TCP/IP – название стека протоколов, также используется
как название технологии.
Протокол IP (Internet Protocol)
В настоящее время – версия 4 (IPv4), тестируется версия 6 (IPv6).
Переход обусловлен переходом с 32-разрядной адресации на 128-разрядную.
Задачи IP: передача дейтаграмм (они же IP-пакеты), формальное описание
структуры, порядок формирования заголовка. Реализован на сетевом уровне.
Не гарантирует надежную доставку.
Не управляет потоком данных, не выявляет и не исправляет ошибки данных
(проверяются только заголовки).
Не оптимизирует маршрут.
IP-пакеты имеют различную длину, максимальный размер 65535 байт.
Размер заголовка IPv4 минимум 20 байт (см. рис.).
IP-пакеты также называют дейтаграммами.
Важно – на сетевом уровне связь осуществляется без установления соединения. Такой режим называется дейтаграммным.
Причины популярности IP
HTTP, FTP, SMTP, SNMP и т.д.
ТСР, UDP
IP
Ethernet, SDH, ATM, DWDM…
Инвариантность относительно технологий канального уровня.
Инвариантность относительно протоколов прикладного уровня.
Перенос функции контроля за состоянием данных пользователя на верхние уровни (транспортный).
Отлаженные механизмы обеспечения алгоритмов обеспечения политик обслуживания.
Стандартизация протоколов управления (SNMP, ICMP).
Обработка на маршрутизаторах только заголовков.
Процесс формирования дейтаграммы
Может быть другой протокол
прикладного уровня,
этот взят для примера
Данные
Данные
SMTP
Или UDP – все зависит
от протокола
прикладного уровня инкапсуляция
Данные
SMTP
TCP
Дейтаграмма
или IP-пакет
Данные
SMTP
TCP
IP
Данные
SMTP
TCP
IP
Заголовок и концевик кадра технологии канального уровня,
например, Ehternet
Жизненный цикл дейтаграммы
Формирование дейтаграммы: расчет контрольной суммы, конструирование заголовка
Определение адреса узла-получателя
Определение ближайшего маршрутизатора
На каждом маршрутизаторе:
- вычисляется контрольная сумма заголовка;
- проверяется значение TTL (при необходимости пакеты отбрасываются);
- определяется следующий ближайший маршрутизатор;
- при необходимости производится фрагментация.
5. На узле-получателе проверяется контрольная сумма заголовка и количество фрагментов, производятся необходимые перезапросы при повреждении или потере дейтаграммы
Важно: при добавлении информации об IP-адресах пройденных
узлов - маршрутизаторов или шлюзов длина дейтаграммы увеличивается
Формат IP-заголовка
Версия – 4 или 6
Длина заголовка – указатель на окончание заголовка, т.к. заголовок не имеет фиксированной длины
Тип обслуживания: приоритет -3 бита, задержка (D), пропускная способность (T), надежность (R) – по 1 биту, остальное – резерв. Используется при маршрутизации.
Длина дейтаграммы – указатель на окончание дейтаграммы, т.к. она не имеет фиксированной длины.
Идентификатор – индивидуальный номер пакета, под которым он пересылается по сети.
Флаги – поле, указывающее на дополнительные действия над пакетом, в частности, фрагментацию. Т.е. будут ли еще фрагменты исходного пакета в последующих IP-пакетах. DF – не фрагментировано, MF- еще фрагменты.
Смещение фрагмента – указатель на размер фрагмента.
TTL (Time to Live) – время жизни пакета. По умолчанию TTL=255, на каждом узле вычитается минимум 1, при TTL=0 пакет удаляется из сети. Необходимо для предотвращения блуждания пакетов по сети и появления паразитного трафика.
Протокол – указатель на протокол транспортного уровня. Используется при маршрутизации.
Контрольная сумма заголовка – вычисляется на основании информации заголовка в процессе его формирования. Важно – в IP нет контроля за правильностью передаваемых пользовательских данных, эта функция возложена на протоколы верхних уровней
IP-адрес отправителя – адрес узла, с которого был отправлен пакет.
IP-адрес получателя – адрес узла, на который был отправлен пакет. Эти поля используются при маршрутизации.
Опции – факультативное поле. Может содержать дополнительные параметры, такие как секретность, маршрут и т.п. Используется для обеспечения качества обслуживания и защиты информации на сетевом уровне.
Заполнитель – выравнивает длину заголовка до кратной 32 битам.
В конец IP-заголовка может дописываться информация об узлах, через которые этот пакет уже прошел. Это приводит к увеличению размера дейтаграммы в процессе передачи
