Come i pacchetti trovano la strada

Ogni router abbassa di uno il TTL di un pacchetto. Quando arriva a 0 il pacchetto viene scartato, così un pacchetto preso in un anello non può girare per sempre.

Prova il simulatore prima di leggere qualsiasi altra cosa. Imposta il TTL a 2 e premi Invia, poi impostalo a 64 e invia di nuovo. Guarda dove si fermano i pacchetti la prima volta.

Che cosa hai appena visto: un conto alla rovescia in ogni pacchetto

Con TTL 2 ogni pacchetto è morto al secondo router incontrato ed è tornato indietro un messaggio rosso. Con 64 i pacchetti sono arrivati al server con 60 rimasti, dopo quattro router. L'intestazione IPv4 ha un campo di 8 bit chiamato Time to Live (TTL, «tempo di vita»), quindi il suo valore massimo è 255. La RFC 791 dice che ogni router deve abbassarlo almeno di uno, e molti computer lo fanno partire da 64. Quando arriva a 0 il router scarta il pacchetto e rimanda al mittente un messaggio ICMP «Time Exceeded» (RFC 792). Era quello il messaggio rosso.

Perché serve un conto alla rovescia? Un errore nelle tabelle di instradamento potrebbe mandare un pacchetto a girare in cerchio, e senza un limite occuperebbe i collegamenti per sempre. Il nome parla di «tempo», e sulla carta la RFC 791 lo misura in secondi. Ma ogni router toglie almeno uno, quindi in pratica funziona come un conteggio dei salti. IPv6 ha dato allo stesso campo un nome più semplice, Hop Limit.

Il pulsante traceroute usa questa regola per disegnare una mappa. Manda una sonda con TTL 1: il primo router la scarta e risponde, e così rivela il proprio indirizzo. TTL 2 rivela il secondo router, e così via finché non risponde la destinazione. Premilo e leggi l'elenco che costruisce. Poi taglia R1-R3 e invia di nuovo per vedere i pacchetti prendere un'altra strada.

Ogni router cerca una riga in una tabella

Nessun router conosce tutto il percorso dal tuo portatile a un server in un altro continente. Ognuno prende una sola decisione: per questo indirizzo di destinazione, a quale vicino passo il pacchetto? Il pacchetto fa un salto, e il router successivo decide di nuovo. Un percorso è una catena di queste scelte locali.

La decisione viene da una tabella di inoltro, un elenco di prefissi, ciascuno con il vicino da usare. Il router sceglie la voce che corrisponde alla destinazione con il prefisso più lungo, perché un prefisso più lungo è una corrispondenza più precisa. Supponiamo che la tabella mandi 203.0.0.0/16 al vicino B e 203.0.113.0/24 al vicino A. Un pacchetto per 203.0.113.9 corrisponde a entrambe, vince la /24 e va ad A. Un pacchetto per 203.0.7.1 corrisponde solo alla /16, quindi va a B. Quasi tutte le tabelle hanno anche una voce predefinita per tutto il resto; in un router di casa punta al provider.

Chi scrive le tabelle

Dentro un'azienda i router si scambiano ciò che possono raggiungere usando protocolli di instradamento, e calcolano nuovi percorsi quando un collegamento cade. Tra le decine di migliaia di reti separate che formano internet, il Border Gateway Protocol (BGP, RFC 4271) trasporta annunci come «posso raggiungere 198.51.100.0/24». Quando un cavo viene tagliato, i percorsi che lo attraversano vengono ritirati e il traffico si sposta sulla strada che resta. Nel simulatore è successo questo quando hai tagliato R1-R3.

Quasi tutti i pacchetti persi cadono da una coda piena

I router fanno anche aspettare i pacchetti. Nei momenti di traffico i pacchetti arrivano più in fretta di quanto un collegamento in uscita riesca a portarli, quindi ogni router tiene una coda in memoria. Quando la coda è piena, il pacchetto successivo che arriva viene semplicemente scartato. Nessuno viene avvisato; il mittente può solo accorgersene dopo. È il modo più comune in cui i pacchetti si perdono su internet, più comune di un cavo tagliato. Anche un segnale Wi-Fi debole può rovinare un frame, che va buttato. IP da solo non promette niente. La RFC 791 dice che non fornisce un servizio di comunicazione affidabile, senza conferme e senza ritrasmissioni. Recuperare i dati persi tocca ai computer ai due capi, ed è l'argomento della prossima unità.

Una foto di 3 000 000 byte sono 2055 pacchetti

I collegamenti limitano la grandezza di un pacchetto. Su Ethernet un frame porta al massimo 1500 byte di dati utili (RFC 894). Togli 20 byte di intestazione IPv4 e 20 byte di intestazione TCP, e in ogni pacchetto stanno circa 1460 byte dei tuoi dati. Una foto di 3 000 000 byte richiede quindi 3 000 000 ÷ 1460 ≈ 2054.8, arrotondato per eccesso a 2055 pacchetti, e ognuno viene instradato per conto suo.