Операционная система UNIX

Поле Total Length содержит общий размер датаграммы в октетах. Размер поля (16 бит) ограничивает максимальный размер IP-датаграммы 65535 октетами.

Следующее 32-битное слово используется при фрагментации и последующем реассемблировании датаграммы. Фрагментация необходима, например, когда датаграмма отправляется из сети, позволяющей передачу пакетов, размер которых превышает максимальный размер пакета какой-либо из сетей по пути следования датаграммы к получателю. В этом случае IP-модуль, вынужденный передать "большую" датаграмму в сеть с малым размером кадра, должен разбить ее на несколько датаграмм меньшего размера. Вообще говоря, модуль протокола должен обеспечивать возможность фрагментации исходной датаграммы на произвольное число частей (фрагментов), которые впоследствии могут быть реассемблированы получателем. Получатель фрагментов отличает фрагменты одной датаграммы от другой по полю Identification. Это поле устанавливается при формировании исходной датаграммы и должно быть уникальным для каждой пары источник-получатель на протяжении жизни датаграммы в сети. Поле Fragment Offset указывает получателю на положение данного фрагмента в исходной датаграмме.

Поле Flags содержит следующие флаги:

Бит 0	Зарезервирован
Бит 1	DF. Значение 0 позволяет фрагментировать датаграмму. Значение 1 запрещает фрагментацию. Если в последнем случае передача исходной датаграммы невозможна, модуль протокола просто уничтожает исходную датаграмму без уведомления
Бит 2	MF. Значение 0 указывает, что данный фрагмент является последним в исходной датаграмме (в исходной датаграмме значение равно 0). Значение 1 сообщает реассемблирующему модулю о том, что данный фрагмент исходной датаграммы не последний

Для фрагментации датаграммы большого размера модуль протокола формирует две или более новых датаграмм и копирует содержимое заголовка исходной датаграммы в заголовки вновь созданных. Флаг MF устанавливается равным 1 для всех датаграмм, кроме последней, для которой значение этого флага копируется из исходной датаграммы. Данные разбиваются на необходимое число частей с сохранением 64-битной границы. Соответствующим образом устанавливаются значения полей Total Length и Fragment Offset.

Получатель фрагментов, например хост, производит реассемблирование, объединяя датаграммы с равными значениями четырех полей: Identification, адрес источника (Source Address), адрес получателя (Destination Address) и Protocol. При этом положение фрагмента в объединенной датаграмме определяется полем Fragment Offset.

Следующее поле заголовка называется TTL (Time-to-Live) и определяет "время жизни" датаграммы в сети. Если значение этого поля становится равным 0, датаграмма уничтожается. Каждый модуль протокола, обрабатывающий датаграмму, уменьшает значение этого поля на число секунд, затраченных на обработку. Однако поскольку обработка датаграммы в большинстве случаев занимает гораздо меньшее время, a TTL все равно уменьшается на 1, то фактически это поле определяет максимальное количество хопов (число промежуточных передач через шлюзы), которое датаграмма может совершить. Смысл этой функции — исключить возможность засорения сети "заблудившимися"

Поле Protocol определяет номер протокола верхнего уровня, которому предназначена датаграмма. Значения этого поля для различных протоколов приведены в RFC 1700 "Assigned numbers", некоторые из них показаны в табл. 6.2.

Таблица 6.2. Некоторые номера протоколов

Номер	Протокол
1	Internet Control Message Protocol, ICMP
2	Internet Group Management Protocol, IGMP
4	Инкапсуляция IP в IP
6	Transmission Control Protocol, TCP
17	User Datagram Protocol, UDP
46	Resource Reservation Protocol, RSVP
75	Packet Video Protocol, PVP

Завершает третье 32-битное слово заголовка его 16-битная контрольная сумма/поле Header Checksum.

Поля Source Address и Destination Address содержат соответственно адреса источника датаграммы и ее получателя. Это адреса сетевого уровня, или IP-адреса, размер которых составляет 32 бита каждый.

Поле Options содержит различные опции протокола, а поле Padding служит для выравнивания заголовка до границы 32-битного слова.

Адресация

Каждый IP-адрес можно представить состоящим из двух частей: адреса (или идентификатора) сети и адреса хоста в этой сети. Существует пять возможных форматов IP-адреса, отличающихся по числу бит, которые отводятся на адрес сети и адрес хоста. Эти форматы определяют классы адресов, получивших названия от А до D. Определить используемый формат адреса позволяют первые три бита, как это показано на рис. 6.7.

Рис. 6.7. Форматы IP-адресов

Взаимосвязанные сети (internet), должны обеспечивать общее адресное пространство. IP-адрес каждого хоста этих сетей должен быть уникальным. На практике это достигается с использованием иерархии, заложенной в базовый формат адреса. Некий центральный орган отвечает за назначение номеров сетей, следя за их уникальностью, в то время как администраторы отдельных сетей могут назначать номера хостов, также следя за уникальностью этих номеров в рамках собственной сети. В итоге — каждый хост получит уникальный адрес. В случае глобальной сети Internet уникальность адресов также должна выполняться глобально. За назначение адресов сетей отвечает центральная организация IANA, имеющая региональные и национальные представительства. При предоставлении зарегистрированного адреса сети вам гарантируется его уникальность.

Адреса класса А позволяют использовать 7 бит для адресации сети, ограничивая таким образом количество сетей этого класса числом 126 [69] . Этот формат адреса напоминает формат, используемый в предтече современной глобальной сети Internet — сети ARPANET. В те времена мало кто мог предвидеть столь бурное развитие этих технологий и число 126 не казалось малым.

Число уникальных сетей класса В значительно больше — 16 382, поскольку адрес сети состоит из 14 бит. Однако сегодня и этого недостаточно — поэтому адреса сетей этого класса больше не предоставляются. [70]

69

Вообще-то 7 бит позволяют адресовать 128 сетей, но адреса сетей 0 и 127 являются зарезервированными. Это же правило для адреса сети, состоящего из всех нулей или всех единиц (в двоичном виде), справедливо и для остальных классов.

70

Конечно, в изолированной сети (или сетях), не имеющей выхода в глобальную сеть Internet, вы вольны использовать адреса любого класса.

В настоящее время выделяются сети класса С. Сетей такого класса в Internet может быть не более 2 097 150. Но и это число сегодня нельзя назвать большим. При этом в каждой сети класса С может находиться не более 254 хостов.

Популярность локальных сетей в середине 80-х годов и стремительный рост числа пользователей Internet в последнее десятилетие привели к значительному "истощению" адресного пространства. Дело в том, что если ваша организация использует только четыре адреса сети класса С, то остальные 250 адресов "потеряны" для сообщества Internet и использоваться не могут. Для более эффективного распределения адресного пространства была предложена дополнительная иерархия IP-адреса. Теперь адрес хоста может в свою очередь быть разделен на две части — адрес подсети (subnetwork) и адрес хоста в подсети.

Заметим, что подсети по-прежнему являются отдельными сетями для протокола IP, требующими наличия маршрутизатора для передачи датаграмм из одной подсети в другую.

Для определения фактической границы между адресом подсети и хоста используется маска сети, представляющая собой 32-битное число, маскирующее единицами (в двоичном виде) номера сети и подсети и содержащее нули в позициях номера хоста. Модуль протокола IP производит логическую операцию "И" между маской и конкретным адресом, и таким образом определяет, предназначена ли эта датаграмма данному хосту (для модуля протокола хоста), или датаграмма адресована непосредственно подключенной подсети, или ее необходимо передать другому шлюзу для последующей доставки. Использование маски сети показано на рис. 6.8.