IP

Функция

Интернет-протокол получает информацию от компьютера-источника к компьютеру-получателю. Он отправляет эту информацию в виде пакетов.

В настоящее время используются две версии интернет-протокола: IPv4 и IPv6, причем IPv4 является наиболее используемой версией. IP также дает компьютерам IP-адрес для идентификации друг друга, подобно обычному физическому адресу.

IP является основным протоколом Интернет-уровня пакета протоколов Интернета, который представляет собой набор коммуникационных протоколов, состоящий из семи уровней абстракции (см. модель OSI),

Основной целью и задачей IP является доставка дейтаграмм от узла-источника (компьютера-источника) к узлу-получателю (компьютеру-получателю) на основе их адресов. Для достижения этой цели IP включает методы и структуры для размещения меток (адресной информации, которая является частью метаданных) в дейтаграммах. Процесс помещения этих меток в датаграммы называется инкапсуляцией. Вспомните анологию с почтовой системой. IP похож на почтовую систему США тем, что позволяет отправителю (узлу-источнику) адресовать пакет (дейтаграмму) (инкапсуляция) и поместить его в систему (Интернет). Однако между отправителем и получателем нет прямой связи. 

Пакет (дейтаграмма) почти всегда разделен на части, но каждая часть содержит адрес получателя (узла назначения). В конечном итоге каждый фрагмент прибывает к получателю, часто по разным маршрутам и в разное время. Эти маршруты и время также определяются почтовой системой, которой является IP. Однако почтовая система (на транспортном и прикладном уровнях) собирает все части вместе перед доставкой получателю (узлу назначения).

Примечание: IP фактически является протоколом без соединений, что означает, что цепь к получателю (хосту назначения) не нужно устанавливать до передачи (хостом источника). Продолжая аналогию, нет необходимости в прямом соединении между физическим обратным адресом на письме/пакете и адресом получателя до отправки письма/пакета.

Первоначально IP был службой дейтаграмм без соединений в программе управления передачей, созданной Винтом Серфом и Бобом Каном в 1974 году. Когда формат и правила были применены для разрешения соединений, был создан протокол управления передачей, ориентированный на соединения. Эти два протокола вместе образуют пакет протоколов Интернета, часто называемый TCP/IP.

Протокол Интернета версии 4 (IPv4) был первой основной версией протокола IP. Это доминирующий протокол Интернета. Однако iPv6 активно используется, и его развертывание растет по всему миру.

Адресация и маршрутизация являются наиболее сложными аспектами IP. Однако интеллектуальные средства в сети расположены на узлах (точках соединения сети) в виде маршрутизаторов, которые направляют дейтаграммы к следующему известному шлюзу на маршруте к конечному пункту назначения. Маршрутизаторы используют протоколы внутренних шлюзов (IGPs) или протоколы внешних шлюзов (EGPs) для принятия решений о маршрутах пересылки. Маршруты определяются по префиксу маршрутизации в датаграммах. Поэтому процесс маршрутизации может стать сложным. Но со скоростью света (или почти со скоростью света) интеллектуальные средства маршрутизации определяют наилучший маршрут, и части дейтаграммы и дейтаграммы в конечном итоге прибывают в пункт назначения.

IP-пакеты

IP-пакеты или дейтаграммы состоят из двух частей. Первая часть - это заголовок, который похож на ярлык на конверте. Вторая часть - полезная нагрузка, которая подобна письму внутри конверта. Заголовок содержит IP-адреса источника и получателя, а также некоторую дополнительную информацию. Эта информация называется метаданными и относится к самому пакету. Помещение данных в пакет с заголовком - это инкапсуляция.

Маршрутизация

Каждый компьютер в сети выполняет определенную маршрутизацию. Выделенные компьютеры общаются друг с другом, чтобы определить, куда отправлять пакеты. Эти компьютеры называются маршрутизаторами и общаются между собой с помощью протоколов маршрутизации.

На каждом переходе пакета компьютер читает заголовок. Компьютер видит IP-адрес назначения и решает, куда отправить пакет.

Надежность

ARPANET, ранний предок Интернета, был спроектирован таким образом, чтобы выжить в ядерной войне. Если бы один компьютер был уничтожен, связь между всеми остальными компьютерами продолжала бы работать. Компьютерные сети до сих пор имеют такую же конструкцию.

Компьютеры, разговаривающие друг с другом, выполняют "интеллектуальные" функции для упрощения компьютерных сетей. Конечные узлы будут проверять ошибки вместо центрального органа. Сохранение "умных" вещей на конечных компьютерах или узлах соответствует принципу "из конца в конец".

Протокол Интернета отправляет пакеты, не гарантируя их безопасное прибытие. Такая доставка осуществляется по принципу best-effort и является ненадежной. Пакеты могут быть перепутаны, потеряны, продублированы или получены не по порядку. Протоколы более высокого уровня, такие как протокол управления передачей (TCP), обеспечивают правильную доставку пакетов. IP также не имеет соединений, поэтому он не отслеживает соединения.

Протокол Интернета версии 4 (IPv4) использует контрольную сумму для проверки ошибок в заголовке IP. Каждая контрольная сумма уникальна для комбинации источник/назначение. Узел маршрутизации генерирует новую контрольную сумму, когда получает пакет. Если новая контрольная сумма отличается от старой, то узел маршрутизации знает, что пакет плохой и выбрасывает его. В IPv6 предполагается, что другой протокол будет проверять ошибки, и контрольная сумма не указывается. Это делается для повышения производительности.

История

В 1974 году Институт инженеров по электротехнике и электронике опубликовал документ под названием "Протокол для пакетной сетевой связи". В документе описывался способ общения компьютеров друг с другом с помощью пакетной коммутации. Большой частью этой идеи была "Программа управления передачей". Программа управления передачей была слишком большой, поэтому она разделилась на TCP и IP. Сейчас эта модель называется "Модель Интернета Министерства обороны и пакет протоколов Интернета", или "Модель TCP/IP".

Версии с 0 по 3 IP были экспериментальными и использовались в 1977-1979 годах.

Адреса IPv4 закончатся, потому что количество возможных адресов ограничено. Чтобы исправить ситуацию, IEEE создала протокол IPv6, который содержит еще больше адресов. Если IPv4 имеет 4,3 миллиарда адресов, то IPv6 - 340 недециллионов. Это означает, что адреса IPv6 никогда не закончатся. IPv5 был зарезервирован для протокола Internet Stream Protocol, который использовался только в экспериментальных целях.