Internet Protocol

Funkcija

Interneta protokols nodrošina informācijas pārraidi no avota datora uz galamērķa datoru. Šo informāciju tas nosūta pakešu veidā.

Pašlaik tiek izmantotas divas interneta protokola versijas: IPv4 un IPv6, un IPv4 ir visbiežāk izmantotā versija. IP piešķir datoriem arī IP adresi, lai identificētu viens otru, līdzīgi kā parastā fiziskā adrese.

IP ir galvenais protokols interneta protokolu paketes interneta slānī, kas ir sakaru protokolu kopums, ko veido septiņi abstrakcijas slāņi (sk. OSI modeli),

IP galvenais mērķis un uzdevums ir datu plūsmu piegāde no avota resursdatora (avota datora) uz galamērķa resursdatoru (saņēmēja datoru), pamatojoties uz to adresēm. Lai to panāktu, IP ietver metodes un struktūras, lai datagrammās ievietotu tagus (adreses informāciju, kas ir daļa no metadatiem). Šo tagu ievietošanas procesu datagrammās sauc par iekapsulēšanu.Iedomājieties analoģiju ar pasta sistēmu. IP ir līdzīgs ASV pasta sistēmai, jo ļauj adresēt paku (datagrammu) (iekapsulēšana) un sūtītājam (avota miteklim) to ievietot sistēmā (internetā). Tomēr nav tiešas saiknes starp sūtītāju un saņēmēju. 

Pakete (datagramma) gandrīz vienmēr ir sadalīta daļās, bet katra daļa satur saņēmēja (galamērķa saimnieka) adresi. Galu galā katra daļa nonāk pie saņēmēja, bieži vien pa dažādiem ceļiem un dažādos laikos. Šos maršrutus un laikus arī nosaka pasta sistēma, kas ir IP. Tomēr pasta sistēma (transporta un lietojumlīmeņos) pirms piegādes saņēmējam (galamērķa saimniekdatoram) visas daļas atkal saliek kopā.

Piezīme: IP patiesībā ir protokols bez savienojumiem, kas nozīmē, ka pirms pārraides (no avota uzņēmēja) nav jāveido ķēde uz uztvērēju (galamērķa saimniekdatoru). Turpinot analoģiju, pirms vēstules/pakas nosūtīšanas nav nepieciešams tiešs savienojums starp fizisku atpakaļnosūtīšanas adresi uz vēstules/pakas un saņēmēja adresi.

Sākotnēji IP bija bezsakaru datagrammu pakalpojums pārraides kontroles programmā, ko 1974. gadā izveidoja Vints Cerfs un Bobs Kāns. Kad tika piemērots formāts un noteikumi, lai atļautu savienojumus, tika izveidots uz savienojumiem orientēts pārraides kontroles protokols. Abi kopā veido interneta protokolu kopumu, ko bieži dēvē par TCP/IP.

Interneta protokola 4. versija (IPv4) bija pirmā lielā IP versija. Tas ir dominējošais interneta protokols. Tomēr iPv6 ir aktīvs un tiek lietots, un tā izvēršana pieaug visā pasaulē.

Adresācija un maršrutēšana ir sarežģītākie IP aspekti. Tomēr intelekts tīklā atrodas mezglos (tīkla starpsavienojumu punktos) maršrutētāju veidā, kas pārsūta datagrammas uz nākamo zināmo vārteju maršrutā uz galīgo galamērķi. Maršrutētāji izmanto iekšējo vārteju protokolus (IGP) vai ārējo vārteju protokolus (EGP), lai palīdzētu pieņemt lēmumus par maršruta pārsūtīšanu. Maršrutus nosaka pēc maršrutēšanas prefiksa datagrammās. Tāpēc maršrutēšanas process var kļūt sarežģīts. Taču gaismas ātrumā (vai gandrīz tā) maršrutēšanas intelekts nosaka vislabāko maršrutu, un datagrammas daļas un datagrammas galu galā visas nonāk savā galamērķī.

IP paketes

IP paketei jeb datagrammai ir divas daļas. Pirmā daļa ir galvene, kas ir kā etiķete uz aploksnes. Otrā daļa ir lietderīgā slodze, kas ir kā vēstule aploksnē. Header satur avota un galamērķa IP adreses un papildu informāciju. Šo informāciju sauc par metadatiem, un tā attiecas uz pašu paketi. Datu ievietošana paketē ar galveni ir iekapsulēšana.

Maršrutu

Katrs dators tīklā veic sava veida maršrutēšanu. Specializētie datori sarunājas savā starpā, lai noskaidrotu, kur sūtīt paketes. Šos datorus sauc par maršrutētājiem, un tie sarunājas, izmantojot maršrutēšanas protokolus.

Katrā paketes ceļojuma lēcienā dators nolasa galveni. Dators redz galamērķa IP adresi un nosaka, kur sūtīt paketi.

Uzticamība

ARPANET, kas bija agrīnais interneta priekštecis, bija paredzēts kodolkara izdzīvošanai. Ja viens dators tiktu iznīcināts, saziņa starp visiem pārējiem datoriem joprojām darbotos. Datortīkli joprojām ir veidoti tāpat.

Datori, kas savā starpā sarunājas, veic "viedās" funkcijas, lai vienkāršotu datoru tīklus. Galvenie mezgli pārbauda, vai nav pieļautas kļūdas, nevis centrālā iestāde. "Viedās" lietas tiek saglabātas gala datoros vai mezglos saskaņā ar principu "no gala līdz galam".

Interneta protokols sūta paketes, nenodrošinot to drošu saņemšanu. Tā ir piegāde ar vislielāko piepūli, un tā ir neuzticama. Paketes var tikt sajauktas, pazaudētas, dubultotas vai saņemtas nepareizā secībā. Augstāka līmeņa protokoli, piemēram, Pārraides kontroles protokols (TCP), nodrošina pareizu pakešu piegādi. IP ir arī bez savienojumiem, tāpēc tas neveic sakaru uzskaiti.

Interneta protokola 4. versijā (IPv4) izmanto kontrolsummu, lai pārbaudītu, vai IP galvenē nav kļūdu. Katra kontrolsumma ir unikāla avota/saņēmēja kombinācijai. Maršrutēšanas mezgls ģenerē jaunu kontrolsummu, kad tas saņem paketi. Ja jaunā kontrolsumma atšķiras no vecās, maršrutēšanas mezgls zina, ka pakete ir slikta, un to izmet. IPv6 pieņem, ka cits protokols pārbaudīs, vai nav pieļautas kļūdas, un kontrolsummu neiekļauj. Tas tiek darīts, lai uzlabotu veiktspēju.

Vēsture

1974. gadā Elektrotehnikas un elektronikas inženieru institūts publicēja dokumentu "Paketes tīkla savstarpējās komunikācijas protokols". Tajā bija aprakstīts, kā datori var sazināties savā starpā, izmantojot pakešu komutāciju. Liela šīs idejas daļa bija "Pārraides vadības programma". Pārraides kontroles programma bija pārāk liela, tāpēc tā tika sadalīta TCP un IP. Tagad šo modeli sauc par DoD interneta modeli un interneta protokolu komplektu jeb TCP/IP modeli.

IP 0.-3. versija bija eksperimentāla un tika izmantota no 1977. līdz 1979. gadam.

IPv4 adreses beigsies, jo iespējamo adrešu skaits ir ierobežots. Lai to atrisinātu, IEEE izveidoja IPv6, kurā ir vēl vairāk adrešu. IPv4 ir 4,3 miljardi adrešu, bet IPv6 ir 340 deciljoni adrešu. Tas nozīmē, ka IPv6 adrešu nekad netrūks. IPv5 tika rezervēts interneta straumēšanas protokolam, ko izmantoja tikai eksperimentāli.