IPv4

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
IPv4
Название:

Internet Protocol version 4
Уровень (по модели OSI):

Сетевой
Семейство:

TCP/IP
Назначение протокола:

Адресация
Спецификация:

RFC 791
Основные реализации (клиенты):

реализации стека TCP/IP в Windows, Linux и BSD
Основные реализации (серверы):

реализации стека TCP/IP в Windows, Linux и BSD

IPv4 (англ. Internet Protocol version 4) — четвёртая версия IP протокола, первая широко используемая версия.

IPv4 описан в RFC 791 (сентябрь 1981 года), заменившем RFC 760 (январь 1980 года).

Содержание

[править] Адресация

IPv4 использует 32-битные (четырёхбайтные) адреса, ограничивающие адресное пространство 4 294 967 296 (232) возможными уникальными адресами.

Удобной формой записи IP-адреса (IPv4) является запись в виде четырёх десятичных чисел (от 0 до 255), разделённых точками, например, 192.168.0.1. (или 128.10.2.30 — традиционная десятичная форма представления адреса)

[править] Представление адреса


Форма записи Пример Преобразование из десятичной нотации с точками
Десятичная с точками (англ.) 192.0.2.235 —
Шестнадцатеричная с точками 0xC0.0x00.0x02.0xEB Каждый октет преобразуется в шестнадцатеричную форму
Восьмеричная с точками 0300.0000.0002.0353 Каждый октет преобразуется в восьмеричную форму
Шестнадцатеричная 0xC00002EB Конкатенация октетов из шестнадцатеричной нотации с точками
Десятичная 3221226219 32-битное число в десятичной форме
Восьмеричная 030000001353 32-битное число в восьмеричной форме

[править] Зарезервированные адреса

Некоторые адреса IPv4 зарезервированы для специальных целей и не должны быть глобально маршрутизируемыми.

Подсеть Назначение
0.0.0.0/8[1] Адрес источника пакета
127.0.0.0/8[1] Подсеть для коммуникаций внутри хоста (см. localhost)
169.254.0.0/16[2] Канальные (link-local) адреса
192.0.2.0/24[3] Для примеров и документации
198.51.100.0/24[3] Для примеров и документации
203.0.113.0/24[3] Для примеров и документации
198.18.0.0/15[4] Для стендов тестирования производительности
10.0.0.0/8[5] Для использования в частных сетях
172.16.0.0/12[5] Для использования в частных сетях
192.168.0.0/16[5] Для использования в частных сетях
240.0.0.0/4[6] Зарезервировано для использования в будущем
255.255.255.255[7] Широковещательный адрес

Подсеть 224.0.0.0/4 зарезервирована для многоадресной рассылки.

[править] Структура пакета

Пакет IP содержит 14 полей, из которых 13 являются обязательными. Четырнадцатое поле предназначено для необязательных опций. Поля используют порядок байтов от старшего к младшему, старшие биты идут первыми. Первый бит имеет номер 0. Таким образом, например, поле с версией находится в четырех старших битах первого байта.

Смещение в битах 0–3 4–7 8–13 14-15 16–18 19–31
0 Версия Размер заголовка Differentiated Services Code Point Explicit Congestion Notification Размер пакета
32 Идентификатор Флаги Смещение фрагмента
64 Время жизни Протокол Контрольная сумма заголовка
96 Адрес источника
128 Адрес назначения
160 Опции ( если размер заголовка > 5 )
160
или
192+		  
Данные
 
Версия 
Первым полем пакета является версия протокола размером в четыре бита. Для IPv4 это 4.
Размер заголовка 
Следующие четыре бита содержат размер заголовка пакета в 32-х битных словах. Поскольку число опций не постоянно, указание размера важно для отделения заголовка от данных. Минимальное значения равно 5 (5×32=160 бит, 20 байт), максимальное — 15 (60 байт).
Differentiated Services Code Point (DSCP)
Изначально называлось «тип обслуживания» (Type of Service, ToS), в настоящее время определяется RFC2474 как «Differentiated Services». Используется для разделения трафика на классы обслуживания, например для установки чувствительному к задержкам трафику, такому как VoIP большего приоритета.
Указатель перегрузки (Explicit Congestion Notification, ECN) 
Предупреждение о перегрузке сети без потери пакетов. Является необязательной функцией и используется только если оба хоста ее поддерживают.
Размер пакета 
16-битный полный размер пакета в байтах, включая заголовок и данные. Минимальный размер равен 20 байтам (заголовок без данных), максимальный — 65535 байт. Хосты обязаны поддерживать передачу пакетов размером не менее 576 байт, но современные реализации обычно поддерживают гораздо больший размер. Пакеты большего размера, чем поддерживает канал связи, фрагментируются.
Идентификатор 
Преимущественно используется для идентификации фрагментов пакета если он был фрагментирован. Существуют эксперименты по его использованию для других целей, таких как добавление информации о трассировке пакета для упрощения отслеживания пути пакета с подделанным адресом источника.[8]
Флаги 
Поле размером три бита содержащее флаги контроля над фрагментацией. Биты, от старшего к младшему, означают:
  • 0: Зарезервирован, должен быть равен 0[9].
  • 1: Не фрагментировать
  • 2: У пакета еще есть фрагменты
Если установлен флаг «не фрагментировать», то в случае необходимости фрагментации такой пакет будет уничтожен. Может использоваться для передачи данных хостам, не имеющим достаточных ресурсов для обработки фрагментированных пакетов.
Флаг «есть фрагменты» должен быть установлен в 1 у всех фрагментов пакета, кроме последнего. У нефрагментированных устанавливается в 0 — такой пакет считается собственным последним фрагментом.
Смещение фрагмента 
Поле размером в 13 бит, указывает смещение текущего фрагмента от начала передачи фрагментированного пакета в блоках по 8 байт. Позволяет (213-1)×8=65528 байт смещения, что превышает максимальный размер пакета. Первый фрагмент в последовательности имеет нулевое смещение.
«Время жизни» (Time to Live, TTL) пакета. 
Позволяет предотвратить закольцовывание пакетов в сети путем уничтожения пакетов, превысивших время жизни. Указывается в секундах, интервалы менее секунды округляются до одной секунды. На практике каждый маршрутизатор уменьшает время жизни пакетов на единицу (что справедливо при существующих типичных задержках в сети). Пакеты, время жизни которых стало равно нулю уничтожаются, а отправившему посылается сообщение ICMP Time Exceeded. На отправке пакетов с разным временем жизни основана трассировка их пути прохождения (traceroute).
Протокол 
Указывает, данные какого протокола содержит пакет (например, TCP или ICMP). Присвоенные номера протоколов можно найти на сайте IANA[10].
Контрольная сумма заголовка 
16-битная контрольная сумма, используемая для проверки целостности заголовка. Каждый хост или маршрутизатор сравнивает контрольную сумму заголовка со значением этого поля и отбрасывает пакет, если они не совпадают. Целостность данных IP не проверяет — она проверяется протоколами более высоких уровней (такими, как TCP или UDP), которые тоже используют контрольные суммы.
Поскольку TTL уменьшается на каждом шаге прохождения пакета, сумма тоже должна вычисляться на каждом шаге. Метод пересчета контрольной суммы определен в RFC1071[11].
Адрес источника 
32-х битный адрес отправителя пакета. Может не совпадать с настоящим адресом отправителя из-за трансляции адресов.
Адрес назначения 
32-х битный адрес получателя пакета.
Опции 
За адресом назначения может следовать поле дополнительных опций, но оно используется редко. Размер заголовка в этом случае должен быть достаточным чтобы вместить все опции (с учетом дополнения до целого числа 32-х битных слов).
Если список опций не является концом заголовка, он должен оканчиваться опцией 0x00. Опции имеют следующий формат:
Поле Размер в битах Описание
Копировать 1 Устанавливается в 1 если требуется копировать опции в заголовки всех фрагментов.
Класс опции 2 0 для «управляющих» опций и 2 для опций «измерений и отладки». 1 и 3 зарезервированы.
Номер опции 5 Указывает опцию.
Размер опции 8 Указывает размер опции (с учетом этого поля). Может не указываться для опций без аргументов.
Аргументы опции Переменный Дополнительные данные, используемые опцией.
  • Замечание: Размер заголовка более 5 указывается на присутствие опций и необходимость их обработки.
  • Замечание: Поля «копировать», «класс опции» и «номер опции» иногда называют одним восьмибитным полем «тип опции».

[править] Исчерпание адресного пространства

Основная статья: Исчерпание IPv4-адресов

Уже в 80-х годах стало очевидно, что распределение адресного пространства происходит значительно более быстрыми темпами, чем было заложено в архитектуру IPv4. Это привело сначала к появлению классовой адресации, позднее бесклассовой адресации, и в конечном итоге к разработке нового протокола IPv6.

В феврале 2011 года IANA выделила 5 последних блоков адресов RIRам. По прогнозам у региональных регистраторов блоки начнут заканчиваться во второй половине 2011 года.[12]

[править] См. также

П:
 В Википедии есть портал
«Компьютерные сети»

[править] Примечания

  1. ↑ 1 2 RFC1700: Assigned Numbers  (англ.)
  2. ↑ [http://www.rfc-editor.org/rfc/rfc3927.txt RFC3927: Dynamic Configuration of IPv4 Link-Local Addresses ] (англ.)
  3. ↑ 1 2 3 RFC5737: IPv4 Address Blocks Reserved for Documentation (англ.)
  4. ↑ RFC2544: Benchmarking Methodology for Network Interconnect Devices (англ.)
  5. ↑ 1 2 3 RFC1918: Address Allocation for Private Internets (англ.)
  6. ↑ RFC3330: Special-Use IPv4 Addresses (англ.)
  7. ↑ BROADCASTING INTERNET DATAGRAMS (англ.)
  8. ↑ Savage, Stefan Practical network support for IP traceback. Проверено 6 сентября 2010.
  9. ↑ В качестве первоапрельской шутки предложен означать злонамеренность пакета («evil bit»)
  10. ↑ Assigned Internet Protocol Numbers (англ.)
  11. ↑ Computing the Internet Checksum (англ.)
  12. ↑ IPv4 Address Report
Компьютерная сеть Это заготовка статьи о компьютерных сетях. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её.
Есть более полная статья
 В другом языковом разделе есть более полная статья IPv4 (англ.)
Вы можете помочь проекту, расширив текущую статью с помощью перевода.
Источник — «http://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=IPv4&oldid=40181673»
Личные инструменты
Пространства имён
Варианты
Действия
Навигация
Участие
Печать/экспорт
Инструменты
На других языках