p{7mm}@{\vrule}c@{\vrule}}
    \multicolumn{1}{c}{8}&\multicolumn{1}{c}{4}&
    \multicolumn{1}{c}{4}&\multicolumn{1}{c}{112 bit} \\
    \hline
    \omit\vrule\hfill\vrule& & & \omit\hspace{100mm}\hfill\vrule\\
    \centering\texttt{FF}& 
    \centering flag &
    \centering scope& 
    Group Id\\
    \omit\vrule\hfill\vrule &&&\\ 
    \hline
  \end{tabular}
\caption{Formato di un indirizzo \textit{multicast}.}
\label{tab:multicast}
\end{table}

Il prefisso di formato per tutti gli indirizzi \textit{multicast} \`e
\texttt{FF}, ad esso seguono i due campi il cui significato \`e il seguente:

\begin{itemize}
\item \textsl{flag}: un insieme di 4 bit, di cui i primi tre sono riservati e
  posti a zero, l'ultimo \`e zero se l'indirizzo \`e permanente (cio\`e un
  indirizzo noto, assegnato dalla IANA), ed \`e uno se invece l'indirizzo \`e
  transitorio.
\item \textsl{scope} \`e un numero di quattro bit che indica il campo di
  validit\`a dell'indirizzo, i valori assegnati per ora sono riportati in
  Tab.~\ref{tab:multiscope}.
\end{itemize}

\begin{table}[!htb]
  \centering 
  \footnotesize
  \begin{tabular}[c]{c l c l}
    \multicolumn{4}{c}{\bf Gruppi di multicast} \\
    \toprule 
    0 & riservato & 8 & organizzazione locale \\
    1 & nodo locale & 9 & non assegnato \\
    2 & collegamento locale & A & non assegnato \\
    3 & non assegnato & B & non assegnato \\
    4 & non assegnato & C & non assegnato \\ 
    5 & sito locale & D & non assegnato \\
    6 & non assegnato & E & globale \\
    7 & non assegnato & F & riservato \\
    \bottomrule
  \end{tabular}
\caption{Possibili valori del campo \textsl{scope} di un indirizzo multicast.}
\label{tab:multiscope}
\end{table}

Infine l'ultimo campo identifica il gruppo di multicast, sia permanente che
transitorio, all'interno del raggio di validit\`a del medesimo. Alcuni
indirizzi multicast, riportati in Tab.~\ref{tab:multiadd} sono gi\`a riservati
per il funzionamento della rete.

\begin{table}[!htb]
  \centering 
  \footnotesize
  \begin{tabular}[c]{l l r}
    \textbf{Uso}& \textbf{Indirizzi riservati} & \textbf{Definizione}\\
    \toprule 
    all-nodes & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:0:1} & RFC 1970\\
    all-routers & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:0:2} & RFC 1970\\
    all-rip-routers & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:0:9} & RFC 2080\\
    all-cbt-routers & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:0:10} &\\
    reserved &  \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:0} & IANA \\
    link-name &  \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:1} &  \\
    all-dhcp-agents & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:2} & \\
    all-dhcp-servers & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:3} & \\
    all-dhcp-relays & \texttt{FFxx:0:0:0:0:0:1:4} & \\
    solicited-nodes &  \texttt{FFxx:0:0:0:0:1:0:0} & RFC 1970\\
    \bottomrule
  \end{tabular}
\caption{Gruppi multicast predefiniti.}
\label{tab:multiadd}
\end{table}

L'utilizzo del campo di \textit{scope} e di questi indirizzi predifiniti serve
a recuperare le funzionalit\`a del broadcasting (ad esempio inviando un
pacchetto all'indirizzo \texttt{FF02:0:0:0:0:0:0:1} si raggiungono tutti i
nodi locali).



\subsection{Indirizzi \textit{anycast}}
\label{sec:anycast}

Gli indirizzi \textit{anycast} sono indirizzi che vengono assegnati ad un
gruppo di interfacce: un pacchetto indirizzato a questo tipo di indirizzo
viene inviato al componente del gruppo pi\`u ``vicino'' secondo la distanza di
instradamento calcolata dai router.

Questi indirizzi sono allocati nello stesso spazio degli indirizzi unicast,
usando uno dei formati disponibili, e per questo, sono da essi assolutamente 
indistinguibili. Quando un indirizzo unicast viene assegnato a pi\`u
interfacce (trasformandolo in un anycast) il computer su cui \`e l'interfaccia
deve essere configurato per tener conto del fatto.

Gli indirizzi anycast consentono a un nodo sorgente di inviare pacchetti a una
destinazione su un gruppo di possibili interfacce selezionate. La sorgente non
deve curarsi di come scegliere l'interfaccia pi\`u vicina, compito che tocca
al sistema di instradamento (in sostanza la sorgente non ha nessun controllo
sulla selezione).

Gli indirizzi anycast, quando vengono usati come parte di una sequenza di
instradamento, consentono ad esempio ad un nodo di scegliere quale fornitore
vuole usare (configurando gli indirizzi anycast per identificare i router di
uno stesso provider).

Questi indirizzi pertanto possono essere usati come indirizzi intermedi in una
intestazione di instradamento o per identificare insiemi di router connessi a
una particolare sottorete, o che forniscono l'accesso a un certo sotto
dominio.

L'idea alla base degli indirizzi anycast \`e perci\`o quella di utilizzarli
per poter raggiungere il fornitore di servizio pi\`u vicino; ma restano aperte
tutta una serie di problematiche, visto che una connessione con uno di questi
indirizzi non \`e possibile, dato che per una variazione delle distanze di
instradamento non \`e detto che due pacchetti successivi finiscano alla stessa
interfaccia.

La materia \`e pertanto ancora controversa e in via di definizione; l'RFC2372
comunque prevede le seguenti limitazioni per gli indirizzi anycast:
\begin{itemize}
\item gli indirizzi anycast possono essere assegnati solo a router.
\item gli indirizzi anycast non possono essere usati come indirizzi sorgente
  in pacchetti IPv6.
\end{itemize}

\section{Le estensioni}
\label{sec:extens}

Come gi\`a detto in precedenza IPv6 ha completamente cambiato il trattamento
delle opzioni; queste ultime infatti sono state tolte dall'intestazione del
pacchetto, e poste in apposite \textsl{intestazioni di estensione} (o
\textit{extension header}) poste fra l'intestazione di IPv6 e l'intestazione
del protocollo di trasporto.

Per aumentare la velocit\`a di processo, sia dei dati del livello seguente che
di ulteriori opzioni, ciascuna estensione deve avere una lunghezza multipla di
8 byte per mantenere l'allineamento a 64~bit di tutti le intestazioni
seguenti.

Dato che la maggior parte di queste estensioni non sono esaminate dai router
durante l'instradamento e la trasmissione dei pacchetti, ma solo all'arrivo
alla destinazione finale, questa scelta ha consentito un miglioramento delle
prestazioni rispetto a IPv4 dove la presenza di un'opzione comportava l'esame
di tutte quante.

Un secondo miglioramento \`e che rispetto a IPv4 le opzioni possono essere di
lunghezza arbitraria e non limitate a 40 byte; questo, insieme al modo in cui
vengono trattate, consente di utilizzarle per scopi come l'autenticazione e la
sicurezza, improponibili con IPv4.

Le estensioni definite al momento sono le seguenti:
\begin{itemize}
\item \textbf{Hop by hop} devono seguire immediatamente l'intestazione
  principale; indicano le opzioni che devono venire processate ad ogni
  passaggio da un router, fra di esse \`e da menzionare la \textit{jumbo
    payload} che segnala la presenza di un pacchetto di dati di dimensione
  superiore a 65535 byte.
\item \textbf{Destination options} opzioni che devono venire esaminate al nodo
  di ricevimento, sono ancora in fase di definizione.
\item \textbf{Routing} definisce una \textit{source route} (come la analoga
  opzione di IPv4) cio\`e una lista di indirizzi IP di nodi per i quali il
  pacchetto deve passare. 
\item \textbf{Fragmentation} viene generato automaticamente quando una
  stazione vuole frammentare un pacchetto, ed \`e riprocessato automaticamente
  alla destinazione che riassembla i frammenti.
\item \textbf{Authentication} gestisce l'autenticazione e il controllo di
  integrit\`a dei pacchetti; \`e documentato dall'RFC 2402, vedi
  Sez.~\ref{sec:auth}. 
\item \textbf{Encapsulation} serve a gestire una trasmissione riservata in cui
  i pacchetti sono criptati; \`e documentato dall'RFC 2406, vedi
  Sez.~\ref{sec:ecry}.
\end{itemize}

La presenza di opzioni \`e rilevata dal valore del campo \textit{next header}
che indica qual'\`e l'intestazione successiva a quella principale; in assenza
di opzioni questa sar\`a l'intestazione di un protocollo di trasporto del
livello superiore, per cui il campo assumer\`a lo stesso valore del campo
\textit{protocol} di IPv4, altrimenti assumer\`a il valore dell'opzione
presente; i valori possibili sono riportati in Tab.~\ref{tab:nexthead}.

\begin{table}[htb]
  \begin{center}
    \footnotesize
    \begin{tabular}{c l l}
      \textbf{Valore} & \textbf{Keyword} & \textbf{Protocollo} \\
      \hline
      \hline
      0  &      & riservato\\
         & HBH  & Hop by Hop \\
      1  & ICMP & Internet Control Message (IPv4 o IPv6) \\
      2  & IGMP & Internet Group Management (IPv4) \\
      3  & GGP  & Gateway-to-Gateway \\
      4  & IP   & IP in IP (IPv4 encapsulation) \\
      5  & ST   & Stream \\
      6  & TCP  & Trasmission Control \\
      17 & UDP  & User Datagram \\
      43 & RH   & Routing Header (IPv6) \\
      44 & FH   & Fragment Header (IPv6) \\
      45 & IDRP & Inter Domain Routing \\
      51 & AH   & Authentication Header (IPv6) \\
      52 & ESP  & Encrypted Security Payload (IPv6) \\
      59 & Null & No next header (IPv6) \\
      88 & IGRP & Internet Group Routing \\
      89 & OSPF & Open Short Path First \\
      255&      & riservato \\
    \end{tabular}
    \caption{Tipi di protocolli e intestazioni di estensione}
    \label{tab:nexthead}
  \end{center}
\end{table}

Questo meccanismo permette la presenza di pi\`u opzioni in successione prima
del pacchetto del protocollo di trasporto; l'ordine raccomandato per le
estensioni \`e quello riportato nell'elenco precedente con la sola differenza
che le opzioni di destinazione sono inserite nella posizione ivi indicata solo
se, come per il tunnelling, devono essere esaminate dai router, quelle che
devono essere esaminate solo alla destinazione finale vanno in coda alle
altre.



\section{Qualit\`a di servizio}
\label{sec:qos}

Una delle caratteristiche innovative di IPv6 \`e quella di avere introdotto un
supporto per la qualit\`a di servizio che \`e importante per applicazioni come
quelle multimediali o ``real-time'' che richiedono un qualche grado di
controllo sulla stabilit\`a della banda di trasmissione, sui ritardi o la
dispersione dei temporale del flusso dei pacchetti.

Questa materia \`e ancora molto sperimentale e soggetta a cambiamenti via via
che le esigenze del supporto per la qualit\`a di servizio e le caratteristiche
necessarie per il suo funzionamento si chiariranno.


\subsection{Etichette di flusso}
\label{sec:flow}
L'introduzione del campo \textit{flow label} pu\`o essere usata dall'origine
della comunicazione per etichettare quei pacchetti per i quali si vuole un
trattamento speciale da parte dei router come un una garanzia di banda minima
assicurata o un tempo minimo di instradamento/trasmissione garantito.

Questo aspetto di IPv6 \`e ancora sperimentale per cui i router che non
supportino queste funzioni devono porre a zero il \textit{flow label} per i
pacchetti da loro originanti e lasciare invariato il campo per quelli in
transito.

Un flusso \`e una sequenza di pacchetti da una particolare origine a una
particolare destinazione per il quale l'origine desidera un trattamento
speciale da parte dei router che lo manipolano; la natura di questo
trattamento pu\`o essere comunicata ai router in vari modi (come un protocollo
di controllo o con opzioni del tipo \textit{hop-by-hop}). 

Ci possono essere pi\`u flussi attivi fra un'origine e una destinazione, come
del traffico non assegnato a nessun flusso. Un flusso viene identificato
univocamente dagli indirizzi di origine e destinazione e da una etichetta di
flusso diversa da zero, il traffico normale deve avere l'etichetta di flusso
posta a zero.

L'etichetta di flusso \`e assegnata dal nodo di origine, i valori devono
essere scelti in maniera (pseudo)casuale nell'intervallo fra 1 e FFFFFF in
modo da rendere utilizzabile un qualunque sottoinsieme dei bit come chiavi di
hash per i router.

\subsection{Priorit\`a}
\label{sec:prio}

Il campo di priorit\`a consente di indicare il livello di priorit\`a dei
pacchetti relativamente agli altri pacchetti provenienti dalla stessa
sorgente. I valori sono divisi in due intervalli, i valori da 0 a 7 sono usati
per specificare la priorit\`a del traffico per il quale la sorgente provvede
un controllo di congestione cio\`e per il traffico che pu\`o essere rallentato
in caso di congestione come quello di TCP, i valori da 8 a 15 sono usati per i
pacchetti che non hanno questa caratteristica, come i pacchetti ``real-time''
inviati a ritmo costante.

Per il traffico con controllo di congestione sono raccomandati i seguenti
valori di priorit\`a a seconda del tipo di applicazione:

\begin{table}[htb]
  \centering
  \footnotesize
  \begin{tabular} {c l}
    Valore & tipo di traffico \\
    \toprule
    0 & traffico generico \\
    1 & traffico di riempimento (es. news) \\
    2 & trasferimento dati non interattivo (es. e-mail)\\
    3 & riservato \\
    4 & trasferimento dati interattivo (es. FTP, HTTP, NFS) \\
    5 & riservato \\
    6 & traffico interattivo (telnet, ssh, X)\\
    7 & traffico di controllo (routing, SNMP) \\
    \bottomrule
\end{tabular}
\caption{Valori del campo \textit{priority}.}
\label{tab:priority}
\end{table}

Per il traffico senza controllo di congestione la priorit\`a pi\`u bassa
dovrebbe essere usata per quei pacchetti che si preferisce siano scartati
pi\`u facilmente in caso di congestione.



\section{Sicurezza a livello IP}
\label{sec:security}

La attuale implementazione di Internet presenta numerosi problemi di
sicurezza, in particolare i dati presenti nelle intestazioni dei vari
protocolli sono assunti essere corretti, il che da adito alla possibilit\`a di
varie tipologie di attacco forgiando pacchetti falsi, inoltre tutti questi
dati passano in chiaro sulla rete e sono esposti all'osservazione di chiunque
si trovi in mezzo.

Con IPv4 non \`e possibile realizzare un meccanismo di autenticazione e
riservatezza a un livello inferiore al primo (quello di applicazione), con
IPv6 \`e stato progettata la possibilit\`a di intervenire al livello del
collegamento (il terzo) prevedendo due apposite estensioni che possono essere
usate per fornire livelli di sicurezza a seconda degli utenti. La codifica
generale pi\`u recente di questa architettura \`e riportata nell'RFC 2401.

Nel caso di IPv6 il meccanismo in sostanza si basa su due specifiche opzioni
di estensione:
\begin{itemize}
\item una intestazione di sicurezza (\textit{authentication header}) che
  garantisce al destinatario l'autenticit\`a dei dati del pacchetto.
\item un carico di sicurezza crittografato (\textit{Encrypted Security
    Payload}) che assicura che solo il legittimo ricevente pu\`o leggere il
  pacchetto.
\end{itemize}

Perch\'e tutto questo funzioni le stazioni sorgente e destinazione devono
usare una stessa chiave crittografica e gli stessi algoritmi, l'insieme degli
accordi fra le due stazioni per concordare chiavi e algoritmi usati va sotto
il nome di associazione di sicurezza ed \`e spiegato in dettaglio
nell'RFC~2401.

I pacchetti autenticati e crittografati portano un indice dei parametri di
sicurezza (SPI, \textit{Security Parameter Index}) che viene negoziato prima
di ogni comunicazione ed \`e definito dalla stazione sorgente. Nel caso di
multicast dovr\`a essere lo stesso per tutte le stazioni del gruppo.

\subsection{Autenticazione}
\label{sec:auth}
Il primo meccanismo di sicurezza \`e quello dell'intestazione di
autenticazione (\textit{authentication header}) che fornisce l'autenticazione e
il controllo di integrit\`a (ma senza riservatezza) dei pacchetti IP.

L'intestazione di autenticazione ha il formato descritto in
Tab.~\ref{tab:authead}: il campo \textit{Next Header} indica l'intestazione
successiva, con gli stessi valori del campo omonimo nell'intestazione
principale di IPv6, il campo \textit{Length} indica la lunghezza
dell'intestazione di autenticazione in numero di parole a 32 bit, il campo
riservato deve essere posto a zero, seguono poi l'indice di sicurezza,
stabilito nella associazione di sicurezza, e un numero di sequenza che la
stazione sorgente deve incrementare di pacchetto in pacchetto.

Completano l'intestazione i dati di autenticazione che contengono un valore di
controllo di integrit\`a (ICV, \textit{Integrity Check Value}), che deve essere
di dimensione pari a un multiplo intero di 32 bit e pu\`o contenere un padding
per allineare l'intestazione a 64 bit. Tutti gli algoritmi di autenticazione
devono provvedere questa capacit\`a.

\renewcommand\arraystretch{1.2}
\begin{table}[htb]
  \footnotesize
  \begin{center}
    \begin{tabular}{@{\vrule}p{24mm}@{\vrule}p{24mm}
        @{\vrule}p{48mm}@{\vrule} }
    \multicolumn{3}{@{}c@{}}{0\hfill 15 16\hfill 31}\\
    \hline
    \centering Next Header&\centering Length&
    \centering Reserved \tabularnewline
    \hline
    \multicolumn{3}{@{\vrule}c@{\vrule}}
    {\centering Security Parameter Index (SPI)}\\  
    \hline
    \multicolumn{3}{@{\vrule}c@{\vrule}}
    {\centering Sequence Number}\\  
    \hline
    \multicolumn{3}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
    \multicolumn{3}{@{\vrule}c@{\vrule}}{Authentication Data} \\
    \multicolumn{3}{@{\vrule}c@{\vrule}}
    {\centering ... } \\
    \multicolumn{3}{@{\vrule}c@{\vrule}}{} \\
    \hline
    \end{tabular}
    \caption{Formato dell'intestazione dell'estensione di autenticazione}
    \label{tab:authead}
  \end{center}
\end{table}
\renewcommand\arraystretch{1} %default

L'intestazione di autenticazione pu\`o essere impiegata in due modi diversi:
modalit\`a trasporto e modalit\`a tunnel. Nel primo caso si ha a che fare solo
con due stazioni che comunicano direttamente, nel secondo caso in genere si ha
a che fare con un gateway di sicurezza che fa da tramite (in modo da poter
fornire una autenticazione anche per stazioni che non hanno il supporto).

In modalit\`a trasporto l'intestazione di autenticazione \`e inserita dopo
tutte le altre intestazioni di estensione eccezion fatta per la
\textit{Destination Option} che pu\`o comparire sia prima che dopo.  Lo schema
\`e riportato in Tab.~\ref{tab:auttrasp}.

\begin{table}[htb]
  \footnotesize
  \begin{center}
    \begin{tabular}{|c|c|c|c|c|c|}
    \hline
    & & & & & \\
    IP Head &
    \parbox[c]{26mm}{\centering hop by hop, dest., \\ routing, fragment}& 
    AH & 
    \parbox[c]{8mm}{\centering dest.\\ opt} & 
    TCP & 
    data \\
    & & & & & \\
    \hline
    \multicolumn{6}{c}{}\\
    \multicolumn{6}{@{\vrule}c@{\vrule}}
    {\hrulefill\ copertura dell'autenticazione\ \hrulefill}\\
    \end{tabular}
    \caption{Formato di un pacchetto autenticato in modalit\`a trasporto}
    \label{tab:auttrasp}
  \end{center}
\end{table}

In modalit\`a tunnel l'indirizzo della destinazione finale \`e incapsulato
all'interno del pacchetto, secondo lo schema in Tab.~\ref{tab:auttunn}.
L'indirizzo interno porta la destinazione finale, quello esterno l'indirizzo
del tunnel (in genere del gateway di sicurezza). La posizione
dell'intestazione di estensione \`e analoga a quella assunta nella modalit\`a
di trasporto.

Si noti come in entrambe le modalit\`a la presenza di una intestazione di
autenticazione non abbia alcuna influenza sui livelli superiori dei protocolli
di trasmissione come il TCP.

\begin{table}[!htb]
  \footnotesize
  \begin{center}
    \begin{tabular}{|c|c|c|c|c|c|c|c|}
    \hline
    & & & & & & &\\
    New IP Head & 
    \parbox[c]{20mm}{\centering extens. head, \\ if present}& 
    AH &
    Orig. IP Head &
    \parbox[c]{15mm}{\centering original, \\  ext. head} & 
    \parbox[c]{8mm}{\centering dest.\\ opt} &
    TCP & 
    data \\
    & & & & & & &\\
    \hline
    \multicolumn{8}{c}{}\\
    \multicolumn{8}{@{\vrule}c@{\vrule}}
    {\hrulefill\ copertura dell'autenticazione\ \hrulefill}\\
    \end{tabular}
    \caption{Formato di un pacchetto autenticato in modalit\`a tunnel}
    \label{tab:auttunn}
  \end{center}
\end{table}

La procedura di autenticazione cerca di garantire l'autenticit\`a del
pacchetto nella massima estensione possibile, ma dato che alcuni campi
dell'intestazione di IP possono variare in maniera impredicibile alla
sorgente, il loro valore non pu\`o essere protetto dall'autenticazione.

Il calcolo dei dati di autenticazione viene perci\`o effettuato alla sorgente
su una versione speciale del pacchetto in cui tutti i campi che possono
cambiare in maniera non predicibile (come il numero di salti nell'intestazione
principale) sono posti a zero, mentre quelli che possono variare in maniera
predicibile sono posti ai valori che devono avere all'arrivo.

L'estensione \`e indipendente dall'algoritmo particolare di autenticazione
usato, e il protocollo \`e ancora in fase di definizione; attualmente \`e
stato suggerito l'uso di una modifica dell'MD5 chiamata \textit{keyed MD5} che
combina alla codifica anche una chiave che viene inserita all'inizio e alla
fine degli altri campi.

\subsection{Riservatezza}
\label{sec:ecry}

Per garantire una trasmissione riservata dei dati, \`e stato progettato un
apposito pacchetto per la trasmissione di dati crittografati, il cosiddetto
ESP, \textit{Encripted Security Payload}. Un pacchetto di questo tipo ha il
formato riportato in Tab.~\ref{tab:esphead}, l'intestazione principale di IPv6
dovr\`a indicare il valore 50 nel campo nel campo \textit{next header}.

\renewcommand\arraystretch{1.2}
\begin{table}[htb]
  \footnotesize
  \begin{center}
    \begin{tabular}{@{\vrule}p{24mm}@{\vrule}p{24mm}@{\vrule}
        p{24mm}@{\vrule}p{24mm}@{\vrule}}
    \multicolumn{4}{@{}c@{}}{0\hfill 15 16\hfill 31}\\
    \hline
    \multicolumn{4}{@{\vrule}c@{\vrule}}
    {\centering Security Parameter Index}\\  
    \hline
    \multicolumn{4}{@{\vrule}c@{\vrule}}
    {\centering Sequence Number}\\ 
    \hline
    \multicolumn{4}{@{\vrule}c@{\vrule}}
    {\centering Payload data}\\ 
    \multicolumn{4}{@{\vrule}c@{\vrule}}{...}\\
    \cline{2-4}
    & \multicolumn{3}{c@{\vrule}}{}\\
    \cline{1-1}
    \cline{3-4}
    \multicolumn{1}{@{\vrule}c}{}&
    \centering \raisebox{2.5mm}[0pt][0pt]{padding} &
    \centering pad length &\centering next header\tabularnewline
    \hline
    \multicolumn{4}{@{\vrule}c@{\vrule}}
    {\centering Authentication data}\\  
    \multicolumn{4}{@{\vrule}c@{\vrule}}
    {\centering ...}\\  
    \hline
    \end{tabular}
    \caption{Formato di un pacchetto ESP}
    \label{tab:esphead}
  \end{center}
\end{table}
\renewcommand\arraystretch{1} %default

I primi due campi sono gli stessi gi\`a spiegati in precedenza per
l'intestazione di autenticazione e non sono crittografati, ad essi segue la
parte crittografata che si estende fino ai dati di autenticazione esclusi.

Una volta riportata in chiaro la parte crittografata deve avere la struttura
mostrata Tab.~\ref{tab:esphead}: un primo campo di dimensione variabile che
contiene i dati del tipo indicato dal successivo campo \textit{Next Header},
se il protocollo di crittografia richiede dei dati di sincronizzazione questi
possono far parte di questo campo.  

Segue una sezione di riempimento per allineare le dimensioni dei dati; questa
serve sia per le richieste di IPv6 che per quelle del protocollo di
crittografia, che per mascherare la lunghezza effettiva del pacchetto, ed ha
una dimensione variabile da 0 a 255 byte. La sezione di riempimento deve
essere conclusa dai due campi \textit{pad length}, che ne indica la
dimensione, e \textit{Next Header}, che indica il tipo dei dati crittografati.

Come per l'autenticazione l'ESP pu\`o essere impiegato in modalit\`a di
trasporto o tunnel; nel primo caso l'ESP \`e visto come un carico e deve
essere inserito dopo le estensioni \textit{hop by hop, fragmentation} e
\textit{routing}, secondo lo schema in Tab.~\ref{tab:esptrasp}.


\begin{table}[htb]
  \footnotesize
  \begin{center}
    \begin{tabular}{|c|c|c|c|c|c|c|c|}
    \hline
    & & & & & & & \\
    IP Head &
    \parbox[c]{28mm}{\centering hop by hop, dest., \\ routing, fragment}& 
    ESP & 
    \parbox[c]{8mm}{\centering dest. opt} & 
    TCP & 
    data & 
    \parbox[c]{10mm}{\centering ESP\\ trail.} &
    \parbox[c]{10mm}{\centering ESP\\ auth.} \\
    & & & & & & & \\
    \hline
    \omit &\omit &\multicolumn{6}{c}{}\\
     \omit &\omit&\omit &\multicolumn{4}{@{\vrule}c@{\vrule}}
    {\hrulefill\ parte criptata\ \hrulefill}\\
     \omit &\omit &\multicolumn{5}{@{\vrule}c@{\vrule}}
    {\hrulefill\ copertura dell'autenticazione\ \hrulefill}\\
    \end{tabular}
    \caption{Formato di un pacchetto autenticato in modalit\`a trasporto}
    \label{tab:esptrasp}
  \end{center}
\end{table}

In modalit\`a trasporto per\`o l'indirizzo di destinazione del pacchetto resta
in chiaro. In modalit\`a tunnel invece il pacchetto pu\`o venire incapsulato
come mostrato in Tab.~\ref{tab:esptunn} ed inviato ad un gateway di sicurezza,
in questo modo anche l'indirizzo di destinazione finale \`e crittografato, ed 
\`e inaccessibile all'esterno del tunnel.

\begin{table}[htb]
  \footnotesize
  \begin{center}
    \begin{tabular}{|c|c|c|c|c|c|c|c|c|}
    \hline
    & & & & & & & &  \\
    new IP & 
    \parbox[c]{12mm}{\centering new ext.\\head}& ESP & 
    \parbox[c]{16mm}{\centering original \\IP head} &
    \parbox[c]{16mm}{\centering origina\\ ext. head} & 
    TCP & 
    data & 
    \parbox[c]{10mm}{\centering ESP\\ trail.} &
    \parbox[c]{10mm}{\centering ESP\\  auth.} \\
    & & & & & & & &\\
    \hline
    \omit &\omit &\multicolumn{6}{c}{}\\
     \omit &\omit&\omit &\multicolumn{5}{@{\vrule}c@{\vrule}}
    {\hrulefill\ parte criptata\ \hrulefill}\\
     \omit &\omit &\multicolumn{6}{@{\vrule}c@{\vrule}}
    {\hrulefill\ copertura dell'autenticazione\ \hrulefill}\\
    \end{tabular}
    \caption{Formato di un pacchetto crittato in modalit\`a tunnel}
    \label{tab:esptunn}
  \end{center}
\end{table}




\section{Autoconfigurazione}
\label{sec:autoconf}

Una delle caratteristiche salienti di IPv6 \`e quella dell'autoconfigurazione,
il protocollo infatti fornisce la possibilit\`a ad un nodo di scoprire
automaticamente il suo indirizzo acquisendo i parametri necessari per potersi
connettere a internet. 

L'autoconfigurazione sfrutta gli indirizzi link-local; qualora sul nodo sia
presente una scheda di rete che supporta lo standard IEEE802 (ethernet) questo
garantisce la presenza di un indirizzo fisico a 48 bit unico; pertanto il nodo
pu\`o assumere automaticamente senza pericoli di collisione l'indirizzo
link-local \texttt{FE80::xxxx:xxxx:xxxx} dove \texttt{xxxx:xxxx:xxxx} \`e
l'indirizzo hardware della scheda di rete. 

Nel caso in cui non sia presente una scheda che supporta lo standard IEEE802
allora il nodo assumer\`a ugualmente un indirizzo link-local della forma
precedente, ma il valore di \texttt{xxxx:xxxx:xxxx} sar\`a generato
casualmente; in questo caso la probabilit\`a di collisione \`e di 1 su 300
milioni. In ogni caso per prevenire questo rischio il nodo invier\`a un
messaggio ICMP \textit{Solicitation} all'indirizzo scelto attendendo un certo
lasso di tempo; in caso di risposta l'indirizzo \`e duplicato e il
procedimento dovr\`a essere ripetuto con un nuovo indirizzo (o interrotto
richiedendo assistenza).

Una volta ottenuto un indirizzo locale valido diventa possibile per il nodo
comunicare con la rete locale; sono pertanto previste due modalit\`a di
autoconfigurazione, descritte nelle seguenti sezioni. In ogni caso
l'indirizzo link-local resta valido.

\subsection{Autoconfigurazione stateless}
\label{sec:stateless}

Questa \`e la forma pi\`u semplice di autoconfigurazione, possibile quando
l'indirizzo globale pu\`o essere ricavato dall'indirizzo link-local cambiando
semplicemente il prefisso a quello assegnato dal provider per ottenere un
indirizzo globale.

La procedura di configurazione \`e la seguente: all'avvio tutti i nodi IPv6
iniziano si devono aggregare al gruppo multicast \textit{all-nodes}
programmando la propria interfaccia per ricevere i messaggi dall'indirizzo
multicast \texttt{FF02::1} (vedi Sez.~\ref{sec:multicast}); a questo punto
devono inviare un messaggio ICMP \textit{Router solicitation} a tutti i router
locali usando l'indirizzo multicast \texttt{FF02::2} usando come sorgente il
proprio indirizzo link-local.

Il router risponder\`a con un messaggio ICMP \textit{Router Advertisement} che
fornisce il prefisso e la validit\`a nel tempo del medesimo, questo tipo di
messaggio pu\`o essere trasmesso anche a intervalli regolari. Il messaggio
contiene anche l'informazione che autorizza un nodo a autocostruire
l'indirizzo, nel qual caso, se il prefisso unito all'indirizzo link-local non
supera i 128 bit, la stazione ottiene automaticamente il suo indirizzo
globale.

\subsection{Autoconfigurazione stateful}
\label{sec:stateful}

Bench\'e estremamente semplice l'autoconfigurazione stateless presenta alcuni
problemi; il primo \`e che l'uso degli indirizzi delle schede di rete \`e
molto inefficiente; nel caso in cui ci siano esigenze di creare una gerarchia
strutturata su parecchi livelli possono non restare 48 bit per l'indirizzo
della singola stazione; il secondo problema \`e di sicurezza, dato che basta
introdurre in una rete una stazione autoconfigurante per ottenere un accesso
legale.

Per questi motivi \`e previsto anche un protocollo stateful basato su un
server che offra una versione IPv6 del DHCP; un apposito gruppo di multicast
\texttt{FF02::1:0} \`e stato riservato per questi server; in questo caso il
nodo interrogher\`a il server su questo indirizzo di multicast con l'indirizzo
link-local e ricever\`a un indirizzo unicast globale.

\end{document}



