Протокол ip (Internetwork Protocol).

Помимо шлюзов IP должен быть реализован в каждом узле. В каждой подсети шлюз адресуется по тем же правилам, что и любой другой узел.

Все узлы объединенной сети обмениваются стандартными пакетами - межсетевыми дейтаграммами. В ее заголовке содержится адресная информация. Узел подготавливает дейтаграмму (заголовок + исходное сообщение), затем выбирается шлюз собственной подсети, который будет использоваться для дальнейшей ее передачи через объединенную сеть.

Отправитель посылает дейтаграмму, вложенную в пакет подсети к этому шлюзу. Шлюз принимает пакет, извлекает дейтаграмму, анализирует заголовок IP , определяет адрес следующего шлюза или получателя. Дейтаграмма посылается в новый адрес в составе пакета новой подсети.

Протокол IP применяет следующие механизмы обеспечения сетевых услуг:

"Время жизни" (TTL) - указатель верхней границы существования МД в системе. Устанавливается отправителем и уменьшается по мере прохождения по точкам маршрута. Если время жизни = 0 до того, как МД достигнет адресата, МД сбрасывается.

"Контрольная сумма заголовка" - если модуль обнаруживает нарушение контрольной суммы, то МД сбрасывается и об этом оповещается отправитель.

IP в отличие от Х.75 позволяет использовать дополнительную услугу "Безопасность" для разграничения доступа, ограничения обработки и замкнутых групп пользователей в соответствии с требованиями министерства обороны США.

Этот протокол не обеспечивает для пользователей объединенной сети услуг типа виртуальных каналов.

Эти услуги обеспечиваются средствами траспортного протокола TCP (Transmission Control Protocol).

Существует стандарт протокола TCP министерства обороны США

MIL-SID-1778.

Формат заголовка межсетевой дейтаграммы.

Поле:

"Версия" (4 бит) - указывается версия межсетевого протокола IP (0100).

"ДМЗ" (4 бит) - длина межсетевого заголовка (в 32-битных словах), т.е. указывается начало данных. 5 Ј ДМЗ Ј 15

"Вид обслуживания" (8 бит) - указывает качество обслуживания.

D - задержка

0: нормальная 1: низкая

T - производительность

0: нормальная 1: высокая

R - надежность

0: нормальная 1: высокая

Приоритеты:

111 - сетевая управляющая информация 110 - межсетевая управляющая информация 100 - "Свехмолния" 011 - "Молния" 010 - "Срочно" 001 - приоритетная информация 000 - обычная информация

"Общая длина" (16 бит) - общая длина МД в октетах (максимум 65535). На практике не более 576 октетов.

"Идентификатор" (16 бит) - проставляется отправителем и предназначается для сборки фрагментов МД.

"Флаги" (3 бит)

DF

0: данную МД фрагментировать можно. 1: нельзя

MF

0: последний фрагмент

1: промежуточный фрагмент

"Смещение фрагмента" (13 бит) - место данного фрагмента (в 8 битовых словах) в исходной МД. Для одного фрагмента - 0.

"Время жизни" - измеряется в секундах или в пройденных промежуточных узлах

"Протокол" (8 бит) - указывает протокол следующего верхнего уровня (TCP- 6)

"Контрольная сумма заголовка" (16 бит) - пересчитывается в каждой точке обработки заголовка.

"Дополнительные услуги" (переменная длина) - например безопасность или запись маршрута.

15. IP–адресация. Деление сетей на подсети. Объединение сетей.

IP-адресация в IP версии 6.0

IP-адрес определяет местонахождение узла в сети. Каждый IP-адрес состоит из двух частей - идентификатора сети (network ID) и идентификатора узла (host ID). Первый определяет физическую сеть. Он одинаков для всех узлов в одной сети и уникален для каждой из сетей, включенных в объединенную сеть. Идентификатор узла соответствует конкретной рабочей станции, серверу, маршрутизатору или другому TCP/IP-узлу в данной сети. Он должен иметь уникальное значение в данной сети. Каждый узел TCP/IP однозначно определяется по своему IP-адресу. Он может быть записан в двух форматах - двоичном и десятичном с точками, имеет длину 32 бита и состоит из четырех октетов, которые отделяются друг от друга точками.

Классы IP-адресов

Каждый класс IP-адресов определяет, какая часть адреса отводится под идентификатор сети, а какая под идентификатор узла.

Сообщество Интернета определило пять классов IP-адресов в соответствии с различными размерами компьютерных сетей. Microsoft TCP/IP поддерживает адреса классов A,B и C. Класс адреса определяет, какие биты относятся к идентификатору сети, а какие - к идентификатору узла. Также он определяет максимально возможное количество узлов в сети.

Класс IP-адреса идентифицируют по значению его первого октета. 32-разрядные IP-адреса могут быть присвоены в общей совокупности 3 720 314 628 узлам.

Класс A Адреса класса A назначаются узлам очень большой сети. Старший бит в адресах этого класса всегда равен 0. Следующие семь бит первого октета представляют идентификатор сети. Оставшиеся 24 бита содержат идентификатор узла. Это позволяет иметь 126 сетей с числом узлов до 16 777 214 в каждой.Диапазон значений идентификаторов сети 1-126.

Класс B Адреса класса B назначаются узлам в больших и средних по размеру сетях. В двух старших битах адреса этого класса записывается двоичное значение 10. Следующие 14 бит содержат идентификатор сети. Оставшиеся 16 бит представляют идентификатор узла. Это позволяет иметь 16 384 сетей класса B с числом узлов до 65 534 в каждой. Диапазон значений идентификаторов сети 128-191.

Класс C Адреса класс C применяются в небольших сетях. Три старшие бита в адресах этого класса всегда содержат двоичное значение 110. Следующие 21 бит представляют идентификатор сети. Оставшиеся 8 бит отводится под идентификатор узла. Это позволяет иметь 2 097 152 сетей класса C с числом узлов до 254 в каждой. Диапазон значений идентификаторов сети 192-223. В качестве идентификатора сети не может использоваться значение 127. Оно зарезервировано для диагностики и используется в качестве локальной заглушки.

Класс D Адреса класса D предназначены для рассылки групповых сообщений. Группа получателей может содержать один, несколько или ни одного узла. Четыре старших бита в IP-адресе класса D всегда равны 1110. Оставшиеся биты означают конкретную группу получателей и не разделяются на части. Класс E Экспериментальный класс. Зарезервирован для использования в будущем и в настоящее время не используется. Четыре старших бита такого адреса установлены в 1111.

Идентификатор сети не может равняться 127. Это значение зарезервировано для локальной заглушки и диагностики. Все биты идентификатора сети или узла не могут быть одновременно установлены в 1. Такой идентификатор применяется для широковещательных сообщений. Все биты идентификатора сети или узла не могут быть одновременно установлены в 0. В этом случае идентификатор означает всю локальную сеть. Каждый идентификатор узла должен быть уникальным для соответствую- щего идентификатора сети.

Подсети. Подсеть- это физический сегмент TCP/IP сети, в котором используются IP-адреса с общим идентификатором сети. Для того, чтобы разделить сеть на несколько подсетей, необходимо использовать различные идентификаторы сети (подсети) для каждого сегмента. Уникальные идентификаторы подсетей создаются путем разбиения идентификатора узла на две группы бит. Такой механизм называется делением на подсети. Деление на подсети не является необходимым для изолированной сети. Применяя подсети можно: совместно использовать различные сетевые технологии (Ethernet,Token Ring); преодолеть существующие ограничения, например на максимальное количество узлов в одном сегменте; уменьшить нагрузку на сеть.

Маски подсетей .Маска подсети необходима каждому узлу TCP/IP. Маска подсети - это 32-разрядное значение, используемое для выделения из IP-адреса его частей: идентификаторов сети и узла. Такая процедура необходима при выяснении того, относится тот или иной IP-адрес к локальной или удаленной сети. В маске подсети биты, соответствующие идентификатору сети, устанавливаются в 1. Все биты, соответствующие идентификатору узла, устанавливаются в 0. Возможные идентификаторы подсети комбинируются из тех бит в адресе узла, которые используются в маске подсети.

Объединение нескольких сетей

Чтобы пространство идентификаторов сетей не было исчерпано, организации, координирующие развитие Интернета, разработали схему объединения сетей. В отличие от деления на подсети, при объединении сетей часть бит идентификатора сети маскируется как идентификатор узла - это увеличивает эффективность маршрутизации. Например, вместо того, чтобы предоставить 1 идентификатор сети класса B организации, имеющей 2 000 узлов, InterNIC выделяет ей 8 идентификаторов сетей класса C. Каждая такая сеть может содержать до 254 узлов, что в совокупности обеспечивает 2 032 идентификатора узлов.

Таким образом экономятся идентификаторы сетей класса B. Однако эта технология порождает следующую проблему. При использовании обычных механизмов маршрутизации, маршрутизаторы в Интернете должны поддерживать еще 7 дополнительных записей в своих таблицах, чтобы направлять пакеты в сеть подобной организации. Для разгрузки маршрутизаторов была разработана технология безклассовой маршрутизации, которая позволяет объединить все 8 записей таблицы маршрутизации в 1, относящуюся одновременно ко всем выделенным организации сетям класса С.