Lezione 23NAT ed esercizi sul livello di rete

Data: mercoledì 16 aprile 2025 · Fonte: slide del corso Internet, UniPD (NAT, esercizi sul livello di rete)

Argomenti trattati

1. Reti private e intranet: blocchi di indirizzi privati, riuso tra intranet, vantaggi e svantaggi.
2. Come accedere a Internet da una rete privata: proxy applicativo, NAT, NAPT.
3. NAT: pool di indirizzi pubblici, tabella NAT, associazione statica e dinamica, sessioni; traduzione trasparente e dei messaggi ICMP.
4. NAT tradizionale: Basic NAT (solo indirizzo) e NAPT (indirizzo e porta); NAT bidirezionale (Twice NAT) con il DNS interno.
5. Usare indirizzi privati quando è possibile.
6. Esercizi sul livello di rete (esercizi 22 e 25): inoltro di otto pacchetti da un router con tre interfacce (diretto, indiretto, nessun inoltro, indirizzi speciali); piano di indirizzamento di un blocco $/21$ con quattro LAN e collegamenti punto-punto.

Teoria

• NAT e indirizzi privatiUna rete privata (intranet) usa il protocollo TCP/IP con indirizzi privati ($10.0.0.0/8$, $172.16.0.0/12$, $192.168.0.0/16$), riutilizzabili da intranet diverse ma da non instradare in Internet: i router di bordo scartano i pacchetti con indirizzi privati. Per accedere a Internet servono un proxy applicativo (uno per applicazione) o il NAT (Network Address Translation): un router che traduce indirizzi privati in indirizzi pubblici di un pool, con una tabella NAT e un'associazione dinamica per sessione. Il NAT tradizionale è outbound: Basic NAT traduce solo l'IP (uno a uno, quindi servono tanti indirizzi pubblici quante le sessioni contemporanee), NAPT traduce anche la porta ([IP privato, porta] $\to$ [IP pubblico, porta del NAT]) e permette a molte sessioni di condividere un solo IP pubblico. Il Twice NAT permette sessioni anche dall'esterno, con un DNS interno e associazioni statiche.NAT e indirizzi privati →
• Instradamento e inoltroL'inoltro (forwarding) mette il pacchetto sulla strada verso la destinazione, un salto alla volta (hop by hop). Se la destinazione è nella stessa rete del mittente l'inoltro è diretto (si usa l'ARP per il MAC del destinatario), altrimenti è indiretto: il pacchetto va al router successivo (next hop) indicato dalla tabella di instradamento, o al default gateway. Con le netmask: l'inoltro è diretto attraverso l'interfaccia $x$ se $\text{IP(dst)}\ \text{AND}\ \text{NM}(x)=\text{IP}(x)\ \text{AND}\ \text{NM}(x)$; altrimenti si scorre la tabella dalla maschera più lunga (longest prefix match) e si usa il primo match. La riga con rete $0.0.0.0$ e maschera $0.0.0.0$ (default route) corrisponde sempre. L'aggregazione di rotte (route aggregation) riduce la tabella, e nell'inoltro con etichette (MPLS) la tabella si consulta per indice.Instradamento e inoltro → — decisione di inoltro, longest prefix match
• Subnetting e supernettingIl subnetting divide un blocco di indirizzi in sottoblocchi più piccoli allungando la maschera ($n_{\text{sub}}=n_{\text{rete}}+s$, con $2^s$ sottoreti); il supernetting (aggregazione CIDR) fa l'opposto, accorciando il prefisso per unire blocchi contigui in uno più grande. Regole di progetto: ogni sottorete ha un numero di indirizzi potenza di 2 ($M=2^k\ge$ host richiesti $+2$), prefisso $n=32-k$, indirizzo iniziale multiplo di $M$; si assegnano prima le sottoreti più grandi. Per aggregare $2^j$ blocchi di prefisso $n$ servono blocchi contigui il cui primo indirizzo sia multiplo della dimensione dell'aggregato, e il nuovo prefisso è $n-j$.Subnetting e supernetting → — progetto di sottoreti

Esercizi

• Esercizio - inoltro diretto e indiretto con router a tre interfacce — esercizi 21 e 22
• Esercizio - blocco /21 con quattro LAN e collegamenti punto-punto — esercizio 25

Lezione precedente: Lezione 22 · Modello di TCP, tasso di invio parte 2 · Lezione successiva: Lezione 24 · Ripasso di esercizi su rete, collegamento e trasporto