2. Протокол ip (Internet Protocol)

Архитектуру сетевого уровня удобно рассматривать на примере сетевого протокола IP – самого распространенного в настоящее время, основного протокола сети Интернет. Термин «стек протоколов TCP/IP» означает «набор протоколов, связанных с IP и TCP(протоколом транспортного уровня)».

Стандарты TCP/IP опубликованы в серии документов, названных Request for Comment (RFC). Документы RFC описывают внутреннюю работу сети Internet. Некоторые RFC описывают сетевые сервисы или протоколы и их реализацию, в то время как другие обобщают условия применения. Стандарты TCP/IP всегда публикуются в виде документов RFC, но не все RFC определяют стандарты.

2.1Назначение ip

IP-протокол создан для использования в объединенных системах компьютерных коммуникационных сетей с коммутацией пакетов. Протокол IP- обеспечивает передачу блоков данных, называемых датаграммами (дейтаграммами), от отправителя к получателям, где отправители и получатели являются узлами, идентифицируемыми адресами фиксированной длины. IP-протокол обеспечивает, при необходимости также фрагментацию и сборку датаграмм для передачи данных через сети с малым размером пакетов.

Архитектура протоколов TCP/IP предназначена для объединенной сети, состоящей из соединенных друг с другом маршрутизаторами (шлюзами) отдельных разнородных пакетных подсетей, к которым подключаются разнородные машины.

Каждая из подсетей работает в соответствии со своими специфическими требованиями и имеет свою природу средств связи. Однако предполагается, что каждая подсеть может принять пакет информации (данные с соответствующим сетевым заголовком) и доставить его по указанному адресу в этой конкретной подсети.

В Интернет используется много различных типов пакетов, но один из основных - IP-пакет (RFC-791), именно он вкладывается в кадр Ethernet и именно в него вкладываются пакеты UDP, TCP. IP-протокол предлагает ненадежную транспортную среду. Ненадежную, в том смысле, что не существует гарантии благополучной доставки IP-дейтограммы. Не требуется, чтобы подсеть гарантировала обязательную доставку пакетов и имела надежный сквозной протокол. Алгоритм доставки в рамках данного протокола предельно прост: при ошибке дейтограмма выбрасывается, а отправителю посылается соответствующее ICMP-сообщение (или не посылается ничего). Обеспечение же надежности возлагается на более высокий уровень (UDP или TCP).

Когда необходимо передать пакет между машинами, подключенными к разным подсетям, то машина-отправитель посылает пакет в соответствующий шлюз (маршрутизатор), который подключен к подсети как обычный узел. Оттуда пакет направляется по определенному маршруту через систему шлюзов и подсетей, пока не достигнет шлюза, подключенного к той подсети, что и машина-получатель, там пакет направляется к получателю.

2.2Функциональность ip

IP-протокол выполняет две главные функции: адресацию и фрагментацию.

Протокол IP используют адреса, помещенные в заголовок IP-пакета. Для передачи используются датаграммы¹. Выбор пути передачи называется маршрутизацией.

Программные модули IP маршрутизаторов (шлюзов) используют поля в заголовке IP-пакета для фрагментации и восстановления IP-датаграмм, когда это необходимо для их передачи через сети с малым размером пакетов, а также имеют процедуры для принятия решений о маршрутизации, и другие функции.

Протокол IP обрабатывает каждую IP-датаграмму как независимую единицу, не имеющую связи ни с какими другими датаграммами. Протокол не имеет дело ни с соединениями, ни с логическими цепочками (виртуальными или какими-либо другими).

IP-протокол использует четыре ключевых механизма для формирования своих услуг: задание типа сервиса, времени жизни, опций и контрольной суммы заголовка.

Тип обслуживания используется для обозначения требуемой услуги. Тип обслуживания — это абстрактный или обобщенный набор параметров, который характеризует набор услуг, предоставляемых сетями, и составляющих собственно протокол IP. Этот способ обозначения услуг должен использоваться шлюзами для выбора рабочих параметров передачи в конкретной сети, для выбора сети, используемой при следующем переходе датаграммы, для выбора следующего шлюза при маршрутизации сетевой IP-датаграммы.

Механизм времени жизни служит для указания верхнего предела времени жизни IP-датаграммы. Этот параметр устанавливается отправителем датаграммы и уменьшается в каждой точке на проходимом датаграммой маршруте. Если параметр времени жизни станет нулевым до того, как IP-датаграмма достигнет получателя, эта датаграмма будет уничтожена. Время жизни можно рассматривать как часовой механизм самоуничтожения.

Механизм опций предоставляет функции управления, которые являются необходимыми или просто полезными при определенных ситуациях, однако он не нужен при обычных коммуникациях. Механизм опций предоставляет такие возможности, как временные штампы, безопасность, специальная маршрутизация.

Контрольная сумма заголовка обеспечивает проверку того, что информация, используемая для обработки IP-датаграмм, передана правильно. Данные могут содержать ошибки. Если контрольная сумма неверна, то IP-датаграмма будет разрушена, как только ошибка будет обнаружена.

Протокол IP не обеспечивает надежности коммуникации. Не имеется механизма подтверждений ни между отправителем и получателем, ни между узлами. Не имеется контроля ошибок для поля данных, только контрольная сумма для заголовка. Не поддерживается повторная передача, нет управления потоком.

Обнаруженные ошибки могут быть оглашены посредством протокола ICMP (Internet Control Message Protocol), который поддерживается модулем IP протокола