20. Формат заголовка iPv4 (Лекция 18)

Правильно не интернет протокол, а именно межсетевой протокол.

Протокол IP возник задолго до того, как появилась сеть интернет.

Цель межсетевого протокола – объединить сети, построенные с помощью разных технологий канального уровня.

Словом интернет называлась объединенная сеть, а subnet – подсеть

Межсетевой протокол находится на сетевом уровне в моделях OSI и TCP/IP.

В стеке протоколов TCP/IP есть и другие протоколы, но для передачи данных используется только протокол IP, остальные – для корректной работы крупной составной сети:

Без установки соединения – просто отправляется пакет в сеть в надежде, что он дойдет до получателя. Если протокол не дошел, то это забота не протокола IP, а протоколов вышестоящих уровней.

Для того, чтобы понять, как IP реализует свои задачи, рассмотрим его заголовок:

Номер версии:

Длина заголовка:

В отличие от Ethernet в заголовке IP есть необязательные поля. В поле длины заголовка записывается общая длина – сверху вниз – включая обязательные и необязательные поля.

Тип сервиса:

Это поле нужно для обеспечения необходимого качества обслуживания, но сейчас это используется редко.

Общая длина:

На практике максимальное значение длины пакета (такие большие пакеты) не используются, а максимальный размер ограничен размером кадра канального уровня.

В противном случае для передачи одного IP пакета понадобилось бы несколько кадров канального уровня, что неудобно.

Поля Идентификатор пакета, Флаги, Смещение фрагмента – используются для реализации фрагментации.

Время жизни:

Например, в результате неправильной настройки маршрутизаторов в сети может образоваться петля – чтобы пакеты по петле не гуляли бесконечно и нужен TTL.

Тип протокола (следующего уровня):

Мультиплексирование и де..е – передача с помощью IP данных от разных протоколов следующего уровня.

Контрольная сумма:

Используется для проверки правильности доставки пакета. Если при проверке контрольной суммы произошла ошибка – пакет отбрасывается. Никакой информации отправителю пакета не отправляется. Контрольная сумма рассчитывается только по заголовку IP пакета и пересчитывается на каждом маршрутизаторе, т.к. данные в заголовке меняются (время жизни и некоторые опции).

Поле опций:

Для диагностики работы сети используется опция «записать маршрут» при которой в IP пакет записывается адрес каждого маршрутизатора, через который он проходит.

Временные метки – при установке этой опции каждый маршрутизатор записывает время прохождения пакета.

Жесткая маршрутизация – указывается, через какие маршрутизаторы должен пройти пакет.

Опций в заголовке IP может быть несколько, и они могут иметь разный размер. При этом длина заголовка должна быть кратна 32 битам. При необходимости поле опций заполняется 0.

21. Маршрутизация в ip сети (Лекция 19)

Маршрутизация работает на сетевом уровне.

Изучение сети – какие подсети есть в составной крупной сети, какие маршрутизаторы и как они объединены между собой.

Продвижение пакетов – когда на маршрутизатор поступил пакет и нужно определить, как ему идти по сети.

Здесь будет рассмотрена только часть продвижения пакетов

На рисунке представлены отдельные подсети со своим адресом и маской и маршрутизаторы, которые объединяют эти сети.

Пусть на маршрутизатор D пришел пакет. Маршрутизатор должен решить, что ему с ним делать. Какие есть варианты:

1) сеть, для которой предназначен пакет, подключена непосредственно к маршрутизатору – тогда маршрутизатор передает в нее пакет.

2) сеть, в которую хочет сладкий пакетик, подключена к другому маршрутизаторы и мы ЗНАЕМ, к какому. Тогда маршрутизатор D передаст пакет на следующий маршрутизатор, который передаст его в нужную нам сеть. Такой маршрутизатор называется шлюзом.

3) Пришел пакет для сети, адрес которой мы не знаем – отбрасывается пакет.

Что нужно знать маршрутизатору чтобы решить, куда отправить пакет?

Во-первых, у маршрутизатора есть несколько интерфейсов, к которым подключены сети – нужно определить, в какой интерфейс отправить пакет.

Затем нужно определить, что делать с этим пакетом – либо передать пакет в эту сеть, либо передать его на один из маршрутизаторов, подключенных к этой сети (при этом нужно знать, на какой именно).

Вся эта информация хранится в таблице маршрутизации:

Адрес и маска подсети – задают адрес подсети.

Интерфейс – через какой интерфейс маршрутизатора нам нужно отправить пакет.

Например, у маршрутизатора D три интерфейса.

Шлюз – говорит, что делать с пакетом, который вышел через заданный интерфейс. Для сетей, которые подключены напрямую к маршрутизатору в столбце будет написано Присоединен. Если же передать пакет нужно на следующий маршрутизатор то в поле будет IP адрес того маршрутизатора.

Что делать, если нужно передать кадр через один или несколько маршрутизаторов:

В таблицу маршрутизации мы записываем только 1 шаг – адрес ближайшего маршрутизатора (следующий маршрутизатор сам знает маршрут к нужному маршрутизатору).

Метрика – используется для того, чтобы определить, какой путь выбрать – например от D до сети 10.2.0.0/16 2 пути.

Число в поле метрики характеризует расстояние от одной сети до другой. Выбирается маршрут с меньшей метрикой.

Метрика учитывает количество маршрутизаторов между сетями, скорость каналов между сетями, загрузку каналов.

Каким образом появляются записи в таблице маршрутизации:

Если маршрутизатор должен отбрасывать кадр когда не знает, куда его деть, то получается, что он должен знать обо ВСЕХ существующих сетях, но нет:

Всегда выбирается маршрут, где маска подсети длиннее:

Пришел пакет на кампус 1, предназначенный для 2 факультета. Маршрутизатор может выбрать либо запись в таблице которая соответствует 2 факультету, либо университетскому маршрутизатору (что не правильно, поэтому и отправляет туда, где маска длиннее).