Protokół internetowy

Protokół internetowy (ang. Internet Protocol, skrót IP) – protokół komunikacyjny warstwy sieciowej modelu OSI (warstwy internetu w modelu TCP/IP). Protokół internetowy to zbiór ścisłych reguł i kroków postępowania, gdy to konieczne, które są automatycznie wykonywane przez urządzenia w celu nawiązania łączności i wymiany danych. Używany powszechnie w Internecie i sieciach lokalnych.

Dane w sieciach IP są wysyłane w formie bloków określanych mianem pakietów. W przypadku protokołu IP, przed rozpoczęciem transmisji nie jest zestawiana wirtualna sesja komunikacyjna pomiędzy dwoma hostami, które nie komunikowały się ze sobą wcześniej.

Protokół IP jest protokołem zawodnym – nie gwarantuje, że pakiety dotrą do adresata, nie zostaną pofragmentowane, czy też zdublowane, a ponadto mogą dotrzeć do odbiorcy w innej kolejności niż zostały nadane. Niezawodność transmisji danych jest zapewniana przez protokoły warstw wyższych (np. TCP), znajdujących się w hierarchii powyżej warstwy sieciowej.

Opis nagłówka pakietu IPv4

Bity 0-3	4-7	8-15	16-18	19-23	24-31
Wersja	IHL	Typ usługi / DS (6b) + ECN (2b)	Długość całkowita
Identyfikator			Flagi	Przemieszczenie fragmentacji
TTL		Protokół	Suma kontrolna nagłówka
Adres źródłowy
Adres docelowy
Opcje					Dopełnienie

Wersja

Określa wersję protokołu, obecnie 4 lub 6.

IHL (Internet Header Length)

Długość nagłówka wyrażona w liczbie 4-bajtowych części (np. wartość 5 oznacza 20 bajtów).

Typ Obsługi (Type of Service)

Znaczenie tego pola jako ToS zostało zdefiniowane w RFC 1349 ↓ - określało, jaki priorytet powinien mieć pakiet. Oprogramowanie routerów najczęściej ignoruje to pole. Obecnie obowiązują normy RFC 2474 ↓ i RFC 2475 ↓ definiujące podział tego pola na odpowiednio 6-bitowe DS - Differentiated Services i 2-bitowe ECN - Explicit Congestion Mode. Pierwsze z nich określa sposób przekazywania danych w węźle sieciowym (PHB - Per Hoop Behaviour), drugie zawiadamia o zatorach.

Długość całkowita

Zawiera długość pakietu w bajtach (maksimum 65535 bajtów – maksymalna wartość liczby 16-bitowej; minimum 20 bajtów, bo taka jest długość nagłówka).

Identyfikator

Pomaga poskładać pakiet, który został podzielony na części.

Flagi

Trzy bity, pierwszy to aktualnie zawsze zero, drugi to flaga do-not-fragment (DF), określająca czy pakiet może być fragmentowany, trzeci to flaga more-fragments-following (MF), informująca o tym czy istnieją dalsze fragmenty pakietu.

Przemieszczenie fragmentu

Pole służy do złożenia w całość pakietu, określając miejsce danego fragmentu w całym pakiecie.

TTL (Time To Live)

Liczba przeskoków, przez które może przejść, zanim zostanie zignorowany (routery i komputery zmniejszają tę wartość o 1, gdy przesyłają pakiet), przykładowo TTL = 16 pozwala na przejście przez 16 routerów, zanim zostanie zignorowany).

Protokół

Określa jaki protokół warstwy transportowej będzie wykorzystany do dostarczenia pakietu na miejsce.

Suma kontrolna nagłówka

Wartość używana do sprawdzania poprawności pakietu.

Adres źródłowy i adres docelowy

32-bitowe adresy IP.

Historyczny podział na klasy adresowe

W pierwotnej specyfikacji protokołu wprowadzono podział adresów na klasy, przydzielając pule adresów według wartości pierwszego bajtu do klas A, B, C, D lub E. Przynależność do danej klasy określała rozmiar maski sieci.

W związku z wprowadzeniem od roku 1993 założeń RFC 1518 ↓ i RFC 1519 ↓ (późniejszy RFC 4632 ↓), dotyczących wprowadzenie routingu bez klas (CIDR, ang. Classless Inter-Domain Routing), podział na klasy A, B i C utracił znaczenie przy ustalaniu rozmiaru maski sieci i routing w sieciach IP opiera się obecnie na podawanych w konfiguracji maskach sieci bez uwzględniania klas adresowych. Adresy klasy D w dalszym ciągu jest przypisane do usług multikastowych. Nie powiodły się również eksperymenty mające na celu wdrożenie usług opartych na adresach w klasie E (eksperymentalnej).

Klasa A

Do identyfikacji sieci wykorzystany jest wyłącznie pierwszy oktet, pozostałe trzy stanowią adres hosta. Najstarszy bit pierwszego bajtu adresu jest zawsze równy zeru, ponadto liczby 0 i 127 są zarezerwowane, dlatego ostatecznie dostępnych jest 126 adresów sieci tej klasy. Klasa ta została przeznaczona dla wyjątkowo dużych sieci, ponieważ trzy ostatnie oktety bajtów adresu dają ponad 16 milionów numerów hostów.

Klasa B

Pierwsze dwa oktety opisują adres sieci tej klasy, pozostałe określają adres hosta. Najstarsze dwa bity pierwszego bajtu adresu to 10, dlatego może on zawierać 63 kombinacji (od 128 do 191), drugi może być dowolny dając tym samym do dyspozycji ponad 16 tysięcy adresów sieci. W każdej z sieci można przypisać podobną liczbę hostów (ponad 65 tysięcy), z tego powodu klasa ta została przeznaczona dla potrzeb sieci średnich i dużych.

Klasa C

Trzy pierwsze bajty opisują adres sieci, przy czym pierwszy z nich zawsze zaczyna się kombinacją dwójkową 110. Pierwszy bajt pozwala na przypisanie 31 kombinacji (od 192 do 223), kolejne dwa mogą być przypisane dowolnie, dając ostatecznie ponad 2 miliony adresów sieci. Ostatni oktet przeznaczony jest do określenia adresu hosta w sieci. Maksymalnie może być ich 254 (bez 0 oraz 255), dlatego ta przestrzeń adresowa została przeznaczona dla małych sieci.

Klasa D

Pierwsze cztery bity adresu tej klasy wynoszą 1110, stąd dostępne jest 16 kombinacji (od 224 do 239) dla pierwszego oktetu. Ta przestrzeń adresowa została utworzona w celu umożliwienia rozsyłania grupowego przy użyciu adresów IP. Adres rozsyłania grupowego jest unikatowym adresem sieciowym, który kieruje pakiety o tym adresie docelowym do zdefiniowanej wcześniej grupy adresów IP. Dzięki temu pojedynczy komputer może przesyłać jeden strumień danych równocześnie do wielu odbiorców (multicast).

Klasa E

Adresy tej klasy zostały zarezerwowane przez Internet Engineering Task Force (IETF) do potrzeb badawczych i nie są dostępne do publicznego użytku. Pierwsze cztery bity każdego adresu tej klasy mają zawsze wartość 1, dlatego istnieje tylko 15 możliwości (od 240 do 255) przypisania pierwszego bajtu.

Uwaga! Należące do klasy A adresy sieciowe 127.0.0.1 – 127.255.255.254 są zarezerwowane na potrzeby testowania pętli zwrotnej. Urządzenia sieciowe korzystają z nich (zazwyczaj z 127.0.0.1), aby wysłać pakiet do samych siebie.

Zobacz też

• TCP/IP
• IPv4
• IPv5
• IPv6
• VoIP
• IPTV

Linki zewnętrzne

• JonJ. Postel JonJ., Internet Protocol, STD 5, RFC 791, IETF, wrzesień 1981, DOI: 10.17487/RFC0791, ISSN 2070-1721, OCLC 943595667  (ang.).
• P.P. Almquist P.P., Type of Service in the Internet Protocol Suite, RFC 1349, IETF, lipiec 1992, DOI: 10.17487/RFC1349, ISSN 2070-1721, OCLC 943595667  (ang.).
• Y.Y. Rekhter Y.Y., T.T. Li T.T., An Architecture for IP Address Allocation with CIDR, RFC 1518, IETF, wrzesień 1993, DOI: 10.17487/RFC1518, ISSN 2070-1721, OCLC 943595667  (ang.).
• V.V. Fuller V.V. i inni, Classless Inter-Domain Routing (CIDR): an Address Assignment and Aggregation Strategy, RFC 1519, IETF, wrzesień 1993, DOI: 10.17487/RFC1519, ISSN 2070-1721, OCLC 943595667  (ang.).
• Y.Y. Rekhter Y.Y. i inni, Address Allocation for Private Internets, BCP 5, RFC 1918, IETF, luty 1996, DOI: 10.17487/RFC1918, ISSN 2070-1721, OCLC 943595667  (ang.).
• K.K. Nichols K.K. i inni, Definition of the Differentiated Services Field (DS Field) in the IPv4 and IPv6 Headers, RFC 2474, IETF, grudzień 1998, DOI: 10.17487/RFC2474, ISSN 2070-1721, OCLC 943595667  (ang.).
• S.S. Blake S.S. i inni, An Architecture for Differentiated Services, RFC 2475, IETF, grudzień 1998, DOI: 10.17487/RFC2475, ISSN 2070-1721, OCLC 943595667  (ang.).
• V.V. Fuller V.V., T.T. Li T.T., Classless Inter-domain Routing (CIDR): The Internet Address Assignment and Aggregation Plan, BCP 122, RFC 4632, IETF, sierpień 2006, DOI: 10.17487/RFC4632, ISSN 2070-1721, OCLC 943595667  (ang.).
• Internet Assigned Numbers Authority (IANA)