Informazioni sui principi fondamentali di indirizzamento TCP/IP e creazione di subnet

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INTRODUZIONE

Per la configurazione del protocollo TCP/IP su un computer che esegue Microsoft Windows, è necessario immettere un indirizzo IP, una subnet mask e, di solito, un gateway predefinito nelle impostazioni di configurazione TCP/IP.

Per configurare correttamente il protocollo TCP/IP, è necessario comprendere le modalità di indirizzamento delle reti TCP/IP e la relativa suddivisione in reti e sottoreti. Le informazioni contenute in questo articolo rappresentano un'introduzione generale ai concetti di reti e sottoreti IP. Nella parte finale dell'articolo è riportato un glossario.

Informazioni

L'affermazione di TCP/IP come protocollo di rete in Internet è dovuta in larga misura alla capacità di connettere tra loro reti di dimensioni diverse e sistemi di vari tipi. Tali reti sono arbitrariamente raggruppate in tre classi principali (assieme ad alcune altre) con dimensioni predefinite, ciascuna delle quali può a sua volta essere suddivisa in sottoreti di dimensioni inferiori dagli amministratori di sistema. Si utilizza una subnet mask per dividere un indirizzo IP in due parti: una parte identifica l'host (computer), l'altra identifica la rete cui esso appartiene. Per meglio comprendere le modalità di funzionamento delle subnet mask, occorre prendere in esame un indirizzo IP (Internet Protocol) e osservarne l'organizzazione.

Indirizzi IP: reti e host

Un indirizzo IP è un numero a 32 bit che identifica univocamente un host (computer o altra periferica, come una stampante o un router) in una rete TCP/IP.

Gli indirizzi IP sono di norma espressi con quattro numeri in formato decimale separati da punti, ad esempio 192.168.123.132. Per comprendere in che modo sono utilizzate le subnet mask per distinguere host, reti e sottoreti, occorre esaminare un indirizzo IP in numerazione binaria.

Ad esempio, l'indirizzo IP in formato decimale separato da punti 192.168.123.132 è, in numerazione binaria, il numero a 32 bit 110000000101000111101110000100. Tale numero potrebbe essere difficilmente decifrabile, pertanto sarà necessario dividerlo in quattro parti di otto cifre binarie.

Queste sezioni di otto bit sono note come ottetti. L'indirizzo IP di esempio, quindi, diventa 11000000.10101000.01111011.10000100. Questo numero è sicuramente più comprensibile, quindi sarà opportuno, nella maggior parte dei casi, convertire l'indirizzo binario nel formato decimale separato da punti (192.168.123.132). I numeri decimali separati da punti sono gli ottetti convertiti dalla notazione binaria a quella decimale.

Affinché una WAN (Wide Area Network) funzioni efficacemente come raccolta di reti, i router che passano pacchetti di dati da una rete all'altra non devono conoscere l'esatta posizione di un host cui è destinato un pacchetto di informazioni. I router riconoscono solo la rete di cui l'host è membro e utilizzano le informazioni memorizzate nella relativa tabella di route per determinare le modalità di invio del pacchetto alla rete dell'host di destinazione. Dopo che il pacchetto è stato consegnato alla rete di destinazione, esso viene consegnato all'host appropriato.

Affinché tale processo sia effettivo, un indirizzo IP deve essere composto da due parti. La prima parte di un indirizzo IP è utilizzata come indirizzo di rete, l'ultima parte come indirizzo host. Se si considera l'esempio 192.168.123.132, dividendolo in due parti, si ottiene quanto segue:
   192.168.123.    Rete
              .132 Host
				
Oppure
   192.168.123.0 ? indirizzo di rete.
   0.0.0.132     - indirizzo host.
				

Subnet mask

Il secondo elemento, che è necessario per il funzionamento del protocollo TCP/IP, è la subnet mask. La subnet mask è utilizzata dal protocollo TCP/IP per determinare l'eventuale presenza di un host sulla sottorete locale o su una rete remota.

Nel protocollo TCP/IP, le parti dell'indirizzo IP utilizzate come indirizzi di rete e di host non sono fisse, quindi è impossibile determinare gli indirizzi di rete e di host sopra citati, purché non si disponga di maggiori informazioni. Tali informazioni sono fornite in un altro numero a 32 bit denominato subnet mask. In quest'esempio, la subnet mask è 255.255.255.0. Il significato di questo numero non è ovvio, se non si è a conoscenza del fatto che 255 in notazione binaria equivale a 11111111; di conseguenza, la subnet mask sarà:
   11111111.11111111.11111111.0000000
				
Allineando l'indirizzo IP e la subnet mask, sarà possibile separare le porzioni rete e host dell'indirizzo:
   11000000.10101000.01111011.10000100 ? Indirizzo IP (192.168.123.132)
   11111111.11111111.11111111.00000000 -- Subnet mask (255.255.255.0)
				
I primi 24 bit (il numero di bit presenti nella subnet mask) sono identificati come indirizzo di rete, mentre gli ultimi 8 bit (il numero di zero rimanenti nella subnet mask) sono identificati come indirizzo host. Ne risulta quanto segue:
   11000000.10101000.01111011.00000000 ? Indirizzo di rete (192.168.123.0)
   00000000.00000000.00000000.10000100 ? Indirizzo host (000.000.000.132)
				
A questo punto è chiaro, poiché questo esempio utilizza una subnet mask 255.255.255.0, che l'ID di rete è 192.168.123.0 e l'indirizzo host è 0.0.0.132. Quando un pacchetto arriva sulla subnet 192.168.123.0 (dalla sottorete locale o da una rete remota) ed è caratterizzato da un indirizzo di destinazione 192.168.123.132, la rete lo inoltra al computer, che lo elabora.

Quasi tutte le subnet mask decimali sono convertite in numeri binari composti da soli 1 a sinistra e soli 0 a destra. Alcune altre subnet mask comuni sono:
   Decimale                Binaria
   255.255.255.192         1111111.11111111.1111111.11000000
   255.255.255.224         1111111.11111111.1111111.11100000
				
In Internet RFC 1878 (disponibile all'indirizzo http://www.internic.net) vengono riportate informazioni sulle subnet e sulle subnet mask valide da utilizzare sulle reti TCP/IP.

Classi di rete

Gli indirizzi Internet vengono assegnati da InterNIC (http://www.internic.net), l'organizzazione che amministra Internet. Tali indirizzi IP sono suddivisi in classi. Le classi più comuni sono A, B e C. Esistono anche le classi D ed E, ma in genere non sono utilizzate dagli utenti finali. Ciascuna classe di indirizzo dispone di una diversa subnet mask predefinita. È possibile identificare la classe di un indirizzo IP osservandone il primo ottetto. Di seguito sono riportati gli intervalli degli indirizzi Internet di classe A, B e C, ciascuno caratterizzato da un esempio di indirizzo:
  • Le reti di classe A utilizzano una subnet mask predefinita corrispondente a 255.0.0.0, il cui primo ottetto è 0-127. L'indirizzo 10.52.36.11 è un indirizzo di classe A. Il primo ottetto a esso relativo è 10, che si trova fra 1 e 126 compresi.
  • Le reti di classe B utilizzano una subnet mask predefinita corrispondente a 255.255.0.0, il cui primo ottetto è 128-191. L'indirizzo 172.16.52.63 è un indirizzo di classe B. Il primo ottetto a esso relativo è 172, che si trova fra 128 e 191 compresi.
  • Le reti di classe C utilizzano una subnet mask predefinita corrispondente a 255.255.255.0, il cui primo ottetto è 192-223. L'indirizzo 192.168.123.132 è un indirizzo di classe C. Il primo ottetto a esso relativo è 192, che si trova fra 192 e 223 compresi.
In alcune situazioni, i valori predefiniti della subnet mask non corrispondono alle esigenze dell'organizzazione a causa della topologia di rete oppure perché i numeri di rete (o host) non si adattano alle limitazioni della subnet mask predefinita. La sezione successiva illustra in che modo è possibile suddividere le reti tramite subnet mask.

Creazione di subnet

Una rete TCP/IP di classe A, B o C può essere ulteriormente suddivisa in più subnet da un amministratore di sistema. Ciò diviene necessario quando si riconcilia lo schema di indirizzi logici di Internet (l'insieme astratto di indirizzi IP e subnet) con le reti fisiche utilizzate in situazioni reali.

Un amministratore di sistema cui sia stato assegnato un gruppo di indirizzi IP potrebbe dover gestire reti non organizzate in maniera corrispondente a tali indirizzi. Ad esempio, si dispone di una WAN con 150 host su tre reti (in diverse città) che sono connesse da un router TCP/IP, ciascuna delle quali è composta da 50 host; la rete di classe C assegnata è 192.168.123.0 (questo indirizzo ha uno scopo puramente illustrativo, poiché fa parte di un intervallo non assegnato su Internet). Ciò significa che è possibile utilizzare gli indirizzi da 192.168.123.1 a 192.168.123.254 per i propri 150 host.

Due indirizzi che non possono essere utilizzati come esempio sono 192.168.123.0 e 192.168.123.255, poiché gli indirizzi binari con una porzione host composta da soli 1 e da soli 0 non sono validi. L'indirizzo con 0 non è valido perché viene utilizzato per specificare una rete senza specificare un host. L'indirizzo 255 (in notazione binaria, un indirizzo host composto da soli 1) viene utilizzato per trasmettere un messaggio a tutti gli host di una rete. Si ricordi che il primo e l'ultimo indirizzo di qualsiasi rete o subnet non possono essere assegnati a nessun host singolo.

A questo punto, dovrebbe essere possibile assegnare indirizzi IP a 254 host. Ciò è possibile solo se tutti i 150 computer si trovano su una rete singola; tuttavia, i 150 computer si trovano su tre reti fisiche separate. Anziché richiedere più gruppi di indirizzi per ciascuna rete, è opportuno suddividere la rete in subnet che consentiranno di utilizzare un gruppo di indirizzi su più reti fisiche.

In questo caso, occorre dividere la rete in quattro subnet, utilizzando una subnet mask che aumenti le dimensioni dell'indirizzo di rete e riduca quelle del possibile intervallo di indirizzi host. In altre parole, si "prendono in prestito" alcuni bit di norma utilizzati per l'indirizzo host, impiegandoli per la porzione di rete dell'indirizzo. La subnet mask 255.255.255.192 genera quattro reti, ciascuna composta da 62 host. Ciò accade poiché in notazione binaria 255.255.255.192 equivale a 1111111.11111111.1111111.11000000. Le prime due cifre dell'ultimo ottetto diventano indirizzi di rete, in tal modo si ottengono le reti aggiuntive 00000000 (0), 01000000 (64), 10000000 (128) e 11000000 (192). Alcuni amministratori impiegheranno solo due sottoreti che utilizzano 255.255.255.192 come subnet mask. Per ulteriori informazioni su questo argomento, vedere RFC 1878. In queste quattro reti, le ultime 6 cifre binarie possono essere utilizzate per gli indirizzi host.

Utilizzando una subnet mask di 255.255.255.192, la rete 192.168.123.0 genera quindi le quattro reti 192.168.123.0, 192.168.123.64, 192.168.123.128 e 192.168.123.192. Queste quattro reti avranno come indirizzi host validi:
   192.168.123.1-62
   192.168.123.65-126
   192.168.123.129-190
   192.168.123.193-254
				
Si ricordi ancora che gli indirizzi host binari composti da soli 1 o da soli 0 non sono validi, quindi non sarà possibile utilizzare indirizzi il cui ultimo ottetto sia 0, 63, 64, 127, 128, 191, 192 o 255.

È possibile osservarne il funzionamento esaminando i due indirizzi IP 192.168.123.71 e 192.168.123.133. Se è stata utilizzata la subnet mask predefinita di classe C uguale a 255.255.255.0, entrambi gli indirizzi saranno sulla rete 192.168.123.0. Tuttavia, se si utilizza la subnet mask di 255.255.255.192, essi si troveranno su reti diverse; 192.168.123.71 sarà sulla rete 192.168.123.64, 192.168.123.133 sarà sulla rete 192.168.123.128.

Gateway predefiniti

Se un computer TCP/IP deve comunicare con un host o con un'altra rete, di norma lo farà tramite una periferica denominata router. In termini TCP/IP, un router specificato su un host, che collega la subnet dell'host ad altre reti, viene denominato un gateway predefinito. Questa sezione illustra in che modo il protocollo TCP/IP determina se inviare o meno pacchetti al relativo gateway predefinito per raggiungere un altro computer o un'altra periferica in rete.

Un host confronta la subnet mask definita e l'indirizzo IP di destinazione con il proprio indirizzo IP quando tenta di comunicare con un'altra periferica tramite protocollo TCP/IP. Il risultato di tale confronto indica al computer se la destinazione è un host locale o un host remoto.

Se il risultato di questo procedimento determina che la destinazione è un host locale, il computer invierà semplicemente il pacchetto alla subnet locale. Se invece il risultato del confronto rivela che la destinazione è un host remoto, il computer trasmetterà il pacchetto al gateway predefinito impostato nelle relative proprietà TCP/IP. Sarà quindi compito del router trasmettere il pacchetto alla subnet corretta.

Risoluzione dei problemi

I problemi di rete TCP/IP sono spesso causati da un'errata configurazione delle tre voci principali nelle proprietà TCP/IP di un computer. Analizzando l'impatto degli errori di configurazione TCP/IP sulle operazioni di rete, è possibile risolvere molti problemi comuni del protocollo TCP/IP.

Subnet mask errata: se una rete utilizza una subnet mask diversa da quella predefinita per la propria classe di indirizzo e un client è ancora configurato con la subnet mask predefinita relativa a tale classe di indirizzo, la comunicazione con alcune reti vicine non avrà esito positivo, mentre si svolgerà correttamente su quelle lontane. Ad esempio, se si creano quattro subnet (come nell'esempio della creazione di subnet), ma si utilizza la subnet mask errata corrispondente a 255.255.255.0 nella propria configurazione TCP/IP, gli host non saranno in grado di determinare che alcuni computer si trovano su subnet diverse dalla propria. Quando ciò accade, i pacchetti destinati agli host di reti fisiche diverse, che appartengono allo stesso indirizzo di classe C, non saranno consegnati al gateway predefinito. Un sintomo comune è rappresentato dal fatto che un computer può comunicare con gli host che si trovano sulla rete locale e con tutte le reti remote, ma non con quelle vicine e che appartengono allo stesso indirizzo di classe A, B o C. Per risolvere il problema, immettere la subnet mask corretta nella configurazione TCP/IP relativa a tale host.

Indirizzo IP errato: se si collocano computer con lo stesso indirizzo IP sulla stessa rete locale, mentre dovrebbero trovarsi su subnet separate, essi non saranno in grado di comunicare. I computer tenteranno di inviarsi reciprocamente pacchetti attraverso un router che non sarà in grado di inoltrarli correttamente. Un sintomo di questo problema è osservabile quando un computer che può comunicare con host su reti remote non riesce a comunicare con alcuni o tutti i computer sulla rete locale. Per risolvere il problema, accertarsi che tutti i computer che si trovano sulla stessa rete fisica dispongano di indirizzi IP sulla stessa subnet IP. Se sono stati esauriti gli indirizzi IP su un singolo segmento di rete, esistono soluzioni che non sono comprese nell'ambito di quest'articolo.

Gateway predefinito errato: un computer configurato con un gateway predefinito errato sarà in grado di comunicare con gli host del proprio segmento di rete, ma non riuscirà a comunicare con gli host di alcune o di tutte le reti remote. Se una singola rete fisica dispone di più di un router ed è stato configurato il router errato come gateway predefinito, un host sarà in grado di comunicare con alcune reti remote, ma non con altre. Tale problema è comune se un'azienda dispone di un router verso una rete TCP/IP interna e un altro router connesso a Internet.

Riferimenti

Per ulteriori informazioni sul protocollo TCP/IP, consultare:

"TCP/IP Illustrated, Volume 1: The Protocols," Richard Stevens, Addison Wesley, 1994

"Internetworking with TCP/IP, Volume 1: Principles, Protocols, and Architecture," Douglas E. Comer, Prentice Hall, 1995

È opportuno che gli amministratori di sistema responsabili delle reti TCP/IP abbiano a disposizione almeno uno dei titoli citati.

Glossario

Indirizzo broadcast ? Indirizzo IP con una porzione host composta da soli 1.

Host - Computer o altra periferica in una rete TCP/IP.

Internet - Gruppo mondiale di reti interconnesse che condividono un intervallo comune di indirizzi IP.

InterNIC - Organizzazione responsabile della gestione degli indirizzi IP su Internet.

IP - Protocollo di rete utilizzato per inviare pacchetti di rete su una rete TCP/IP o su Internet.

Indirizzo IP - Indirizzo a 32 bit univoco relativo a un host su una rete TCP/IP o su Internet.

Rete - Il termine rete è stato impiegato con due accezioni in questo articolo. Uno corrisponde al gruppo di computer su un singolo segmento di rete fisica; l'altro si riferisce all'intervallo di un indirizzo di rete IP assegnato da un amministratore di sistema.

Indirizzo di rete - Indirizzo IP con una porzione host composta da soli 0.

Ottetto - Numero a 8 bit, 4 dei quali comprendono un indirizzo IP a 32 bit. Caratterizzato da un intervallo di 00000000-11111111 che corrisponde ai valori decimali da 0 a 255.

Pacchetto - Unità di dati trasferiti tramite una rete TCP/IP o una rete WAN (Wide Area Network).

RFC (Request for Comment) - Documento utilizzato per definire gli standard di Internet.

Router - Periferica che esegue il routing del traffico di rete su diverse reti IP.

Subnet Mask - Numero a 32 bit utilizzato per distinguere le porzioni rete e host di un indirizzo IP.

Subnet o Subnetwork - Rete di dimensioni inferiori creata suddividendo una rete di dimensioni maggiori in parti uguali.

TCP/IP - Insieme di protocolli, standard e utilità comunemente impiegati e molto diffusi su Internet e sulle reti di grandi dimensioni.

WAN (Wide Area Network) - Rete di grandi dimensioni, costituita da un insieme di reti più piccole separate da router. Internet è un esempio di WAN di enormi dimensioni.
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Identificativo articolo: 164015 - Ultima modifica: mercoledì 8 gennaio 2014 - Revisione: 1.0
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  • Microsoft Windows 2000 Server
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  • Microsoft Windows NT Workstation 4.0 Developer Edition
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