Adresowanie IP

• Urządzenia sieciowe połączone przy pomocy mediów transmisyjnych wymagają protokołów sieciowych, które umożliwiają komunikację. Może to zostać zrealizowane przy pomocy protokołów warstw wyższych modelu ISO/OSI. W szczególności za komunikację sieciową odpowiada protokół IP, który wraz z innymi protokołami zastosowanymi w stosie protokołów TCP/IP stanowi podstawę działania współczesnych sieci komputerowych. 
• Protokół IP nie posiada mechanizmów sygnalizujących błędy oraz mechanizmów umożliwiających kontrolowanie przepływu pakietów.
• Z tego względu zgłaszaniem problemów z przesyłaniem datagramów oraz sterowaniem zajmuje się protokół ICMP. 
• Powszechnie stosowaną wersją protokołu IP jest wersja 4. Jednak ze względu na ograniczenia dotyczące adresowania logicznego spowodowane niedostateczną, w stosunku do potrzeb, liczbą bitów przeznaczonych na adres IP protokół ten będzie zastąpiony nowszą wersją IPv6.

IPv4

 Protokół IPv4 został szczegółowo opisany w dokumencie RFC 791. Sam protokół IP został opracowany do działania w sytuacjach ekstremalnych, np. w trakcie wojny. W normalnych warunkach jego funkcja sprowadza się do wyboru optymalnej trasy i przesyłania nią pakietów. W przypadku wystąpienia awarii, na którymś z połączeń protokół będzie próbował dostarczyć pakiety trasami alternatywnymi (nie zawsze optymalnymi). 
• Protokół IP jest podstawowym protokołem przesyłania pakietów w Internecie. Protokół IP jest protokołem bezpołączeniowym. Oznacza to, że w celu przesłania pakietów nie jest nawiązywane połączenie z hostem docelowym. Pakiety mogą być przesyłane różnymi trasami do miejsca przeznaczenia, gdzie są następnie składane w całość. Podobna zasada działa przy przesyłaniu listów tradycyjnym systemem pocztowym. Tutaj również w momencie wysyłania listu adresat nie musi potwierdzać, że przesyłkę odbierze. 
• Do przesyłania danych protokół IP używa specjalnego formatu pakietu. Pakiet ten składa się z nagłówka pakietu oraz danych do przesłania. Zgodnie z zasadą przesyłania strumieniowego dane protokołu IP są danymi pochodzącymi z wyższych warstw modelu ISO/OSI. Dane te są następnie enkapsulowane do postaci pakietu IP. Przy przejściu do warstwy łącza danych pakiet IP jest enkapsulowany do postaci ramki Ethernetowej.

Format pakietu IPv4

• Wersja (VERS) - pole 4-bitowe określające typ protokołu IP. Jeśli jest tam wpisana wartość 4 oznacza to wersję czwartą protokołu. Jeśli jest tam wartość 6 oznacza to IPv6. Rozróżnianie pomiędzy pakietami wersji 4 i 6 jest przeprowadzane już przy analizowaniu ramki warstwy drugiej poprzez badanie pola typu protokołu.
• Długość nagłówka (HLEN) - pole 4 bitowe określające długość datagramu wyrażoną jako wielokrotność słów 32 bitowych.
• Typ usługi (TOS ang. Type-of-Service) - 8-bitowe pole określające poziom ważności jaki został nadany przez protokół wyższej warstwy. Znaczenie poszczególnych bitów tego pola jest następujące: pierwsze 3 bity: wartość 0 - stopień normalny, wartość 7 - sterowanie siecią czwarty bit - O - prośba o krótkie czasy oczekiwania piąty bit - S - prośba o przesyłanie danych szybkimi łączamiszósty bit P - prośba o dużą pewność przesyłania danych bity 6, 7 nieużywane.
• Całkowita długość - pole 16-bitowe. Długość całego pakietu wyrażona w bajtach. W celu uzyskania długości pola danych należy odjąć od długości całkowitej długość nagłówka. Wartość minimalna wynosi 576 oktetów zaś maksymalna 65535 oktetów, tzn. 64 kB.
• Identyfikacja - 16 bitowe pole używane do określania numeru sekwencyjnego bieżącego datagramu.
• Znaczniki - 3 bitowe pole. Pierwszy najbardziej znaczący ma zawsze wartość 0. Kolejne znaczące bity sterują fragmentacją (0- oznacza, czy pakiet może zostać podzielony na fragmenty, 1 - nie może być podzielony). Trzeci bit oznacza: ostatni pakiet powstały w wyniku podzielenia (jeśli ma wartość 1) lub pakiet ze środka 0.
• Przesunięcie fragmentu - 13-bitowe pole służące do składania fragmentów datagramu.
• Czas życia (TTL, ang. Time To Live) - 8-bitowe pole określające liczbę routerów (przeskoków), przez które może być przesłany pakiet. Wartość tego pola jest zmniejszana przy przejście przez każdy router na ścieżce. Gdy wartość tego pola wynosi 0, wtedy pakiet taki jest odrzucany. Zasada ta pozwala na stosowanie mechanizmów zapobiegających zapętlaniu się tras routingu.
• Protokół - 8-bitowe pole określające, który z protokołów warstwy wyższej odpowiada za przetworzenie pola Dane.
• Suma kontrolna nagłówka - 16-bitowe pole z sumą kontrolną nagłówka pozwalającą stwierdzić, czy nie nastąpiło, naruszenie integralności nagłówka. Ze względu na fakt, że każdy router dokonuje zmian w nagłówku musi ona być przeliczona na każdym z routerów.
• Adres IP nadawcy - 32-bitowe pole z adresem IP nadawcy pakietu.
• Adres IP odbiorcy - 32-bitowe pole z adresem IP odbiorcy pakietu.
• Opcje - pole to nie występuje we wszystkich pakietach.
• Uzupełnienie (Wypełnienie) - pole to jest wypełnione zerami i jest potrzebne, żeby długość nagłówka była wielokrotnością 32 bitów (patrz-> Długość nagłówka) Dane - pole od długości do 64kB zawierające dane pochodzące z wyższych warstw.

Wartość pola "protokół" nagłówka IPv4

• 1 - ICMP (ang. Internet Control Message Protocol) - protokół komunikacyjny sterowania siecią Internet.
• 2 - IGMP (ang. Internet Group Message Protocol) - protokół zarządzania grupami Internetowymi.
• 6 – TCP - (ang. Transmission Control Protocol) - protokół sterujący transmisją.
• 8 - EGP - (ang. Exterior Gateway Protocol) - zewnętrzny protokół bramowy.
• 17 - UDP - (ang. User Datagram Protocol) - protokół datagramów użytkownika.

Pole opcji nagłówka pakietu IPv4

Protokół IPv6

Potrzeby wdrożenia:

• Wyczerpywanie się dostępnej przestrzeni adresowej w IPv6.
• Wymagane ustalone parametry transmisji dla ruchu multimedialnego trudne do zagwarantowania przez IPv4.
• Brak możliwości uwierzytelnienia nadawcy.

Budowa datagramu IPv6

• Pole priorytet pozwala na ustalenie ważności (priorytetu) pakietu – multimedia
• Etykieta przepływu – możliwość wskazania wrażliwości na zmiany czasów opóźnień
• Wydłużone pola adresów – 6.7*10^17 adresu na mm^2 powierzchni Ziemi

Adresacja w sieciach komputerowych

• Adres MAC – Adresacja fizyczna – warstwa łącza danych – Adres MAC jest adresem identyfikującym konkretne urządzenia i nadawanym przez producenta, 
• Adres IP – Adresacja logiczna – warstwa sieci – Adres IP jest adresem logicznym i nadawany w zależności od tego do jakiej sieci zostało podłączone dane urządzenie sieciowe,

Przydział adresu IP

• Organizacja przydzielająca: 
– Internet Assigned Numbers Authority (IANA) 

• Wersje adresacji: 
– IPv4 : 32 bity - dostępne adresy 2^32 
– IPv6: 128 bitów odstępne adresy 2^128 

• Struktura adresu: 
– Identyfikator sieci 
– Identyfikator hosta 
– Maska sieciowa - netmaska

Adresacja klasowa

Zasady adresowania

• pierwszą liczbą identyfikatora nie może być 127;
• identyfikator hosta nie może składać się z tych samych liczb 255;
• identyfikator hosta nie może składać się z samych zer;
• identyfikator hosta nie może powtórzyć się w sieci.

Ograniczenia adresacji z zastosowaniem klas

• Niedopasowanie liczby dostępnych adresów do faktycznej liczby hostów w sieci:

• nadmiarowość adresów w organizacjach z niewielką liczbą hostów (np. 25 hostów);
• brak adresów dla organizacji z dużą liczbą hostów (np. 300).

• Duże tablice routingu

Próby rozwiązania problemów z niedoborem adresów IPv4

• Tworzenie podsieci (1985 r.);
• Tworzenie podsieci o zróżnicowanej długości adresów (1987 r.);
• Bezklasowy routing międzydomenowy - CIDR (1993 r.);
• Wydzielenie prywatnych adresów IP;
• Translacja adresów sieciowych (NAT);
• Automatyczne przydzielanie adresów.

Adresy prywatne

Adresy IPv6

• Adres 128 bitowy 
• Zapisywany w postaci heksadecymalnej co 16 bitów np.: 

• 0432:5678:abcd:00ef:0000:0000:1234:4321
• 432:5678:abcd:ef:::1234:4321
• 0:0:0:0:0:FFFF:129.144.52.38

• Obecnie tunelowany w sieciach IPv6

POWRÓT DO STRONY GŁÓWNEJ