Internet Protocol ( IP , досл. «межсетевой протокол») — маршрутизируемый протокол сетевого уровня стека TCP/IP . Именно IP стал тем протоколом, который объединил отдельные компьютерные сети во всемирную сеть Интернет . Неотъемлемой частью протокола является адресация сети (см. IP-адрес ).

Свойства

IP объединяет сегменты сети в единую сеть, обеспечивая доставку пакетов данных между любыми узлами сети через произвольное число промежуточных узлов ( маршрутизаторов ). Он классифицируется как протокол сетевого 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 прийти вовсе. Гарантию безошибочной доставки пакетов дают некоторые протоколы более высокого уровня — транспортного уровня сетевой модели OSI — например, TCP , которые используют IP в качестве транспорта.

Фрагментация IP-пакетов

При доставке IP-пакета он проходит через разные каналы доставки. Возможно возникновение ситуации, когда размер пакета превысит возможности узла системы связи. В этом случае протокол предусматривает возможность дробления пакета на уровне IP в процессе доставки. Соответственно, к конечному получателю пакет придет в виде нескольких пакетов, которые необходимо собрать в один перед дальнейшим анализом. Возможность дробления пакета с последующей сборкой называется IP-фрагментацией.

В протоколе предусмотрена возможность запрета фрагментации конкретного пакета. Если такой пакет нельзя передать через сегмент связи целиком, то он уничтожается, а отправителю направляется ICMP -сообщение о проблеме.

Версия 4

В современной сети Интернет используется IP четвёртой версии, также известный как IPv4. В протоколе IP этой версии каждому узлу сети ставится в соответствие IP-адрес длиной 4 октета (4 байта ). При этом компьютеры в подсетях объединяются общими начальными битами адреса . Количество этих бит, общее для данной подсети, называется маской подсети (ранее использовалось деление пространства адресов по классам — A, B, C; класс сети определялся диапазоном значений старшего октета и определял число адресуемых узлов в данной сети, сейчас используется бесклассовая адресация ).

Версия 6

С 1996 года вводится в эксплуатацию шестая версия протокола — IPv6 , которая позволяет адресовать значительно большее количество узлов, чем IPv4. Адресное пространство IPv6 составляет 2 ¹²⁸ . Такое большое адресное пространство было введено ради иерархичности адресов (это упрощает маршрутизацию). Тем не менее, увеличенное пространство адресов сделает NAT необязательным. Классическое применение IPv6 (по сети /64 на абонента; используется только unicast-адресация) обеспечит возможность использования более 300 млн IP-адресов на каждого жителя Земли. Эта версия отличается повышенной разрядностью адреса, встроенной возможностью шифрования и некоторыми другими особенностями ^{[ какими? ]} . Долгий переход с IPv4 на IPv6 связан с трудоёмкой работой операторов связи и производителей программного обеспечения и не может быть выполнен в один момент. К осени 2013 года в Интернете присутствовало более 14 000 сетей, работающих по протоколу IPv6. Для сравнения, к середине 2010 года в адресном пространстве IPv4 присутствовало более 320 тысяч сетей, но в IPv6 сети гораздо более крупные, нежели в IPv4.

Пакет

IP-пакет — форматированный блок информации , передаваемый по компьютерной сети , структура которого определена протоколом IP. Соединения компьютерных сетей, не поддерживающие IP-пакеты, такие как традиционные соединения типа «точка-точка» в телекоммуникациях, просто передают данные в виде последовательности байтов , символов или битов . При использовании пакетного форматирования сеть может передавать длинные сообщения более надежно и эффективно.

Версия 4 (IPv4)

Октет	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31
0	Версия				IHL				Differentiated Services Code Point						ECN		Длина пакета
4	Идентификатор																Флаги			Смещение фрагмента
8	Время жизни ( TTL )								Протокол								Контрольная сумма заголовка
12	IP-адрес отправителя
16	IP-адрес получателя
20	Параметры (от 0 до 10 32-битных слов)
	Данные

• Версия — для IPv4 значение поля должно быть равно 4.
• IHL — (Internet Header Length) длина заголовка IP-пакета в 32-битных словах (dword). Именно это поле указывает на начало блока данных ( англ. payload — полезный груз) в пакете. Минимальное корректное значение для этого поля равно 5.
• Длина пакета — (Total Length) длина пакета в октетах , включая заголовок и данные. Минимальное корректное значение для этого поля равно 20, максимальное — 65 535.
• Идентификатор — (Identification) значение, назначаемое отправителем пакета и предназначенное для определения корректной последовательности фрагментов при сборке пакета. Для фрагментированного пакета все фрагменты имеют одинаковый идентификатор.
• 3 бита флагов. Первый бит должен быть всегда равен нулю, второй бит DF (don’t fragment) определяет возможность фрагментации пакета и третий бит MF (more fragments) показывает, не является ли этот пакет последним в цепочке пакетов.
• Смещение фрагмента — (Fragment Offset) значение, определяющее позицию фрагмента в потоке данных. Смещение задается количеством восьмибайтовых блоков, поэтому это значение требует умножения на 8 для перевода в байты.
• Время жизни ( TTL ) — число маршрутизаторов, которые может пройти этот пакет. При прохождении маршрутизатора это число уменьшается на единицу. Если значение этого поля равно нулю, то пакет должен быть отброшен, и отправителю пакета может быть послано сообщение Time Exceeded ( ICMP тип 11 код 0).
• Протокол — идентификатор сетевого протокола следующего уровня указывает, данные какого протокола содержит пакет, например, TCP , UDP , или ICMP (см. и ). В IPv6 называется «Next Header».
• Контрольная сумма заголовка — (Header Checksum) вычисляется в соответствии с

Версия 6 ( IPv6 )

Позиция в октетах		0								1								2								3
	Позиция в битах	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31
0	0	Версия				Класс трафика								Метка потока
4	32	Длина полезной нагрузки																След. заголовок								Число переходов
8	64	IP-адрес отправителя
12	96
16	128
20	160
24	192	IP-адрес получателя
28	224
32	256
36	288

• Версия — для IPv6 значение поля должно быть равно 6.
• Класс трафика — определяет приоритет трафика ( QoS , класс обслуживания ).
• Метка потока — уникальное число, одинаковое для однородного потока пакетов.
• Длина полезной нагрузки — длина данных в октетах (заголовок IP-пакета не учитывается).
• Следующий заголовок — задаёт тип расширенного заголовка ( англ. IPv6 extension ), который идёт следующим. В последнем расширенном заголовке поле Next header задаёт тип транспортного протокола ( TCP , UDP и т. д.) и определяет следующий инкапсулированный уровень.
• Число переходов — максимальное число маршрутизаторов , которые может пройти пакет. При прохождении маршрутизатора это значение уменьшается на единицу и по достижении нуля пакет отбрасывается.

См. также

• IPv5
• IP-адрес
• ip (утилита Unix)
• ping
• localhost (127.0.0.1): loopback, замыкание на себя
• IP посредством почтовых голубей
• Множественная адресация

Примечания

Ссылки

• — спецификация IP.
• — выделение адресов для частных сетей.
• — специальные диапазоны адресов в IPv4.