Intestazioni e carico utile

Un pacchetto ha due parti, come un pacco con un'etichetta.

• Il carico utile è l'insieme dei dati trasportati, ad esempio una parte di una foto.
• L'intestazione è l'etichetta: indica chi lo ha inviato, dove sta andando e quale numero ha nella sequenza.

I router leggono l'intestazione per decidere dove inviare il pacchetto. Non hanno bisogno di guardare affatto il carico utile. Un'intestazione contiene in genere campi come:

• Indirizzo sorgente: da dove proviene il pacchetto.
• Indirizzo di destinazione: dove sta andando.
• Numero di sequenza: quale parte del messaggio è (aggiunto da TCP, Mondo 5).
• Time to live (TTL): un contatore che impedisce ai pacchetti persi di vagare per sempre (Mondo 2).
• Checksum: un piccolo numero che serve a individuare eventuali danni (nella prossima lezione).

Strati e incapsulamento. L'invio dei dati viene suddiviso in compiti, e ogni compito viene svolto da uno strato. Il semplice modello TCP/IP ne ha quattro, dall'alto verso il basso:

• Applicazione: il linguaggio usato dal programma, ad esempio HTTP per il Web o DNS per i nomi.
• Trasporto: divide i dati e ne tiene traccia usando TCP o UDP, e usa i numeri di porta per indicare a quale programma sono destinati i dati.
• Internet: assegna un indirizzo al pacchetto e lo instrada tra le reti. Questo è IP, il Protocollo Internet.
• Collegamento: sposta il pacchetto lungo un singolo tratto, tramite Wi-Fi o un cavo Ethernet.

Man mano che i dati scendono attraverso gli strati, ogni strato aggiunge la propria intestazione, come quando si mette una lettera in una busta, poi la busta in una scatola e infine la scatola in una borsa postale. Questo processo si chiama incapsulamento. Il destinatario rimuove gli strati nell'ordine opposto. Ecco perché un pacchetto contiene insieme un numero di porta, un indirizzo IP e un indirizzo hardware.

L’indirizzo nel pacchetto: IP. Un indirizzo IPv4 è composto da 32 bit, scritti come quattro numeri da 0 a 255 separati da punti, come 192.0.2.42. Ogni numero è memorizzato in 8 bit (un byte). 32 bit danno 2³² = 4.294.967.296 indirizzi possibili, circa 4,3 miliardi. Negli anni 1980 sembravano più che sufficienti. Non bastano per ogni telefono, portatile e sensore del mondo.

Due cose sono venute in soccorso:

• IPv6 usa 128 bit, che forniscono circa 3,4 × 10³⁸ indirizzi. I suoi indirizzi sono scritti in esadecimale con i due punti, come 2001:db8::42, e gli zeri possono essere abbreviati con un doppio due punti.
• Indirizzi privati e NAT. Alcuni intervalli sono riservati all’uso all’interno di una casa o di un’azienda e non vengono mai inviati attraverso Internet: 10.0.0.0 to 10.255.255.255, 172.16.0.0 to 172.31.255.255 e 192.168.0.0 to 192.168.255.255. Il tuo router condivide un indirizzo pubblico tra tutti i tuoi dispositivi grazie a un trucco chiamato NAT (traduzione degli indirizzi di rete). Ecco perché milioni di case possono usare tutte 192.168.1.x contemporaneamente.

Due tipi di indirizzo. Un dispositivo ha anche un indirizzo MAC, un numero esadecimale composto da sei coppie, come 00:1A:2B:3C:4D:5E, che identifica il suo hardware di rete. Un buon modo per ricordare la differenza: l'indirizzo IP indica dove si trova in quel momento un dispositivo nella rete, mentre l'indirizzo MAC indica quale componente hardware è. L'IP trasporta un pacchetto attraverso Internet; l'indirizzo MAC viene usato per l'ultimo salto nella rete locale. Una porta è un'altra cosa ancora: un numero da 0 a 65.535 che indica a quale programma del dispositivo sono destinati i dati. Incontrerai le porte nel Mondo 5.

In sintesi: il viaggio di un pacchetto è una sequenza di salti. A ogni salto, il livello di collegamento usa un indirizzo hardware per quel singolo salto, mentre l'indirizzo IP rimane lo stesso dall'inizio alla fine.