Кафедра телекомунікаційних систем Лекція 4. ПРОТОКОЛ ІНТЕРНЕТУ - IP Навчальні питания: 1. Структура протоколу мережевого рівня ІР.

PDHSDHATMКабель, радио, оптоволокно Физический Звена данных Сетевой Транспортный UDPTCP ICMPIGMP RARPARP Протоколы маршрутизации RIP, OSPF, BPG IP EthernetIGMPPPPFDDI Протоколы определяются основными технологиями сетей Спектр протоколов Интернета по сравнению с OSI (физический – канальный уровни)

Кафедра телекомунікаційних систем Основным протоколом сетевого уровня является протокол Интернета (IP), которым пользуется IP-модуль для коммутации (перемещения) пакета с одного интерфейса на другой. Протокол Интернета (Internet Protocol IP) это механизм передачи, используемый протоколами TCP/IP. IP-протокол передачи дейтаграмм, не обеспечивающий надежность и не ориентированный на соединение, обслуживает передачу с наилучшими из возможных показателей (наилучшими намерениями best effort), но без гарантий IP также протокол без установления соединения. Он передает пакет коммутируемой сети, используя метод дейтаграмм. Это означает, что каждая дейтаграмма обрабатывается независимо, и каждая дейтаграмма следует разными маршрутами к конечному пункту.

Кафедра телекомунікаційних систем Протокол Интернета версии 4 (Internet Protocol, IPv4) решает две базовые функции: 1.адресацию, 2.фрагментацию. Маршрутизацию пакета модуль IP осуществляет по адресу, расположенному в заголовке пакета. Там же имеется информация о способе фрагментации / сборки дейтаграмм, если максимальная длина сетевого пакета (Maximum Transfer Unit – MTU) отличается от значения MTU, принятого на адресуемом интерфейсе.

Кафедра телекомунікаційних систем

ВЕРСИЯ (VER). Это поле из 4 бит определяет версию протокола IP. Для IPv4 - двоичный код Поле VER показывает программному обеспечению IP, функционирующему в обрабатывающем компьютере, что дейтаграмма имеет формат версии 4. Все поля должны интерпретироваться, как определено в четвертой версии протокола. Если компьютер использует некоторую другую версию IP, дейтаграмма отклоняется, но не интерпретируется некорректно. ДЛИНА ЗАГОЛОВКА (HLEN – Header Length). Это поле из 4 бит определяет полную длину дейтаграммного заголовка в 4-байтовых словах. Оно необходимо, потому что длина заголовка является переменной

Кафедра телекомунікаційних систем РАЗЛИЧНЫЕ УСЛУГИ (ПРЕЖНИЙ ТИП СЕРВИСА). IETF недавно изменил интерпретацию и имя этого поля на 8 бит. Это поле прежде называлось типом сервиса (Service Type – TS), теперь оно называется различными услугами (DS – Differentiated Service). ТИП ОБСЛУЖИВАНИЯ

Кафедра телекомунікаційних систем Поле категории срочности определяет приоритет дейтаграммы при перегрузках. Если маршрутизатор перегружен и должен удалить некоторые дейтаграммы, то первыми будут удалены дейтаграммы с самой низкой категорией срочности. Биты типа обслуживания – это подполе из 4 бит, при этом каждый бит имеет специальное значение. Хотя бит может иметь значение либо 0, либо 1, но в каждой дейтаграмме один и только один бит может иметь значение 1. ТИПЫ СЕРВИСА

Кафедра телекомунікаційних систем Биты типа обслуживания Описание 0000Нормально (по умолчанию) 0001Минимизация стоимости 0010Максимизация надежности 0100Максимизация пропускной способности 1000Минимизация задержки Таблица. Тип сервиса

Кафедра телекомунікаційних систем Таблица. Типы обслуживания по умолчанию Протокол Биты обслуж. Описание ICMP0000Нормально BOOTP0000Нормально NNTP0001Минимизация стоимости IGP0010Максимизация надежности SNMP0010Максимизация надежности TELNET1000Минимизация задержки FTP (данные)0100Максимизация пропускной способности FTP (управление)1000Минимизация задержки TFTP0100Максимизация пропускной способности SMTP (команда)1000Минимизация задержки DNS (UDP-запрос)0100Максимизация пропускной способности DNS (TCP-запрос)1000Минимизация задержки DNS (Зона)0100Максимизация пропускной способности

Кафедра телекомунікаційних систем 1. Когда 3 самых правых бита нулевые, 3 крайних левых бита интерпретируются так же, как биты категории срочности при интерпретации типа сервиса. 2. Когда 2 самых правых бита не все нули, 6 битов определяют 64 услуги, основанные на назначении приоритета с помощью Интернета или местных полномочий Категория Кодовая комбинация Назначенные полномочия 1ХXXXX0Интернет 2XХXX11Местные 3ХXXX01Временные и экспериментальные РАЗЛИЧНЫЕ УСЛУГИ

УКАЗАТЕЛЬ ПОЛНОЙ ДЛИНЫ. Это поле на 16 битов, которое определяет полную длину (заголовок плюс данные) дейтаграммы IP в байтах. Так как длина поля 16 битов, полная длина дейтаграммы IP ограничена (216 – 1) байтами, из которых байтов являются заголовком, а остальные данные верхнего уровня.

ВРЕМЯ ЖИЗНИ (TIME TO LIVE). Дейтаграмма имеет ограниченное время существования при ее перемещении через Интернет. После этого считается, что информация "стареет". Сегодня это поле главным образом используется для того, чтобы управлять максимальным числом пере приемных участков (маршрутизаторов), посещаемых дейтаграммой. Когда исходный хост посылает дейтаграмму, он сохраняет число в этом поле. Каждый маршрутизатор, который обрабатывает дейтаграмму, уменьшает этот номер на единицу. Если это значение будет уменьшено до нуля, маршрутизатор удаляет дейтаграмму. ПРОТОКОЛ. Это поле на 8 бит определяется протоколом высокого уровня, который использует услуги IP-уровня. Дейтаграмма IP может инкапсулировать данные от нескольких протоколов высокого уровня, таких как ICMP, TCP, UDP и др.

АДРЕС ИСТОЧНИКА. Это поле на 32 бита определяет IP-адрес источника. Это поле остается неизменным в течение всего времени прохождения дейтаграммы по сети от хоста источника к хосту конечного пункта. АДРЕС КОНЕЧНОГО ПУНКТА. Это поле на 32 бита определяет IP-адрес конечного пункта. Это поле остается постоянным в течение времени прохождения IP-дейтаграммы от хоста источника к хосту конечного пункта.

? Пример 1 IP-пакет прибывает с 8 первыми битами, как это показано ниже: Приемник удаляет пакет. Почему?

Пример 2 IP-пакет прибывает с 8 первыми битами, как это показано ниже: Приемник удаляет пакет. Почему? ?

? Пример 3 В пакете IP значение HLEN 1000 в двоичном представлении. Сколько байтов опций переносится этим пакетом?

ФРАГМЕНТАЦИЯ ПротоколMTU Hyperchannel Token Ring (16 Мбит/с) Token Ring (4 Мбит/с)4 484 FDDI4 352 Ethernet1500 X PPP296

Кафедра телекомунікаційних систем ИДЕНТИФИКАТОР. Эта поле на 16 бит идентифицирует дейтаграмму, исходящую от хоста источника. Комбинация идентификации и исходного IP-адреса должна уникально определить дейтаграмму в тот момент, когда она уходит от хоста. Номер идентификации помогает пункту назначения при реассемблировании дейтаграммы. Он дает признак, по которому все фрагменты, имеющие то же самое значение идентификации, должны быть собраны в одну дейтаграмму.

Кафедра телекомунікаційних систем ФЛАГИ. Это поле на 3 бита. Первый бит зарезервирован. Второй бит (бит D) называют "не делать фрагментацию" (do not fragment). Если его значение 1, устройство не должно фрагментировать дейтаграмму. Когда его значение 0, дейтаграмма может быть фрагментирована, если это необходимо. Третий бит (бит М) называют "фрагментировать дальше" (more fragment). Если его значение 1, это означает, что дейтаграмма не последний фрагмент; есть дальнейшие фрагменты после этого. Если его значение 0, это означает, что это последний или единственный фрагмент. СМЕЩЕНИЕ ФРАГМЕНТАЦИИ. Это поле на 13 бит показывает относительное положение этого фрагмента относительно целой дейтаграммы. Это смещение данных в первоначальной дейтаграмме, измеряемое в единицах по 8 байтов.

Кафедра телекомунікаційних систем Рис. Пример фрагментации

Идентификатор Флаг Полная длина Фрагментация

Кафедра телекомунікаційних систем ОПЦИИ Заголовок дейтаграммы IP состоит из двух частей: фиксированная часть и переменная часть. Фиксированная часть имеет 20 байтов длины. Переменная часть включает опции, которые могут быть максимально 40 байт. Опции не требуются для каждой дейтаграммы. Они используются для испытания сети и отладки.

Кафедра телекомунікаційних систем КОД Поле кода 8 бит длиной и содержит три подполя: копия, класс и номер. Когда значение «копия» 0, это означает, что опция должна быть скопирована только первым фрагментом. Если его значение 1, это означает, что опция должна быть скопирована всеми фрагментами. Класс. Это подполе на 2 бита определяет общую цель опции. Когда его значение 00, это означает, что опция используется для дейтаграммного управления. Когда его значение 10, это означает, что опция используется для отладки и управления. Другие два возможных значения (01 и 11) еще не определены. Номер. Это подполе в 5 бит определяет тип опции. Хотя 5 бит могут определить до 32 различных типов, в настоящее время используется только 6. ДЛИНА Поле длины определяет полную длину опции, включая поле кода и длину самого поля. Это поле не входит в некоторые типы опций. ДАННЫЕ Поле "данные" содержит данные, которые задают требуемые опциям. Это поле не входит в некоторые типы опций.

Кафедра телекомунікаційних систем IP-протокол передачи дейтаграмм, не обеспечивающий надежность и не ориентированный на соединение, – обслуживает с наилучшими намерениями, но без гарантий. Термин с наилучшими из возможных показателей означает, что IP не гарантирует никаких показателей, не делает проверку или отслеживание ошибок. Пакеты на уровне IP называются дейтаграммами. Дейтаграмма пакет переменной длины, содержит две части: заголовок и данные. Заголовок имеет от 20 до 60 бит длины и содержит существенную информацию для маршрутизации и доставки. Заголовок пакета IP содержит следующие поля: версия (VER), длина заголовка(HLEN), различные услуги, время жизни (Time to live), протокол, контрольная сумма, IP- адрес источника, IP-адрес конечного пункта. Максимальная длина IP-дейтаграммы равна максимальной длине блока передачи (MTU), например, байт. Формат и размер посланного кадра зависят от протокола, используемого физической сетью, через которую кадр собирается проходить. Поэтому для прохождения через такие физические сети необходимо разделить дейтаграмму, чтобы сделать возможным передачу через эту сеть. Это разделение называется фрагментацией. ВЫВОДЫ:

Кафедра телекомунікаційних систем Поля, которые связаны с фрагментацией и повторной сборкой IP- дейтаграммы, это идентификация, флаги, смещение фрагментации. Переменная часть IP-дейтаграммы включает опции, которые могут занимать максимально 40 байт. Они используются для испытания сети и отладки. Формат опций содержит следующие поля: поле кода, длина, данные. В настоящее время используются шесть опций: нет операций, конец опции, запись маршрута, строгая маршрутизация от источника, маршрут не привязан к источнику, метка времени. Метод обнаружения ошибок, используемый в соответствии с большинством протоколов TCP/IP- это контрольная сумма. Контрольная сумма защищает от искажений, которые могут возникнуть в течение передачи пакета, – то есть от избыточной информации, которая может быть добавлена к пакету. Блок-схема IP содержит восемь компонентов: модуль, дополняющий заголовок, модуль обработки, модуль маршрутизации, модуль фрагментации, модуль реассемблирования, таблица маршрутизации, таблица MTU, таблица реассемблирования.