Интернет-протокол является основополагающим протоколом всего TCP/IP. Реализуя механизмы прохождения информации по различным сетям, он выполняет следующие основные функции:

• определение базового блока передачи данных — дейтаграм­мы, ее формата и значений полей в заголовках;

• фрагментацию дейтаграммы и ее обратного восстановления;

• надежную доставку дейтаграммы получателю;

• обеспечение логической адресации устройств в сети;
I • поддержку маршрутизации.

Любая дейтаграмма состоит из заголовка и поля данных, сле­дующего сразу за заголовком. Пример структуры полей заголовка приведен в табл.14.1.

Фрагментация большой дейтаграммы заключается в разделе­нии ее на несколько частей. В большинстве сетей определен мак­симальный размер передаваемого блока (MTU — Maximum Trans­mission Unit), например в сети Ethernet он составляет 1 500 байт, а в сети FDDI - 4096 байт.

На рис. 14.4 представлена процедура фрагментации и восста­новления дейтаграммы.

Пусть, например, отправителю необходимо передать сообще­ние длиной 5 700 байт из сети, в которой ограничение на макси­мальный размер кадра составляет 4096 байт, в сеть, где анало­гичное значение — 1 500 байт. При поступлении блока на сетевой уровень Интернет-протокол делит его на две равные дейтаграм­мы, установив в первой из них отличный от нуля флаг фрагмен­тации. Значение флага фрагментации во второй дейтаграмме рав­но нулю, что указывает на то, что это последний фрагмент сооб­щения. Размер каждой дейтаграммы составляет 2 850 байт плюс заголовок 20 байт (при отсутствии опций), что укладывается в кадр сетевого уровня.

Дейтаграммы поступают в маршрутизатор, который определя­ет, что их необходимо передать в сеть, в которой ограничение на максимальный размер кадра составляет 1 500 байт. Для этого из каждой дейтаграммы извлекаются фрагменты сообщения, делят­ся пополам, и формируются новые дейтаграммы, каждая из кото­рых имеет размер (1425 + 20) байт, что меньше ограничения на максимальный размер кадра принимающей сети. При этом по пути маршрутизации фрагменты дейтаграмм не укрупняются, даже если текущая сеть допускает такое укрупнение. Восстановление исход ного сообщения производится в месте назначения путем выпол­нения последовательности обратных операций.

В сетях, построенных на базе TCP/IP, оконечные устройства (мобильный терминал, персональный компьютер, коммуникаци­онный сервер и др.) имеют уникальные адреса, позволяющие идентифицировать эти устройства в сетевом пространстве. Адре­сация осуществляется с использованием трех уровней:

• физического адреса узла, определяемого технологией, по ко­торой построена сеть. Формат физического адреса предполагает 6 байт; при этом старшие 3 байт определяют фирму-производите­ля, а младшие 3 байт уникальны и назначаются производителем в качестве идентификатора конкретного устройства;

• IP -адреса, используемого на сетевом уровне модели ВОС и состоящего из четырех байт. IP-адрес назначается независимо от физического адреса, и именно он является определяющим при рассмотрении процессов межсетевого взаимодействия;

• символьного адреса, назначаемого сетевым администратором и предназначенного для удобства запоминания и обращения.

На самом деле IP-адрес состоит из двух четырехбайтовых ча­стей: собственно адреса и маски сети, которая несет информацию о том, какая часть адреса принадлежит главной сети, а какая — подсети. Если терминалы принадлежат одной и той же подсети, то они могут устанавливать между собой прямое соединение по Интернет-протоколу, если же они принадлежат различным под­сетям, необходима маршрутизация.

В приведенном на рис. 14.5 примере наложение маски 255.255.255.0 выделяет подсеть 195.209.0.0, которую можно обо­значить как 195.209.0.0/16, где 16 — число старших разрядов, вы­деляющих подсеть.

Адреса бывают статическими и динамическими. Статический адрес постоянно закреплен за абонентом (либо устройством, на­пример компьютером), и всякий раз при подключении к сети обмен пакетами производится по этому адресу. Динамический же [адрес назначается абоненту на время сеанса, по окончании которого он может быть передан другому абоненту. Обычно статиче­ская адресация используется в локальных сетях, а при работе в сети Интернет абонентам назначаются динамические адреса.

Адресация в локальной сети (в частности, в сети GPRS) свя­зана с понятием порта. Применительно к компьютеру номер пор-

та определяет точку физического доступа в него. В сети Интернет портом также называется любое приложение, размещенное в узле что позволяет адресовать запросы к определенным файловым струк-турам, а также к аппаратным средствам, объединенным в группу единым адресом. Например, группе абонентов GPRS одного опе­ратора со стороны сети Интернет может быть присвоен один ад. рее, но на уровне протокола пользовательских дейтаграмм (см. далее) каждый абонент будет иметь свой уникальный номер пор­та. Всего возможно 2¹⁶ портов с номерами от 0 до 65 535. Адрес с указанием порта записывается в виде <адрес>:<порт>, например 195.209.231.196:33. Локальная адресация внутри сети GPRS при­нята не только для более эффективного использования адресного поля, но также для ее зашиты от несанкционированного доступа.

Протокол разрешения адресов

Поскольку IP-адрес назначается независимо от физического адреса, необходимо определить соответствие между этими адре­сами. Процесс определения их соответствия называется разреше­нием адресов, и решение этой задачи возложено на протокол раз­решения адресов (ARP — Address Resolution Protocol).

Функционально протокол разрешения адресов состоит из двух частей, одна из которых определяет физические адреса при по­сылке дейтаграммы, а другая — отвечает на запросы от других устройств в сети. Для уменьшения количества посылаемых запро­сов каждое устройство, использующее данный протокол, имеет

память, называемую таблицей разрешения адресов, где хранятся сведения о соответствующих парах физических и IP-адресов.

Рассмотрим пример разрешения адресов двумя рабочими стан­циями А и В в локальной сети (рис. 14.6):

1 — станция А, которой необходимо передать информацию стан­ки В, с помощью проверки IP-адреса и маски подсети опреде­ляет, что станция В находится в той же локальной сети;

2 — станция А проверяет свою таблицу разрешения адресов и, не находя в ней физического адреса станции В, посылает широ­ковещательный ARP-запрос, содержащий IP-адреса обеих стан­ций;

3 — станция В, получив запрос, сравнивает полученный адрес со своим собственным. Если адреса не совпадают, то запрос игно­рируется;

4 — при совпадении адресов станция В посылает ответ станции А, в котором содержится физический адрес станции В, после чего обе станции обновляют свои таблицы разрешения адресов.

Каждая запись в таблице разрешения адресов имеет опреде­ленное время жизни (обычно 10 мин), и если с момента ее появ­ления она не использовалось больше, чем заданный временной интервал, например 2 мин, то происходит ее удаление.