33. Уровень межсетевого взаимодействия. Функции. Протоколы

Стержнем всей архитектуры является уровень межсетевого взаимодействия, или сетевой уровень, который реализует концепцию передачи пакетов в режиме без установления соединений, то есть дейтаграммным способом. Именно этот уровень обеспечивает возможность перемещения пакетов по сети, используя тот маршрут, который в данный момент является наиболее рациональным. Этот уровень также называют уровнем internet, указывая, тем самым, на основную его функцию - передачу данных через составную сеть.

Основным протоколом уровня (в терминологии модели OSI) в стеке TCP/IP является протокол IP. Этот протокол изначально проектировался как протокол передачи пакетов в составных сетях, состоящих из большого количества локальных сетей, объединенных как локальными, так глобальными связями. Поэтому протокол IP хорошо работает в сетях со множеством топологий, рационально используя наличие в них подсистем и экономно расходуя пропускную способность низкоскоростных линий связи. Так как протокол IP является дейтаграммным протоколом, он не гарантирует доставку пакетов до узла назначения, но старается это сделать.

К уровню межсетевого взаимодействия относятся все протоколы, связанные с состоянием и модификацией таблиц маршрутизации, такие как протоколы сбора маршрутной информации RIP и OSPF, а также протокол межсетевых управляющих сообщений ICMP. Последний протокол предназначен для обмена информацией об ошибках между маршрутизаторами сети и удаленным источником пакета. С помощью специальных пакетов ICMP сообщает о невозможности доставки пакета, о превышении времени жизни или продолжительности сборки пакета из фрагментов, об аномальных величинах параметров, об изменении маршрута пересылки и типа обслуживания, о состоянии системы и т. п.

34. Протокол ip. Структура ip-пакета

Описан в RFC 791. Протокол дейтаграммный

I nternet Protocol (IP) — межсетевой протокол. Относится к маршрутизируемым протоколам сетевого уровня семейства TCP/IP. Именно IP стал тем протоколом, который объединил отдельные подсети во всемирную сеть Интернет. Неотъемлемой частью протокола является адресация сети (см. IP-адрес). IP объединяет сегменты сети в единую сеть, обеспечивая доставку данных между любыми узлами сети. Он классифицируется как протокол третьего уровня по сетевой модели OSI. IP не гарантирует надёжной доставки пакета до адресата. В частности, пакеты могут прийти не в том порядке, в котором были отправлены, продублироваться (приходят две копии одного пакета), оказаться повреждёнными (обычно повреждённые пакеты уничтожаются) или не прибыть вовсе. Гарантию безошибочной доставки пакетов дают некоторые протоколы более высокого уровня — транспортного уровня сетевой модели OSI, — например, TCP, которые используют IP в качестве транспорта. IP пакет состоит из заголовка и поля данных. Заголовок, как правило, имеющий длину 20 байт, имеет следующую структуру:

В поле «номер версии» указывают версию протокола IP. Поле «длина заголовка» указывает значение длины заголовка, измеренное в 32-битовых словах (обычно заголовок имеет длину 20байт, это 5 32-битовых слов). Поле «Тип сервиса» задаёт приоритетность пакета и вид критерия выбора маршрута. Буквы PR означают приоритет ; D – маршрут, выбирается для минимизации задержки доставки; Т – максимизация пропускной способности; R – максимизация надёжности доставки. Поле «общая длина» означает общую длину пакета с учётом заголовка и поля данных. Поле «идентификатор пакета» используется для распознавания пакетов, образовавшихся путём фрагментации исходного пакета. Все фрагменты имеют одинаковое значение этого поля. Поле «флаги»: D – запрет маршрутизатору фрагментировать данный пакет; M – говорит о том, что данный пакет является промежуточным (непоследним). Поле «время жизни» означает предельный срок, в течение которого пакет может передаваться по сети. Поле «протокол верхнего уровня» указывает, какому протоколу принадлежит информация, размещённая в поле данных пакета. Поле «контрольная сумма» рассчитывается по заголовку пакета. Если она не верна, пакет отбрасывается. IP адрес источника и IP адрес назначения состоят из 4-х цифр, разделённых точкой. Поле «Опции» является необязательным и используется обычно только при отладке сети. Механизм опций предоставляет функции управления, которые необходимы или просто полезны при определенных ситуациях, однако он не нужен при обычных коммуникациях. Поле «Выравнивание» используется для того, чтобы убедиться в том, что IP-заголовок заканчивается на 32-битной границе. Выравнивание осуществляется нулями.