Internetiprotokoll

Funktsioon

Internetiprotokolliga edastatakse teave lähtearvutist sihtarvutisse. See saadab selle teabe pakettidena.

Praegu on kasutusel kaks Interneti-protokolli versiooni: IPv4 ja IPv6, kusjuures IPv4 on enim kasutatav versioon. IP annab ka arvutitele IP-aadressi, et üksteist identifitseerida, sarnaselt tavalise füüsilise aadressiga.

IP on internetiprotokollide komplekti internetikihi peamine protokoll, mis on seitsmest abstraktsioonikihist koosnev sideprotokollide kogum (vt OSI-mudel),

IP peamine eesmärk ja ülesanne on andmesõnumite edastamine lähtehostist (lähtearvutist) sihthostile (vastuvõtvale arvutile) nende aadresside alusel. Selle saavutamiseks sisaldab IP meetodeid ja struktuure, et panna datagrammidesse sildid (aadressiteave, mis on osa metaandmetest). Nende siltide andmesagedele panemise protsessi nimetatakse kapseldamiseks. mõelge anoloogiale postisüsteemiga. IP on sarnane USA postisüsteemiga, sest see võimaldab paketi (datagrammi) adresseerimist (kapseldamist) ja saatja (lähtehost) poolt süsteemi (Internetti) panemist. Kuid saatja ja vastuvõtja vahel puudub otsene side. 

Pakett (datagramm) on peaaegu alati jagatud tükkideks, kuid iga tükk sisaldab vastuvõtja (sihtkoht) aadressi. Lõpuks jõuab iga osa vastuvõtjani, sageli erinevatel marsruutidel ja erinevatel aegadel. Need marsruudid ja ajad on samuti määratud postisüsteemi poolt, mis on IP. Postisüsteem (transpordi- ja rakenduskihis) paneb aga kõik tükid enne vastuvõtjani (sihtkoha host) jõudmist uuesti kokku.

Märkus: IP on tegelikult ühenduseta protokoll, mis tähendab, et enne edastamist ei ole vaja luua ühendust vastuvõtja (sihtarvuti) jaoks (lähtearvuti poolt). Analoogiat jätkates ei ole vaja luua otsest ühendust kirja/pakendi füüsilise tagasisaatmisaadressi ja vastuvõtja aadressi vahel enne kirja/pakendi saatmist.

Algselt oli IP ühenduseta datagrammiteenus Vint Cerfi ja Bob Kahni 1974. aastal loodud ülekandekontrolliprogrammis. Kui ühenduste lubamiseks rakendati vormingut ja reegleid, loodi ühendusele orienteeritud ülekandekontrolli protokoll (Transmission Control Protocol). Need kaks koos moodustavad Internet Protocol Suite'i, mida sageli nimetatakse TCP/IP-ks.

Interneti-protokolli versioon 4 (IPv4) oli IP esimene suurem versioon. See on Interneti valitsev protokoll. Siiski on iPv6 aktiivne ja kasutusel ning selle kasutuselevõtt kasvab kogu maailmas.

Aadressimine ja marsruutimine on IP kõige keerulisemad aspektid. Kuid võrgu intelligentsus asub sõlmedes (võrgu ühenduspunktides) marsruuterite kujul, mis edastavad andmesõnumeid järgmisele teadaolevale väravale marsruudil lõppsihtkohta. Marsruuterid kasutavad marsruudi edastamise otsuste tegemisel sisevärava protokolle (IGP) või välise värava protokolle (EGP). Marsruudid määratakse andmesõnumites oleva marsruutimisprefiksi järgi. Marsruutimisprotsess võib seetõttu muutuda keeruliseks. Kuid valguse kiirusega (või peaaegu nii) määrab marsruutimisintellekt parima marsruudi ning datagrammi tükid ja datagrammid jõuavad lõpuks kõik oma sihtkohta.

IP-paketid

IP-paketid ehk datagrammid koosnevad kahest osast. Esimene osa on päis, mis on nagu ümbriku silt. Teine osa on kasulik koormus, mis on nagu kiri ümbriku sees. Päis sisaldab lähte- ja siht-IP-aadressi ning mõningat lisateavet. Seda teavet nimetatakse metaandmeteks ja see on paketi enda kohta. Andmete panemine paketti koos päisega on kapseldamine.

Marsruudi määramine

Iga arvuti võrgus teeb mingisugust marsruutimist. Eraldiseisvad arvutid räägivad omavahel, et välja selgitada, kuhu pakette saata. Neid arvuteid nimetatakse marsruuteriteks ja nad suhtlevad marsruutimisprotokollide abil.

Paketi iga teekonna jooksul loeb arvuti päise. Arvuti näeb sihtkoha IP-aadressi ja arvutab, kuhu pakett saata.

Usaldusväärsus

ARPANET, interneti varajane esiisik, oli mõeldud tuumasõja üleelamiseks. Kui üks arvuti hävitatakse, toimib side kõigi teiste arvutite vahel endiselt. Arvutivõrgud järgivad siiani sama ülesehitust.

Teineteisega suhtlevad arvutid tegelevad "nutikate" funktsioonidega, et lihtsustada arvutivõrke. Lõppsõlmed kontrollivad keskasutuse asemel vigu. "Arukate" asjade hoidmine lõpparvutites või sõlmedes järgib otsast-otsani põhimõtet.

Internetiprotokoll saadab pakette välja, tagamata nende turvalist kohalejõudmist. See on parimate jõupingutuste abil toimuv kättetoimetamine ja see on ebausaldusväärne. Paketid võivad segi minna, kaduda, dubleerida või saabuda ebakorrektselt. Kõrgema taseme protokollid, nagu TCP (Transmission Control Protocol), tagavad, et paketid jõuavad õigesti kohale. IP on ka ühenduseta, seega ei jälgi sidepidamist.

Interneti-protokolli versioon 4 (IPv4) kasutab kontrollsummat, et kontrollida IP-pealkirjas esinevaid vigu. Iga kontrollsumma on lähte-/sihtkoha kombinatsiooni jaoks ainulaadne. Marsruudisõlm genereerib uue kontrollsumma, kui ta saab paketi. Kui uus kontrollsumma erineb vanast, teab marsruutimissõlm, et pakett on vigane ja viskab selle välja. IPv6 eeldab, et teine protokoll kontrollib vigu ja jätab kontrollsumma välja. Selle eesmärk on parandada jõudlust.

Ajalugu

1974. aastal avaldas Elektri- ja Elektroonikainseneride Instituut dokumendi "A Protocol for Packet Network Intercommunication". Selles dokumendis kirjeldati võimalust, kuidas arvutid saaksid omavahel suhelda, kasutades pakettkommuteerimist (Packet Switching). Suur osa sellest ideest oli "Transmission Control Program". Transmission Control Program oli liiga suur, nii et see jagunes TCP-ks ja IP-ks. Seda mudelit kutsutakse praegu DoD Internet Model and Internet Protocol Suite ehk TCP/IP mudeliks.

IP versioonid 0 kuni 3 olid eksperimentaalsed ja neid kasutati aastatel 1977-1979.

IPv4-aadressid saavad otsa, sest võimalike aadresside arv on piiratud. Selle parandamiseks tegi IEEE IPv6, millel on veelgi rohkem aadresse. Kui IPv4-l on 4,3 miljardit aadressi, siis IPv6-l on neid 340 undeciljonit. See tähendab, et IPv6-aadressid ei saa kunagi otsa. IPv5 oli reserveeritud Internet Stream Protocol'ile, mida kasutati ainult eksperimentaalselt.