Межсетевые протоколы

Протокол IP

Протокол IP является основным в иерархии протоколов TCP/IP и используется для управления рассылкой ТСР/1Р-паке- тов по сети Internet. Среди различных функций, возложенных на IP, обычно выделяют следующие:

• определение пакета, который является базовым понятием и единицей передачи данных в сети Internet. Многие зару­бежные авторы называют такой IP-пакет датаграммой;

• определение адресной схемы, которая используется в сети Internet;

• передача данных между канальным уровнем (уровнем до­ступа к сети) и транспортным уровнем (другими словами, преобразование транспортных датаграмм во фреймы ка­нального уровня);

• маршрутизация пакетов по сети, т. е. передача пакетов от одного шлюза к другому с целью передачи пакета маши­не-получателю;

• фрагментация и дефрагментация пакетов транспортного уровня.

Главной особенностью протокола IP является отсутствие ориентации на физическое или виртуальное соединение. Это значит, что, прежде чем послать пакет в сеть, модуль операцион­ной системы, реализующий IP, не проверяет возможность уста­новки соединения, т. е. никакой управляющей информации, кроме той, что содержится в самом IP-пакете, по сети не переда­ется. Кроме того, IP не заботится о проверке целостности ин­формации в поле данных пакета, что заставляет отнести его к протоколам ненадежной доставки. Целостность данных проверя­ется протоколами транспортного уровня (TCP) или протоколами приложений.

Таким образом, вся информация о пути, по которому должен пройти пакет, определяется по состоянию сети в момент прохо­ждения пакета. Эта процедура называется маршрутизацией в от­личие от коммутации, используемой для предварительного уста­новления маршрута следования отправляемых данных.

Принцип маршрутизации является одним из тех факторов, ко­торые определяют гибкость сети Internet и ее преимущества по отношению к другими сетевым технологиям. Маршрутизация представляет собой ресурсоемкую процедуру, так как предпола­гает анализ каждого пакета, который проходит через шлюз или маршрутизатор, в то время как при коммутации анализируется только управляющая информация, устанавливается канал (физи­ческий или виртуальный), и все пакеты пересылаются по этому каналу без анализа маршрутной информации. Однако при неус­тойчивой работе сети пакеты могут пересылаться по различным маршрутам и затем собираться в единое сообщение. При комму­тации путь придется устанавливать заново для каждого пакета, и при этом потребуется больше накладных затрат, чем при мар­шрутизации.

Существует несколько версий протокола IP. В настоящее время используется версия Ipv4 (RFC791), структура пакета ко­торой представлена на рис. 5.10.

I 24

16 I 20

Total Length

Version IHL Type of Service

Identification

Time to Live

Protocol

Words 4_ i 6

Flags Fragmentation offset

Header Checksum

Source Addres

Destination Address

Options

Data begins here

Padding

Рис. 5.10. Формат пакета ipv4

Фактически в заголовке пакета определены все основные данные, необходимые для перечисленных выше функций прото­кола IP: адрес отправителя, адрес получателя, общая длина паке­та и тип пересылаемой датаграммы.

Используя данные заголовка, машина может определить, на какой сетевой интерфейс отправлять пакет. Если IP-адрес полу­чателя принадлежит одной из ее сетей, то на интерфейс этой сети пакет и будет отправлен, в противном случае пакет отпра­вят на другой шлюз.

На основе протокола транспортного уровня IP-модуль про­изводит экскапсуляцию информации из IP-пакета и ее передачу на модуль обслуживания соответствующего транспорта.

При обсуждении формата заголовка пакета IP вернемся еще раз к инкапсулированию. Как уже отмечалось, при обыч­ной процедуре инкапсулирования пакет просто помещается в поле данных фрейма, а в случае, когда это не может быть осуще­ствлено, разбивается на более мелкие фрагменты. Размер макси­мально возможного фрейма, который передается по сети, опре­деляется величиной MTU (Maximum Transmission Unit), опре­деленной для протокола канального уровня. Для последующего восстановления пакет IP должен держать информацию о своем
разбиении, и для этой цели используются поля Flags и Fragmentation offset. В этих полях определяется, какая часть пакета получена в данном фрейме, если этот пакет был фрагмен- тирован на более мелкие части.

Дата добавления: 2014-11-29