Физический и канальный уровень

Стек TCP/IP не подразумевает использования каких-либо определенных протоколов уровня доступа к среде передачи и физических сред передачи данных. От уровня доступа к среде передачи требуется наличие интерфейса с модулем IP, обеспечивающего передачу IP-пакетов. Также требуется обеспечить преобразование IP-адреса узла сети, на который передается IP-пакет, в MAC-адрес. Часто в качестве уровня доступа к среде передачи могут выступать целые протокольные стеки, тогда говорят об IP поверх ATM, IP поверх IPX, IP поверх X.25 и т.п.

Межсетевой уровень и протокол IP (Internet Protocol)

Основу межсетевого уровня составляет IP-протокол. Пакет, передаваемый по сети Internet, называют IP-дейтаграммой или IP-пакетом.

Межсетевой протокол IP является дейтаграммным протоколом без установления соединения, не обеспечивающим надежную доставку пакетов. Основными функциям протокола IP являются:

· перенос между сетями различных типов адресной информации в унифицированной форме;

· сборка и разборка пакетов при передаче их между сетями с различным максимальным значением длины пакета.

Основными характеристиками протокола IP являются:

· формат IP пакета;

· способ обработки конфликтных ситуаций;

· способ маршрутизации.

"Ненадежность доставки":

· не гарантируется доставка пакетов получателю;

· по пути следования пакет может быть утерян, продублирован, задержан;

· пакеты могут быть доставлены с нарушением порядка следования.

Для доставки пакетов не требуется предварительного установления соединения (т.е. пути следования пакетов), так как каждый пакет считается независимым от остальных. Поэтому пакеты от отправителя до получателя могут проходить по разным маршрутам.

В протоколе IP применяют четыре основных механизма для обеспечения межсетевых услуг: вид обслуживания, время жизни, контрольная сумма заголовка, дополнительные возможности (опции).

Рассмотрим межсетевые услуги более подробно.

Вид обслуживанияиспользуется для указания требуемого качества обслуживания межсетевой дейтаграммы (МД) при её передаче через межсетевую систему.

Время жизни является указателем верхней границы времени существования некоторой межсетевой дейтаграммы в сети. Этот указатель задаётся отправителем и уменьшается по мере движения МД по точкам маршрута (по шлюзам), если время МД становится нулевым до того, как она достигнет получателя, то эта дейтаграмма уничтожается.

Контрольная сумма заголовка обеспечивает защиту данных в нём, если модуль обнаруживает ошибку в заголовке, то эта МД уничтожается модулем, который её обнаружит.

Дополнительные возможностиобеспечивают выполнение некоторых дополнительных услуг, например, по защите данных, специальной маршрутизации.

Межсетевая дейтаграмма

Структура пакета: заголовок и блок данных.

В заголовок IP-пакета включен набор правил, обеспечивающих доставку пакета данных получателю. В этих правилах оговариваются способы обработки пакетов узлами сети и маршрутизаторами, а также условия, при возникновении которых должны генерироваться сообщения об ошибке, а пакеты удаляться из сети.

Версия	Длина заголовка	Тип сервиса	Полная длина пакета
Общий идентификатор	Флаг	Фрагментное смещение
Время жизни	Тип протокола	Контрольная сумма заголовка
IP-адрес отправителя
IP-адрес получателя
Вспомогательные параметры IP (опции IP)	Заполнитель (дополнение до 32 бит)
Данные ...

Рисунок Формат IP-пакета

Функциональное назначение полей заголовка.

Поле «Версия»указывает номер версии данного протокола межсетевого уровня. В настоящее время наряду с 4-й версией протокола (т.е. в поле — 0100) начинается использование протокола 6-й версии (т.е. в поле — 0110).

Поле «Длина IP-заголовка» указывает длину заголовка межсетевой дейтаграммы в 32-разрядных словах. Минимальная длина — пять слов, максимальная длина — пятнадцать 32-разрядных слов (на рисунке заголовок имеет шесть слов).

Поле «Тип сервиса»указывает параметрытребуемого качества обслуживания.

9 10 11 12 13 14 15 16

П р и о р и т е т Р е з е р в

Приоритет предоставляет возможность присвоить код приоритета каждой дейтаграмме:

000 — обычная дейтаграмма;

001 — приоритетная дейтаграмма;

010 — «Срочно»;

011 — «Молния»;

100 — «Сверхмолния»;

111 — сетевой управляющий пакет.

D (delay) — задержка: 0 — нормальная задержка;

1 — высокая задержка.

Т (throughput) — производительность (пропускная способность):

0 — нормальная; 1 — высокая.

R (reliability) — надёжность: 0 — нормальная надёжность;

1 — высокая надёжность.

С (cost) — стоимость: 0 — нормальная стоимость;

1 — высокая стоимость.

Поле «Полная длина пакета» указывает на длину МД в байтах (октетах), включая заголовок и данные. Рекомендуется использовать дейтаграмму длиной 576 байт (т.е. 4608 разрядов) — 552 байта данные плюс 24 байта заголовок.

Поле «Общий идентификатор» предназначено для сборки фрагментов межсетевых дейтаграмм.

Поле «Фрагментное смещение» указывает место данного фрагмента в межсетевой дейтаграмме. Первый фрагмент имеет смещение, равное нулю.

Поле «Флаг»:

17 18 19

0 – резерв 0 – фрагментация 0 – последний фрагмент

разрешена 1 – промеж. фрагмент

1 – фрагментация

не разрешена