Межсетевой протокол IP

Межсетевой протокол (Internet Protocol – IP) выполняет довольно простые функции. В наборе TCP/IP протокол IP определяет адресацию сетевого уровня, а также задает способ, время и место перенаправления пакетов. Текущей версией протокола IP является версия 4 (которая определена в документе RFC 791, стандарт 5). В настоящее времяпринята версия 6 этого протокола (которая определена в документе RFC 1884).В этой книге в основном рассматривается версия 4, поскольку версия 6 еще не нашлаширокого распространения и предполагается, что этого не произойдет в течение достаточно продолжительного времени.

Протокол IP отвечает за выполнение двух основных функций: адресации и фрагментации. Фрагментация выполняется в том случае, когда размер пакета превышает максимально допустимый размер фрейма канального уровня. Тогда программное обеспечение протокола IP разбивает пакет на меньшие фрагменты, удовлетворяющие требованиям канального уровня. При этом вводятся соответствующие значения в следующие поля:

- количество фрагментов (Мore Fragments –MF);

- смещение фрагмента (Fragment Offset – FO);

- идентификатор фрагмента, который используется для “сборки” пакета из фрагментов после их доставки к месту назначения.

IP-адреса(в версии 4) – это 32-битовые адреса, которые обычно представлены в виде четырех октетов, преобразованных в десятичный код и разделенных точками. Такой формат называют точечной десятичной системой обозначений. Вместе с IP-адресом обычно используется маска подсети. Маска подсети позволяет разбить IP адрес на два основных компонента: адрес сети и адрес хоста.

Кроме этого в заголовке IP пакета содержатся следующие четыре дополнительных поля:

- поле типа обслуживания (Type Of Service – TOS) пакета IP содержит информацию для сетевых устройств, расположенных вдоль маршрута следования пакета, с помощью которого они определяют, какой приоритет имеет пакет, какова допустимая величина задержки и какая способность и надежность для него требуются. Поле TOS, как правило, используется протоколами других уровней (такими как ATM) для определения параметров качества обслуживания (QoS) и внесения изменений в очереди, развернутые вдоль маршрута прохождения пакета;

- поле времени жизни (Time To Live – TTL) пакета IP позволяет уничтожать пакеты, которые “провели в пути” слишком много времени. Значение TTL измеряется в секундах и для него отведено восьмибитовое поле. Это означает, что максимальная продолжительность времени, в течение которого пакет может находиться в пути, составляет 255 секунд. На практике значение этого поля никогда не достигает максимального значения, поскольку при передаче его от одного маршрутизатора к другому они уменьшают значение этого поля на 1. После того как значение поля TTL достигает нуля, пакет отбрасывается. Поэтому назначение данного поля состоит в том, чтобы пакет, попавший в маршрутный цикл, не циркулировал по сети до бесконечности.

- Поле опций имеет переменную длину и используется редко (оно должно быть последним полем в заголовке IP, но на рис. 2.1 не показано). В спецификациях определено несколько стандартных опций, которые состоят в основном из полей, управляющих маршрутизацией от отправителя (при таком способе маршрутизации путь следования пакета известен во время его отправки устройством отправителя), и полей, задающих требования к защите в интересах министерства обороны (секретно, совершенно секретно и т.д.).

- Поле контрольной суммы содержит просто результаты вычислений, позволяющие обнаруживать ошибки в отдельных битах заголовка IP. Если в битах заголовка обнаруживаются ошибки, пакет отбрасывается.

Структура IP пакета показана на рис. 4.1

Рисунок 4.1. Структура заголовка пакета IР

Версия 4 спецификации протокола IP определена в документе RFC 791, который находится по адресу ftp://ftp.isi.edu/in-notes/rfc791.txt.