پروتکل اینترنت IP چیست ؟

پروتکل اینترنت IP چیست ؟

برای ارسال اطلاعات شخصی از طریق اینترنت، به آدرس صحیح نیاز دارید – درست مانند ارسال یک نامه معمولی از طریق پست. اما در این مورد، آدرس IP است. همانطور که یک نامه برای اطمینان از رسیدن به گیرنده صحیح مهر دریافت می کند، بسته های داده یک آدرس IP دریافت می کنند. تفاوت بین یک آدرس IP و یک آدرس پستی این است که آنها به خودی خود با یک مکان خاص مرتبط نیستند: در عوض، آنها به طور خودکار یا دستی در طول تنظیم اتصال به دستگاه های شبکه اختصاص داده می شوند. “پروتکل اینترنت” نقش مهمی در این فرآیند ایفا می کند.

پروتکل اینترنت (IP) چیست : تعریف و تاریخچه

پروتکل اینترنت (IP) یک پروتکل بدون اتصال است که بخشی جدایی ناپذیر از مجموعه پروتکل اینترنت (مجموعه ای از حدود 500 پروتکل شبکه) است و مسئولیت آدرس دهی و تکه تکه شدن بسته های داده در شبکه های دیجیتال را بر عهده دارد. همراه با لایه انتقال TCP (پروتکل کنترل انتقال)، IP اساس اینترنت را تشکیل می دهد. برای اینکه بتوان یک بسته را از فرستنده به مخاطب ارسال کرد، پروتکل اینترنت یک ساختار بسته ایجاد می کند که اطلاعات ارسال شده را خلاصه می کند. بنابراین، پروتکل تعیین می کند که چگونه اطلاعات مربوط به منبع و مقصد داده ها توصیف می شود و این اطلاعات را از داده های اطلاعاتی در هدر IP جدا می کند. این نوع قالب بسته به عنوان IP-Datagram نیز شناخته می شود.

در سال 1974 موسسه مهندسین برق و الکترونیک (IEEE) یک مقاله تحقیقاتی توسط دانشمندان رایانه آمریکایی رابرت کان و وینت سرف منتشر کرد که یک مدل پروتکل برای اتصال شبکه بسته متقابل مبتنی بر ARPANET قبلی را توصیف کردند. علاوه بر پروتکل کنترل انتقال TCP، جزء اصلی این مدل پروتکل IP بود که (به غیر از یک لایه انتزاعی خاص) امکان برقراری ارتباط در شبکه‌های فیزیکی مختلف را فراهم می‌کرد. پس از این، شبکه های تحقیقاتی بیشتری بر اساس ترکیب پروتکل TCP/IP که در سال 1981 به طور قطعی به عنوان یک استاندارد در RFC 971 مشخص شد، ادغام شدند.

IPv4 و IPv6: پشت شماره های مختلف نسخه چیست؟

امروزه، کسانی که نگران ویژگی های یک آدرس IP خاص هستند، به عنوان مثال، آدرسی که رایانه ها را در یک شبکه محلی آدرس دهی می کند، بدون شک با دو نوع IPv4 و IPv6 مواجه خواهند شد. با این حال، با وجود تغییرات گسترده در گذشته، این به هیچ وجه نسل چهارم یا ششم پروتکل IP نیست. IPv4 در واقع اولین نسخه رسمی پروتکل اینترنت است، در حالی که شماره نسخه مربوط به این واقعیت است که نسخه چهارم پروتکل TCP استفاده می شود. IPv6 جانشین مستقیم IPv4 است – توسعه IPv5 به دلایل اقتصادی پیش از موعد به حالت تعلیق درآمد.

حتی با وجود اینکه از IPv4 و IPv6 هیچ نسخه دیگری منتشر نشده است، پروتکل اینترنت از اولین ذکر آن در سال 1974 بازنگری شده است (قبل از این فقط بخشی از TCP بود و به طور مستقل وجود نداشت). تمرکز اساسا بر روی بهینه سازی راه اندازی و آدرس دهی اتصال بود. به عنوان مثال، طول بیت آدرس‌های میزبان از 16 به 32 بیت افزایش یافت، بنابراین فضای آدرس را به حدود چهار میلیارد پراکسی ممکن افزایش داد. IPv6 رویایی دارای فیلدهای آدرس 128 بیتی است و اجازه می دهد تا حدود 340 سکستیلیون (عددی با 37 صفر) آدرس های مختلف را ارائه دهد، بنابراین نیاز طولانی مدت به آدرس های اینترنتی را برآورده می کند.

پروتکل اینترنت IP چیست ؟ هدر IP دیتاگرام چگونه ساخته می شود؟

همانطور که قبلا ذکر شد، پروتکل اینترنت تضمین می کند که قبل از هر بسته داده، ویژگی های ساختاری مهم در هدر وجود دارد و به پروتکل حمل و نقل مناسب (معمولا TCP) اختصاص داده می شود. ناحیه داده هدر برای نسخه 6 به طور اساسی بازنگری شده است، به همین دلیل لازم است بین سرصفحه های IPv4 و IPv6 مشخص شود.

پروتکل اینترنت IP چیست ؟ ساخت هدر IPv4

هر هدر IP همیشه با یک مشخصات طولانی 4 بیتی از شماره نسخه پروتکل اینترنت شروع می شود – IPv4 یا IPv6. سپس 4 بیت دیگر وجود دارد که حاوی اطلاعاتی در مورد طول هدر IP (طول هدر IP) است، زیرا همیشه ثابت نمی ماند. طول کل هدر همیشه از این مقدار ضرب در 32 بیت محاسبه می شود. بنابراین، زمانی که هیچ گزینه ای اضافه نشود، کوچکترین طول هدر ممکن 160 بایت (معادل 20 بایت) است. حداکثر مقدار 15 تا 480 بیت (معادل 60 بایت) است. بیت های 8 تا 15 (نوع سرویس) شامل دستورالعمل هایی برای مدیریت و اولویت بندی دیتاگرام است. در اینجا میزبان می تواند اهمیت نقاطی مانند قابلیت اطمینان، توان عملیاتی و تاخیر در انتقال داده را مشخص کند.

طول کل اندازه کل بسته داده را مشخص می کند – به عبارت دیگر، اندازه داده های مفید را به طول هدر اضافه می کند. از آنجایی که طول فیلد 16 بیت است، حداکثر محدودیت 65635 بایت است. در RFC 791 تصریح شده است که هر میزبان باید بتواند حداقل 576 بایت را پردازش کند. در صورت تمایل می توان یک دیتاگرام IP را در مسیر خود از میزبان به روترها یا دستگاه های دیگر تکه تکه کرد، اما قطعات نباید کوچکتر از 576 بایت ذکر شده باشند.

سایر فیلدهای هدر IPv4 معانی زیر را دارند:

شناسایی:

تمام قطعات یک دیتاگرام دارای همان شماره شناسایی هستند که از فرستنده دریافت می کنند. با تطبیق این فیلد 16 بیتی، میزبان هدف می تواند تک تک قطعات را به یک دیتاگرام خاص اختصاص دهد.

پرچم ها:

هر هدر IP حاوی 3 بیت پرچم است که حاوی اطلاعات و دستورالعمل هایی برای تکه تکه شدن است. بیت اول رزرو شده است و همیشه مقدار 0 را دارد. بیت دوم که “Don’t Fragment” نام دارد، نشان می دهد که آیا بسته ممکن است تکه تکه شود (0) یا نه (1). آخرین بیت “More Fragments” نشان می دهد که آیا قطعات بعدی به دنبال (1) می آیند یا اینکه بسته کامل است یا با قطعه فعلی (0) تکمیل می شود.

تراز قطعه:

این فیلد به میزبان هدف اطلاع می دهد که یک قطعه به کجا تعلق دارد، به طوری که کل دیتاگرام را می توان دوباره به راحتی مطابقت داد. طول 13 بیت به این معنی است که دیتاگرام را می توان به 8192 قطعه تقسیم کرد.

طول عمر (Time to Live، TTL): برای اطمینان از اینکه یک بسته در شبکه نمی تواند به طور نامحدود از گره به گره مهاجرت کند، با حداکثر طول عمر (Time to Live) ارسال می شود. استاندارد RFC واحد ثانیه را برای این میدان 8 بیتی ارائه می کند، در حالی که حداکثر طول عمر 255 ثانیه است. TTL برای هر گره شبکه که عبور کرده است حداقل 1 کاهش می یابد. اگر به مقدار 0 برسد، بسته داده به طور خودکار دور ریخته می شود.

پروتکل:

فیلد پروتکل (8 بیت) پروتکل انتقال مربوطه را به بسته داده اختصاص می دهد، به عنوان مثال مقدار 6 برای TCP یا مقدار 17 برای پروتکل UDP. فهرست رسمی تمامی پروتکل های ممکن از سال 2002 توسط IANA (مرجع شماره های اختصاص داده شده به اینترنت) مدیریت و نگهداری می شود.

Header/Checksum:

فیلد 16 بیتی “Checkssum” حاوی جمع کنترلی هدر است. این باید در هر گره شبکه دوباره محاسبه شود، به دلیل کاهش TTL در هر مقطع. صحت اطلاعات کاربر به دلایل کارایی تأیید نشده باقی می ماند.

آدرس منبع و آدرس مقصد:

هر 32 بیت (4 بایت) برای آدرس IP اختصاص داده شده میزبان مبدأ و مقصد رزرو می شود. این آدرس های IP معمولاً به صورت 4 عدد اعشاری که با نقطه از هم جدا شده اند نوشته می شوند. کمترین آدرس 0.0.0.0. و بالاترین 255.255.255.255 است.

گزینه ها:

قسمت گزینه ها پروتکل IP را با اطلاعات اضافی که در طراحی استاندارد ارائه نشده است، گسترش می دهد. از آنجایی که اینها فقط اضافات اختیاری هستند، فیلد دارای طول متغیری است که با حداکثر طول هدر محدود می شود. نمونه هایی از گزینه های ممکن عبارتند از: “Security” (نشان می دهد که یک دیتاگرام چقدر مخفی است)، “RecordRoute” (همه گره های شبکه را که عبور کرده اند، آدرس IP آنها برای دنبال کردن مسیر بسته) و “Time Stamp” (زمان را در که یک گره خاص منتقل شد).

پروتکل اینترنت IP چیست ؟ ساخت هدر IPv6

برخلاف هدر قبلی خود، پروتکل IPv6 دارای اندازه ثابت 320 بیت (40 بایت) است. اطلاعات کمتر مورد نیاز را می توان به طور جداگانه بین هدر استاندارد و داده های کاربر پیوست کرد. این هدرهای افزونه را می توان با فیلد گزینه پروتکل IPv4 مقایسه کرد و در هر زمان بدون نیاز به تغییر هدر واقعی می توان آنها را تطبیق داد. از جمله، شما می توانید مسیرهای بسته را تعیین کنید، اطلاعات تکه تکه را مشخص کنید، یا ارتباطات رمزگذاری شده را از طریق IPSec آغاز کنید. برای بهینه سازی عملکرد، جمع کنترل سرصفحه وجود ندارد.

مانند IPv4، هدر IP واقعی با شماره نسخه 4 بیتی پروتکل اینترنت شروع می شود. فیلد زیر به نام «کلاس ترافیک» معادل ورودی «نوع سرویس» در نوع پروتکل قدیمی‌تر است. قوانین مشابهی مانند نسخه قبلی برای این 8 بیت اعمال می شود: آنها میزبان هدف را در مورد پردازش کیفی دیتاگرام مطلع می کنند. یکی از ویژگی های جدید IPv6 FlowLabel (20 بیتی) است که امکان شناسایی جریان های داده از بسته های داده پیوسته را فراهم می کند. این امکان رزرو پهنای باند و بهینه سازی مسیریابی را فراهم می کند.

لیست زیر اطلاعات هدر اضافی برای پروتکل IP بهبود یافته را توضیح می دهد:

• اندازه داده های کاربر: IPv6 مقداری را برای اندازه داده های کاربر منتقل شده، از جمله سرصفحه های برنامه افزودنی (در مجموع 16 بیت) ارسال می کند. در نسخه قبلی، این مقدار باید به طور جداگانه از طول کل منهای طول خط سرصفحه محاسبه می شد.
• Next Header: فیلد «Next Header» 8 بیتی مشابه مشخصات پروتکل در IPv4 است و بنابراین وظیفه خود را نیز بر عهده گرفته است – انتساب پروتکل انتقال مورد نظر.
• Hop-Limit: محدودیت Hop (8 بیت) حداکثر تعداد ایستگاه های میانی را که یک بسته می تواند قبل از دور انداختن از آن عبور کند، تعیین می کند. درست مانند TTL در IPv4، مقدار با هر گره حداقل 1 کاهش می یابد.
• آدرس مبدأ و مقصد: اکثر هدرهای IPv6 حاوی آدرس فرستنده و مخاطب هستند. همانطور که قبلا ذکر شد، اینها دارای طول 128 بیت (چهار برابر آدرس IPv4) هستند. همچنین تفاوت های قابل توجهی در نماد استاندارد وجود دارد. نسخه جدیدتر پروتکل اینترنت از اعداد هگزادسیمال استفاده می کند و آنها را به 8 بلوک 16 بیتی تقسیم می کند. از نقاط دوگانه به جای نقاط ساده برای جداسازی آنها استفاده می شود. به عنوان مثال، یک آدرس IPv6 کامل چیزی شبیه به این است 2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344.

پروتکل اینترنت IP چیست : آدرس دهی پروتکل اینترنت چگونه کار می کند؟

برای اینکه دیتاگرام ها در هدر خود مشخصات اولیه آدرس های اولیه و مقصد را داشته باشند، ابتدا باید به مشترکین شبکه اختصاص داده شوند. آنها معمولاً بین آدرس های IP داخلی و خارجی یا عمومی تخصیص داده می شوند. سه محدوده آدرس برای اولی رزرو شده است که برای ارتباط در شبکه های محلی استفاده می شود:

• 10.0.0.0 bis 10.255.255.255
• 172.16.0.0 bis 172.31.255.255
• 192.168.0.0 bis 192.168.255.255

پیشوند “fc00::/7” برای شبکه های IPv6 ارائه شده است. آدرس‌ها در این شبکه‌ها در اینترنت مسیریابی نمی‌شوند و بنابراین می‌توانند آزادانه انتخاب شوند و در شبکه‌های خصوصی یا شرکتی مورد استفاده قرار گیرند. تا زمانی که تخصیص خودکار آدرس فعال شده و از سرور DHCP استفاده می‌شود، آدرس‌ها با موفقیت تخصیص داده می‌شوند یا با ورودی دستی یا به‌محض اتصال دستگاه به شبکه به‌طور خودکار. با کمک یک ماسک زیر شبکه، این نوع شبکه محلی را می توان به طور انتخابی به مناطق دیگر تقسیم کرد.

آدرس های IP خارجی هنگام اتصال به اینترنت توسط ارائه دهنده اینترنت مربوطه به طور خودکار هدایت می شوند. همه دستگاه‌های موجود در اینترنت از طریق یک روتر مشترک به یک IP خارجی دسترسی دارند. به طور معمول، ارائه دهندگان یک آدرس اینترنتی جدید را هر 24 ساعت از محدوده آدرسی که توسط IANA به آنها اختصاص داده شده است، اختصاص می دهند. این همچنین در مورد زرادخانه تقریبا تمام نشدنی آدرس های IPv6 که فقط تا حدی برای استفاده عادی منتشر می شوند، صدق می کند.

علاوه بر این، فقط به آدرس‌های خصوصی و عمومی تقسیم نمی‌شود، بلکه می‌توان آن را با امکانات طبقه‌بندی همه‌کاره‌تر در به اصطلاح «address scopes» متمایز کرد:

• دامنه میزبان: آدرس حلقه بک 0:0:0:0:0:0:0: می تواند از یک میزبان برای ارسال دیتاگرام های IPv6 به خودش استفاده کند.
• محدوده محلی پیوند: برای اتصال IPv6، ضروری است که هر میزبان آدرس خاص خود را داشته باشد، حتی اگر فقط در یک شبکه محلی معتبر باشد. این آدرس محلی پیوند با پیشوند “fe80::/10” شناسایی می شود و برای مثال برای ارتباط با دروازه استاندارد (روتر) به منظور تولید یک آدرس IP عمومی استفاده می شود.
• محدوده محلی منحصر به فرد: این محدوده آدرس فوق الذکر “fc00::/7” است که منحصراً برای پیکربندی شبکه های محلی رزرو شده است.
• محدوده محلی سایت: محدوده محلی سایت یک پیشوند منسوخ شده “fec0::/10” است که برای شبکه های محلی نیز تعریف شده است. با این حال، به محض اتصال شبکه‌های مختلف یا برقراری ارتباط VPN بین شبکه‌هایی که با آدرس‌های محلی سایت شماره‌گذاری شده‌اند، استاندارد پیشی گرفته در نظر گرفته می‌شود.
• دامنه جهانی: هر میزبانی که بخواهد به اینترنت متصل شود حداقل به آدرس عمومی خود نیاز دارد. این با پیکربندی خودکار، یا با دسترسی به SLAAC (پیکربندی آدرس بدون حالت) یا DHCPv6 (پیکربندی آدرس حالت گرا) به دست می آید.
• محدوده چندپخشی: گره های شبکه، روترها، سرورها و سایر خدمات شبکه را می توان با استفاده از IPv6 در گروه های چندپخشی گروه بندی کرد. هر یک از این گروه ها آدرس مخصوص به خود را دارند که به یک بسته اجازه می دهد تا به همه میزبان های درگیر دسترسی پیدا کند. پیشوند “ff00::/8” نشان می دهد که یک آدرس چندپخشی دنبال می شود.

چگونه پروتکل IP تقسیم بندی را تنظیم می کند

هر زمان که یک بسته داده باید از طریق TCP/IP ارسال شود، اندازه کلی به طور خودکار بررسی می شود. اگر اندازه بالاتر از حداکثر واحد انتقال رابط شبکه مربوطه باشد، اطلاعات تکه تکه می شود، یعنی به بلوک های داده کوچکتر تجزیه می شود. میزبان فرستنده (IPv6) یا یک روتر میانی (IPv4) این وظیفه را بر عهده می گیرد. به‌طور پیش‌فرض، بسته توسط گیرنده تشکیل می‌شود، که به اطلاعات تکه تکه‌سازی ذخیره‌شده در سرآیند IP یا در هدر افزونه دسترسی پیدا می‌کند. در موارد استثنایی، مونتاژ مجدد می تواند توسط فایروال نیز انجام شود، تا زمانی که بتوان آن را بر اساس آن پیکربندی کرد.

از آنجایی که IPv6 معمولاً دیگر تکه تکه شدن را فراهم نمی کند و دیگر اجازه تکه تکه شدن روتر را نمی دهد، بسته IP باید قبل از ارسال، اندازه مناسبی داشته باشد. اگر روتر به دیتاگرام های IPv6 که بالاتر از حداکثر واحد انتقال هستند برسد، روتر آنها را دور می اندازد و پیام ICMPv6 نوع 2 “Packet Too Big” را به فرستنده اطلاع می دهد. برنامه ارسال داده اکنون می‌تواند بسته‌های کوچک‌تر و غیرقطعی ایجاد کند یا تقسیم‌بندی را آغاز کند. متعاقباً، هدر افزونه مناسب به بسته IP اضافه می‌شود، به طوری که میزبان هدف نیز می‌تواند قطعات جداگانه را پس از دریافت مجدداً جمع کند.

پروتکل اینترنت IP چیست

ترجمه شده توسط سایت دریای شرق از سایت
کپی بدون ذکر نام و لینک سایت دریای شرق ممنوع است !

About The Author