Internetni protokol

Funkcija

Internetni protokol prenaša informacije od izvornega do ciljnega računalnika. Te informacije pošilja v obliki paketov.

Trenutno sta v uporabi dve različici internetnega protokola: IPv4 in IPv6, pri čemer se najpogosteje uporablja različica IPv4. IP daje računalnikom tudi naslov IP za medsebojno identifikacijo, podobno kot običajni fizični naslov.

IP je glavni protokol v internetni plasti paketa internetnih protokolov, ki je sklop komunikacijskih protokolov, sestavljen iz sedmih abstraktnih plasti (glej model OSI),

Glavni namen in naloga protokola IP je pošiljanje datagramov od izvornega gostitelja (izvornega računalnika) do ciljnega gostitelja (prejemnega računalnika) na podlagi njihovih naslovov. V ta namen IP vključuje metode in strukture za vstavljanje oznak (informacij o naslovih, ki so del metapodatkov) v datagrame. Postopek nameščanja teh oznak na datagrame se imenuje enkapsulacija.Pomislite na anologijo s poštnim sistemom. IP je podoben poštnemu sistemu ZDA, saj omogoča, da pošiljatelj (izvorni gostitelj) naslovi paket (datagram) (enkapsulacija) in ga pošlje v sistem (internet). Vendar med pošiljateljem in prejemnikom ni neposredne povezave. 

Paket (datagram) je skoraj vedno razdeljen na dele, vsak del pa vsebuje naslov prejemnika (ciljnega gostitelja). Na koncu vsak del prispe do prejemnika, pogosto po različnih poteh in ob različnih časih. Te poti in časi so prav tako določeni s poštnim sistemom, ki je IP. Vendar poštni sistem (v transportni in aplikacijski plasti) pred dostavo prejemniku (ciljnemu gostitelju) vse dele ponovno sestavi skupaj.

Opomba: IP je pravzaprav protokol brez povezave, kar pomeni, da vezja do prejemnika (ciljnega gostitelja) ni treba vzpostaviti pred prenosom (s strani izvornega gostitelja). Če nadaljujemo z analogijo, ni treba vzpostaviti neposredne povezave med fizičnim povratnim naslovom na pismu/paketu in naslovom prejemnika, preden se pismo/paket pošlje.

Prvotno je bil IP brezpovezavna datagramska storitev v programu za nadzor prenosa, ki sta ga leta 1974 ustvarila Vint Cerf in Bob Kahn. Ko so bili uporabljeni format in pravila za omogočanje povezav, je nastal v povezave usmerjen protokol za nadzor prenosa (Transmission Control Protocol). Oba skupaj tvorita paket internetnih protokolov, pogosto imenovan TCP/IP.

Internetni protokol različice 4 (IPv4) je bil prva večja različica protokola IP. To je prevladujoči internetni protokol. Vendar je iPv6 aktiven in v uporabi, njegova uporaba pa se po vsem svetu povečuje.

Naslovi in usmerjanje so najbolj zapleteni vidiki protokola IP. Vendar se inteligenca v omrežju nahaja v vozliščih (omrežnih povezovalnih točkah) v obliki usmerjevalnikov, ki posredujejo podatkovne grafe do naslednjega znanega prehoda na poti do končnega cilja. Usmerjevalniki uporabljajo protokole notranjih prehodov (IGP) ali protokole zunanjih prehodov (EGP), ki pomagajo pri sprejemanju odločitev o posredovanju poti. Poti so določene z usmerjevalno predpono v datagramih. Postopek usmerjanja je zato lahko zapleten. Toda s svetlobno hitrostjo (ali skoraj tako) usmerjevalna inteligenca določi najboljšo pot, deli datagrama in vsi datagrami pa na koncu prispejo do svojega cilja

Paketi IP

Paketi IP ali datagram imajo dva dela. Prvi del je glava, ki je podobna nalepki na ovojnici. Drugi del je koristni tovor, ki je kot pismo v ovojnici. Glava vsebuje izvorni in ciljni naslov IP ter nekaj dodatnih informacij. Te informacije se imenujejo metapodatki in se nanašajo na sam paket. Vlaganje podatkov v paket z glavo je enkapsulacija.

Usmerjanje

Vsak računalnik v omrežju izvaja neko vrsto usmerjanja. Namenski računalniki se med seboj pogovarjajo in ugotavljajo, kam naj pošljejo pakete. Ti računalniki se imenujejo usmerjevalniki in se pogovarjajo z uporabo usmerjevalnih protokolov.

Na vsakem skoku na poti paketa računalnik prebere glavo. Računalnik vidi ciljni naslov IP in ugotovi, kam naj pošlje paket.

Zanesljivost

ARPANET, zgodnji prednik interneta, je bil zasnovan tako, da bi preživel jedrsko vojno. Če bi bil uničen en računalnik, bi komunikacija med vsemi drugimi računalniki še vedno delovala. Računalniška omrežja so še vedno zasnovana na enak način.

Računalniki, ki se med seboj pogovarjajo, opravljajo "pametne" funkcije za poenostavitev računalniških omrežij. Končna vozlišča bodo preverjala napake namesto osrednjega organa. Če so "pametne" stvari v končnih računalnikih ali vozliščih, je to v skladu z načelom "od konca do konca".

Internetni protokol pošilja pakete, ne da bi zagotovil, da bodo varno prispeli. Gre za dostavo po najboljših močeh, ki je nezanesljiva. Paketi se lahko zmešajo, izgubijo, podvojijo ali prejmejo v nepravem vrstnem redu. Protokoli višje ravni, kot je protokol TCP (Transmission Control Protocol), zagotavljajo pravilno dostavo paketov. Protokol IP je tudi brez povezave, zato ne spremlja komunikacij.

Internetni protokol različice 4 (IPv4) uporablja kontrolno vsoto za preverjanje napak v glavi IP. Vsaka kontrolna vsota je edinstvena za kombinacijo vir/namembni kraj. Usmerjevalno vozlišče ustvari novo kontrolno vsoto, ko prejme paket. Če se nova kontrolna vsota razlikuje od stare, usmerjevalno vozlišče ve, da je paket slab in ga zavrže. IPv6 predvideva, da bo drug protokol preveril napake, zato kontrolno vsoto izpusti. To je namenjeno izboljšanju zmogljivosti.

Zgodovina

Leta 1974 je Inštitut inženirjev elektrotehnike in elektronike objavil članek z naslovom "Protokol za paketno omrežno komunikacijo". V njem je bil opisan način, kako se lahko računalniki med seboj pogovarjajo z uporabo paketnega preklapljanja. Velik del te zamisli je bil "program za nadzor prenosa". Program za nadzor prenosa je bil prevelik, zato se je razdelil na TCP in IP. Ta model se zdaj imenuje internetni model DoD in paket internetnih protokolov ali model TCP/IP.

Različice IP od 0 do 3 so bile eksperimentalne in so se uporabljale med letoma 1977 in 1979.

Naslovov IPv4 bo zmanjkalo, saj je število možnih naslovov končno. Da bi to rešili, je organizacija IEEE pripravila IPv6, ki ima še več naslovov. Medtem ko ima IPv4 4,3 milijarde naslovov, jih ima IPv6 340 deciljonov. To pomeni, da naslovov IPv6 ne bo nikoli zmanjkalo. IPv5 je bil rezerviran za internetni pretočni protokol, ki se je uporabljal le poskusno.