Internetový protokol

Funkcia

Internetový protokol prenáša informácie zo zdrojového počítača do cieľového počítača. Tieto informácie posiela vo forme paketov.

V súčasnosti sa používajú dve verzie internetového protokolu: IPv4 a IPv6, pričom najpoužívanejšou verziou je IPv4. Protokol IP tiež poskytuje počítačom IP adresu na vzájomnú identifikáciu, podobne ako typická fyzická adresa.

Protokol IP je základným protokolom internetovej vrstvy balíka internetových protokolov, čo je súbor komunikačných protokolov pozostávajúci zo siedmich abstrakčných vrstiev (pozri model OSI),

Hlavným účelom a úlohou protokolu IP je doručovanie datagramov zo zdrojového hostiteľa (zdrojového počítača) na cieľového hostiteľa (prijímajúci počítač) na základe ich adries. Na dosiahnutie tohto cieľa IP obsahuje metódy a štruktúry na vkladanie značiek (informácií o adrese, ktoré sú súčasťou metadát) do datagramov. Proces vkladania týchto značiek do datagramov sa nazýva zapuzdrenie. Protokol IP je podobný poštovému systému USA v tom, že umožňuje adresovanie balíka (datagramu) (zapuzdrenie) a jeho vloženie do systému (internetu) odosielateľom (zdrojovým hostiteľom). Neexistuje však priame spojenie medzi odosielateľom a príjemcom. 

Balík (datagram) je takmer vždy rozdelený na časti, ale každá časť obsahuje adresu príjemcu (cieľového hostiteľa). Nakoniec každá časť dorazí k príjemcovi, často rôznymi cestami a v rôznom čase. Tieto trasy a časy sú tiež určené poštovým systémom, ktorým je IP. Poštový systém (v transportnej a aplikačnej vrstve) však pred doručením príjemcovi (cieľovému hostiteľovi) všetky časti opäť spojí.

Poznámka: IP je vlastne protokol bez spojenia, čo znamená, že okruh k príjemcovi (cieľovému hostiteľovi) nemusí byť pred prenosom (zdrojovým hostiteľom) nastavený. Ak budeme pokračovať v analógii, pred odoslaním listu/balíka nemusí existovať priame spojenie medzi fyzickou spiatočnou adresou na liste/balíku a adresou príjemcu.

Pôvodne bola IP služba bez spojenia datagramov v programe na riadenie prenosu, ktorý vytvorili Vint Cerf a Bob Kahn v roku 1974. Keď sa použil formát a pravidlá umožňujúce pripojenie, vznikol protokol riadenia prenosu orientovaný na pripojenie. Tieto dva protokoly spolu tvoria balík internetových protokolov, často označovaný ako TCP/IP.

Internetový protokol verzie 4 (IPv4) bol prvou hlavnou verziou protokolu IP. Ide o dominantný protokol internetu. Protokol iPv6 je však aktívny a používaný a jeho nasadenie sa zvyšuje na celom svete.

Adresovanie a smerovanie sú najzložitejšie aspekty protokolu IP. Inteligencia v sieti sa však nachádza v uzloch (bodoch prepojenia siete) vo forme smerovačov, ktoré preposielajú datagramy ďalšej známej bráne na trase ku konečnému cieľu. Smerovače používajú protokoly vnútorných brán (IGP) alebo protokoly vonkajších brán (EGP), ktoré pomáhajú pri rozhodovaní o preposielaní trasy. Trasy sa určujú podľa smerovacieho prefixu v rámci datagramov. Proces smerovania sa preto môže stať zložitým. Rýchlosťou svetla (alebo takmer rýchlosťou svetla) však smerovacia inteligencia určí najlepšiu trasu a všetky časti datagramu a datagramy nakoniec dorazia do svojho cieľa

Pakety IP

Pakety IP alebo datagramy majú dve časti. Prvou časťou je hlavička, ktorá je ako štítok na obálke. Druhou časťou je užitočné zaťaženie, ktoré je ako list vo vnútri obálky. Záhlavie obsahuje zdrojovú a cieľovú adresu IP a niektoré ďalšie informácie. Tieto informácie sa nazývajú metadáta a týkajú sa samotného paketu. Umiestnenie údajov do paketu so záhlavím je zapuzdrenie.

Smerovanie

Každý počítač v sieti vykonáva určitý druh smerovania. Vyhradené počítače medzi sebou komunikujú, aby zistili, kam majú posielať pakety. Tieto počítače sa nazývajú smerovače a komunikujú pomocou smerovacích protokolov.

Na každej ceste paketu počítač číta hlavičku. Počítač vidí cieľovú IP adresu a zistí, kam má paket poslať.

Spoľahlivosť

ARPANET, prvý predchodca internetu, bol navrhnutý tak, aby prežil jadrovú vojnu. Ak by bol zničený jeden počítač, komunikácia medzi všetkými ostatnými počítačmi by stále fungovala. Počítačové siete sa stále riadia rovnakou konštrukciou.

Počítače, ktoré medzi sebou komunikujú, zvládajú "inteligentné" funkcie na zjednodušenie počítačových sietí. Namiesto centrálneho orgánu budú chyby kontrolovať koncové uzly. Udržiavanie "inteligentných" vecí na koncových počítačoch alebo uzloch sa riadi princípom end-to-end.

Internetový protokol odosiela pakety bez toho, aby zabezpečil ich bezpečné doručenie. Ide o doručovanie s najväčšou snahou a je nespoľahlivé. Pakety sa môžu pokaziť, stratiť, duplikovať alebo prijať mimo poradia. Protokoly vyššej úrovne, ako napríklad protokol TCP (Transmission Control Protocol), zabezpečujú správne doručenie paketov. Protokol IP je tiež bez spojenia, takže nesleduje komunikáciu.

Internetový protokol verzie 4 (IPv4) používa kontrolný súčet na kontrolu chýb v hlavičke IP. Každý kontrolný súčet je jedinečný pre kombináciu zdroj/cieľ. Smerovací uzol generuje nový kontrolný súčet, keď dostane paket. Ak sa nový kontrolný súčet líši od starého, smerovací uzol vie, že paket je chybný, a zahodí ho. IPv6 predpokladá, že iný protokol bude kontrolovať chyby a vynechá kontrolný súčet. Je to na zlepšenie výkonu.

História

V roku 1974 Inštitút elektrotechnických a elektronických inžinierov publikoval dokument s názvom "A Protocol for Packet Network Intercommunication". V dokumente bol opísaný spôsob, ako môžu počítače navzájom komunikovať pomocou prepínania paketov. Dôležitou súčasťou tejto myšlienky bol "Program riadenia prenosu". Program riadenia prenosu bol príliš veľký, preto sa rozdelil na TCP a IP. Tento model sa teraz nazýva DoD Internet Model and Internet Protocol Suite (model internetu a internetového protokolu) alebo model TCP/IP.

Verzie 0 až 3 IP boli experimentálne a používali sa v rokoch 1977 až 1979.

Adresy IPv4 sa vyčerpajú, pretože počet možných adries je konečný. Aby to IEEE vyriešila, vytvorila protokol IPv6, ktorý má ešte viac adries. Zatiaľ čo IPv4 má 4,3 miliardy adries, IPv6 ich má 340 decilónov. To znamená, že adresy IPv6 sa nikdy nevyčerpajú. Protokol IPv5 bol vyhradený pre protokol Internet Stream, ktorý sa používal len experimentálne.