Internetprotokoll

Funkció

Az internetprotokoll egy forrásszámítógépről egy célszámítógépre juttatja el az információkat. Ezt az információt csomagok formájában küldi el.

Az internetprotokollnak jelenleg két változata van használatban: Az IPv4 és az IPv6, a leggyakrabban használt változat az IPv4. Az IP a számítógépeknek is ad egy IP-címet egymás azonosítására, hasonlóan a tipikus fizikai címekhez.

Az IP az Internet Protocol Suite internetes rétegének elsődleges protokollja, amely hét absztrakciós rétegből álló kommunikációs protokollok halmaza (lásd OSI-modell),

Az IP fő célja és feladata az adatküldés a forrásállomás (forrásszámítógép) és a célállomás (fogadó számítógép) között a címek alapján. Ennek elérése érdekében az IP olyan módszereket és struktúrákat tartalmaz, amelyekkel címkéket (címinformációkat, amelyek a metaadatok részét képezik) helyezhetünk el az adatküldeményekben. A folyamatot, amelynek során ezeket a címkéket az adatkapcsolatokra helyezik, kapszulázásnak nevezzük.Gondoljunk egy anológiára a postai rendszerrel. Az IP abban hasonlít az amerikai postarendszerhez, hogy lehetővé teszi egy csomag (egy datagram) címzését (kapszulázását) és a rendszerbe (az internetbe) való beküldését a feladó (forrásállomás) által. A feladó és a címzett között azonban nincs közvetlen kapcsolat. 

A csomag (datagram) szinte mindig darabokra van osztva, de minden egyes darab tartalmazza a címzett (célállomás) címét. Végül minden egyes darab megérkezik a címzetthez, gyakran különböző útvonalakon és különböző időpontokban. Ezeket az útvonalakat és időpontokat is a postai rendszer, azaz az IP határozza meg. A postai rendszer (a szállítási és az alkalmazási rétegben) azonban a címzetthez (célállomáshoz) történő kézbesítés előtt az összes darabot újra összerakja.

Megjegyzés: Az IP tulajdonképpen kapcsolat nélküli protokoll, ami azt jelenti, hogy az átvitel előtt (a forrásállomás által) nem kell létrehozni az áramkört a címzett (célállomás) felé. Az analógiát folytatva, a levél/csomag fizikai feladó címe és a címzett címe között nem kell közvetlen kapcsolatot létesíteni a levél/csomag elküldése előtt.

Az IP eredetileg egy kapcsolat nélküli datagram szolgáltatás volt egy átviteli vezérlő programban, amelyet Vint Cerf és Bob Kahn hozott létre 1974-ben. Amikor formátumot és szabályokat alkalmaztak a kapcsolatok engedélyezésére, létrejött a kapcsolatorientált átvitel-ellenőrzési protokoll. A kettő együtt alkotja az Internet Protocol Suite-ot, amelyre gyakran TCP/IP-ként hivatkoznak.

Az IPv4 (Internet Protocol 4. verziója) volt az IP első nagyobb változata. Ez az internet meghatározó protokollja. Az iPv6 azonban aktív és használatban van, és elterjedtsége világszerte egyre növekszik.

A címzés és az útválasztás az IP legösszetettebb aspektusai. A hálózat intelligenciája azonban a csomópontokban (hálózati összekapcsolási pontok) található, útválasztók formájában, amelyek az adatkapcsolatokat a következő ismert átjáróhoz továbbítják a végső célállomás felé vezető útvonalon. Az útválasztók belső átjáró protokollokat (IGP-k) vagy külső átjáró protokollokat (EGP-k) használnak az útvonalra vonatkozó döntések meghozatalához. Az útvonalakat az adatátviteli prefix alapján határozzák meg. Az útválasztási folyamat ezért összetetté válhat. De fénysebességgel (vagy majdnem) az útválasztó intelligencia meghatározza a legjobb útvonalat, és az adatcsomagdarabok és az adatcsomagok végül mind megérkeznek a célállomásra.

IP csomagok

Az IP-csomagok vagy datagram két részből áll. Az első rész a fejléc, amely olyan, mint egy címke a borítékon. A második rész a hasznos teher, amely olyan, mint a levél a borítékban. A fejléc tartalmazza a forrás és a cél IP-címét, valamint néhány további információt. Ezeket az információkat metaadatoknak nevezzük, és magáról a csomagról szólnak. Az adatok fejléccel ellátott csomagba helyezése a kapszulázás.

Útválasztás

A hálózat minden számítógépe végez valamilyen útválasztást. A dedikált számítógépek beszélgetnek egymással, hogy kitalálják, hová küldjék a csomagokat. Ezeket a számítógépeket útválasztóknak nevezik, és útválasztási protokollok segítségével beszélgetnek egymással.

A csomag útjának minden egyes lépése során a számítógép elolvassa a fejlécet. A számítógép látja a cél IP-címet, és kitalálja, hogy hová küldje a csomagot.

Megbízhatóság

Az ARPANET-et, az internet korai ősét úgy tervezték, hogy túléljen egy nukleáris háborút. Ha egy számítógép megsemmisülne, a többi számítógép közötti kommunikáció továbbra is működne. A számítógép-hálózatok ma is ezt a felépítést követik.

Az egymással beszélgető számítógépek a számítógépes hálózatok egyszerűsítése érdekében az "intelligens" funkciókat kezelik. A központi hatóság helyett a végcsomópontok ellenőrzik a hibákat. Az "intelligens" dolgok a végszámítógépeken vagy csomópontokon tartása a végponttól végpontig elvnek megfelelően történik.

Az internetprotokoll anélkül küldi ki a csomagokat, hogy biztosítaná azok biztonságos megérkezését. Ez a "best-effort" kézbesítés, és megbízhatatlan. A csomagok összekuszálódhatnak, elveszhetnek, megkettőződhetnek, vagy nem a megfelelő sorrendben érkezhetnek. A magasabb szintű protokollok, mint például a TCP (Transmission Control Protocol), biztosítják a csomagok helyes kézbesítését. Az IP emellett kapcsolat nélküli, tehát nem követi nyomon a kommunikációt.

A 4-es verziójú internetprotokoll (IPv4) az IP-fejlécben lévő hibák ellenőrzésére ellenőrző összeget használ. Minden ellenőrző összeg egyedi egy forrás/cél kombinációhoz. Egy útválasztó csomópont új ellenőrző összeget generál, amikor csomagot kap. Ha az új ellenőrző összeg eltér a régitől, az útválasztó csomópont tudja, hogy a csomag hibás, és kidobja. Az IPv6 feltételezi, hogy egy másik protokoll ellenőrzi a hibákat, és elhagyja az ellenőrző összeget. Ez a teljesítmény javítását szolgálja.

Történelem

1974-ben az Institute of Electrical and Electronics Engineers kiadott egy tanulmányt "A Protocol for Packet Network Intercommunication" címmel. A dokumentum leírta, hogy a számítógépek hogyan tudnak egymással beszélgetni a csomagkapcsolás segítségével. Ennek az ötletnek nagy része volt a "Transmission Control Program". A Transmission Control Program túl nagy volt, ezért szétvált TCP-re és IP-re. Ezt a modellt ma a DoD Internet Model and Internet Protocol Suite, vagy TCP/IP modellnek nevezik.

Az IP 0-3. változata kísérleti jellegű volt, és 1977 és 1979 között használták.

Az IPv4-címek elfogynak, mivel a lehetséges címek száma véges. Ennek orvoslására az IEEE létrehozta az IPv6-ot, amely még több címet tartalmaz. Míg az IPv4 4,3 milliárd címet tartalmaz, addig az IPv6 340 undecilliónyi címet. Ez azt jelenti, hogy az IPv6-os címek soha nem fognak elfogyni. Az IPv5 az Internet Stream Protocol számára volt fenntartva, amelyet csak kísérleti jelleggel használtak.