Κεφάλαιο 7 Διαδικτύωση-Internet 7.5 Πρωτόκολλο ΙΡ (Internet Protocol)

Βασικά χαρακτηριστικά Αποτελεί το βασικό πρωτόκολλο του επιπέδου δικτύου του μοντέλου TCP/IP Βασίζεται στα αυτοδύναμα πακέτα (datagrams) Τα αυτοδύναμα πακέτα μεταδίδονται- προωθούνται αναξάρτητα το ένα από το άλλο Δεν εξασφαλίζει αξιόπιστη μετάδοση Δεν απαιτεί αποκατάσταση σύνδεσης (connectionless)

Τρόπος λειτουργίας Το ΙΡ παραλαμβάνει τμήματα (segments) από το TCP ή το UDP Τα τμήματα αυτά περιέχουν στην επικεφαλίδα τη διεύθυνση προορισμού, που ενδιαφέρει το πρωτόκολλο ΙΡ Σημείωση: Το ΙΡ δεν ενδιαφέρεται για το περιεχόμενο-δεδομένα των τμημάτων ή για το αν έχουν σχέση μεταξύ τους.

Τρόπος λειτουργίας Όταν το ΙΡ λαμβάνει κάποιο τμήμα από το επίπεδο μεταφοράς, προσθέτει τη δική του επικεφαλίδα και προκύπτει το αυτοδύναμο πακέτο (datagram) Ένα datagram έχει μέγιστο μέγεθος 64ΚΒ Τέλος, το ΙΡ εντοπίζει την κατάλληλη διαδρομή για να προωθήσει ξεχωριστά το κάθε αυτοδύναμο στον προορισμό Μόλις βρεθεί η διαδρομή, το αυτοδύναμο πακέτο (datagram) μεταδίδεται μέσω του φυσικού μέσου π.χ. καλώδιο

Προώθηση-ενθυλάκωση των δεδομένων στο μοντέλο TCP/IP Δεδομένα H/Y A αποστολέας ΕΠΙΠΕΔΟ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ (FTP, SMTP ΚΛΠ) ΕΠΙΠΕΔΟ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ (TCP, UDP) Δεδομένα Επικεφαλίδα TCP (ή UDP) Δεδομένα ΕΠΙΒΕΒΑΙΩΣΗ ΑΡΙΘΜΟΣ ΣΕΙΡΑΣ ΘΥΡΑ ΠΡΟΟΡΙΣΜΟΥ ΘΥΡΑ ΠΗΓΗΣ ΕΠΙΠΕΔΟ ΔΙΚΤΥΟΥ (ΙP, ICMP) Δεδομένα Επικεφαλίδα TCP (ή UDP) Επικεφαλίδα IP Δεδομένα Επικεφαλίδα TCP (ή UDP) ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΗ ΙΡ Δ/ΝΣΗ ΠΡΟΟΡΙΣΜ. ΙΡ Δ/ΝΣΗ ΠΗΓΗΣ ΠΡΩΤΟΚΟ ΛΛΟ ΕΠΙΠΕΔΟ ΠΡΟΣΒΑΣΗΣ ΣΤΟ ΦΥΣΙΚΟ ΜΕΣΟ (Ethernet, Token Ring) Επικεφαλίδα TCP (ή UDP) Δεδομένα Επικεφαλίδα IP Επικεφαλίδα Ethernet trailer Τμήμa (segment) Αυτοδύναμο πακέτο ΙΡ (datagram) Μετάδοση σημάτων (bits) προς τον Λήπτη μέσω καλωδίου frame

Προώθηση των πακέτων Υπάρχει περίπτωση το datagram να είναι μεγαλύτερο σε μέγεθος από το frame που μπορεί να υποστηρίξει το φυσικό μέσο Τότε το IP σπαει το datagram σε περισσότερα κομμάτια, τα fragments, για να περάσουν από το φυσικό μέσο (π.χ. καλώδιο) Η διάσπαση του ΙΡ πακέτου σε fragments γίνεται στον 1ο router που αντιλαμβάνεται ότι δεν μπορεί να προωθήσει το πακέτο λόγω μεγέθους Τα fragments είναι κι αυτά αυτοδύναμα πακέτα που το καθένα ακολουθεί το δρόμο του Όλα τα κομμάτια (datagrams & fragments) επανασυντίθενται στον λήπτη

Δομή ενός ΙΡ πακέτου

Τα πεδία της επικεφαλίδας ενός ΙΡ πακέτου Αναγνώριση (Identification) -έχει μέγεθος 16 bit -είναι το πεδίο της επικεφαλίδας που βοηθά το ΙΡ να καταλάβει ποιο κομμάτι (fragment) ανήκει σε ποιο αυτοδύναμο πακέτο (datagram). -όλα τα κομμάτια του ίδιου πακέτου έχουν σε αυτό το πεδίο την ίδια τιμή (τον ίδιο αριθμό) Π.χ. ένα αυτοδύναμο πακέτο μεγέθους 1000 οκτάδων με τιμή Αναγνώριση=15 σπάει σε δύο κομμάτια (fragment1,fragment2) των 500 οκτάδων => τα fragment1 και fragment2 έχουν στην επικεφαλίδα Αναγνώριση=15

MF (More Fragments) -Τα πεδίο αυτό έχει μέγεθος 1 bit -Βοηθά το πρωτόκολλο ΙΡ να καταλάβει αν το πακέτο δεδομένων που έλαβε είναι datagram ή fragment -Αν MF=1 σημαίνει πως το πακέτο έσπασε σε κομμάτια (fragments) και ακολουθούν κι άλλα Αν MF=0 τότε: 1) είναι το τελευταίο όλων των fragment ενός πακέτου 2) είναι αυτοδύναμο πακέτο που δεν έσπασε (εξαρτάται κι από άλλα πεδία όπως π.χ. Αναγνώριση)

DF (Don’t Fragment) -Το πεδίο έχει μέγεθος 1 bit -Χρησιμοποιείται όταν ένα αυτοδύναμο πακέτο δεν πρέπει να σπάσει σε μικρότερα κομμάτια (π.χ. επειδή μπορεί ο λήπτης αδυνατεί να συναρμολογήσει τα κομμάτια) -Αν DF=1 το πακέτο απαγορεύεται να σπάσει σε fragments Αν DF=0 το πακέτο μπορεί να σπάσει σε fragments -Αν ένα πακέτο πρέπει να μεταδοθεί χωρίς να σπάσει τότε είτε αναζητείται εναλλακτική κατάλληλη διαδρομή είτε απορρίπτεται

Δείκτης Εντοπισμού Τμήματος (Δ.Ε.Τ.) -Δείχνει τη θέση στην οποία πρέπει να τοποθετηθεί ένα fragment για να συναρμολογηθεί όλο το αυτοδύναμο πακέτο -Είναι ένας αριθμός μεγέθους 13 bit που δείχνει από ποια οκτάδα δεδομένων και μετά πρέπει να τοποθετηθούν τα δεδομένα ενός fragment -Μετριέται σε οκτάδες οκτάδων (οκτάδες από byte)

Π.χ. ένα πακέτο μεγέθους 1400 οκτάδων σπάει σε 3 fragments, για να μεταδοθεί, ως εξής: 1ο fragment: 600 οκτάδες 2ο fragment: 600 οκτάδες 3ο fragment: 200 οκτάδες Στην επικεφαλίδα του 1ου fragment είναι Δ.Ε.Τ.= 0 Στην επικεφαλίδα του 2ου fragment είναι Δ.Ε.Τ.= 75 (600/8) Στην επικεφαλίδα του 3ου fragment είναι Δ.Ε.Τ.=150 (1200/8)

Διεύθυνση Πηγής -έχει μέγεθος 32 bit -δείχνει την ΙΡ δ/νση του αποστολέα -είναι απαραίτητη για να μπορεί ο λήπτης να γνωρίζει ποιος στέλνει το πακέτο Διεύθυνση Προορισμού - έχει μέγεθος 32 bit - δείχνει την ΙΡ δ/νση του λήπτη -είναι απαραίτητη για να γνωρίζουν οι δρομολογητές (routers) προς τα πού κατευθύνεται το πακέτο

Αριθμός Πρωτοκόλλου -Έχει μέγεθος 8 bit -Δείχνει στο πρωτόκολλο ΙΡ από τη πλευρά του λήπτη σε ποιο πρωτόκολλο του πιο πάνω επιπέδου πρέπει να παραδώσει το πακέτο -Οι τιμές που μπορεί να πάρει το πεδίο είναι: 6 (για το TCP), 17 (για το UDP)

Άθροισμα Ελέγχου -Έχει μέγεθος 16 bit -Είναι πεδίο που επιτρέπει στο ΙΡ από την πλευρά του λήπτη να ελέγξει την επικεφαλίδα ενός πακέτου -Ο έλεγχος της επικεφαλίδας είναι σημαντικός γιατί σε όλη τη διαδρομή του πακέτου συντελούνται πολλές αλλαγές

Έκδοση -Έχει μέγεθος 4 bit -Δείχνει την έκδοση του πρωτοκόλλου ΙΡ, από την πλευρά του αποστολέα, με βάση την οποία δημιουργήθηκε το πακέτο -Καλό είναι οι ενδιάμεσοι διαχειριστές του πακέτου να ακολουθούν την ίδια έκδοση

Μήκος Επικεφαλίδας -Έχει μέγεθος 8 bit -Δείχνει πόσο μέγεθος έχει η επικεφαλίδα ενός πακέτου. -Το μετρά σε λέξεις των 32bit -Αν δεν υπάρχει το μεταβλητό τμήμα της επικεφαλίδας στο ΙΡ πακέτο,τότε η τιμή που παίρνει το Μήκος Επικεφαλίδας είναι:5

ΙΡ επιλογές Αν υπάρχει το μεταβλητό τμήμα (ΙΡ επιλογές), τότε συμπληρώνεται και το πεδίο Συμπλήρωση με μηδενικά ώστε το μήκος να είναι συνολικά 32bit.Τότε το Μήκος Επικεφαλίδας παίρνει τιμή:6 Το πεδίο ΙΡ επιλογές χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις όπως η καταγραφή της διαδρομής του πακέτου, σε θέματα ασφάλειας κλπ. Δεν είναι πάντα απαραίτητο.

Συνολικό Μήκος -Έχει μέγεθος 16 bit -Μετρά το συνολικό μέγεθος του πακέτου (επικεφαλίδα+δεδομένα) -Η μέγιστη τιμή που μπορεί να πάρει είναι bytes (64ΚΒ) -Αν το πακέτο σπάσει σε fragments τότε το πεδίο παίρνει σαν τιμή το μέγεθος του κάθε fragment και όχι όλου του πακέτου

Είδος Εξυπηρέτησης -Έχει μέγεθος 8 bit -Προσδιορίζει τι είδους εξυπηρέτηση ζητάει ο αποστολέας για το συγκεκριμένο πακέτο Π.χ. αν πρέπει να φτάσει γρήγορα ανεξαρτήτως ποιότητας εξυπηρέτησης ή αν πρέπει να φτάσει σωστά ανεξαρτήτου χρόνου.

Χρόνος Ζωής -Έχει μέγεθος 8 bit -Είναι μετρητής που δείχνει πόσο θα επιβιώσει ένα πακέτο. Παίρνει τιμές από (2 8 ) -Η τιμή έναρξης δίνεται από πρωτόκολλο ανώτερου επιπέδου που δημιουργεί το πακέτο. -Κάθε φορά που το πακέτο περνά από έναν router η τιμή του πεδίου μειώνεται κατά 1 -Αν Χρόνος Ζωής=0 τότε το πακέτο απορρίπτεται γιατί θεωρείται είτε πως έχει χαθεί και καθυστερεί είτε πως έχει μπλεχτεί σε κυκλική πορεία (loop) στο δίκτυο είτε έχει λάθος ΙΡ προορισμού