Internetprotokoll

Das Internetprotokoll (IP) ist der Netzwerkschicht Kommunikationsprotokoll in dem Internet -Protokollsuite zum Relais Datagramme über Netzwerkgrenzen hinweg. Es ist Routing Funktion ermöglicht Internetbearbeitungund legt im Wesentlichen das fest Internet.

IP hat die Aufgabe, zu liefern Pakete aus der Quelle Gastgeber zum Zielhost ausschließlich basierend auf dem IP -Adressen im Paket Header. Zu diesem Zweck definiert IP Paketstrukturen, die Kapiteller die zu liefernden Daten. Es definiert auch Adressierungsmethoden, mit denen das Datagramm mit Quell- und Zielinformationen kennzeichnet wird.

IP war die verbindungslos Datagrammdienst im Original Übertragungskontrollprogramm Vorgestellt von Vint Cerf und Bob Kahn 1974, der durch einen verbindungsorientierten Dienst ergänzt wurde, der zur Grundlage für die wurde Transmissionskontrollprotokoll (TCP). Die Internet -Protokollsuite wird daher häufig als bezeichnet TCP/IP.

Die erste große Version von IP, Internet -Protokollversion 4 (IPv4) ist das dominierende Protokoll des Internets. Sein Nachfolger ist Internet -Protokollversion 6 (IPv6), das in zunehmendem Nutzen war Einsatz im öffentlichen Internet seit c. 2006.[1]

Funktion

Einkapselung von Anwendungsdaten von getragen von UDP zu einem Link -Protokollrahmen

Das Internet -Protokoll ist für die Adressierung verantwortlich Host -SchnittstellenDaten in Datagramme einkapseln (einschließlich Fragmentierung und Zusammenbau) und Routing von Datagrammen von einer Quellhostoberfläche zu einer Zielhostoberfläche über ein oder mehrere IP -Netzwerke.[2] Für diese Zwecke definiert das Internet -Protokoll das Format von Paketen und bietet ein Adressierungssystem.

Jedes Datagramm hat zwei Komponenten: a Header und ein Nutzlast. Das IP -Header Enthält die Quell -IP -Adresse, die Ziel -IP -Adresse und andere Metadaten, die zum Routen und Zustellen des Datagramms erforderlich sind. Die Nutzlast sind die Daten, die transportiert werden. Diese Methode zur Verschachtung der Datennutzlast in einem Paket mit einem Header wird als Kapselung bezeichnet.

Die IP -Adressierung beinhaltet die Zuordnung von IP -Adressen und zugehörigen Parametern zu Host -Schnittstellen. Der Adressraum ist unterteilt in Subnetzwerkemit der Bezeichnung von Netzwerkpräfixen. Das IP -Routing wird sowohl von allen Hosts als auch von Hosts durchgeführt Router, deren Hauptfunktion darin besteht, Pakete über Netzwerkgrenzen hinweg zu transportieren. Router kommunizieren miteinander über speziell gestaltet miteinander Routing -Protokolle, entweder Innenprotokolle oder Außenprotokollenach Bedarf für die Topologie des Netzwerks.[3]

Versionsgeschichte

Eine Zeitleiste für die Entwicklung des TCP und des Internet -Protokolls von Transmission Control Protocol und Internet -Protokoll.
Erste Internetdemonstration, die die Verknüpfung der Arpanet, PRNET, und Satnet am 22. November 1977

Im Mai 1974 die Institut für Elektro- und Elektronikingenieure (IEEE) veröffentlichte ein Papier mit dem Titel "Ein Protokoll für Packet -Netzwerk -Interkommunikation".[4] Die Autoren der Zeitung, Vint Cerf und Bob Kahn, beschrieben an Internetbearbeitung Protokoll für das Teilen von Ressourcen mit Verwendung Paketschaltung unter Netzwerkknoten. Eine zentrale Kontrollkomponente dieses Modells war das "Übertragungssteuerungsprogramm", das sowohl verbindungsorientierte Links als auch Datagrammdienste zwischen Hosts enthielt. Das monolithische Übertragungskontrollprogramm wurde später in eine modulare Architektur unterteilt, die aus dem bestand Transmissionskontrollprotokoll und User Datagram Protocol Bei der Transportschicht und das Internetprotokoll am Internetschicht. Das Modell wurde als das bekannt Internetmodell des Verteidigungsministeriums (DOD) und Internet -Protokollsuiteund informell als TCP/IP.

IP -Versionen 1 bis 3 waren experimentelle Versionen, die zwischen 1973 und 1978 entworfen wurden.[5] Folgende Internet Experiment Note (IEN) Dokumente beschreiben Version 3 des Internet -Protokolls vor der modernen Version von IPv4:

  • Ien 2 (Kommentare zum Internetprotokoll und TCP), vom August 1977, beschreibt die Notwendigkeit, die Funktionen von TCP und Internet -Protokoll (die zuvor kombiniert wurden) zu trennen. Die erste Version des IP -Headers wird mit 0 für das Versionsfeld verwendet.
  • Ien 26 (Ein vorgeschlagenes neues Internet -Header -Format), vom Februar 1978, beschreibt eine Version des IP-Headers, die ein 1-Bit-Versionsfeld verwendet.
  • Ien 28 (Entwurf des Internetwork -Protokolls Beschreibung Version 2), vom Februar 1978 beschreibt IPv2.
  • Ien 41 (Internetwork -Protokollspezifikation Version 4), vom Juni 1978, beschreibt das erste Protokoll, das IPv4 genannt wird. Der IP -Header unterscheidet sich vom modernen IPv4 -Header.
  • Ien 44 (Neueste Headerformate), vom Juni 1978, beschreibt eine andere Version von IPv4, auch mit einem Kopfball, der sich als der moderne IPv4 -Header unterscheidet.
  • Ien 54 (Internetwork -Protokollspezifikation Version 4), vom September 1978 ist die erste Beschreibung von IPv4 mit dem Header, der in standardisiert wird RFC 760.

Das dominante Internetbearbeitungsprotokoll in der Internetschicht im Gebrauch ist IPv4; Die Nummer 4 identifiziert die Protokollversion, die in jedem IP -Datagramm befördert wird. IPv4 wird in beschrieben RFC 791 (1981).

Versionsnummer 5 wurde von der verwendet Internet -Stream -Protokoll, ein experimentelles Streaming -Protokoll, das nicht übernommen wurde.[5]

Der Nachfolger von IPv4 ist IPv6. IPv6 war ein Ergebnis von mehreren Jahren Experimentieren und Dialogs, in denen verschiedene Protokollmodelle vorgeschlagen wurden, wie z. B. TP/IX (RFC 1475), Pip (RFC 1621) und Tuba (TCP und UDP mit größeren Adressen, RFC 1347). Der herausragendste Unterschied zu Version 4 ist die Größe der Adressen. Während IPv4 verwendet 32 Bit Für die Adressierung, Ausbeute c. 4.3 Milliarde (4.3×109) Adressen, IPv6 verwendet 128-Bit Adressen, die ca. 3.4×1038 Adressen. Obwohl die Übernahme von IPv6 langsam war, war ab September 2021 langsamDie meisten Länder der Welt zeigen eine erhebliche Übernahme von IPv6,[6] Mit über 35% des Verkehrs von Google werden IPv6 -Verbindungen übertragen.[7]

Die Zuordnung des neuen Protokolls als IPv6 war ungewiss, bis die Due -Diligence versicherte, dass IPv6 bisher nicht verwendet worden war.[8] Andere Internetschichtprotokolle wurden Versionsnummern zugewiesen.[9] wie 7 (IP/TX), 8 und 9 (historisch). Bemerkenswerterweise, am 1. April 1994, die Ietf veröffentlicht an Erster April Witz über IPv9.[10] IPV9 wurde auch in einer alternativ vorgeschlagenen Adressraumausdehnung namens Tuba verwendet.[11] Ein chinesischer Vorschlag von 2004 für Ein "IPv9" -Protokoll Es scheint nichts mit all diesen zu tun zu haben und wird nicht vom IETF unterstützt.

Verlässlichkeit

Das Design der Internet -Protokollsuite hält sich an die End-to-End-Prinzip, ein Konzept, das aus dem angepasst ist Zykladen Projekt. Nach dem End-to-End-Prinzip wird die Netzwerkinfrastruktur bei jedem einzelnen Netzwerkelement oder Transmissionsmedium von Natur aus unzuverlässig angesehen und ist hinsichtlich der Verfügbarkeit von Links und Knoten dynamisch. Es gibt keine zentrale Überwachungs- oder Leistungsmesseinrichtung, die den Zustand des Netzwerks verfolgt oder aufrechterhalten. Zum Nutzen der Reduzierung NetzwerkkomplexitätDie Intelligenz im Netzwerk befindet sich absichtlich in der Endknoten.[12]

Infolge dieses Designs bietet das Internet -Protokoll nur Best-Effort-Lieferung und sein Dienst ist charakterisiert als unzuverlässig. Im Netzwerkarchitektur -Sprachgebrauch ist es a Verbindungsloser Protokoll, im Kontrast zu Verbindungsorientierte Kommunikation. Es können verschiedene Fehlerbedingungen auftreten, wie z. Datenkorruption, Paketverlust und Duplizierung. Da das Routing dynamisch ist, heißt es, dass jedes Paket unabhängig behandelt wird. Da das Netzwerk keinen Zustand basierend auf dem Pfad früherer Pakete beibehält, können verschiedene Pakete über verschiedene Pfade an das gleiche Ziel weitergeleitet werden Aus außerordentlicher Lieferung zum Empfänger.

Alle Fehlerbedingungen im Netzwerk müssen durch die teilnehmenden Endknoten erkannt und kompensiert werden. Das Protokolle der oberen Schicht der Internet -Protokollsuite sind für die Lösung von Zuverlässigkeitsproblemen verantwortlich. Zum Beispiel kann ein Host Puffer Netzwerkdaten, um eine korrekte Bestellung zu gewährleisten, bevor die Daten an eine Anwendung geliefert werden.

IPv4 bietet Schutzmaßnahmen, um sicherzustellen, dass der Header eines IP-Pakets fehlerfrei ist. Ein Routing -Knoten wirft Pakete ab, die einen Header nicht bestehen Überprüfung Prüfung. Obwohl die Internet -Steuermeldungsprotokoll (ICMP) gibt eine Benachrichtigung über Fehler vor, ein Routingknoten ist nicht erforderlich, um einen beiden Fehlerknoten zu benachrichtigen. Im Gegensatz dazu arbeitet IPv6 seit Strom ohne Header -Checksumas Verbindungsschicht Es wird angenommen, dass Technologie eine ausreichende Fehlererkennung liefert.[13][14]

Verbindungskapazität und Fähigkeit

Die dynamische Natur des Internets und die Vielfalt seiner Komponenten bieten keine Garantie dafür, dass ein bestimmter Pfad tatsächlich in der Lage ist, die angeforderte Datenübertragung durchzuführen oder zu geeignet zu sein. Eine der technischen Einschränkungen ist die Größe der Datenpakete, die auf einem bestimmten Link möglich sind. Einrichtungen gibt es, um die zu untersuchen Maximale Übertragungseinheit (MTU) Größe des lokalen Links und Path MTU -Entdeckung Kann für den gesamten beabsichtigten Pfad zum Ziel verwendet werden.[15]

Die IPv4 -Internetbearbeitungsschicht automatisch Fragmente Ein Datagramm in kleinere Einheiten für die Übertragung, wenn die Link MTU überschritten wird. IP bietet eine Neuordnung von Fragmenten, die außerhalb der Reihenfolge empfangen werden.[16] Ein IPv6-Netzwerk führt keine Fragmentierung in Netzwerkelementen durch, erfordert jedoch Endhosts und Protokolle mit höherer Schicht, um die Überschreitung des Pfad-MTU zu vermeiden.[17]

Das Transmissionskontrollprotokoll (TCP) ist ein Beispiel für ein Protokoll, das seine Segmentgröße so kleiner als die MTU anpasst. Das User Datagram Protocol (UDP) und ICMP ignorieren die MTU -Größe und zwingen dadurch IP, übergroße Datagramme zu fragmentieren.[18]

Sicherheit

Während der Entwurfsphase der Arpanet und das frühe Internet, die Sicherheitsaspekte und Bedürfnisse eines öffentlichen internationalen Netzwerks konnten nicht angemessen erwartet werden. Infolgedessen zeigten viele Internetprotokolle Schwachstellen, die durch Netzwerkangriffe und spätere Sicherheitsbewertungen hervorgehoben wurden. Im Jahr 2008 wurde eine gründliche Sicherheitsbewertung und eine vorgeschlagene Minderung von Problemen veröffentlicht.[19] Das IETF hat weitere Studien verfolgt.[20]

Siehe auch

Verweise

  1. ^ OECD (2014-11-06). "Die Ökonomie des Übergangs zum Internet -Protokoll Version 6 (IPv6)". OECD Digital Economy Papers. doi:10.1787/5JXT46D07BHC-EN. {{}}: Journal zitieren erfordert |journal= (Hilfe)
  2. ^ Charles M. Kozierok, Die TCP/IP -Handbuch
  3. ^ "IP -Technologien und Migration - EITC". www.eitc.org. Abgerufen 2020-12-04.
  4. ^ Cerf, v.; Kahn, R. (1974). "Ein Protokoll für das Paketnetzwerk Interkommunikation" (PDF). IEEE -Transaktionen zur Kommunikation. 22 (5): 637–648. doi:10.1109/tcom.1974.1092259. ISSN 1558-0857. Die Autoren bedanken sich bei einer Reihe von Kollegen für hilfreiche Kommentare bei frühen Diskussionen über internationale Netzwerkprotokolle, insbesondere R. Metcalfe, R. Scantlebury, D. Walden und H. Zimmerman; D. Davies und L. Pouzin, die konstruktiv die Fragmentierungs- und Buchhaltungsprobleme kommentierten; und S. Crocker, der die Schöpfung und Zerstörung von Assoziationen kommentierte.
  5. ^ a b Stephen Coty (2011-02-11). "Wo ist IPV1, 2, 3 und 5?". Archiviert von das Original am 2020-08-02. Abgerufen 2020-03-25.
  6. ^ "IPv6 -Adoption in 2021". Reife Labors. Abgerufen 2021-09-20.
  7. ^ "IPv6 - Google". www.google.com. Abgerufen 2021-09-20.
  8. ^ Mulligan, Geoff. "Es war fast ipv7". O'Reilly. O'Reilly Media. Archiviert von das Original am 5. Juli 2015. Abgerufen 4. Juli 2015.
  9. ^ "Versionsnummern". www.iana.org. Abgerufen 2019-07-25.
  10. ^ RFC 1606: Eine historische Perspektive auf die Verwendung von IP Version 9. 1. April 1994.
  11. ^ Ross Callon (Juni 1992). TCP und UDP mit größeren Adressen (TUBA), ein einfacher Vorschlag für das Internetadressieren und -Roting. doi:10.17487/rfc1347. RFC 1347.
  12. ^ "Internetprotokolle". Hfhr.pl. Abgerufen 2020-12-04.
  13. ^ RFC 1726 Abschnitt 6.2
  14. ^ RFC 2460
  15. ^ Rishabh, Anand (2012). Kabellose Kommunikation. S. Chand Publishing. ISBN 978-81-219-4055-9.
  16. ^ Siyan, Karanjit. Innerhalb von TCP/IP, New Riders Publishing, 1997. ISBN1-56205-714-6
  17. ^ Bill Cerveny (2011-07-25). "IPv6 -Fragmentierung". Arbor -Netzwerke. Abgerufen 2016-09-10.
  18. ^ Parker, Don (2. November 2010). "Grundreise eines Pakets". symantec.com. Symantec. Abgerufen 4. Mai 2014.
  19. ^ Fernando Gont (Juli 2008), Sicherheitsbewertung des Internet -Protokolls (PDF), CPNI, archiviert von das Original (PDF) Am 2010-02-11
  20. ^ F. Gont (Juli 2011). Sicherheitsbewertung des Internet -Protokolls Version 4. doi:10.17487/rfc6274. RFC 6274.

Externe Links