Internet Protocol IP

Internet Protocol IP

Zasadniczo sieć TCP/IP udostępnia trzy zbiory usług, przy czym umiejscowienie na rysunku ilustruje zależności między nimi.

Na najniższym poziomie są usługi przenoszenia bez użycia połączenia, zapewniające podstawę, na które wszystko się opiera. Na następnym poziomie, usługi niezawodnego przesyłania są podstawą dla programów użytkowych.

Najbardziej podstawowa usługa - przenoszenie pakietów bez użycia połączenia przy pomocy dostępnych możliwości nosi nazwę Internet Protocol, a zwykle oznacza się ją skrótem IP.

Jest ona zdefiniowana jako zawodny (ang. unreliable) system przenoszenia pakietów bez użycia połączenia, tzn. nie ma gwarancji, że przenoszenie zakończy się sukcesem. Pakiet może zostać zagubiony, zduplikowany, zatrzymany lub dostarczony z błędem, a system nie sprawdzi, że coś takiego zaszło, a także nie powiadomi o tym ani nadawcy ani odbiorcy.

Ponadto usługa ta jest określana jako bez użycia połączenia, gdyż każdy pakiet obsługiwany jest niezależnie od innych. Pakiety z jednego ciągu wysłane z danego komputera do drugiego mogą podróżować różnymi ścieżkami, niektóre z nich mogą zostać zagubione, natomiast inne dojdą bez przeszkód.

Wreszcie mówimy, że usługa ta wykorzystuje przenoszenie “przy użyciu dostępnych możliwości”, gdyż oprogramowanie czyni co może, aby dostarczyć pakiety. Oznacza to, że pakiety nie są tracone bez przyczyny - niepewność w dostarczaniu pojawia się w wyniku wyczerpania zasobów albo błędów sieci bazowych.

Protokół IP zawiera trzy ważne definicje:

Definicję podstawowej jednostki przesyłanych danych, używanej w sieciach TCP/IP. Określa ona dokładny format wszystkich danych przesyłanych przez sieć.
Definicję operacji trasowania, wykonywanej przez oprogramowanie IP, polegającej na wybieraniu trasy, którą będą przesyłane dane.
Zawiera zbiór reguł, które służą do realizacji zawodnego przenoszenia pakietów. Reguły te opisują, w jaki sposób węzły i routery powinny przetwarzać pakiety, jak i kiedy powinny być generowane komunikaty o błędach oraz kiedy pakiety mogą być porzucane.

Protokół IP jest tak podstawową częścią konstrukcji TCP/IP, że często nazywa się TCP/IP techniką opartą na protokole IP.

Datagram IP

Podstawowa jednostka przesyłanych danych nazywana jest datagramem. Datagram podzielony jest na nagłówek i dane. Nagłówek datagramu zawiera adres nadawcy i odbiorcy oraz pole typu, które identyfikuje zawartość datagramu.

Datagram przypomina ramkę sieci fizycznej. Różnica polega na tym, że nagłówek ramki zawiera adresy fizyczne, zaś nagłówek datagramu adresy IP (omówione wcześniej).

Ponieważ przetwarzaniem datagramów zajmują się programy, zawartość i format datagramów nie są uwarunkowane sprzętowo.

Format Datagramu IP

Opis Datagramu

Pole WERSJA (4-bitowe) - zawiera informację o wersji protokołu IP, która była używana przy tworzeniu datagramu. Informacja ta jest wykorzystywana do sprawdzania, czy nadawca, odbiorca i wszystkie routery zgadzają się na format datagramu. Oprogramowanie IP zawsze sprawdza pole wersji w celu upewnienia się, czy jego format zgadza się ze spodziewanym. Obecna wersja protokołu IP to 4.

Pole DŁUGOŚĆ NAGŁÓWKA (4-bitowe) - zawiera informację o długości nagłówka mierzoną w 32-bitowych słowach.

Pola OPCJE IP i UZUPEŁNIENIE najczęściej nie są wypełnione. Ponieważ długość pozostałych pól nagłówka jest stała, więc nagłówek najczęściej ma długość równą 5 (słów 32-bitowych).

Pole DŁUGOŚĆ CAŁKOWITA (16-bitowe) zawiera, mierzoną w bajtach, długość całego datagramu IP. Rozmiar pola danych można uzyskać przez odjęcie DŁUGOŚCI NAGŁÓWKA od DŁUGOŚCI CAŁKOWITEJ.

Ponieważ pole DŁUGOŚĆ CAŁKOWITA ma 16 bitów długości, maksymalny możliwy rozmiar datagramu IP wynosi 216-1 czyli 65535 bajtów.

Typ Obsługi

Pole TYP OBSŁUGI (8-bitowe) określa sposób w jaki powinien być obsłużony datagram. Składa się ono z pięciu podpól.

Podpole PIERWSZEŃSTWO (3-bitowe) zawiera informację o stopniu ważności datagramu, od 0 (normalny stopień ważności) do 7 (sterowanie siecią). Umożliwia to nadawcy wskazanie jak ważny jest dany datagram.

Bity O, S, P określają rodzaj przesyłania, którego wymaga datagram. Ustawienie bitu O - oznacza prośbę o krótkie czasy oczekiwania, S - o przesyłanie szybkimi łączami, P - o dużą pewność przesyłanych danych.

Ponieważ nie ma pewności, że trasa o wskazanych parametrach będzie dostępna, informacje te należy traktować tylko jako podpowiedź dla algorytmów trasowania; jednocześnie wskazanie wszystkich trzech sposobów obsługi na raz, zwykle nie ma sensu.

W praktyce większość oprogramowania węzłów i routerów ignoruje pole typ obsługi.