• Modalità di rappresentazione
• Assegnazione iniziale degli indirizzi
• Formato di indirizzamento unicast
• Indirizzi unicast speciali
• Indirizzi Anycast
• Indirizzi multicast

I problemi principali derivanti da IPv4 sono l'esaurimento degli indirizzi e l'esplosione delle tabelle di instradamento. Con IPv6 si è risolto il primo problema adottando indirizzi su 128 bit anziché su 32 bit, mentre quello dell'esplosione delle tabelle di instradamento è stato affrontato adottando un'architettura di indirizzamento strettamente gerarchica, sofisticate tecniche di rinumerazione e metodologie per la gestione del multihoming. La nuova architettura definisce tre tipi di indirizzi:

• unicast: identificatore per una singola interfaccia. Un pacchetto con un indirizzo unicast è inviato all'interfaccia identificata da tale indirizzo;
  
• multicast: identificatore per un insieme di interfacce, tipicamente appartenenti a nodi diversi. Un pacchetto con un indirizzo multicast è inviato a tutte le interfacce con quell'indirizzo;
  
• anycast: identificatore per un insieme di interfacce, tipicamente appartenenti a nodi diversi. Un pacchetto con un indirizzo unicast è inviato a una (in genere la più vicina, secondo le misure dei protocolli di routing ) delle interfacce identificate da tale indirizzo;

Il campo degli indirizzi è stato esteso da 32 a 128 bit. Il nuovo formato e' rappresentato mediante 8 blocchi da 16 bit ciascuno, separati dal carattere ":" ed espressi in esadecimale.
Ad esempio:
FEDC:BCD8:0354:7654:F577:7347:6543:FD99
Per indicare che i primi n bit (es. n=32) dell'indirizzo costituiscono un prefisso si scrive:
FEDC:BCD8::/32
Blocchi di zeri consecutivi, si rappresentano con ": :". Esempio:
FEDC : : BCD8 : 7654: 321F equivale a
FEDC : 0 : 0 :0 : 0 : BCD8 : 7654: 321F che equivale a
FEDC :0000 : 0000 : 0000 : 0000 : BCD8 : 7654: 321F.

Assegnazione iniziale degli indirizzi

L'architettura di indirizzamento ha fissato, per ora, solamente i prefissi elencati in tabella 1. Più del 70% dello spazio deve ancora essere assegnato.

Assegnazione	Prefisso	Frazione dello spazio di indirizzamento
Reserved	0000 0000	1/256
Unassigned	0000 0001	1/256
Reserved for NSAP Allocation	0000 001	1/128
Reserved for IPX Allocation	0000 010	1/128
Unassigned	0000 011	1/128
Unassigned	0000 1	1/32
Unassigned	0001	1/16
Aggregatable Global Unicast Addresses	001	1/8
Unassigned	010	1/8
Unassigned	011	1/8
Unassigned	100	1/8
Unassigned	101	1/8
Unassigned	110	1/8
Unassigned	1110	1/16
Unassigned	1111 0	1/32
Unassigned	1111 10	1/64
Unassigned	1111 110	1/128
Unassigned	1111 1110 0	1/512
Link-Local Unicast Addresses	1111 1110 10	1/1024
Site-Local Unicast Addresses	1111 1110 11	1/1024
Multicast Addresses	1111 1111	1/256

Formato di indirizzamento unicast

Il nuovo formato, detto Aggregatable Unicast Global address format [RFC2374], è mostrato in figura 15.

Figura 15 - Formato indirizzi unicast.

L'indirizzo è diviso logicamente in tre parti di dimensione fissa chiamate rispettivamente Public Topology, Site Topology e Interface ID. La prima è utilizzata per il routing all'interno della public Internet ed individua il provider o l'exchange fornitore del servizio di accesso alla rete, Site Topology identifica l'organizzazione interna del sito e di conseguenza è usata per l'instradamento intrasite, infine Interface ID identifica l'interfaccia sul link.
I campi mostrati in figura 15 hanno il seguente significato.

• FP (Format Prefix), indica il tipo di indirizzo IPv6. A questo nuovo formato è stata assegnata una porzione dello spazio di indirizzamento IPv6 disgiunta da quella che era occupata dagli indirizzi provider-based [RFC2073], cioè dal formato definito inizialmente per gli indirizzi unicast e abbandonato gradatamente a partire dal 1997. FP assume il valore 001.
  
• TLA ID (Top Level Aggregation Idendifier), identifica il livello più alto nella gerarchia di instradamento. Come assegnare i vari TLA ID è un problema di amministrazione che non è stato affrontato da chi ha effettuato la stesura delle specifiche. I router di backbone (default-free router) devono avere una riga per ogni TLA ID attivo e per ognuno di essi in genere memorizzano informazioni aggiuntive che poi useranno nelle loro operazioni; quindi si vede che il numero di TLA non deve essere eccessivo;
  
• RES (Reserved) : campo riservato per usi futuri. Per ora è posto a zero. E' stato introdotto per poter espandere, qualora ce ne sia bisogno, l'ampiezza dei campi TLA ID o NLA ID.
  
• NLA ID (Next-Level Aggregation Identifier): usato dalle organizzazioni cui è stato assegnato un TLA ID. Esse possono suddividere ulteriormente il campo NLA ID in modo da creare una gerarchia comprendente provider e siti. (si veda la figura 16).

Figura 16: Livelli di aggregazione degli indirizzi IPv6 unicast

• SLA ID (Site Level Aggregation Identifier), usato da un'organizzazione per la gestione interna del suo sito. Può essere ulteriormente suddiviso in campi per creare un sistema gerarchico come visto per NLA ID.
  
• Interface Identifier: identifica l'interfaccia sul link; tale identificatore deve essere unico almeno sul link. E' lungo 64 bit ed ha il formato IEEE EUI-64 mostrato in figura 17. Per ogni rete va definito un modo per ricavare l'interface ID e a tale scopo vi è una specifica per ogni tipo di link ammesso. Per il caso di reti Ethernet per esempio il formato deriva da IEEE 48 bit MAC. Se il bit u (universal/local scope) vale uno, l'identificatore è globalmente unico (come IEEE 48 bit MAC). Questo può essere utile in futuro, per esempio per applicazioni mobili. Attualmente, infatti, TCP identifica una sessione usando il numero di porta e gli indirizzi di sorgente e destinazione. Se questi si modificano quando la sessione è ancora aperta, essa cade e occorre aprirne una nuova con i nuovi indirizzi. Una nuova versione del protocollo TCP che identifichi la sessione usando un Interface ID globalmente unico, la renderebbe insensibile ai cambiamenti di indirizzo dovuti alla mobilità di un host o a un processo di rinumerazione.
  

Figura 17 - Formato IEEE EUI-64.
La definizione del nuovo formato di indirizzamento IPv6 ha preso spunto da una proposta innovativa nota col nome GSE, la quale si basava sulla seguente osservazione. Un indirizzo ha due funzioni distinte: quella di identificatore, per individuare il punto finale cui è destinato un pacchetto e quella di "locatore", per instradare il pacchetto fino al punto finale. Separando in modo chiaro queste due componenti è più facile gestire la rinumerazione di un sito. Un indirizzo GSE è diviso in tre campi di lunghezza fissa in quanto il primo è usato per gestire l'instradamento a livello globale, il secondo all'interno del sito e il terzo campo è usato nell'ultima fase dell'instradamento per distinguere tale interfaccia dalle altre collegate allo stesso link.
Il vantaggio introdotto da GSE è che la rinumerazione di un sito è quasi automatica, nel senso che cambiando provider si modifica solo il primo campo dell'indirizzo, ma non è necessario rinumerare internamente il sito. Per contro GSE introduce gravi problemi di sicurezza in quanto questo meccanismo prevede la modifica degli indirizzi ai pacchetti in transito. Per questa ragione si è scelto di non adottare questa proposta, ma il nuovo formato di indirizzamento unicast riprende alcune della sue peculiarità quali la divisione dell'indirizzo in tre parti fisse con funzioni distinte di instradamento e identificazione (Public Topology, Site Topology e Interface ID), la distinzione netta tra la parte di indirizzo che funge da identificatore e quella che funge da locatore e la definizione di un'opzione per indicare quando gli 8 byte meno significativi dell'indirizzo sono globalmente unici e quando no.

Indirizzi unicast speciali

IPv6 modifica l'architettura di Internet dando un nuovo significato ai termini "link" e "site", come rappresentato in figura 18.
Per link si intende una rete fisica unica come può essere una LAN, un collegamento punto-punto, o anche una rete geografica in tecnologia omogenea. Nodi sullo stesso link sono detti neighbor (vicini).
L'insieme di più link controllati da una singola autorità amministrativa costituisce un site (sito).
Un sito per esempio, può essere un campus di un'università, un'organizzazione governativa o un'azienda. Questo per quanto riguarda la struttura periferica di Internet. La sua ossatura, utilizzando IPv6, è costituita invece dai provider e dagli exchange e l'interconnessione delle loro reti forma la dorsale di Internet. L'unità amministrativa è il link, il centro amministrativo è il router e da esso sono amministrati tutti gli host che si trovano sullo stesso link.

Figura 18 - Il concetto di link e site.

Ci sono cinque formati di indirizzi unicast speciali:

• unspecified (0:0:0:0:0:0:0:0), usato come indirizzo sorgente nell'inizializzazione di una stazione, quando questi non ha ancora imparato il proprio indirizzo;
  
• loopback (0:0:0:0:0:0:0:1), usato da un nodo per inviare un pacchetto a se stesso;
  
• indirizzi IPv6 con indirizzi IPv4 nascosti: vengono distinti in due tipi e sono detti rispettivamente indirizzi IPv4 compatibili e indirizzi IPv4 mappati IPv6. Il formato del primo tipo è mostrato nella figura 19: l'indirizzo IPv6 è costruito preponendo all'indirizzo IPv4 un prefisso di 96 bit posti a zero. Questo tipo di indirizzo è usato per la configurazione di tunnel che permettono a stazioni IPv4/IPv6 di comunicare tra loro o con stazioni IPv4-only sfruttando l'infrastruttura di rete IPv4 esistente. Nel secondo caso si usano gli indirizzi col formato di figura 20, che rappresenta l'indirizzo IPv6 di un nodo solo IPv4.

Figura 19 Indirizzi IPv4 compatibili.

Figura 20 Indirizzi IPv4 mappati IPv6.

• Local-Use individua quegli indirizzi che possono essere usati solo in ambito locale; i tipi definiti sono due:
  
  • link-local, usati per l'indirizzamento su un singolo link dalle procedure di autoconfigurazione o quando non ci sono router (si veda il formato in figura 21). I router non devono instradare pacchetti in cui l'indirizzo sorgente o destinazione è di tipo link-local;

Figura 21 - Indirizzo link-local.

• site-local: pacchetti il cui indirizzo di destinazione è di questo tipo non devono essere inviati all'esterno del sito. Il formato è mostrato in figura 22. Gli indirizzi site-local sono utilizzabili soprattutto da quei siti che pur non essendo connessi alla public Internet, desiderano adottare IP nella propria rete: sono cioè l'equivalente IPv6 degli indirizzi privati IPv4 usati nelle Intranet. Rispetto a questi ultimi però introducono un vantaggio: nel caso in cui un sito che abbia adottato indirizzi IPv6 del tipo site-local all'interno della propria Intranet decida di connettersi a Internet non deve procedere alla rinumerazione interna del sito, ma deve solo sostituire il prefisso che identifica come site-local gli indirizzi usati fino a quel momento con quello fornito dal provider. Tale operazione è resa molto semplice dai meccanismi di configurazione automatica in corso di studio, quale per esempio Router Renumbering che permette la configurazione automatica dei prefissi di un router e che verrà descritta più avanti.

Figura 22 - Indirizzo site-local.

Indirizzi Anycast

Un indirizzo anycast è assegnato a più di un'interfaccia e un pacchetto contenente un tale indirizzo è inviato all'interfaccia più vicina (secondo la metrica calcolata dai protocolli di routing) avente quell'indirizzo.
Il formato è identico a quello degli indirizzi unicast, quindi un'interfaccia con un indirizzo anycast deve essere configurata esplicitamente per sapere di che tipo è il suo indirizzo.
Il vantaggio derivante dall'introduzione di questo tipo di indirizzo sta nel fatto che un host può, con un solo messaggio, scoprire qual è il server più vicino in grado di offrirgli un determinato servizio. Si consideri nuovamente l'esempio citato nel paragrafo Formato dell'header IPv6 a proposito dell'uso del campo hop limit. Lo stesso problema può essere risolto in modo più efficiente assegnando ai server lo stesso indirizzo anycast: la stazione raggiunge così con un'unica trasmissione il server a lei più vicino. Se questi improvvisamente diventa non utilizzabile, il servizio sarà comunque garantito, in modo trasparente per l'host, dal secondo server più vicino. Occorre osservare però che l'uso di questi indirizzi non è stato ancora completamente specificato.

Indirizzi multicast

Un indirizzo multicast, il cui formato è mostrato in figura 23, è un identificatore per un gruppo di nodi. Un nodo può appartenere a più gruppi.

I campi hanno il seguente significato:
11111111 : prefisso che classifica l'indirizzo come multicast;
000T : campo contenente 4 flag. I primi 3 bit sono posti a zero perché
non sono ancora stati assegnati. Se T=0 allora l'indirizzo multicast è stato assegnato in modo permanente dall'autorità di numerazione globale di Internet. Altrimenti (T=1) l'indirizzo è temporaneo.

Scope : indica la visibilità di tale indirizzo. I valori definiti sono
1 node-local scope, visibilità limitata al nodo;
2 link-local scope, visibilità limitata al link;
5 site-local scope, visibilità limitata al sito;
8 organization-local scope, visibilità limitata all'organizzazione;
E global scope, visibilità globale.

Group ID : identifica il gruppo. Sono già stati definiti alcuni identificatori permanenti tra i quali:
1 individua il gruppo di tutti i nodi IPv6 (usato con scope 1 o 2);
2 individua il gruppo di tutti i router (usato con scope 1 o 2);
3 individua il gruppo di tutti i server di configurazione dinamica (DHCP server); dovrebbe essere usato con scope 2.

L'introduzione del campo scope permette di gestire in modo più semplice rispetto a IPv4 l'invio di messaggi a un determinato gruppo di nodi. In IPv4, infatti, l'unico modo per circoscrivere il traffico a una porzione di rete è di limitare il valore contenuto nel campo TTL: scegliendo un valore opportunamente basso si fa in modo che il pacchetto attraversi un numero limitato di nodi e venga poi scaricato. In IPv6 invece è sufficiente scegliere il valore opportuno per scope.
La lista completa degli indirizzi multicast registrati é elencata, oltre che in [RFC2375], sul sito www.iana.org.

Figura 23 - Formato indirizzo multicast.

---