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Inoltro e Instradamento

Il ruolo del livello di rete è abbastanza semplice: trasferire pacchetti da un host a un altro.

Per fare questo è possibile identificare due importanti funzioni:

  • Inoltro (forwarding). Quando un router riceve un pacchetto, lo deve trasferire sull’appropriato collegamento d’uscita. Ad esempio, un pacchetto che arriva dall’host H1 al router R1, deve essere inoltrato al successivo router sul cammino verso H2.
  • Instradamento (routing). Il livello di rete deve determinare, tramite algoritmi d’instradamento (algoritmi di routing), il percorso che i pacchetti devono seguire. Un algoritmo d’instradamento determinerebbe, ad esempio, il cammino seguito dai pacchetti da H1 a H2.

Nella letteratura inerente il livello di rete, i termini inoltro e instradamento sono sovente considerati sinonimi; in questo contesto li distingueremo, utilizzandoli nella loro precisa accezione.

Con inoltro faremo riferimento all’azione locale con cui il router trasferisce i pacchetti da un’interfaccia d’ingresso a quella in uscita.

Con instradamento indicheremo, invece, il processo di rete che determina i percorsi dei pacchetti nel loro viaggio dall’origine alla destinazione.

A titolo esemplificativo, supponiamo che Marco stia viaggiando sull’autostrada da Roma a Bologna.

In tal caso, l’instradamento corrisponde al processo di pianificazione dell’intero viaggio cui ha provveduto consultando una cartina stradale e scegliendo uno tra i percorsi possibili.

Lungo l’itinerario prestabilito, Marco percorre una serie di segmenti di strada e incontra numerosi svincoli il cui attraversamento può essere paragonato all’inoltro; l’auto entra nello svincolo, prende la direzione desiderata e si immette sul tratto di strada che porterà allo svincolo successivo.

Per inoltrare i pacchetti i router estraggono dal campo intestazione il valore che utilizzano come indice nella tabella d’inoltro (forwarding table).

Il risultato indica a quale interfaccia di collegamento il pacchetto debba essere diretto.

A seconda del protocollo, il valore nell’intestazione del pacchetto può rappresentare l’indirizzo di destinazione o la connessione cui appartiene.

Ci si potrebbe ora chiedere come siano configurate le tabelle d’inoltro nei router. Questo è un argomento cruciale che espone l’importante interazione tra inoltro e instradamento.

L’algoritmo di instradamento determina i valori inseriti nelle tabelle di inoltro dei router.

L’algoritmo di inoltro può essere centralizzato (ad esempio, con un algoritmo in esecuzione su un sito centrale che scarica informazioni d’instradamento a ciascuno dei router) o decentralizzato (ad esempio, con una parte dell’algoritmo d’instradamento distribuito in esecuzione su ciascun router).

In entrambi i casi, il router riceve messaggi di instradamento, che vengono utilizzati per configurare la sua tabella d’inoltro.

Gli scopi delle funzioni d’inoltro e d’instradamento possono essere ulteriormente illustrati considerando l’ipotetico caso (irrealistico, ma tecnicamente possibile) di una rete in cui tutte le tabelle d’inoltro sono configurate direttamente da operatori di rete, fisicamente presenti presso i router.

In questo caso, non sarebbe richiesto alcun protocollo d’instradamento.

Ovviamente gli operatori dovrebbero interagire tra loro per assicurarsi che le tabelle di inoltro siano configurate in modo che i pacchetti raggiungano le proprie destinazioni.

È inoltre probabile che la configurazione umana sarebbe più incline all’errore e molto più lenta nella risposta ai cambiamenti della topologia di rete, rispetto a un protocollo d’instradamento.

Siamo pertanto fortunati ad avere reti con funzioni d’inoltro e d’instradamento.

Sempre a proposito di terminologia, vale la pena menzionare alcuni termini che vengono spesso impiegati in modo intercambiabile.

Riserviamo il termine commutatore di pacchetto (packet switch) per indicare un generico dispositivo che si occupa del trasferimento dall’interfaccia in ingresso a quella in uscita, in base al valore del campo nell’intestazione del pacchetto.

Alcuni commutatori di pacchetti chiamati, commutatori a livello di collegamento stabiliscono l’inoltro in relazione al valore del campo a livello di collegamento.

Altri, chiamati router, prendono le decisioni d’inoltro basandosi sul valore nel campo a livello di rete.

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