Функциональное назначение полей заголовка

Поле Версия (Version) указывает номер версии данного протокола межсетевого уровня. В настоящее время наряду с 4-й версией протокола (т.е. в поле — 0100) начинается использование протокола 6-й версии (т.е. в поле — 0110).

Поле Длина заголовка (Header Length) указывает длину заголовка межсетевой дейтаграммы в 32-разрядных словах. Минимальная длина — пять слов, максимальная длина — пятнадцать 32-разрядных слов (на рисунке заголовок имеет шесть слов).

Поле Тип сервиса (Type of Service) указывает параметры требуемого качества обслуживания.

Приоритет (precedence) предоставляет возможность присвоить код приоритета каждой дейтаграмме.

Биты: 12 - D (delay) — задержка, 13 - Т (throughput) — производительность (пропускная способность), 14 - R (reliability) — надёжность, С (cost) — стоимость. Только один бит может быть установлен в 1. По умолчанию все четыре бита равны 0, что означает обычный сервис.

Поле Полная длина пакета (Total Length) определяет общую длину дейтаграммы в октетах (байтах), включая заголовок и полезную нагрузку. Полная длина пакета может достигать 65535 байт (216 - 1=65 535). Рекомендуется использовать дейтаграмму длиной 576 байт (т.е. 4608 разрядов) — 552 байта данные плюс 24 байта заголовок.

Поле Общий идентификатор (Identification) предназначено для сборки фрагментов межсетевых дейтаграмм.

Поле Флаг (Flag) обеспечивает возможность фрагментации дейтаграмм и, при использовании фрагментации, позволяет идентифицировать последний фрагмент дейтаграммы.

Поле Фрагментное смещение указывает место данного фрагмента в межсетевой дейтаграмме. Первый фрагмент имеет смещение, равное нулю.

Для устранения из сети пакетов, задержанных вследствие каких-либо причин, в заголовке в поле Время жизни (TTL - Time To Live) указывается время, в течение которого пакет должен существовать в сети. Значение этого времени уменьшается при прохождении пакета по сети, а по его истечении пакет уничтожается с уведомлением отправителя соответствующим ICMP-сообщеним. Такая мера защищает сеть от циклических маршрутов и от перегрузок.

«Время жизни» задаётся в секундах — максимально 255 секунд (приблизительно 4,3 минуты). Однако часто в этом поле указывается максимальное количество хостов, через которые может пройти дейтаграмма. Это является полезным в том случае, когда задержки в сети имеют достаточно большие значения; тогда даже при суммарной задержке более 255 секунд есть вероятность доставки дейтаграммы получателю, если количество транзитных хостов не превысило максимально допустимое значение, определённое в данном поле.

Поле Тип протокола (Protocol) идентифицирует протокол верхнего уровня (ICMP - 1, IGMP - 2, TCP - 6, UDP - 17), который будет использован при обработке поля данных межсетевой дейтаграммы.

Протоколы транспортного уровня (протоколы TCP или UDP), пользующиеся сетевым уровнем для отправки пакетов, считают, что максимальный размер поля данных IP-пакета равен 65535, и поэтому могут передать ему сообщение такой длины для транспортировки через сеть. В функции протокола IP входит разбиение слишком длинного для конкретного типа составляющей сети сообщения на более короткие пакеты с созданием соответствующих служебных полей, нужных для последующей сборки фрагментов в исходное сообщение.

В большинстве типов локальных и глобальных сетей определяется такое понятие как максимальный размер поля данных кадра или пакета, в которые должен инкапсулировать свой пакет протокол IP (MTU - Maximum Transfer Unit). Так, например, сети Ethernet имеют значение MTU, равное 1500 байт, сети FDDI - 4096 байт, а сети Х.25 чаще всего работают с MTU в 128 байт.

Поле Контрольная сумма заголовка (Header Checksum). Для уменьшения вероятности искажения адресной части пакета и, как результат, отправки его не по адресу (и потере) заголовок пакета препровождается проверочной последовательностью - контрольной суммой, занимающей 2 байта и рассчитываемой по всему заголовку.

Для вычисления контрольной суммы IP-заголовка в исходящей дейтаграмме значение этого поля сначала устанавливается в 0. Затем выполняется сложение (с циклическим переносом из старшего разряда в младший) всех 16-разрядных слов заголовка, и инвертированное значение результата записывается в поле контрольной суммы. При получении IP-дейтаграммы вновь вычисляется сумма 16-разрядных слов заголовка. Так как в заголовке принятой дейтаграммы уже содержится сосчитанная (и инвертированная) отправителем контрольная сумма, в результате должно получиться слово, состоящее только из единиц (если в заголовке ничего не изменилось). Если же получилась другая комбинация (ошибка контрольной суммы), IP-модуль уничтожает дейтаграмму. Никакого сообщения об ошибке не порождается. Обнаружение потери дейтаграммы и повторная передача считаются проблемой, решаемой на вышестоящих уровнях иерархии протоколов.

Поскольку некоторые поля заголовка меняются в процессе движения пакета (например, время жизни), то проверочные разряды пересчитываются в каждой точке обработки межсетевой дейтаграммы.

Поле Вспомогательные параметры IP (опции IP) (Options) — определяет наличие дополнительных услуг, имеет переменную длину и может присутствовать или отсутствовать в межсетевой дейтаграмме.

Поле Заполнитель (Padding) применяется для выравнивания заголовка на 32-разрядную границу.

Фрагментация

IP протокол реализует операции сборки и разборки пакетов, связанные с использованием сетей, в которых применяются форматы меньших длин, чем в пакетах получаемых от транспортного уровня. Формат IP-пакета согласуется с форматами пакетов используемых сетей.

Части, на которые разделяется дейтаграмма (IP-пакет), называются фрагментами, а сам процесс разделения - фрагментацией.

Шлюз подключается к двум или более сетям, каждая из которых воспринимает этот шлюз как хост-ЭВМ. Поэтому шлюз имеет физический интерфейс и специальный IP-адрес в каждой из подключаемых сетей. Передача пакетов требует от шлюза определение IP-адреса следующего шлюза или, на последнем участке, IP-адреса хост-машины, которой направляется IP-пакет. Функция шлюза, которая обычно называется маршрутизацией, основана на анализе специальных маршрутных таблиц (матриц маршрутов), которые находятся в специальной базе данных. База данных в каждом из шлюзов должна постоянно обновляться, чтобы отражать текущую топологию сети Internet.

В протоколе IP используются как статический, так и динамический способы маршрутизации. Статическая маршрутизация используется в оконечных установках локальных сетей, а также в сетях с ограниченным числом абонентов. Маршрутная таблица имеет ограниченный объем и содержит лишь данные о соседних оконечных установках. Пакеты к другим адресатам направляются в маршрутизатор, имеющий существенно больше данных об адресатах сети. Таким образом, маршрутизация в этом случае осуществляется на основе неполной информации.

При использовании динамической маршрутизации осуществляется постоянная корректировка маршрутных таблиц на основе данных, содержащихся в служебных сообщениях, которыми маршрутизаторы обмениваются между собой. При определении оптимальных маршрутов используются два класса протоколов. Первый класс протоколов основан на подсчете числа промежуточных ретрансляций в маршрутизаторах и не учитывает реальную пропускную способность каналов передачи данных между маршрутизаторами. В протоколах второго типа оптимизация маршрутов осуществляется на основе измерения времени задержки пакетов, что обеспечивает лучшие условия для выравнивания нагрузки в сети, но приводит к усложнению реализации.

В стеке TCP/IP используются три типа адресов: локальные(называемые также аппаратными или физическими), IP-адреса(называемые также сетевыми, логическими или протокольными)исимвольныедоменные имена.

В терминологии TCP/IP под локальным адресом понимается такой тип адреса, который используется средствами базовой технологии для доставки данных в пределах подсети, являющейся элементом составной сети. Если подсетью составной сети является локальная сеть, то локальный адрес – это MAC-адрес.

MAC-адрес назначается сетевым адаптерам и сетевым интерфейсам маршрутизаторов.

MAC-адрес состоит из двух частей – 24-разрядного уникального идентификатора организации (OUI, Organizationally Unique Identifier), назначаемого Комитетом IEEE каждому производителю оборудования, и 24-разрядного номера, назначаемого самим производителем для каждой изготовленной им платы. Например: 00-60-2F-3A-07-BC.

MAC-адрес – это адрес, используемый на канальном уровне.

Сетевой (IP-адрес) назначается администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов.

IPv4 – адрес является уникальным 32-битным идентификатором IP-интерфейса в сети Интернет и используется на сетевом уровне. Он состоит из 4 байт.

IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. Номер узла назначается независимо от локального адреса узла.

IP-адрес принято записывать разбивкой его на октеты, каждый октет записывается в виде десятичного числа, числа разделяются точками.

Например, адрес

записывается как

10100000.01010001.00000101.10000011 = 160.81.5.131

IPv6 – адрес является уникальным 128-битным идентификатором IP-интерфейса в сети Интернет (иногда называют Internet-2).

Символьный адрес. Это идентификатор-имя DNS (Domain Name System – доменная система имен), например, pds.sut.ru .

На этапе становления Internet был составлен полный список, в который включили имена всех компьютеров, подсоединенных к сети. Однако из-за быстрого увеличения их количества, с одной стороны, и ежедневных изменений в подсоединенных сетях, с другой стороны, вскоре оказалось невозможным постоянно обновлять такой список. Эти обстоятельства привели к созданию доменной системы имен.

Эта система разделяет адреса по иерархии различных доменов (domain – область), представляющих собой определенную группу компьютеров.

Как видно из рассмотренного примера, в полном доменном адресе сначала указывают нужный компьютер: pds. Затем следуют домены по мере возрастания их уровня. Домен sut включает в себя группу компьютеров, расположенных в Государственном университете телекоммуникаций. Домен ru - это компьютеры, расположенные на территории России.

В доменах провайдеры создают так называемые серверы имен. Они представляют собой компьютеры, которые ищут адрес нужного домена и устанавливают связь с сетью, обслуживающей соответствующий домен.

Таким образом, вместо полного списка всех компьютеров в Internet имеются частные списки по доменам.

Поиск по сайту: