Internet protokoll -
Internet Protocol

Från Wikipedia, den fria encyklopedin

Den Internet Protocol ( IP ) är nätverkslagret kommunikationsprotokoll i Internetprotokollet sviten för återutläggning datagram över nätverksgränser. Dess routingsfunktion möjliggör internetarbete och etablerar i huvudsak Internet .

IP har till uppgift att leverera paket från källan värd till destinationen värd enbart baserat på IP-adresser i paketet huvuden . För detta ändamål definierar IP paketstrukturer som inkapslar data som ska levereras. Det definierar också adresseringsmetoder som används för att märka datagrammet med käll- och destinationsinformation.

Historiskt sett var IP den anslutningslösa datagramtjänsten i det ursprungliga Transmission Control Program som introducerades av Vint Cerf och Bob Kahn 1974, som kompletterades med en anslutningsorienterad tjänst som blev grunden för Transmission Control Protocol (TCP). Internetprotokollet kallas därför ofta TCP/IP .

Den första stora versionen av IP, Internet Protocol Version 4 (IPv4), är Internetets dominerande protokoll. Dess efterträdare är Internet Protocol Version 6 (IPv6), som har ökat distributionen på det offentliga Internet sedan c. 2006.

Fungera

Inkapsling av applikationsdata som bärs av UDP till en länkprotokollram

Internetprotokollet ansvarar för adressering av värdgränssnitt , inkapsling av data i datagram (inklusive fragmentering och återmontering ) och routing av datagram från ett källvärdgränssnitt till ett destinationsvärdgränssnitt över ett eller flera IP -nätverk. För dessa ändamål definierar Internetprotokollet paketformat och tillhandahåller ett adresseringssystem.

Varje datagram har två komponenter: en rubrik och en nyttolast . I IP-huvudet inkluderar käll-IP-adress, IP-adress och andra metadata som behövs för att dirigera och leverera datagrammet. Nyttolasten är data som transporteras. Denna metod för att kapa datanyttolasten i ett paket med en rubrik kallas inkapsling.

IP -adressering innebär att IP -adresser och tillhörande parametrar tilldelas värdgränssnitt. Adressutrymmet är uppdelat i delnätverk , vilket innebär att nätprefix används. IP -routning utförs av alla värdar, liksom routrar , vars huvudsakliga funktion är att transportera paket över nätverksgränser. Routrar kommunicerar med varandra via specialdesignade routingprotokoll , antingen interna gateway -protokoll eller externa gateway -protokoll , efter behov för nätverkets topologi.

Versionshistorik

En tidslinje för utvecklingen av överföringskontrollprotokollet TCP och Internet Protocol IP.
Första internetdemonstrationen, som länkade ARPANET , PRNET och SATNET den 22 november 1977

I maj 1974 publicerade Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) en uppsats med titeln "A Protocol for Packet Network Intercommunication". Tidningens författare, Vint Cerf och Bob Kahn , beskrev ett internetbearbetningsprotokoll för att dela resurser med paketbyte mellan nätverksnoder . En central kontrollkomponent i denna modell var "Transmission Control Program" som inkluderade både anslutningsorienterade länkar och datagramtjänster mellan värdar. Det monolitiska överföringsstyrningsprogrammet delades senare upp i en modulär arkitektur bestående av överföringsstyrningsprotokollet och användardatagramprotokollet vid transportskiktet och internetprotokollet på internetskiktet . Modellen blev känd som Department of Defense (DoD) Internet Model och Internet protocol suite , och informellt som TCP/IP .

IP -versionerna 1 till 3 var experimentella versioner, utformade mellan 1973 och 1978. Följande Internet Experiment Note (IEN) -dokument beskriver version 3 av Internetprotokollet, före den moderna versionen av IPv4:

  • IEN 2 ( Kommentarer till Internetprotokoll och TCP ), daterad augusti 1977 beskriver behovet av att separera TCP- och Internetprotokollfunktionerna (som tidigare kombinerades.) Den föreslår den första versionen av IP -rubriken, med 0 för versionsfältet.
  • IEN 26 ( A Proposed New Internet Header Format ), daterat februari 1978 beskriver en version av IP-rubriken som använder ett 1-bitars versionsfält.
  • IEN 28 ( Draft Internetwork Protocol Description Version 2 ), daterat februari 1978 beskriver IPv2.
  • IEN 41 ( Internetwork Protocol Specification Version 4 ), daterad juni 1978 beskriver det första protokollet som kallas IPv4. IP -rubriken skiljer sig från den moderna IPv4 -rubriken.
  • IEN 44 ( Latest Header Formats ), daterad juni 1978 beskriver en annan version av IPv4, även med en rubrik som skiljer sig från den moderna IPv4 -headern.
  • RFC  760 .

Det dominerande internetbearbetningsprotokollet i Internet Layer som används är IPv4 ; siffran 4 identifierar protokollversionen som finns i varje IP -datagram. IPv4 beskrivs i RFC  791 (1981).

Version nummer 5 användes av Internet Stream Protocol , ett experimentellt streamingprotokoll som inte antogs.

Efterföljaren till IPv4 är IPv6 . IPv6 var ett resultat av flera års experiment och dialog där olika protokollmodeller föreslogs, såsom TP/IX ( RFC  1475 ), PIP ( RFC  1621 ) och TUBA (TCP och UDP med större adresser, RFC  1347 ). Den mest framträdande skillnaden från version 4 är adressernas storlek. Medan IPv4 använder 32 bitar för adressering, ger c. 4,3 miljarder (

4,3
×
10 9
) adresser, IPv6 använder 128-bitars adresser som ger ca.
3,4
×
10 38
adresser. Även om antagandet av IPv6 har gått långsamt, från och med september 2021, visar de flesta länder i världen betydande införande av IPv6, med över 35% av Googles trafik fördes över IPv6 -anslutningar.

Tilldelningen av det nya protokollet som IPv6 var osäker tills due diligence försäkrade att IPv6 inte hade använts tidigare. Andra Internet Layer -protokoll har tilldelats versionsnummer, till exempel 7 ( IP/TX ), 8 och 9 ( historiska ). Noterbart är den 1 april 1994 IETF publicerade en April Fools' Day skämt om IPv9. IPv9 användes också i en alternativ föreslagen adressutrymmeutvidgning som kallas TUBA. Ett kinesiskt förslag från 2004 om ett "IPv9" -protokoll verkar inte vara relaterat till alla dessa och godkänns inte av IETF.

Pålitlighet

Utformningen av Internet-protokollet följer slut-till-slut-principen , ett koncept anpassat från CYCLADES- projektet. Enligt änd-till-slut-principen anses nätverksinfrastrukturen i sig vara opålitlig för varje enskilt nätverkselement eller överföringsmedium och är dynamisk när det gäller tillgängligheten av länkar och noder. Det finns ingen central övervaknings- eller prestandamätningsmöjlighet som spårar eller underhåller nätverkets tillstånd. För att minska nätverkets komplexitet är intelligensen i nätverket avsiktligt lokaliserad i slutnoderna .

Som en konsekvens av denna design ger Internetprotokollet endast bästa möjliga leverans och dess tjänst kännetecknas som opålitlig . I nätverksarkitektur är det ett anslutningslöst protokoll , till skillnad från anslutningsorienterad kommunikation . Olika felförhållanden kan uppstå, till exempel datakorruption , paketförlust och dubbelarbete. Eftersom routing är dynamisk, vilket innebär att varje paket behandlas oberoende, och eftersom nätverket inte behåller något tillstånd baserat på banan för tidigare paket, kan olika paket dirigeras till samma destination via olika sökvägar, vilket resulterar i leverans utanför ordern till mottagare.

Alla felförhållanden i nätverket måste detekteras och kompenseras av de deltagande slutnoderna. Det övre lagers protokoll i Internet -protokollet är ansvarigt för att lösa tillförlitlighetsproblem. Till exempel kan en värd buffra nätverksdata för att säkerställa korrekt beställning innan data levereras till en applikation.

IPv4 ger skyddsåtgärder för att säkerställa att rubriken på ett IP-paket är felfri. En routningsnod kasserar paket som misslyckas med ett huvudkontrollsumtest . Även om Internet Control Message Protocol (ICMP) tillhandahåller meddelande om fel, krävs ingen routningsnod för att meddela någon av noderna om fel. IPv6, däremot, fungerar utan rubrikkontrollsummor, eftersom nuvarande länklagerteknik antas ge tillräcklig feldetektering.

Internetets dynamiska karaktär och mångfalden av dess komponenter ger ingen garanti för att någon specifik väg faktiskt kan eller är lämplig för att utföra den begärda dataöverföringen. En av de tekniska begränsningarna är storleken på datapaket som är möjliga på en given länk. Det finns faciliteter för att undersöka den maximala överföringsenhetens (MTU) storlek på den lokala länken och Path MTU Discovery kan användas för hela den avsedda sökvägen till destinationen.

IPv4 internetbearbetningsskiktet fragmenterar automatiskt ett datagram till mindre enheter för överföring när länken MTU överskrids. IP tillhandahåller ombeställning av fragment som tas emot i ordning. Ett IPv6-nätverk utför inte fragmentering i nätverkselement, men kräver slutvärdar och protokoll med högre lager för att undvika att överstiga sökvägen MTU.

Den Transmission Control Protocol (TCP) är ett exempel på ett protokoll som justerar sin segmentstorleken att vara mindre än den MTU. Den User Datagram Protocol (UDP) och ICMP ignorerande MTU storlek, därigenom tvinga IP att fragmentera dimensionerade datagram.

säkerhet

Under designfasen av ARPANET och det tidiga internet kunde säkerhetsaspekterna och behoven hos ett offentligt, internationellt nätverk inte förutse tillräckligt. Följaktligen uppvisade många internetprotokoll sårbarheter som lyfts fram av nätverksattacker och senare säkerhetsbedömningar. År 2008 publicerades en grundlig säkerhetsbedömning och föreslagna problemreducering. IETF har bedrivit ytterligare studier.

Se även

Referenser