IPv4

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 23 decembrie 2021; verificările necesită 7 modificări .
IPv4
Nume Protocolul Internet versiunea 4
Nivel (conform modelului OSI ) reţea
Familie TCP/IP
Creat în 1981
Scopul protocolului Adresarea
Specificație RFC 791
Principalele implementări (clienți) Implementări de stivă TCP/IP pe Windows , Linux și BSD , Mac OS
Implementări de bază ( servere ) implementări ale stivei TCP/IP în Windows , Linux și BSD
 Fișiere media la Wikimedia Commons

IPv4 ( English  Internet Protocol version 4 ) este a patra versiune a Internet Protocol ( IP ). Prima versiune utilizată pe scară largă. Protocolul este descris în RFC 791 (septembrie 1981), care înlocuiește RFC 760 (ianuarie 1980).

Reprezentarea adresei

IPv4 utilizează adrese pe 32 de biți ( patru octeți ), limitând spațiul de adrese la 4294967296 (232 ) adrese unice posibile.

Forma tradițională a unei adrese IPv4 este patru numere zecimale (de la 0 la 255) separate prin puncte. Fracția indică lungimea măștii de subrețea .

Formularul de înscriere Exemplu Convertiți din notația zecimală punctată
Decimală punctată 192.0.2.235 —
Hexazecimal punctat 0xC0.0x00.0x02.0xEB Fiecare octet este convertit în hexazecimal
Octal punctat 0300.0000.0002.0353 Fiecare octet este convertit în octal
hexazecimal 0xC00002EB Concatenarea octeților din notația hexazecimală punctată
Zecimal 3221226219 Număr de 32 de biți în formă zecimală
octal 030000001353 Număr pe 32 de biți în formă octală

Adresare: gazde și subrețele

O versiune timpurie a standardului IP, conform RFC 760  ( ianuarie 1980), a descris o împărțire rigidă a spațiului de adrese în subrețele și gazde. Primul octet a fost adresa de rețea, urmată de adresa gazdă locală în restul de trei octeți. Astfel, standardul permitea existența a 2^8=256 de rețele cu 2^24=16.777.216 gazde fiecare.

Dimensiunea subrețelei este fixă.

Adresare de clasă

Cu toate acestea, curând a devenit clar că rețelele erau prea puține, prea mari și că abordarea nu avea flexibilitate. Prin urmare, deja în septembrie 1981, a fost lansat RFC 791  (engleză) , care a introdus așa-numita adresare classful. Ideea este următoarea: pentru flexibilitate în atribuirea adreselor de rețea și capacitatea de a utiliza un număr mare de rețele mici și mijlocii, spațiul de adrese a fost împărțit în mai multe grupuri logice și fiecare grup avea un raport diferit de gazde și subrețele. Aceste grupuri sunt denumite după clase de rețea și sunt numerotate cu litere latine: A, B, C, D și E. Împărțirea se bazează pe cei mai semnificativi biți ai adresei. Adresarea este tratată în detaliu în RFC 790  .

Clasa A : 0.XXX.XXX.XXX - 127.XXX.XXX.XXX

Primul bit al adresei este zero, deci clasa A ocupă jumătate din întregul spațiu de adrese. Adresa de rețea este de 7 biți, adresa gazdei este de 24 de biți, deci clasa A conține 128 de subrețele cu 16.777.216 de adrese fiecare.

De exemplu, subrețeaua 10.0.0.0 (clasa A, conține mai mult de 16,7 milioane de adrese de la 10.0.0.0 la 10.255.255.255). Rezervat în mod implicit, nu poate fi rutat pe Internet și folosit pentru a construi rețele locale și corporative.

ss B : 128.0.XXX.XXX - 191.255.XXX.XXX

Adresa noastră începe, de asemenea, cu biții 1,0, deci clasa B ocupă un sfert din întreg spațiul de adrese. Adresa de rețea este de 14 biți, adresa gazdei este de 16 biți, deci clasa B conține 16.384 de subrețele a câte 65.536 de adrese fiecare.

De exemplu, rețeaua de clasă B 169.254.XX cu 65536 adrese. Rezervat pentru adresele „canal”.

Clasa C : 192.0.0.XXX - 223.255.255.XXX

Adresa începe cu biții 1,1,0, deci clasa C ocupă 1/8 din spațiul de adrese. O adresă de rețea este de 21 de biți, o adresă de gazdă este de 8 biți, deci clasa C conține 2.097.152 de rețele a câte 256 de adrese fiecare.

De exemplu, rețeaua 192.0.2.X are adrese de la 192.0.2.0 la 192.0.2.255, rezervate pentru exemple de documentație.

În 1990, RFC 1166 a  descris încă două clase.

Clasa D : 224.XXX.XXX.XXX - 239.XXX.XXX.XXX

Adresa începe cu biții 1,1,1,0. Clasa D ocupă 1/16 din spațiul de adrese. Folosit pentru multicasting.

Clasa E : 240.XXX.XXX.XXX - 255.XXX.XXX.XXX.

Adresa începe cu biții 1,1,1,1. Asemenea adrese sunt interzise. Rezervat pentru utilizare ulterioară.

Comparativ, dimensiunile claselor de subrețea arată astfel:

clase: A B C D E

În cazul adresei de clasă, dimensiunea subrețelei este calculată din adresa IP.

Adresare fără clasă

Odată cu creșterea internetului, acest sistem sa dovedit a fi ineficient și a fost completat de adresarea fără clasă (CIDR). A fost introdusă o măsură suplimentară - masca de subrețea, care determină câți biți ai adresei sunt alocați adresei de rețea și câți - adresei gazdei.

Atribuții de subrețea

Unele adrese IPv4 sunt rezervate pentru scopuri speciale și nu sunt destinate pentru rutare globală [1] . Lista subrețelelor cu scop special este definită de RFC 6890 . Tabelul de mai jos le prezintă pe cele principale (lista nu este completă).

Subrețea Scop Dirijare
0.0.0.0/8[2 ] Adresele surselor de pachete ale rețelei „această” („proprie”) [1] [3] . interzis
0.0.0.0/32 Pe prize cu starea „ascultare”, înseamnă orice IP sursă sau orice rețea de destinație pe gazda curentă. Poate fi trimis în rețea doar ca adresă sursă dacă gazdei nu i s-a atribuit încă o adresă IP (de obicei prin DHCP ). Nu poate fi utilizat ca destinație de rețea.

Pe routerele Cisco, dacă încercați să trimiteți un pachet la adresa 0.0.0.0, acesta va fi trimis la adresa de difuzare a celei mai mici subrețele conectate (conectată în tabelul de rutare).

interzis
10.0.0.0/8[4 ] Pentru utilizare în rețele private . RFC 1918 . Majoritatea adreselor IPv4 din rețeaua Gwangmyeong (RPDC) [5] . Rutarea globală este dezactivată.
100.64.0.0/10 Spațiu de adresă partajat. RFC 6598 . Pentru utilizare în rețelele furnizorilor de servicii. Majoritatea adreselor IPv4 sunt folosite pentru abonații NAT de către ER-Telecom , Beeline etc. Rutarea globală este interzisă.
127.0.0.0/8[2 ] Subrețeaua pentru comunicații în interiorul gazdei (consultați localhost ). Este utilizat subsistemul de rețea, dar astfel de pachete nu trec de fapt prin placa de rețea. Dacă un pachet cu aceeași adresă de destinație a fost primit de la rețea, acesta TREBUIE să fie aruncat. interzis
169.254.0.0/16 [6] adresele canalelor . Subrețeaua este utilizată pentru atribuirea automată a IP de către sistemul de operare în cazul în care DHCP este configurat, dar niciun server nu răspunde. doar pe rețelele private
172.16.0.0/12 [4] Pentru utilizare în rețele private . RFC 1918 . parte a adreselor IPv4 din rețeaua Gwangmyeon (RPDC) [5] . Rutarea globală este dezactivată.
192.0.0.0/24[7 ] Atribuții de protocol IETF
192.0.0.0/29 Dual-Stack Lite (DS-Lite). RFC 6333 . de tranziție IPv6
192.0.0.170/32 NAT64
192.0.0.171/32 DNS64
192.0.2.0/24[8 ] Pentru exemple în documentație. interzis
192.88.99.0/24 [1] Folosit pentru a trimite la cel mai apropiat nod . RFC 3068 permis la nivel global
192.88.99.1/32 Folosit ca releu pentru încapsularea IPv6 la IPv4 ( 6to4 ) [9] . Cu alte cuvinte, acest IP nu este unic. Multe companii îl anunță. Un pachet la această adresă va ajunge la cea mai apropiată gazdă cu acest IP, care va despacheta pachetul și îl va trimite mai departe de-a lungul rutării IPv6. permis la nivel global
192.168.0.0/16 [4] Pentru utilizare în rețele private. RFC 1918 . parte a adreselor IPv4 din rețeaua Gwangmyeon (RPDC) [5] . Rutarea globală este dezactivată.
198.51.100.0/24 [8] Pentru exemple în documentație. interzis
198.18.0.0/15 [10] Pentru bancuri de testare a performantelor. doar pentru teste
203.0.113.0/24 [8] Pentru exemple în documentație. interzis
224.0.0.0/4 [11] Folosit pentru multicasting . Pentru o listă completă și actualizată a blocurilor rezervate, consultați site-ul IANA [1] . RFC 5771 Subrețele multicast rezervate clarificate . permis la nivel global numai pentru subrețele 233.0.0.0/8 și 234.0.0.0/8.
240.0.0.0/4[2 ] Rezervat pentru utilizare ulterioară. Există opinia că această subrețea nu va mai fi utilizată niciodată, deoarece există o mulțime de echipamente care nu sunt capabile să trimită pachete în această rețea. interzis
255.255.255.255/32 [12] Adresă de difuzare limitată . Cel mai frecvent este folosit ca adresă de destinație atunci când căutați servere DHCP. interzis
alte Distribuit de registratorii regionali de Internet . Poate fi independent de furnizor . permis la nivel global

Structura antetului pachetului

Antetul pachetului IP conține 14 câmpuri, dintre care 13 sunt obligatorii. Al paisprezecelea câmp este pentru opțiuni opționale. Câmpurile folosesc ordinea octeților de la mare la scăzut, cu cei mai semnificativi biți mai întâi. Primul bit are numărul 0. Astfel, de exemplu, câmpul de versiune se află în cei mai importanți patru biți ai primului octet. La transmiterea mai multor valori octet, cel mai semnificativ octet este transmis primul.

Format antet IPv4
indentare Octet 0 unu 2 3
Octet Pic 0 unu 2 3 patru 5 6 7 0 unu 2 3 patru 5 6 7 0 unu 2 3 patru 5 6 7 0 unu 2 3 patru 5 6 7
0 0 Versiune Dimensiunea antetului Punct de cod pentru servicii diferențiate Notificare explicită de congestie Dimensiunea pachetului (complet)
patru 32 Identificator Steaguri Fragment Offset
opt 64 Durata de viață Protocol Sumă de control antet
12 96 Adresă IP sursă
16 128 Destinatia adresei IP
douăzeci 160 Opțiuni (dacă dimensiunea antetului > 5)
20 sau 24+ 160 sau 192+ Date
Versiune Primul câmp al antetului pachetului este versiunea protocolului, care are o lungime de patru biți. Pentru IPv4 este 4. Dimensiunea antetului (lungimea antetului Internet) Următorii patru biți conțin dimensiunea antetului pachetului în cuvinte de 32 de biți . Deoarece numărul de opțiuni nu este constant, specificarea dimensiunii este importantă pentru separarea antetului de date. Valoarea minimă este 5 (5×32=160 biți, 20 octeți), maxima este 15 (60 octeți). Punct de cod pentru servicii diferențiate (DSCP) Numit inițial „Tip de serviciu” ( ToS), definit acum de RFC 2474 ca „Servicii diferențiate”. Folosit pentru a împărți traficul în clase de servicii, de exemplu, pentru a acorda traficului sensibil la întârziere, cum ar fi VoIP , o prioritate mai mare. Indicator de congestie (Notificare explicită de congestie, ECN) Avertizare de congestie a rețelei fără pierdere de pachete. Aceasta este o caracteristică opțională și este utilizată numai dacă ambele gazde o acceptă. Mărimea Pachetului Dimensiunea totală a pachetului de 16 biți în octeți, inclusiv antetul și datele. Dimensiunea minimă este de 20 de octeți (antet fără date), maximul de 65535 de octeți. Gazdele trebuie să accepte transmisia de pachete de până la 576 de octeți, dar implementările moderne acceptă de obicei dimensiuni mult mai mari. Pachetele mai mari decât suportul canalului de comunicație sunt fragmentate. Identificator Folosit în principal pentru a identifica fragmente ale unui pachet dacă acesta a fost fragmentat. Există experimente pentru a-l folosi în alte scopuri, cum ar fi adăugarea de informații de urmărire a pachetului pentru a face mai ușor urmărirea traseului unui pachet cu o adresă sursă falsificată [13] . Steaguri Un câmp de trei biți care conține steaguri de control al fragmentării. Biții, de la mare la mic, înseamnă:
  • 0: Rezervat, trebuie să fie 0 [14] .
  • 1: Nu fragmentați
  • 2: Pachetul mai are fragmente
Dacă este setat indicatorul „nu fragmentați”, atunci dacă fragmentarea este necesară, un astfel de pachet va fi distrus. Poate fi folosit pentru a trimite date către gazde care nu au resurse suficiente pentru a gestiona pachetele fragmentate. Indicatorul „are fragmente” trebuie setat la 1 pentru toate fragmentele pachetului, cu excepția ultimului. Setați la 0 pentru pachetele nefragmentate - un astfel de pachet este considerat propriul său ultimul fragment. Fragment Offset Câmpul de 13 biți indică decalajul câmpului de date al fragmentului curent în raport cu începutul câmpului de date al primului pachet fragmentat în blocuri de 8 octeți. Vă permite să setați până la (2 13 −1)×8=65528 octeți offset. Când se ia în considerare dimensiunea antetului, offset-ul rezultat poate depăși dimensiunea maximă a pachetului (65528 + 20 = 65548 octeți). Primul fragment din secvență are un offset de zero. Pachetul „Time to Live” ( Time to Live , TTL). Specifică numărul maxim de routere de-a lungul căii pachetului. Prezența acestui parametru nu permite pachetului să traverseze la nesfârșit rețeaua. Fiecare router trebuie să scadă valoarea TTL cu una când procesează un pachet. Pachetele a căror durată de viață a devenit zero sunt aruncate și un mesaj ICMP Time Exceeded este trimis expeditorului . Urmărirea traseului lor de călătorie ( traceroute ) se bazează pe trimiterea de pachete cu durate de viață diferite . Valoarea maximă TTL=255. Valoarea inițială normală TTL=64 (dependent de OS). Protocol Specifică ce informații despre protocolul IP conține pachetul (de exemplu, TCP sau ICMP). Numerele de protocol atribuite pot fi găsite pe site-ul IANA [15] . Sumă de control antet Sumă de control pe 16 biți utilizată pentru a verifica integritatea antetului. Fiecare gazdă sau router compară suma de control antet cu valoarea acestui câmp și aruncă pachetul dacă nu se potrivesc. IP nu verifică integritatea datelor - este verificat de protocoale de nivel superior (cum ar fi TCP sau UDP ) care utilizează și sume de control. Deoarece TTL este decrementat la fiecare hop de pachet, suma trebuie de asemenea calculată la fiecare hop. Metoda de recalculare a sumei de control este definită în RFC 1071 [16] . Sursa adresei Adresa pe 32 de biți a expeditorului pachetului. Este posibil să nu se potrivească cu adresa reală a expeditorului din cauza traducerii adresei . Adresa de destinatie Adresa pe 32 de biți a destinatarului pachetului. Se poate modifica și în timpul traducerii adresei. Opțiuni Adresa de destinație poate fi urmată de un câmp suplimentar de opțiuni, dar acesta este rar folosit. Dimensiunea antetului, în acest caz, trebuie să fie suficient de mare pentru a găzdui toate opțiunile (sub rezerva umplerii la un număr întreg de cuvinte de 32 de biți). Numerele de opțiuni alocate sunt postate pe site-ul IANA. [17] Dacă lista de opțiuni nu este la sfârșitul unui antet, trebuie să se încheie cu opțiunea 0x00. Opțiunile au următorul format:
Camp Dimensiunea biților Descriere
Copie unu Setați la 1 dacă opțiunile vor fi copiate în anteturile tuturor fragmentelor.
Clasa de optiuni 2 0 pentru opțiunile de „control” și 2 pentru opțiunile de „măsurare și depanare”. 1 și 3 sunt rezervate.
Numărul opțiunii 5 Specifică o opțiune.
Opțiune Dimensiune opt Specifică dimensiunea opțiunii (inclusiv acest câmp). Poate fi omis pentru opțiunile fără argumente.
Argumente de opțiune Variabil Date suplimentare utilizate de opțiune.
  • Notă: Lungimea titlului mai mare de 5 cuvinte indică prezența opțiunilor și necesitatea procesării acestora.
  • Notă: Câmpurile „copie”, „clasa opțiunii” și „numărul opțiunii” sunt uneori denumite un singur câmp „tip opțiune” de opt biți.
Copie clasă număr valoare Nume referinţă
0 0 0 0 EOOL - Sfârșitul listei de opțiuni RFC791 [18]
0 0 unu unu NOP—Fără operație RFC791 [18]
unu 0 2 130 SEC - Securitate [RFC1108]
unu 0 3 131 LSR - Loose Source Route RFC791 [18]
0 2 patru 68 TS-Ștampila de timp RFC791 [18]
unu 0 5 133 E-SEC - Securitate extinsă [RFC1108]
unu 0 6 134 CIPSO-Securitate Comercială [draft-ietf-cipso-ipsecurity-01]
0 0 7 7 RR—Înregistrare rută RFC791 [18]
unu 0 opt 136 SID - ID-ul fluxului RFC791 [18] [RFC6814][1]
unu 0 9 137 SSR - Rută sursă strictă RFC791 [18]
0 0 zece zece ZSU - Măsurare experimentală [ZSu]
0 0 unsprezece unsprezece MTUP - Sonda MTU [RFC1063][RFC1191][1]
0 0 12 12 MTUR-MTU Răspuns [RFC1063][RFC1191][1]
unu 2 13 205 FINN - Controlul Experimental al Fluxului [Greg_Finn]
unu 0 paisprezece 142 VISA - Controlul accesului experimental [Deborah_Estrin][RFC6814][1]
0 0 cincisprezece cincisprezece CODIFICARE - ??? [VerSteeg][RFC6814][1]
unu 0 16 144 IMITD - Descriptor de trafic IMI [Lee]
unu 0 17 145 EIP - Protocol Internet extins [RFC1385][RFC6814][1]
0 2 optsprezece 82 TR - Traceroute [RFC1393][RFC6814][1]
unu 0 19 147 ADDEXT-Extensie de adresă [Ullmann IPv7][RFC6814][1]
unu 0 douăzeci 148 RTRALT-Alerta router [RFC2113]
unu 0 21 149 SDB - Difuzare Dirijată selectivă [Charles_Bud_Graff][RFC6814][1]
unu 0 22 150 В В В В В В В В — Neatribuit (lansat pe 18 octombrie 2005)
unu 0 23 151 DPS - Stare dinamică a pachetului [Andy_Malis][RFC6814][1]
unu 0 24 152 UMP - Upstream Multicast Pkt. [Dino_Farinacci][RFC6814][1]
0 0 25 25 QS-Pornire rapidă [RFC4782]
0 0 treizeci treizeci EXP - Experiment în stil RFC3692 [2] [RFC4727]
0 2 treizeci 94 EXP - Experiment în stil RFC3692 [2] [RFC4727]
unu 0 treizeci 158 EXP - Experiment în stil RFC3692 [2] [RFC4727]
unu 2 treizeci 222 EXP - Experiment în stil RFC3692 [2] [RFC4727]

Epuizarea spațiului de adrese

Încă din anii 1980, a devenit evident că distribuția spațiului de adrese avea loc într-un ritm mult mai rapid decât era încorporat în arhitectura IPv4. Acest lucru a condus mai întâi la adresarea classful , mai târziu la adresarea classless și, în cele din urmă, la dezvoltarea noului protocol IPv6 .

În februarie 2011, IANA a alocat ultimele 5 blocuri de adrese RIR -urilor . Blocurile de adrese IP gratuite au început să se epuizeze la registratorii regionali din 2011 [19] .

Pe 25 noiembrie 2019, ultimele adrese IPv4 gratuite au fost distribuite în Europa, țările fostei URSS și Orientul Mijlociu [20] . Acum va fi posibil să obțineți o adresă IPv4 numai dacă proprietarul actual o eliberează - de exemplu, o companie se închide sau o rețea eliberează o resursă de adresă de care nu are nevoie.

Vezi și

Note

  1. ↑ 1 2 3 RFC3330: Adrese IPv4 de utilizare specială Arhivat 14 decembrie 2011 la Wayback Machine  ; înlocuit de RFC5735 : Adrese IPv4 cu utilizare specială Arhivată 15 mai 2013 la Wayback Machine 
  2. ↑ 1 2 3 RFC1700: Numere atribuite Arhivat la 1 ianuarie 2012 la Wayback Machine 
  3. ↑ RFC1122: Requirements for Internet Hosts - Communication Layers [secțiunea-3.2.1.3] Arhivat la 15 septembrie 2008 la Wayback Machine 
  4. ↑ 1 2 3 RFC1918: Alocarea adreselor pentru interneturile private Arhivat 2 decembrie 2011 la Wayback Machine 
  5. ↑ 1 2 3 O privire în interiorul intranetului Coreei de Nord . Preluat la 20 octombrie 2021. Arhivat din original la 20 octombrie 2021.
  6. ↑ RFC3927: Configurarea dinamică a adreselor locale de legătură IPv4 Arhivat la 19 ianuarie 2012 la Wayback Machine 
  7. ↑ RFC 6890: IANA IPv4 Special Purpose Address Registry Arhivat 17 octombrie 2012 la Wayback Machine 
  8. ↑ 1 2 3 RFC5737: Blocuri de adrese IPv4 rezervate pentru documentare Arhivat 9 noiembrie 2011 la Wayback Machine 
  9. ↑ RFC3068: Un prefix anycast pentru routerele releu 6to4 Arhivat la 21 ianuarie 2012 la Wayback Machine 
  10. ↑ RFC2544: Metodologia de evaluare comparativă pentru dispozitivele de interconectare a rețelei Arhivat 9 noiembrie 2011 la Wayback Machine 
  11. ↑ RFC3171: Ghid IANA pentru atribuirea adreselor IPv4 multicast Arhivat 15 mai 2012 la Wayback Machine 
  12. ↑ RFC919: Broadcasting internet datagrams Arhivat 26 noiembrie 2011 la Wayback Machine 
  13. ↑ Stefan Savage. Suport practic de rețea pentru urmărirea IP . Preluat: 6 septembrie 2010.
  14. ↑ Ca o glumă a lui April Fool , se propune să însemne intenția rău intenționată a pachetului (evil bit)
  15. ↑ Numerele de protocol Internet atribuite, arhivate pe 13 iunie 2018 la Wayback Machine 
  16. ↑ Computing the Internet Checksum Arhivat 9 iunie 2011 la Wayback Machine 
  17. ↑ NUMERE OPȚIUNII IP . IANA. Consultat la 17 iunie 2018. Arhivat din original la 25 octombrie 2018.
  18. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 RFC791: Internet Protocol Arhivat 30 iulie 2019 la Wayback Machine 
  19. ↑ Raport adresa IPv4 . Consultat la 16 februarie 2011. Arhivat din original la 1 aprilie 2009.
  20. ↑ Data publicării: 25 nov 2019- știri, ipv4, Epuizare Ipv4, ipv6, Comunicat de presă. RIPE NCC a rămas fără adrese IPv4 . Centrul de coordonare a rețelei RIPE. Consultat la 27 noiembrie 2019. Arhivat din original la 25 noiembrie 2019.