Протокол IP

Дисциплина: Информатика, Программирование, Базы данных
Тип работы: Реферат
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 32 страниц
В избранное:

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Казахский национальный технический университет имени К. И. Сатпаева

Кафедра вычислительной техники

СРС на тему: Протокол IP

Выполнил: ст. гр. ВПбВ-04-05р

Хаймульдинова Г. К.

Проверила: ст. преп. Мусина Р. Ж.

Алматы 2007

Содержание

Предисловие 3

1. Введение 4

1. 1 Обоснование 4

1. 2 Цель 4

1. 3 Интерфейсы 4

1. 4 Действие 4

2. Обзор 5

2. 1 Связь с другими протоколами 5

2. 2 Сценарий работы 6

2. 3 Описание функций 6

2. 4 Шлюзы 8

3. Спецификация 8

3. 1 Формат заголовка Internet 8

3. 2 Обсуждение 16

3. 3 Интерфейсы 21

Приложение А: Примеры и сценарии 23

Приложение Б: Порядок передачи данных 25

Толковый словарь 26

Ссылки 28

Предисловие

Данный документ устанавливает Internet протокол в стандарте DOD. Он основан на шести предыдущих версиях спецификации протокола ARPA Internet, и из них в значительной степени заимствован его текст. Вместе с тем в эту работу внесены многие изменения, касающиеся как терминологии, так и собственно изложения материала. Это издание освещает адресацию, обработку ошибок, коды опций, а также безопасность, историю и поддержку свойств протокола Internet.

Джон Постел (Jon Postel)

Редактор

Протокол Internet

Программа DARPA Internet

Спецификация протокола

1. Введение

1. 1 Обоснование

Протокол Internet создан для использования в объединенных системах компьютерных коммуникационных сетей с коммутацией пакетов. Такие системы были названы "catenet" [1] . Протокол Internet обеспечивает передачу блоков данных, называемых датаграммами, от отправителя к получателям, где отправители и получатели являются хост-компьютерами, идентифицируемыми адресами фиксированной длины. Протокол Internet

обеспечивает при необходимости также фрагментацию и сборку датаграмм для передачи данных через сети с малым размером пакетов.

1. 2 Цель

Протокол Internet специально ограничен задачами обеспечения функций, необходимых для передачи битового пакета (датаграммы Internet) от отправителя к получателю через объединенную систему компьютерных сетей. Нет механизмов для увеличения достоверности конечных данных, управления протоколом, синхронизации или других услуг, обычно приненяемых в протоколах передачи от хоста к хосту. Протокол Ineternet может обобщить услуги поддерживающих его сетей с целью предоставления услуг различных типов и качеств.

1. 3 Интерфейсы

Данный протокол получил название в соответствии с протоколами передачи информации между хост-компьютерами в межсетевой среде. Протокол вызывает в локальной сети протоколы для передачи датаграммы Internet на следующий шлюз или хост-получатель.

Например, модуль TCP вызывал бы модуль Internet с тем, чтобы получить сегмент TCP (включая заголовок TCP и данные пользователя) как информационную часть Internet пакета. Модуль TCP обеспечил бы адреса и другие параметры в заголовке модуля Internet в качестве параметров рассматриваемого вызова. Модуль Internet в этом случае создал бы датаграмму Internet и прибегнул бы к услугам локальной сети для передачи датаграммы Internet.

Например, в случае сети ARPANET модуль Ineternet вызывал бы локальный сетевой модуль, который бы добавлял к датаграмме Internet проводник типа 1822 [2], создавая сообщение ARPANET для передачи на IMP. Адрес ARPANET получился бы из адреса Intenet с помощью интерфейса локальной сети и относился бы к некоторому хост-компьютеру в сети ARPANET, который мог бы быть шлюзом в другие сети.

1. 4 Действие

Протокол Internet выполняет две главные функции: адресацию и фрагментацию.

Модули Internet используют адреса, помещенные в заголовок Internet, для передачи Internet датаграмм их получателям. Выбор пути передачи называется маршрутизацией.

Модули Internet используют поля в заголовке Internet для фрагментации и восстановления датаграмм Internet, когда это необходимо для их передачи через сети с малым размером пакетов.

Сценарий действия состоит в том, что модуль Internet меняет размер на каждом из хостов, задействованных в internet-коммуникации и на каждом из шлюзов, обеспечивающих взаимодействие между сетями. Эти модули придерживаются общих правил для интерпретации полей адресов, для фрагментации и сборки Internet датаграмм. Кроме этого, данные модули (и особенно шлюзы) имеют процедуры для принятия решений о маршрутизации, а также другие функции.

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

Протокол Internet 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 Internet. 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 Internet датаграммы.

Механизм времени жизни служит для указания верхнего предела времени жизни Internet датаграммы. Этот параметр устанавливается отправителем датаграммы и уменьшается в каждой точке на проходимом датаграммой маршруте. Если параметр времени жизни станет нулевым до того, как Internet 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 ненужен при обычных комминикациях. Механизм опций предоставляет такие возможности, как временные штампы, безопасность, специальная маршрутизация.

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

Протокол Internet не обеспечивает надежности коммуникации. Не имеется механизма подтверждений ни между отправителем и получателем, ни между хост-компьютерами. 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) [3], который поддерживается модулем Internet протокола.

2. Обзор

2. 1 Связь с другими протоколами

Следующая диаграмма иллюстрирует место протокола Internet в иерархии протоколов.

++ ++ ++ ++

Telnet FTP TFTP . . . . . .

++ ++ ++ ++

++ ++ ++

TCP UDP . . . . . .

++ ++ ++

Internet Protocol & ICMP

Local Network Protocol

Рис. 1 Взаимодействие протоколов

Протокол Internet взаимодействует с одной стороны с протоколами передачи информации между хост-компьютерами, а с другой - с протоколами локальной компьютерной сети. При этом локальная сеть может являться малой компьютерной сетью, участвующей в создании большой сети, такой как ARPANET.

2. 2 Сценарий работы

Схему действий для передачи датаграммы от одной прикладной программы к другой можно проиллюстрировать следующим образом:

Предположим, что перенос будет включать прохождение одного промежуточного шлюза. Отправляющая прикладная программа готовит свои данные и вызывает свой локальный Internet модуль для отправки этих данных в качестве датаграммы, а в качестве аргументов этого вызова передает адрес получателя и другие параметры.

Модуль Internet готовит заголовок датаграммы и стыкует с ним данные. Модуль Internet определяет локальный сетевой адрес, соответствующий данному адресу Internet. В данном случае это адрес шлюза.

Модуль передает данную датаграмму и адрес в локальной сети в распоряжение интерфейса локальной сети.

Интерфейс локальной сети создает соответствующий этой сети заголовок и соединяет с ним датаграмму. Затем он передает по локальной сети полученный таким образом результат.

Датаграмма достигает хост-компьютер, играющий роль шлюза и расположенный в вершине сети. Интерфейс локальной сети отделяет этот заголовок и передает датаграмму на модуль Internet. Модуль Internet определяет из Internet адреса, что датаграмма должна быть направлена на хост-компьютер во второй сети. Модуль Internet определяет адрес хоста-получателя в локальной сети. Он обращается к интерфейсу локальной сети с тем, чтобы она переслала данную датаграмму по назначению.

Интерфейс создает заголовок локальной сети и соединяет с ним датаграмму, а затем результат на правляет на хост-получатель.

На хосте-получателе интерфейс локальной сети удалает заголовок локальной сети и передает оставшееся на Internet модуль.

Модуль Internet определяет, что рассматриваемая выше датаграмма предназначена для прикладной программы на этот хосте. Модуль передает данные прикладной программе в ответ на системный вызов. В качестве результата этого вызова передаются адрес получателя и другие параметры.

прикладная программа прикладная программа

\ /

модуль Internet модуль Internet модуль Internet

\ / \ /

LNI-1 LNI-1 LNI-2 LNI2

\ / \ /

локальная сеть 1 локальная сеть 2

Рис. 2 Путь передачи датаграммы

2. 3 Описание функций

Функция или цель протокола Internet состоит в передаче датаграммы через набор объединенных компьютерных сетей. Это осуществляется посредством передачи датаграмм от одного модуля Internet к другому до тех пор, пока не будет достигнут получатель. Модули Internet находятся на хостах и шлюзах системы Internet. Датаграммы направляются с одного модуля Internet на другой через конкретные компьютерные сети, основанные на интерпретации Internet адресов. Таким образом, одним из важных механизмов протокола Internet является Internet адрес.

При передаче сообщений с одного Internet модуля на другой датаграммы могут нуждаться в прохождении через сети, для которых максимальный размер пакета меньше, чем размер датаграммы. Чтобы преодолеть эту сложность, в протокол Internet включен механизм фрагментации.

Адресация. В протоколе сделано разграничение между именами, адресами и маршрутами [4] . Имя показывает искомый нами объект. Адрес показывает его местонахождение. Internet имеет дело с адресами. Перевод имен в адреса является задачей протоколов более высокого уровня (прикладных программ или протоколов передачи синхронизации с хоста на хост) . Собственно модуль Internet осуществляет отображение адресов Internet на адреса локальной сети. Создание карты адресов локальной сети для получения маршрутов - задача процедур более низкого уровня (процедур локальной сети или шлюзов) .

Адреса имеют фиксированную длину четыре октета (32 бита) . Адрес начинается с сетевого номера, за которым следует локальный адрес (называемый полем остатка "rest") . Существуют три формата или класса адресов Internet. В классе a самый старший бит нулевой. Следующие 7 бит определяют сеть. а последние 24 бита - локальный адрес. В классе b самые старшие два бита равны соответственно 1 и 0, следующие 14 бит определяют сеть, а последние 16 бит - локальный адрес. В классе c три самых старших бита равны соответственно 1, 1 и 0, следующие 21 бит определяют сеть, а последние 8 бит - локальный адрес.

При отображении карты Internet адресов на адреса локальной сети следует соблюдать осторожность. Единичный хост-компьютер должен уметь работать так, как если бы на его месте существовало несколько отдельных хост-компьютеров для использования нескольких адресов Internet. Некоторые хост-компьютеры будут также иметь несколько физических интерфейсов (multi-homing) .

Таким образом, следует обеспечить каждый хост-компьютер несколькими физическими сетевыми интерфейсами, имеющими по несколько логических адресов Internet.

Примеры построения карты адресов можно найти в документе "Address Mapping" [5] .

Фрагментация. Фрагментация Internet датаграммы необходима, когда эта датаграмма возникает в локальной сети, позволяющей работать с пакетами большого размера, и затем должна пройти к получателю через другую локальную сеть, которая ограничивает пакеты меньшим размером.

Internet датаграмма может быть помечена как нефрагментируемая. Любая Internet датаграмма, помеченная таким образом, не может быть фрагментирована модулем Internet ни при каких условиях. Если же Internet датаграмма, помеченная как нефрагментируемая, тем не менее не может достигнуть получателя без фрагментации, то вместо этого она будет разрушена.

Фрагментация, перенос и сборка в локальной сети, невидимые для модуля Internet протокола, называются внутрисетевой фрагментацией и могут быть всегда использованы [6] .

Необходимо, чтобы Internet процедуры фрагментации и сборки могли разбивать датаграмму на почти любое количество частей, которые впоследствии могли бы быть вновь собраны. Получатель фрагмента использует поле идентификации для того, чтобы быть убежденным в том, что фрагменты различных датаграмм не будут перепутаны. Поле смещения фрагмента сообщает получателю положение фрагмента в исходной датаграмме. Смещение фрагмента и длина определяют кусок исходной датаграммы, принесенный этим фрагментом. Флаг "more fragments" показывает (посредством перезагрузки) появление последнего фрагмента. Эти поля дают достаточное количество информации для сборки датаграмм.

Поле идентификации позволяет отличить фрагменты одной датаграммы от фрагментов другой. Модуль Internet, отправляющий Internet датаграмму, устанавливает в поле идентификации значение, которое должно быть уникальным для данной пары отправитель - получатель, а также время, в течении которого датаграмма будет активна в системе Internet. Модуль протокола, отправляющий нерасчлененную датаграмму, устанавливает в нуль флаг "more fragments" и смещение во фрагменте.

Чтобы расчленить большую Internet датаграмму, модуль протокола Internet (например, шлюз), создает две новые Intenet датаграммы и копирует содержимое полей Internet заголовка из большой датаграммы в оба новых Internet заголовка. Данные из старой датаграммы делятся на две части по границе на очередном восьмом октете (64 бита) . Полученная таким образом вторая часть может быть кратна 8 октетам, а может и не быть, но первая часть кратна всегда. Заказывается количество блоков первой части NFB (количество блоков фрагмента) . Первая часть данных помещается в первую новую Internet датаграмму, в поле общей длины помещается длина первой датаграммы. Флаг "more fragments" устанавливается в единицу. Вторая часть данных помещается во вторую новообразованную Internet датаграмму, в поле общей длины заносится длина второй датаграммы. В поле смещения фрагмента во второй Internet датаграмме устанавливается значение такого же поля в исходной большой датаграмме, увеличенное на NFB.

Эта процедура может быть обобщена на случай многократного расщепления исходной датаграммы.

Чтобы собрать фрагменты Internet датаграммы, модуль протокола Internet (например, модуль на хост-компьютере) объединяет Internet датаграммы, имеющие одинаковые значения в полях идентификатора, отправителя, получателя и протокола. Собственно объединение заключается в помещении данных из каждого фрагмента в позицию, указанную в заголовке Internet пакета в поле "fragment offset". Первый фрагмент будет иметь в поле "fragment offset" нулевое значение, а последний фрагмент будет иметь флаг "more fragments", вновь установленный в нуль.

2. 4 Шлюзы

С помощью шлюзов протокол Internet осуществляет передачу датаграмм между сетями. Шлюзы также поддерживают протокол шлюз-шлюз (GGR) [7] для координации маршрутизации и передачи другой управляющей информации для протокола Internet.

Нет нужды держать на шлюзе протоколы более высокого уровня, а функции GGP добавляются к возможностям IP модуля.

Internet протокол & ICMP & GGP

++ ++

локальная сеть локальная сеть

++ ++

Рис. 3 Протоколы шлюзов

3. Специфиация

3. 1 Формат заголовка Internet

Ниже приведена полная схема полей заголовка Internet

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

Version IHL Type of Service Total Length

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

Identification Flags Fragment Offset

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

Time to Live Protocol Header Checksum

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

Source Address

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

Destination Address

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

Options Padding

+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

Рис. 4 Пример заголовка Internet датаграммы

Заметим, что каждая позиция соответствует одному биту.

Version (версия) 4 бита

Поле версии показывает формат заголовка Internet. Данный документ описывает версию 4.

IHL (длина Internet заголовка) 4 бита

Длина Internet заголовка измеряется в словах по 32 бита каждый и указывает на начало поля данных. Заметим, что корректный заголовок может иметь минимальный размер 5 слов.

Type of Service (тип сервиса) 8 бит

Тип сервиса определяет с помощью неких абстрактных параметров тип требуемого обслуживания. Эти параметры должны использоваться для управления выбором реальных рабочих характеристик при передаче датаграммы через конкретную сеть. Некоторые сети осуществляют обслуживание с приоритетом, которое неким образом дает преимущество для продвижения данной датаграммы по сравнению со всеми остальными.

Реально выбор осуществляется между тремя альтернативами: малой задержкой, высокой достоверностью и высокой пропускной способностью.

биты 0-2 приоритет

бит 3 0 - нормальная задержка, 1 - малая задержка

бит 4 0 - нормальная пропускная способность, 1 - высокая пропускная способность

бит 5 0 - обычная достоверность, 1 - высокая достоверность

биты 6-7 зарезервированы

0 1 2 3 4 5 6 7

+++++++++

приоритет D T R 0 0

+++++++++

Приоритет

111 - управление сетью

110 - межсетевое управление

101 - CRITIC/ECP

100 - более, чем мгновенно

011 - мгновенно

010 - немедленно

001 - приоритетно

000 - обычный маршрут

Использование индикации задержки, пропускной способности и

достоверности может, в некотором смысле, увеличить стоимость

обслуживания. Во многих сетях улучшение одного из этих параметров

связано с ухудшением другого. Исключения, когда имело бы смысл

устанавливать два из этих трех параметров, очень редки.

Тип обслуживания используется для указания типа обработки

датаграммы при ее прохождении через систему Internet. Примеры

отображения типа обслуживания в протоколе Internet на реальные

услуги, предоставляемые такими сетями, как AUTODIN II, ARPANET,

SATNET и PRNET даны в документе "Service Mapping" [8] . Значение

"управление сетью" следует присваивать приоритету только для

использования внутри локальной сети. Управление и реальное

использование этого аргумента должно находиться в согласии с каждой

применяющей его сетью. Аргумент "межсетевое управление" предназначен

только для использования шлюзами, берущими на себя управление. Если

вышеописанные аргументы приоритета находят применение в какой-либо

сети, то это означает, что данная сеть может управлять приемом и

использованием этих аргументов.

Total Length (общая длина) 16 бит

Общая длина - это длина датаграммы, измеренная в октетах, включая

Internet заголовок и поле данных. Это поле может задавать длину

датаграммы вплоть до 65535 октетов. В большинстве хост-компьютеров и

сетей столь большие датаграммы не используются. Все хосты должны быть

готовы принимать датаграммы вплоть до 576 октетов длиной (приходят ли

они целиком или по фрагментам) . Хостам рекомендуется отправлять

датаграммы размером более чем 576 октетов, только если они уверены,

что принимающий хост готов обслуживать датаграммы повышенного

размера.

Значение 576 выбрано с тем, чтобы соответсвующим образом

ограниченный блок данных передавался вместе с требуемой информацией в

заголовке. Например, этот размер позволяет заполнять датаграмму полем

данных размером в 512 октетов и заголовком в 64 октета. Наибольший

Internet заголовок занимает 60 октетов, а его типичный размер

составляет всего 20 октетов, что оставляет место под заголовки

протоколов более высокого уровня.

Identification (идентификатор) 16 бит

Идентификатор устанавливается отправителеим для сборки фрагментов

какой-либо датаграммы.

Flags (различные управляющие флаги) 16 бит

бит 0 зарезервирован, должен быть нуль

бит 1 (DF) 0 - возможно фрагментирование, 1 - запрет фрагментации

бит 2 (MF) 0 - последний фрагмент, 1 - будут еще фрагменты

0 1 2

++++

0 DF MF

++++

... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.

Архитектура и принципы работы протокола Интернета (IP): адресация, маршрутизация и взаимодействие узлов в сети

Протоколы компьютерных сетей: принципы работы и взаимодействие TCP/IP, интернет-технологий и сетей

Архитектура корпоративных сетей и проектирование информационной инфраструктуры предприятия

Протоколы TCP/IP и IP: обзор архитектуры, принципы работы и структура пакетов

Протоколы и уровни взаимодействия в компьютерных сетях

Особенности Развития Телефонии в Сфере IP-Коммуникаций: Влияние на Маршрутизацию Звонков, Caller ID и Управление Совместимостью Мобильных Номеров MNP

Конфигурация модема и настройка компьютера для подключения к интернету через PPPoE: шаг за шагом

Установление и Управление TCP-Соединениями: Механизмы Обмена Данными и Контроля Потока

Структура и функциональность протоколов TCP/IP: Порты, заголовки и поля

Дисциплины

Информация

Дополнительно

Email: info@stud.kz