Sieci komputerowe
wykład 6
Protokół IP
(Internet Protocol)
rok ak. 2004/2005
Agata Półrola
Katedra Informatyki Stosowanej UA

[e-mail]
http://www.math.uni.lodz.pl/~polrola
rysunki na niektórych slajdach w tym wykładzie pochodz ze strony
http://www.man.rzeszow.pl/docs/ip/index.html
Usługi w sieciach TCP/IP Usługa przenoszenia pakietów
Sie TCP/IP udost pnia zasadniczo trzy Usługa ta zdefiniowana jest jako:
zbiory usług:
bezpoł czeniowa (connectionless)
(ka dy pakiet jest obsługiwany niezale nie)
nie daj ca gwarancji (unreliable)
(brak mechanizmów kontroluj cych czy pakiet
dotarł do adresata)
wykorzystuj ca dost pne mo liwo ci (best-
effort)
Najbardziej podstawowa usługa intersieci
(brak gwarancji dostarczenia wynika z czynników
to system przenoszenia pakietów
zewn trznych)
Protokół IP Protokół IP  c.d.
Protokół IP definiuje:
Powy szy mechanizm (zawodne
podstawow jednostk przesyłania danych
bezpoł czeniowe dostarczanie pakietów)
u ywan w sieciach TCP/IP
jest definiowany w protokole intersieci (IP
operacj trasowania (routingu), wykonywan
 Internet Protocol)
przez oprogramowanie IP, polegaj c na
wyborze trasy przesyłania danych
zbiór reguł słu cych do realizacji
bezpoł czeniowego dostarczania (sposób
przetwarzania pakietów przez hosty i routery,
komunikaty o bł dach, warunki likwidowania
pakietów)
Format datagramu IP
Jednostka przesyłania danych
wersja dł. nagłówka
typ obsługi długo całkowita
Podstawow jednostk przesyłania danych
znaczniki
identyfikacja
przesuni cie fragmentu
jest datagram IP.
czas ycia protokół suma kontrolna nagłówka
Datagram składa si z nagłówka i cz ci z
adres IP nadawcy
danymi, podobnie jak ramka sieci fizycznej
adres IP odbiorcy
opcje IP (je li potrzebne) uzupełnienie
dane
Datagramy s przetwarzane przez
programy (ramki  przez sprz t), zatem ich
format nie jest uwarunkowany sprz towo
Pola datagramu IP Pole  typ obsługi
wersja  4 bity  wersja protokołu IP u yta
do utworzenia datagramu
Pierwsze stwo  3 bity; okre la stopie
długo nagłówka  w 32-bitowych słowach
wa no ci (0  normalny, 7-sterowanie sieci )
pola opcje i wypełnienie cz sto nie s u ywane
O  pro ba o krótki czas oczekiwania
(datagram bez opcji) ; pole długo nagłówka
zawiera wówczas liczb 5
S  pro ba o przesyłanie szybkimi ł czami
długo całkowita - mierzona w oktetach; P  pro ba o du gwarancj przesłania
obejmuje nagłówek i dane
typ obsługi  pole 8-bitowe, opisuj ce w jaki ci g dalszy pól nast pi...
sposób nale y obsłu y datagram
Przesyłanie datagramów w sieci
Rozmiar datagramów IP fizycznej
Ramki sieci fizycznej s obsługiwane przez Datagramy przesyłane s w ramkach sieci
sprz t, datagramy przez oprogramowanie. fizycznej w cz ci przeznaczonej na dane
Teoretycznie mog wi c mie dowolna (kapsułkowanie)
długo wybran przez projektanta
W obecnym formacie datagramu jego
datagram IP
maksymalna długo to 65 535 oktetów
(wynika to z rozmiaru pola długo ci
nagłówek
dane CRC
ramki
całkowitej  16 bitów)
Fragmentacja datagramów Fragmentacja datagramów - c.d.
W idealnej sytuacji ka dy datagram mie ci Ograniczenie rozmiary datagramów tak, by
si w jednej ramce sieci fizycznej pasowały do ka dego MTU, byłoby nieefektywne
Oprogramowanie TCP/IP nadawcy dobiera
Nie zawsze jest to mo liwe:
optymalny rozmiar datagramu
Datagram przemieszcza si przez ró ne sieci
fizyczne
Je eli datagram nie mie ci si w ramce sieci
Ka da sie ma ustalon górn granic fizycznej przez któr ma przej , to jest dzielony
rozmiaru ramki  tzw. MTU (maximum
na mniejsze cz ci  fragmenty; proces ten
transfer unit)  np. 1500 oktetów w
nazywa si fragmentacj
Ethernecie, 4470 oktetów w FDDI
Fragmentacja datagramu  c.d. Fragmentacja datagramu  c.d.
Rozmiar fragmentów dobierany jest tak, aby
ka dy fragment mógł by przeniesiony sieci w
pojedynczej ramce
Rozmiar fragmentów musi by wielokrotno ci
o miu (wyja ni si pó niej)
Ka dy z fragmentów ma format pierwotnego
datagramu:
zawiera nagłówek, w którym jest powielona
wi kszo pól poprzedniego nagłówka
zawiera dane  cz danych oryginalnego datagramu
Fragmentacja datagramu  c.d. Fragmentacja datagramu  c.d.
Poszczególne fragmenty datagramu składane s w
cało dopiero u ostatecznego odbiorcy
składanie przez routery po rednicz ce prowadziłoby
do nieefektywno ci
Je eli pewne fragmenty zostan zgubione, to
datagram nie mo e zosta scalony
po przyj ciu pocz tkowych fragmentów odbiorca
uruchamia zegar, je li wszystkie fragmenty nie
przyjd w wymaganym czasie, to likwiduje to co
otrzymał dotychczas
Pola datagramu kontroluj ce
Kontrola fragmentacji  c.d.
fragmentacj
identyfikacja  pole o unikalnej warto ci;
kopiowane do fragmentów
Zło enie fragmentów w cało jest
przesuni cie fragmentu  przesuni cie
mo liwe dzi ki nast puj cym polom
pocz tku danych datagramu wzgl dem
nagłówka:
pocz tku danych datagramu wyj ciowego,
identyfikacja mierzone w ósemkach oktetów; ustawiane
przy fragmentowaniu
przesuni cie fragmentu
znaczniki  trzybitowe pole, w tym dwa bity
znaczniki
zwi zane z fragmentacj :
bit  nie fragmentuj
bit  wi cej fragmentów (ustawiany przy
fragmentacji)
Czas ycia datagramu Czas ycia datagramu  c.d.
Urz dzenie wprowadzaj ce datagram do sieci
Pole czas ycia (TTL  time to live)
nadaje polu  czas ycia pewn warto
okre la, jak długo datagram mo e
Routery i w zły przetwarzaj ce datagram
pozostawa w sieci
zmniejszaj warto tego pola
W przypadku TTL=0 router likwiduje Standardowo  zmniejszenie o 1
Obsługa przeci e routerów: router rejestruje
datagram i wysyła komunikat do nadawcy
czas ycia datagramu i zmiejsza pole TTL o liczb
Zabezpieczenie przed niesko czonym sekund, jak datagram oczekiwał na obsług
Je li pole  czas ycia osi gnie 0, to router
kr eniem datagramu po sieci
likwiduje datagram
Opcje datagramów Opcje datagramów  c.d.
Pole  opcje IP wyst puje tylko Oktet kodu opcji jest podzielony na trzy
w niektórych datagramach pola:
Obsługa opcji jest integraln cz ci IP kopiuj Klasa opcji Numer opcji
0 1-2 3-7
Długo pola  zmienna w zale no ci od
rodzaju opcji
Znacznik kopiuj okre la jak dana opcja ma
by traktowana przy fragmentacji
W ka dym przypadku pole zawiera jeden
Klasa opcji i numer opcji w tej klasie
oktet kodu opcji; po nim mo e pojawi si
okre laj rodzaj opcji
oktet długo ci i oktety danych
Np. klasa 0  kontrola datagramów lub sieci
Klasa 2  poprawianie bł dów i pomiary
Przykład opcji: Przykład opcji:
opcja zapisywania trasy (RR ) opcja trasowania wg nadawcy
record route Source route
Kod (17) długo wska nik
Kod (7) długo wska nik
Pierwszy adres IP
Pierwszy adres IP
Drugi adres IP
Drugi adres IP
.......................................
.......................................
Nadawca tworzy pust list adresów Trasowanie rygorystyczne
Kolejne adresy wyznaczaj dokładn tras
Ka dy router obsługuj cy datagram umieszcza
Trasowanie swobodne
swój adres IP na li cie
Pomi dzy kolejnymi adresami z listy moga wyst powa
Pole wska nik wskazuje pierwsze wolne miejsce
równie inne routery
w li cie opcji
Przetwarzanie opcji przy
fragmentacji
przy fragmentacji opcje przetwarzane s
zgodnie z warto ci bitu kopiuj w polu kod
Niektóre opcje kopiowane s do
wszystkich fragmentów, niektóre
umieszczane tylko w jednym (np. RR)