Модель TCP/IP Протокол IP Адресация в IP-сетях
Лекция 2
IP-сети
Модель ISO/OSI
Примеры
протоколов
Модель TCP/IP
прикладной
7
6
5
4
3
2
1
прикладной
HTTP, DNS,
SMTP, POP3,
FTP и т.д.
представления данных
сеансовый
транспортный
транспортный
TCP, UDP
сетевой
сетевой
IP
канальный
канальный
Уровень
подсетей
Любые сетевые
технологии
физический
физический
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
