Lapisan mana yang dimiliki oleh protokol IP?

Protokol IP tergolong dalam lapisan rangkaian. IP merujuk kepada Internet Protocol, singkatan Internet Protocol Ia adalah protokol lapisan rangkaian dalam sistem TCP/IP (bersamaan dengan lapisan rangkaian model OSI Ia boleh memberikan pelbagai maklumat protokol kepada lapisan pengangkutan, seperti TCP , UDP, dsb. Seterusnya, paket maklumat IP boleh diletakkan pada lapisan pautan dan dihantar melalui pelbagai teknologi seperti rangkaian Ethernet dan Token Ring.

Persekitaran pengendalian tutorial ini: sistem Windows 7, komputer Dell G3.

IP merujuk kepada Internet Protocol, singkatan Internet Protocol, iaitu protokol lapisan rangkaian dalam sistem TCP/IP. Tujuan mereka bentuk IP adalah untuk meningkatkan kebolehskalaan rangkaian: pertama, untuk menyelesaikan masalah Internet dan merealisasikan kesalinghubungan rangkaian berskala besar dan heterogen kedua, untuk memisahkan hubungan gandingan antara aplikasi rangkaian peringkat atas dan teknologi rangkaian asas; memudahkan kedua-duanya. Mengikut prinsip reka bentuk hujung ke hujung, IP hanya menyediakan perkhidmatan penghantaran paket tanpa sambungan, tidak boleh dipercayai, usaha terbaik kepada hos.

IP ialah teras kepada keseluruhan suite protokol TCP/IP dan asas Internet. IP terletak dalam lapisan rangkaian model TCP/IP (bersamaan dengan lapisan rangkaian model OSI Ia boleh menyediakan pelbagai maklumat protokol kepada lapisan pengangkutan, seperti TCP, UDP, dan lain-lain paket maklumat; diletakkan dalam lapisan pautan Ditransmisikan melalui pelbagai teknologi seperti rangkaian Ethernet dan Token Ring.

Untuk menyesuaikan diri dengan rangkaian heterogen, IP menekankan kebolehsuaian, kesederhanaan dan kebolehkendalian serta membuat pengorbanan tertentu dalam kebolehpercayaan. IP tidak menjamin masa penghantaran dan kebolehpercayaan paket, dan paket yang dihantar mungkin hilang, diduplikasi, ditangguhkan atau tidak teratur.

Kandungan utama protokol ip

IP terutamanya merangkumi tiga aspek: skema pengalamatan IP, format pengkapsulan paket dan peraturan pemajuan paket.

Peraturan pemajuan paket IP

Penghala memajukan hanya berdasarkan alamat rangkaian. Apabila paket data IP dimajukan melalui penghala, jika rangkaian sasaran disambungkan terus ke penghala tempatan, paket data dihantar terus ke hos sasaran, yang dipanggil penghantaran langsung, sebaliknya, penghala mencari maklumat penghalaan melalui jadual penghalaan dan memindahkan paket data ke penghala hop seterusnya yang ditentukan, ini dipanggil penghantaran tidak langsung. Dalam penghantaran tidak langsung, jika penghala mempunyai laluan ke rangkaian sasaran dalam jadual penghalaan, ia akan menghantar paket data ke penghala hop seterusnya yang dinyatakan dalam jadual penghalaan jika tiada laluan tetapi terdapat laluan lalai dalam jadual penghalaan, ia akan menghantar paket data Memberi penghala lalai yang ditentukan jika kedua-duanya tidak ada, paket digugurkan dan ralat dilaporkan.

Pemecahan IP

Paket IP mungkin perlu melalui berbilang rangkaian fizikal yang berbeza untuk dihantar dari hos sumber ke hos destinasi. Oleh kerana bingkai data pelbagai rangkaian mempunyai had unit penghantaran maksimum (MTU), sebagai contoh, MTU bingkai Ethernet ialah 1500, oleh itu, apabila penghala memajukan paket IP, jika saiz paket data melebihi saiz maksimum pautan keluar, Apabila menghantar unit, paket IP akan dipecahkan kepada banyak serpihan yang cukup kecil untuk dihantar pada pautan sasaran. Serpihan IP ini merangkum semula paket IP untuk penghantaran bebas dan dipasang semula apabila ia sampai ke hos destinasi.

Struktur paket IP

Paket IP terdiri daripada pengepala dan data. 20 bait pertama pengepala diperlukan untuk semua paket IP dan juga dipanggil pengepala tetap. Mengikut bahagian tetap pengepala ialah beberapa medan pilihan, yang panjangnya berubah-ubah.

Struktur paket IP

Rajah imej pengepala datagram IP

Setiap pengepala datagram IP Maksud medan

versi protokol ip

Protokol IPv4

Protokol Internet versi 4 ( Protokol Internet versi 4 (IPv4) ialah mekanisme penghantaran datagram yang digunakan oleh protokol TCP/IP. Datagram ialah paket panjang berubah-ubah yang terdiri daripada dua bahagian: pengepala dan data. Panjang pengepala boleh terdiri daripada 20~60 bait, dan bahagian ini mengandungi maklumat penting yang berkaitan dengan penghalaan dan penghantaran. Maksud setiap medan dalam pengepala adalah seperti berikut mengikut susunan: [3]

(1) Versi (4 bit): Medan ini mentakrifkan versi protokol IP dan bertanggungjawab untuk menunjukkan kepada perisian IP yang berjalan pada pemproses yang mana IP datagram itu Versi, semua medan hendaklah ditafsirkan mengikut protokol versi ini. Jika komputer menggunakan versi yang berbeza, datagram akan dibuang.

(2) Panjang pengepala (4 bit): Medan ini mentakrifkan panjang pengepala protokol datagram, menunjukkan bilangan panjang perkataan 32-bit dalam pengepala protokol. Nilai minimum pengepala protokol ialah 5 dan nilai maksimum ialah 15.

(3) Perkhidmatan (8 bit): Medan ini mentakrifkan kualiti perkhidmatan yang dijangka oleh protokol lapisan atas untuk memproses datagram semasa dan memperuntukkan datagram mengikut tahap kepentingan. 3 bit pertama menjadi bit keutamaan, 4 bit terakhir menjadi jenis perkhidmatan, dan 1 bit terakhir tidak ditentukan. Medan 8-bit ini digunakan untuk menetapkan keutamaan, kependaman, pemprosesan dan kebolehpercayaan.

(4) Jumlah panjang (16 bit): Medan ini mentakrifkan panjang bait bagi keseluruhan datagram IP, termasuk pengepala protokol dan data. Nilai maksimumnya ialah 65535 bait. Protokol Ethernet mempunyai had minimum dan maksimum (46~1500 bait) pada data yang boleh dikapsulkan dalam bingkai.

(5) Pengenalan (16 bit): Medan ini mengandungi integer yang digunakan untuk mengenal pasti datagram semasa. Apabila datagram dipecahkan, nilai medan pengenalan akan disalin ke semua serpihan. Medan ini diberikan oleh pengirim untuk membantu penerima memfokuskan pada pemecahan datagram.

(6) Bendera (3 bit): Medan ini terdiri daripada medan 3-bit, yang mana bit terendah (MF) mengawal segmentasi Jika terdapat segmen seterusnya, ia ditetapkan kepada 1, sebaliknya ia ditetapkan kepada 0 untuk menunjukkan bahawa segmen itu ialah Segmen terakhir. Bit tengah (DF) menunjukkan sama ada datagram boleh dipecahkan Jika ia adalah 1, mesin tidak boleh memecah datagram. Bit ketiga, bit tertinggi, dikhaskan tidak digunakan dan mempunyai nilai 0.

(7) Segmentasi offset (13 bit): Medan ini menunjukkan kedudukan relatif data tersegmen dalam datagram sumber, menyokong IP sasaran untuk membina semula data sumber dengan betul.

(8) Sepanjang Hayat (8 bit): Medan ini ialah pembilang, dan nilainya dikurangkan sebanyak 1 pada setiap titik membuang datagram sehingga ia dikurangkan kepada 0. Ini memastikan bahawa datagram mempunyai proses gelung terhad (iaitu TTL), mengehadkan hayat datagram.

(9) Protokol (8 bit): Medan ini menunjukkan protokol lapisan atas yang menerima datagram masuk selepas pemprosesan IP selesai. Nilai medan ini berguna untuk lapisan rangkaian penerima untuk mengetahui protokol mana yang dimiliki oleh data tersebut.

(10) Checksum pengepala (16 bit): Medan ini membantu memastikan integriti pengepala protokol IP. Disebabkan perubahan dalam beberapa medan pengepala protokol, ini memerlukan pengiraan semula dan pengesahan untuk setiap titik. Proses pengiraan adalah untuk mula-mula menetapkan medan semak kepada 0, kemudian membahagikan keseluruhan pengepala kepada bahagian setiap 16 bit, menambah bahagian, dan kemudian mengambil pelengkap hasil pengiraan dan memasukkannya ke dalam medan semak.

(11) Alamat sumber (32 bit): Alamat IP hos sumber Medan ini mesti kekal tidak berubah semasa penghantaran datagram IPv4 daripada hos sumber kepada hos destinasi.

(12) Alamat destinasi (32 bit): Alamat IP hos destinasi. Medan ini juga mesti kekal tidak berubah semasa penghantaran datagram IPv4 daripada hos sumber kepada hos destinasi.

Protokol IPv6

Sejak kemunculan IPv4 pada tahun 1970-an, teknologi komunikasi data telah berkembang pesat. Walaupun IPv4 direka dengan baik, kelemahannya didedahkan secara beransur-ansur: ① Walaupun kecekapan penggunaan alamat IP boleh dipertingkatkan dengan bantuan subnet, pengalamatan tanpa kelas dan teknologi NAT, kehabisan alamat IP dalam Internet masih menjadi masalah yang belum telah diselesaikan sepenuhnya Masalah; ② IPv4 tidak menyediakan sokongan untuk dasar dan sumber terpelihara yang memerlukan kelewatan penghantaran minimum untuk penghantaran audio dan video masa nyata ③ IPv4 tidak dapat menyediakan sokongan untuk aplikasi tertentu yang memerlukan penyulitan dan pengesahan data; Untuk mengatasi kelemahan ini, IPv6 (Internet working Protocol versi 6) telah dicadangkan. Dalam IPv6, format alamat IP dan panjang paket serta format paket telah berubah. Setiap paket IPv6 terdiri daripada pengepala asas yang diperlukan diikuti dengan muatan. Muatan terdiri daripada pengepala sambungan pilihan dan data daripada lapisan atas. Pengepala asas menduduki 40 bait dan muatan boleh mengandungi 65535 bait data. Maksud setiap medan dalam pengepala IPv6 adalah seperti berikut mengikut urutan:

(1) Versi (4 bit): Medan ini mentakrifkan versi protokol IPv6, nilainya ialah 6, dan bertanggungjawab untuk menunjukkan IP ini data kepada perisian IP yang dijalankan pada pemproses Versi yang dilaporkan ialah IPv6.

(2) Keutamaan (4 bit): Medan ini mentakrifkan keutamaan paket apabila kesesakan komunikasi berlaku.

(3) Label strim (24 bit): Medan ini digunakan untuk menyediakan pemprosesan khusus untuk aliran data khas.

(4) Panjang muatan (16 bit): Medan ini mentakrifkan panjang bait bagi keseluruhan datagram IPv6, termasuk pengepala asas dan muatan. Nilai maksimumnya ialah 65,535 bait.

(5) Pengepala seterusnya (8 bit): Medan ini mentakrifkan pengepala yang mengikuti pengepala asas dalam datagram. Pengepala seterusnya boleh menjadi pengepala sambungan pilihan yang digunakan oleh IP atau pengepala daripada protokol lapisan atas.

(6) Had bilangan entri (8 bit): Medan ini adalah pembilang seperti medan Masa untuk Hidup (TTL) dalam IPv4 Pada setiap titik apabila datagram dibuang, nilainya dikurangkan sebanyak 1 sehingga ia dikurangkan kepada 0. .

(7) Alamat sumber (128 bit): Alamat IP hos sumber Medan ini mesti kekal tidak berubah semasa penghantaran datagram IPv4 daripada hos sumber kepada hos destinasi.

(8) Alamat destinasi (128 bit): alamat IP hos destinasi Medan ini juga mesti kekal tidak berubah semasa penghantaran datagram IPv4 daripada hos sumber kepada hos destinasi.

(9) Pengepala sambungan: Medan ini mengandungi 6 jenis pilihan, termasuk pilihan lompat demi lompat, penghalaan sumber, pembahagian, pengesahan, muatan keselamatan yang disulitkan dan pilihan destinasi.

Untuk lebih banyak pengetahuan berkaitan, sila lawati ruangan Soalan Lazim!

Atas ialah kandungan terperinci Lapisan mana yang dimiliki oleh protokol IP?. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!