Internet Protocol

Funcția

Protocolul Internet transmite informații de la un computer sursă la un computer de destinație. Acesta trimite aceste informații sub formă de pachete.

Există două versiuni ale Protocolului Internet utilizate în prezent: IPv4 și IPv6, IPv4 fiind versiunea cea mai utilizată. IP oferă, de asemenea, calculatoarelor o adresă IP pentru a se identifica între ele, la fel ca o adresă fizică tipică.

IP este protocolul principal din stratul Internet al suitei de protocoale Internet, care este un set de protocoale de comunicații format din șapte straturi de abstractizare (a se vedea modelul OSI),

Scopul și sarcina principală a IP este livrarea de datagrame de la gazda sursă (computerul sursă) la gazda destinație (computerul receptor) pe baza adreselor acestora. Pentru a realiza acest lucru, IP include metode și structuri pentru introducerea de etichete (informații despre adrese, care fac parte din metadate) în cadrul datagramelor. Procesul de introducere a acestor etichete în datagrame se numește încapsulare.Gândiți-vă la o anologie cu sistemul poștal. IP este similar cu sistemul poștal american în sensul că permite ca un pachet (o datagramă) să fie adresat (încapsulare) și introdus în sistem (Internet) de către expeditor (gazdă sursă). Cu toate acestea, nu există o legătură directă între expeditor și destinatar. 

Pachetul (datagrama) este aproape întotdeauna împărțit în bucăți, dar fiecare bucată conține adresa destinatarului (gazda de destinație). În cele din urmă, fiecare bucată ajunge la destinatar, adesea pe rute diferite și la momente diferite. Aceste rute și timpuri sunt, de asemenea, determinate de sistemul poștal, care este IP. Cu toate acestea, sistemul poștal (în straturile de transport și de aplicație) pune laolaltă toate piesele înainte de a le livra destinatarului (gazdă de destinație).

Notă: IP este, de fapt, un protocol fără conexiune, ceea ce înseamnă că circuitul către receptor (gazdă de destinație) nu trebuie să fie configurat înainte de transmisie (de către gazda sursă). Continuând analogia, nu este nevoie să existe o conexiune directă între adresa fizică de retur de pe scrisoare/pachet și adresa destinatarului înainte ca scrisoarea/pachetul să fie trimis.

Inițial, IP a fost un serviciu de datagramă fără conexiune într-un program de control al transmisiei creat de Vint Cerf și Bob Kahn în 1974. Atunci când s-au aplicat formate și reguli pentru a permite conexiuni, a fost creat Protocolul de control al transmisiei orientat spre conexiune. Cele două formează împreună suita de protocoale Internet, denumită adesea TCP/IP.

Protocolul Internet versiunea 4 (IPv4) a fost prima versiune majoră a IP. Acesta este protocolul dominant al internetului. Cu toate acestea, iPv6 este activ și în uz, iar implementarea sa este în creștere în întreaga lume.

Adresarea și rutarea sunt cele mai complexe aspecte ale IP. Cu toate acestea, inteligența în rețea este localizată în noduri (puncte de interconectare a rețelei) sub forma unor routere care transmit datagramele către următoarea poartă cunoscută pe traseul către destinația finală. Ruterele utilizează protocoale de gateway interior (IGP) sau protocoale de gateway extern (EGP) pentru a ajuta la luarea deciziilor de redirecționare a rutelor. Rutele sunt determinate de prefixul de rutare din cadrul datagramelor. Prin urmare, procesul de rutare poate deveni complex. Dar, la viteza luminii (sau aproape), inteligența de rutare determină cea mai bună rută, iar bucățile de datagramă și datagrama ajung în cele din urmă toate la destinație

Pachete IP

Pachetele IP sau datagrama au două părți. Prima parte este antetul, care este ca o etichetă pe un plic. A doua parte este sarcina utilă, care este ca o scrisoare în interiorul unui plic. Antetul conține adresele IP sursă și destinație, precum și câteva informații suplimentare. Aceste informații se numesc metadate și se referă la pachetul în sine. Introducerea datelor într-un pachet cu antet reprezintă încapsulare.

Rutarea

Fiecare computer dintr-o rețea efectuează un anumit tip de rutare. Calculatoarele dedicate vorbesc între ele pentru a afla unde să trimită pachetele. Aceste calculatoare se numesc routere și comunică între ele folosind protocoale de rutare.

La fiecare salt în călătoria unui pachet, un computer citește antetul. Computerul vede adresa IP de destinație și își dă seama unde să trimită pachetul.

Fiabilitate

ARPANET, strămoșul timpuriu al internetului, a fost conceput pentru a supraviețui unui război nuclear. În cazul în care un computer era distrus, comunicarea între toate celelalte calculatoare continua să funcționeze. Rețelele de calculatoare încă mai urmează același design.

Calculatoarele care vorbesc între ele se ocupă de funcțiile "inteligente" pentru a simplifica rețelele de calculatoare. Nodurile finale vor verifica dacă există erori, în locul unei autorități centrale. Păstrarea funcțiilor "inteligente" în calculatoarele sau nodurile finale respectă principiul end-to-end.

Protocolul Internet trimite pachete fără a se asigura că acestea ajung în siguranță. Aceasta este livrarea în cel mai bun efort și nu este fiabilă. Pachetele ar putea fi încurcate, pierdute, duplicate sau primite în altă ordine. Protocoalele de nivel superior, cum ar fi Protocolul de control al transmisiei (TCP), asigură livrarea corectă a pachetelor. IP este, de asemenea, fără conexiune, deci nu ține evidența comunicațiilor.

Internet Protocol Version 4 (IPv4) utilizează o sumă de control pentru a verifica dacă există erori într-un antet IP. Fiecare sumă de control este unică pentru o combinație sursă/destinație. Un nod de rutare generează o nouă sumă de control atunci când primește un pachet. În cazul în care noua sumă de control este diferită de cea veche, nodul de rutare știe că pachetul este greșit și îl aruncă. IPv6 pornește de la premisa că un alt protocol va verifica dacă există erori și omite suma de control. Acest lucru are ca scop îmbunătățirea performanței.

Istoric

În 1974, Institutul Inginerilor Electrici și Electroniști a publicat o lucrare intitulată "A Protocol for Packet Network Intercommunication". Documentul descria o modalitate prin care computerele puteau comunica între ele folosind comutarea de pachete. O parte importantă a acestei idei a fost "Programul de control al transmisiei". Programul de control al transmisiei era prea mare, așa că a fost împărțit în TCP și IP. Acest model se numește acum DoD Internet Model și Internet Protocol Suite, sau modelul TCP/IP.

Versiunile 0-3 ale IP au fost experimentale și au fost utilizate între 1977 și 1979.

Adresele IPv4 se vor epuiza, deoarece numărul de adrese posibile este finit. Pentru a remedia această problemă, IEEE a creat IPv6, care are și mai multe adrese. În timp ce IPv4 are 4,3 miliarde de adrese, IPv6 are 340 de miliarde de adrese. Acest lucru înseamnă că nu vom rămâne niciodată fără adrese IPv6. IPv5 a fost rezervat pentru protocolul Internet Stream, care a fost utilizat doar în mod experimental.