50 Вопрос. Ip-адресация; основные функции протокола ip; структура ip-пакета.

Протокол межсетевого взаимодействия IP

Протокол IP (Internet Protocol) составляет основу транспортных средств стека протоколов TCP/IP. Обеспечивает передачу дейтаграмм от отправителя к получателям через объединённую систему компьютерных сетей.

Дейтаграмма – это общее название для единиц данных, которыми оперируют протоколы без установления соединений. К таким протоколам относится и протокол IP. Дейтаграмму протокола IP называют также пакетом (дейтаграмма для протокола TCP – cм. далее).

Протокол IP перемещает данные из точки А в точку В, т.е. реализует маршрутизацию.

К основным функциям протокола IP относятся:

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

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

Пакет IP (дейтаграмма) состоит из заголовка и поля данных:

Заголовок

Данные

IP TCP-дейтаграмма

Заголовок пакета имеет структуру представленную на рисунке:

Номер версии (4 бита)	Длина заголовка (4 бита)	Тип сервиса (8 бит)					Общая длина (16 бит)
		PR	D	T	R
Идентификатор пакета (16 бит)							Флаги (3 бита)				Смещение фрагмента (13 бит)
									D	M
Время жизни (8 бит)		Протокол верхнего уровня (8 бит)					Контрольная сумма (16 бит)
IP – адрес источника (32 бита)
IP – адрес назначения (32 бита)
Опции и выравнивание

Заголовок IP содержит следующую информацию:

1. номер версии протокола IP;

2. длина заголовка пакета IP (дейтаграммы);

3. поле «тип сервиса» задает приоритетность пакета (значения от 0 – нормальный пакет до 7 – пакет управляющей информации) и вид критерия выбора маршрута;

4. общая длина пакета с учетом заголовка и поля данных;

5. идентификатор пакета (идентификационный номер) – используется для распознавания пакетов, образовавшихся путем фрагментации исходного пакета. Все фрагменты должны иметь одинаковое значение этого поля;

6. поле «флаги» – указывает на возможность фрагментации пакета (установленный бит DF – запрещает фрагментировать данный пакет), а также на то, является ли данный пакет промежуточным или последним фрагментом исходного пакета (установленный бит MF – говорит о том, что пакет переносит промежуточный фрагмент);

7. поле «смещение фрагмента» – используется для указания в байтах смещения поля данных этого пакета от начала общего поля данных исходного пакета, подвергнутого фрагментации;

8. время жизни – указывает предельный срок, в течение которого пакет может перемещаться по сети. Время жизни данного пакета измеряется в секундах и задается источником передачи средствами протокола IP. При истечении времени жизни пакет аннулируется;

9. идентификатор протокола верхнего уровня – указывает, какому протоколу верхнего уровня принадлежит пакет (например, это могут быть протоколы TCP, UDP или RIP);

10. контрольная сумма – рассчитывается по всему заголовку.

11. IP-адрес источника и IP-адрес назначения.

Когда пакет передается в Интернете по цепочке между серверами, им не надо читать, что находится внутри пакета. По IP-заголовку они определяют, куда его надо перебросить, а если с пакетом что-то случиться, то они определят, куда нужно обратиться с запросом на повторную передачу.

IP-протокол не ориентирован на установление логического соединения, т.е. он не предусматривает обмена управляющей информацией, обеспечивающей синхронизацию, и не содержит средств обнаружения ошибок. Главная задача протокола IP – доставка данных в пункт назначения.

IP-адресация.

Согласно IP-протоколу у каждого компьютера, входящего во Всемирную сеть, есть свой уникальный IP-адрес.

IP-адрес имеет длину 4 байта и обычно записывается четырьмя числами, представляющими значения каждого байта в десятичной форме (в диапазоне от 0 до 255), которые отделены друг от друга точками, например: 194.58.110.12.

Крайнее левое число обозначает номер большой сети, числа, которые стоят справа, обозначают более мелкие участки сетей, и так далее до конкретного компьютера.

При такой системе можно получить 256⁴ уникальных адресов, т.е. всего более 4 млрд. Однако не все адреса разрешены. Некоторые значения отдельных байтов используются для своих, служебных целей, поэтому реально возможно чуть более 2 млрд. адресов. Это достаточно большое число, которого пока хватает.

Однако пользователю крайне неудобно производить обращение к требуемому серверу с использованием IP-адресов, т.к. они не несут никакого осмысленного значения и трудны для запоминания. Поэтому серверам Интернета присваивают символьные адреса, т.е. используют так называемую доменную систему имен.

Доменный адрес имеет вид нескольких идентификаторов, разделенных точками: feu@sci.smolensk.ru.

Чем правее расположен в адресе домен, тем шире охватываемая им область.

Домен высшего уровня (самый правый) представляет собой либо двухбуквенный шифр страны, либо трехбуквенный код, описывающий род деятельности владельца. Россия – ru, США – us, Германия – de, Англия – uk и т.д.

• com – коммерческие организации;

• edu – учебные организации;

• net – сетевые организации и т.д.

Регистрацией и распределением доменных имен ведает международная организация InterNIC. В ней существует специальная служба WhoIs для поиска владельца домена по имени домена или IP-адресу.

При обращении к серверу по символьному имени компьютер должен преобразовать имя в IP-адрес. Для этого производится запрос у так называемого DNS-сервера – узла, обладающего соответствующей базой данных.