14.Межсетевой Протокол – ip. Заголовок ip- пакета. Фрагментация.

Стек TCP/IP не подразумевает использования каких-либо определенных протоколов уровня доступа к среде передачи и физических сред передачи данных. От уровня доступа к среде передачи требуется наличие интерфейса с модулем IP, обеспечивающего передачу IP-пакетов. Также требуется обеспечить преобразование IP-адреса узла сети, на который передается IP-пакет, в MAC-адрес.

Основу межсетевого уровня (уровня межсетевого взаимодействия) составляет IP-протокол:

• Первый стандарт IPv4 определен в RFC-760 (1980 г.).

• Последняя версия IPv4 – RFC-791 (1981 г.).

• Первый стандарт IPv6 определен в RFC-1883 (1995 г.).

• Последняя версия IPv6 – RFC-2460 (Internet Protocol, Version 6 Specification, S. Deering, R. Hinden, December 1998).

Пакет, передаваемый по сети Internet, называют IP-дейтаграммой или IP-пакетом. Межсетевой протокол IP является дейтаграммным протоколом без установления соединения, не обеспечивающим надежную доставку пакетов.

Основными функциями протокола IP являются:

• перенос между сетями различных типов адресной информации в унифицированной форме;

• сборка и разборка пакетов при передаче их между сетями с различным макс. значением длины пакета.

Основными характеристиками протокола IP являются:

• формат IP пакета;

• способ обработки конфликтных ситуаций;

• способ маршрутизации.

"Ненадежность доставки":

• не гарантируется доставка пакетов получателю;

• по пути следования пакет может быть утерян, продублирован, задержан;

• пакеты могут быть доставлены с нарушением порядка следования.

Для доставки пакетов не требуется предварительного установления соединения (т.е. пути следования пакетов), так как каждый пакет считается независимым от остальных. Поэтому пакеты от отправителя до получателя могут проходить по разным маршрутам.

В протоколе IP применяют четыре основных механизма для обеспечения межсетевых услуг: вид обслуживания, время жизни, контрольная сумма заголовка, дополнительные возможности (опции).

Вид обслуживания используется для указания требуемого качества обслуживания межсетевой дейтаграммы (МД) при её передаче через межсетевую систему.

Время жизни является указателем верхней границы времени существования некоторой межсетевой дейтаграммы в сети. Этот указатель задаётся отправителем и уменьшается по мере движения МД по точкам маршрута (по шлюзам), если время МД становится нулевым до того, как она достигнет получателя, то эта дейтаграмма уничтожается.

Контрольная сумма заголовка обеспечивает защиту данных в нём, если модуль обнаруживает ошибку в заголовке, то эта МД уничтожается модулем, который её обнаружит.

Дополнительные возможности обеспечивают выполнение некоторых дополнительных услуг, например, по защите данных, специальной маршрутизации.

В заголовок IP-пакета включен набор правил, обеспечивающих доставку пакета данных получателю. В этих правилах оговариваются способы обработки пакетов узлами сети и маршрутизаторами, а также условия, при возникновении которых должны генерироваться сообщения об ошибке, а пакеты удаляться из сети.

Протокол IP явл. основным протоколом сетевого уровня в IP сетях. Он управляет маршрутизацией пакетов. Управление осуществляется управляющими пакетами, построенными по протоколу ICMP (internet control messages protocol межсетевой протокол контроля сообщений). IP состоит из заголовка и поля данных. Заголовок (длина 20 байт) имеет следующие поля в составе:

1. номер версии (размер 4 бита) указывает версию IP протокола

2. длина заголовка (4 бита) указывает значение длины заголовка, измеренное в 32-битовых словах, обычно имеет длину 20 байт

3. тип сервера (занимает 1 байт) и задает приоритетность пакета и вид критерия выбора маршрута; первые три бита образуют подполе приоритета пакета: от самого низкого 0 – нормальный пакет до пакета управляющей информации 7; приоритетность учитывается при обработке пакетов; вторые три бита определяют критерии выбора маршрута: малая задержка, высокая достоверность, высокая пропускная способность

4. общая длина (2 байта) означает общую длину пакета с учетом заголовка и поля данных; МАХ длина пакета ограничена разрядностью поля, определяющего эту величину, и составляет 65535 байт

5. идентификатор пакета (2 байта) используется для распознавания пакетов, образовавшихся путем фрагментации исходного пакета; все фрагменты должны иметь одинаковые значения этого поля

6. флаги (3 бита) содержат признаки, связанные с фрагментацией; установленный бит DF запрещает маршрутизатору фрагментировать данный пакет, а бит MF говорит о том, что данный пакет является промежуточным, но не последним; последний бит зарезервирован

7. смещение фрагмента (13 бит) задаёт смещение в байтах поля данных этого пакета от начала общего поля данных исходного пакета, подвергнутого фрагментации; смещение должно быть кратно 8 байтам

8. время жизни (1 байт) означает определённый срок, в течение которого пакет может перемещаться по сети; измеряется в секундах; задаётся источник передач; на маршр-ах и в др. узлах сети по истечении каждой сек из текущего времени вычитается 1; если параметр время жизни станет 0-м до того, как пакет достигнет получателя, он будет уничтожен

9. протокол (1 байт) указывает, какому протоколу верхнего уровня принадлежит информация, размещенная в поле данных пакета

10. контрольная сумма (2 байта) рассчитывается только по заголовку;

11. адрес источника и

12. адрес отправителя имеют одинаковую длину 32 бита и структуру

13. опции (доп. параметры) явл. не обязательными; исп-ся обычно при отладки сети; может указываться точный маршрут прохождения, временные отметки, данные системы безопасности; т.к. число подполей м.б. произвольным, то в конце поля должно быть добавлено несколько байт для выравнивания заголовка пакета по 32-битной границе

14. выравнивание исп-ся для того, чтобы убедиться, что IP-заголовок заканчивается на 32-битной границе; выравнивание осуществляется 0-ми.