Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Набор интернет-протоколов
Уровень приложения
Транспортный уровень
Интернет-уровень
Связующий слой
  • ARP
  • Пнр
  • OSPF
  • Туннели
    • L2TP
  • PPP
  • MAC
    • Ethernet
    • Вай-фай
    • DSL
    • ISDN
    • FDDI
  • более...
  • v
  • т
  • е

Internet Protocol ( IP ) является основным протоколом связи в наборе протоколов Internet для ретрансляции дейтаграмм через границу сети. Его функция маршрутизации обеспечивает межсетевое взаимодействие и, по сути, устанавливает Интернет .

Задача IP - доставлять пакеты от хоста- источника к хосту -получателю исключительно на основе IP-адресов в заголовках пакетов . Для этого IP определяет структуры пакетов, которые инкапсулируют данные, которые необходимо доставить. Он также определяет методы адресации, которые используются для маркировки дейтаграммы информацией об источнике и получателе.

Исторически IP был службой дейтаграмм без установления соединения в исходной программе управления передачей, представленной Винтом Серфом и Бобом Каном в 1974 году, которая была дополнена службой, ориентированной на соединение, которая стала основой для протокола управления передачей (TCP). Поэтому набор Интернет-протоколов часто называют TCP / IP .

Первая основная версия IP, Интернет-протокол версии 4 (IPv4), является доминирующим протоколом в Интернете. Его преемник Internet Protocol Version 6 (IPv6), который был в расширении развертывания в общедоступном Интернете , так как в. 2006. [1]

Функция [ править ]

Инкапсуляция данных приложения, передаваемых по UDP, в кадр протокола связи

Интернет-протокол отвечает за адресацию интерфейсов узлов , инкапсуляцию данных в дейтаграммы (включая фрагментацию и повторную сборку ) и маршрутизацию дейтаграмм от интерфейса исходного узла к интерфейсу узла назначения через одну или несколько IP-сетей. [2] Для этих целей Интернет-протокол определяет формат пакетов и предоставляет систему адресации.

Каждая дейтаграмма состоит из двух компонентов: заголовка и полезной нагрузки . Заголовок IP включает в себя IP - адрес источника, IP - адрес назначения, и другие метаданные , необходимые для маршрута и доставить дейтаграмму. Полезная нагрузка - это данные, которые транспортируются. Этот метод вложения полезной нагрузки данных в пакет с заголовком называется инкапсуляцией.

IP-адресация влечет за собой присвоение IP-адресов и связанных параметров интерфейсам хоста. Адресное пространство разделено на подсети , включая обозначение сетевых префиксов. IP-маршрутизация выполняется всеми хостами, а также маршрутизаторами , основная функция которых заключается в транспортировке пакетов через границы сети. Маршрутизаторы взаимодействуют друг с другом через специально разработанные протоколы маршрутизации , либо внутренние протоколы шлюзов или внешние протоколы шлюза , как это необходимо для топологии сети. [3]

История версий [ править ]

График разработки протокола управления передачей TCP и Интернет-протокола IP.
Первая Интернет-демонстрация, связывающая ARPANET , PRNET и SATNET, 22 ноября 1977 г.

В мае 1974 года Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE) опубликовал документ, озаглавленный «Протокол межсетевого взаимодействия в пакетной сети». [4] Авторы статьи Винт Серф и Боб Кан описали межсетевой протокол для совместного использования ресурсов с использованием коммутации пакетов между сетевыми узлами . Центральным управляющим компонентом этой модели была «Программа управления передачей», которая включала как ориентированные на соединение ссылки, так и службы дейтаграмм между хостами. Монолитная программа управления передачей позже была разделена на модульную архитектуру, состоящую из протокола управления передачей иПротокол пользовательских дейтаграмм на транспортном уровне и Интернет-протокол на Интернет-уровне . Модель стала известна как Интернет-модель и набор Интернет-протоколов Министерства обороны (DoD) , а неофициально - TCP / IP .

Версии IP с 1 по 3 были экспериментальными версиями, разработанными в период с 1973 по 1978 год. [5] В следующих документах Internet Experiment Note (IEN) описывается версия 3 Интернет-протокола, предшествовавшая современной версии IPv4:

  • В IEN 2 ( Комментарии к Интернет-протоколу и TCP ) от августа 1977 года описывается необходимость разделения функций TCP и Интернет-протокола (которые ранее были объединены). В нем предлагается первая версия заголовка IP с использованием 0 для поля версии.
  • IEN 26 ( Предлагаемый новый формат заголовка Интернета ) от февраля 1978 г. описывает версию заголовка IP, в которой используется 1-битное поле версии.
  • IEN 28 ( Проект описания межсетевого протокола версии 2 ) от февраля 1978 г. описывает IPv2.
  • IEN 41 ( версия 4 спецификации межсетевого протокола ) от июня 1978 г. описывает первый протокол, который будет называться IPv4. Заголовок IP отличается от современного заголовка IPv4.
  • IEN 44 ( Последние форматы заголовков ) от июня 1978 года описывает другую версию IPv4, также с заголовком, отличным от современного заголовка IPv4.
  • IEN 54 ( спецификация межсетевого протокола версии 4 ) от сентября 1978 г. является первым описанием IPv4 с использованием заголовка, который будет стандартизирован в RFC  760 .

Доминирующим протоколом межсетевого взаимодействия на уровне Интернета является IPv4 ; число 4 определяет версию протокола, содержащуюся в каждой IP-дейтаграмме. IPv4 описан в RFC 791 (1981). 

Версия 5 использовалась протоколом Internet Stream Protocol , экспериментальным протоколом потоковой передачи, который не был принят. [5]

Преемником IPv4 является IPv6 . IPv6 стал результатом нескольких лет экспериментов и диалогов, в ходе которых были предложены различные модели протоколов, такие как TP / IX ( RFC 1475 ), PIP ( RFC 1621 ) и TUBA (TCP и UDP с большими адресами, RFC 1347 ). Его наиболее заметное отличие от версии 4 - это размер адресов. В то время как IPv4 использует для адресации 32 бита , в результате чего c. 4,3 миллиарда (   4,3 × 10 9 ) IPv6 использует 128-битные адреса, обеспечивающие прибл.3,4 × 10 38 адресов. Хотя внедрение IPv6 идет медленно, по состоянию на июнь 2008 г. все правительственные системы США продемонстрировали базовую инфраструктурную поддержку IPv6. [6]

Присвоение новому протоколу IPv6 было неопределенным до тех пор, пока должная осмотрительность не убедила, что IPv6 ранее не использовался. [7] Другим протоколам Интернет-уровня были присвоены номера версий, [8] такие как 7 ( IP / TX ), 8 и 9 ( исторические ). Примечательно, что 1 апреля 1994 года IETF опубликовала первоапрельскую шутку о IPv9. [9] IPv9 также использовался в альтернативном предложенном расширении адресного пространства под названием TUBA. [10]

Надежность [ править ]

Конструкция набора Интернет-протоколов придерживается принципа сквозного соединения , концепции, адаптированной из проекта CYCLADES . В соответствии с принципом непрерывности, сетевая инфраструктура считается ненадежной по своей природе на любом отдельном сетевом элементе или среде передачи и является динамичной с точки зрения доступности каналов и узлов. Не существует централизованного мониторинга или средства измерения производительности, отслеживающего или поддерживающего состояние сети. В целях снижения сложности сети интеллектуальные ресурсы сети намеренно размещаются в конечных узлах . [11]

Вследствие такой конструкции Интернет-протокол обеспечивает доставку только с максимальной эффективностью, а его услуги характеризуются как ненадежные . На языке сетевой архитектуры это протокол без установления соединения , в отличие от связи с установлением соединения . Могут возникнуть различные неисправности, такие как повреждение данных , потеря пакетов и дублирование. Поскольку маршрутизация является динамической, что означает, что каждый пакет обрабатывается независимо, и поскольку сеть не поддерживает состояние на основе пути предыдущих пакетов, разные пакеты могут направляться в один и тот же пункт назначения по разным путям, что приводит к неупорядоченной доставке на адресат. приемник.

Все неисправные состояния в сети должны обнаруживаться и компенсироваться участвующими конечными узлами. Протоколы верхнего уровня набора Интернет-протоколов отвечают за решение проблем с надежностью. Например, хост может буферизовать сетевые данные, чтобы гарантировать правильный порядок, прежде чем данные будут доставлены в приложение.

IPv4 обеспечивает защиту, гарантирующую, что заголовок IP-пакета не содержит ошибок. Узел маршрутизации отбрасывает пакеты, не прошедшие проверку контрольной суммы заголовка . Хотя протокол управляющих сообщений Интернета (ICMP) обеспечивает уведомление об ошибках, узел маршрутизации не требуется уведомлять какой-либо конечный узел об ошибках. IPv6, напротив, работает без контрольных сумм заголовков, поскольку предполагается , что текущая технология канального уровня обеспечивает достаточное обнаружение ошибок. [12] [13]

Емкость и возможности канала [ править ]

Динамический характер Интернета и разнообразие его компонентов не гарантируют, что какой-либо конкретный путь действительно способен или подходит для выполнения запрошенной передачи данных. Одним из технических ограничений является размер пакетов данных, возможных на данном канале. Существуют средства для проверки максимального размера единицы передачи (MTU) локального канала, и обнаружение MTU пути может использоваться для всего предполагаемого пути к месту назначения. [14]

Уровень межсетевого взаимодействия IPv4 автоматически фрагментирует дейтаграмму на более мелкие блоки для передачи при превышении MTU канала. IP обеспечивает переупорядочивание фрагментов, полученных не по порядку. [15] Сеть IPv6 не выполняет фрагментацию сетевых элементов, но требует конечных хостов и протоколов более высокого уровня, чтобы избежать превышения MTU пути. [16]

Протокол управления передачей (TCP) является примером протокола , который регулирует его размер сегмента будет меньше , чем MTU. Протокол пользовательских дейтаграмм (UDP) и ICMP игнорируют размер MTU, тем самым вынуждая IP фрагментировать дейтаграммы слишком большого размера. [17]

Безопасность [ править ]

На этапе проектирования ARPANET и раннего Интернета аспекты безопасности и потребности общедоступной международной сети невозможно было должным образом предвидеть. Следовательно, многие интернет-протоколы обнаруживают уязвимости, выявленные при сетевых атаках и последующих оценках безопасности. В 2008 году была опубликована тщательная оценка безопасности и предложенные меры по устранению проблем. [18] IETF проводит дальнейшие исследования. [19]

См. Также [ править ]

  • ICANN
  • IP-маршрутизация
  • Список номеров IP-протоколов
  • Сеть нового поколения

Ссылки [ править ]

  1. ^ ОЭСР (2014-11-06). «Экономика перехода на Интернет-протокол версии 6 (IPv6)» . Документы ОЭСР по цифровой экономике. DOI : 10,1787 / 5jxt46d07bhc-ен . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  2. ^ Чарльз М. Козиерок, Руководство TCP / IP
  3. ^ «IP-технологии и миграция - EITC» . www.eitc.org . Проверено 4 декабря 2020 .
  4. ^ Cerf, V .; Кан Р. (1974). «Протокол межсетевого взаимодействия в пакетной сети» (PDF) . Транзакции IEEE по коммуникациям . 22 (5): 637–648. DOI : 10.1109 / TCOM.1974.1092259 . ISSN 1558-0857 . Авторы хотели бы поблагодарить ряд коллег за полезные комментарии во время ранних обсуждений международных сетевых протоколов, особенно Р. Меткалфа, Р. Скантлбери, Д. Уолдена и Х. Циммермана; Д. Дэвис и Л. Пузин, конструктивно прокомментировавшие проблемы фрагментации и учета; и С. Крокер, который прокомментировал создание и разрушение ассоциаций.  
  5. ^ a b Стивен Коти (11.02.2011). "Где IPv1, 2, 3 и 5?" .
  6. ^ Rob Thormeyer (2006-06-16). «Совет CIO добавляет к учебнику по переходу на IPv6» . GCN . Архивировано из оригинала на 2006-07-01.
  7. ^ Маллиган, Джефф. «Это был почти IPv7» . О'Рейли . O'Reilly Media. Архивировано из оригинала 5 июля 2015 года . Проверено 4 июля 2015 года .
  8. ^ "Номера версий" . www.iana.org . Проверено 25 июля 2019 .
  9. ^ RFC 1606 : Историческая перспектива использования IP версии 9 . 1 апреля 1994 г. 
  10. ↑ Росс Каллон (июнь 1992 г.). TCP и UDP с большими адресами (TUBA), простое предложение для адресации и маршрутизации в Интернете . DOI : 10,17487 / RFC1347 . RFC 1347 .
  11. ^ "Интернет-протоколы" . hfhr.pl . Проверено 4 декабря 2020 .
  12. ^ RFC 1726 раздел 6.2 
  13. ^ RFC 2460 
  14. ^ Rishabh, Ананд (2012). Беспроводная связь . С. Чанд Паблишинг. ISBN 978-81-219-4055-9.
  15. ^ Сиян, Каранджит. Inside TCP / IP , New Riders Publishing, 1997. ISBN 1-56205-714-6. 
  16. ^ Билл Cerveny (2011-07-25). «Фрагментация IPv6» . Arbor Networks . Проверено 10 сентября 2016 .
  17. ↑ Паркер, Дон (2 ноября 2010 г.). «Базовое путешествие пакета» . symantec.com . Symantec . Дата обращения 4 мая 2014 .
  18. ^ Фернандо Гонт (июль 2008 г.), Оценка безопасности Интернет-протокола (PDF) , CPNI , заархивировано из оригинала (PDF) 11 февраля 2010 г.
  19. ↑ F. Gont (июль 2011 г.). Оценка безопасности Интернет-протокола версии 4 . DOI : 10,17487 / RFC6274 . RFC 6274 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Манфред Линднер. «IP Technology» (PDF) . Проверено 11 февраля 2018 .
  • Манфред Линднер. «IP-маршрутизация» (PDF) . Проверено 11 февраля 2018 .