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]
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.
Рис. 6.8. Подсети
Если хост или шлюз "не знает", какую маску использовать, он формирует сообщение ADDRESS MASK REQUEST (запрос маски адреса) протокола ICMP и направляет его в сеть, ожидая сообщения ICMP ADDRESS MASK REPLY от соседнего шлюза.
Ряд IP-адресов имеют специальное значение и не могут присваиваться сетевым элементам (хостам, шлюзам и т.д.). Эти значения приведены в табл. 6.3.
Таблица 6.3. Специальные IP-адреса
Адрес Пример Интерпретация Адрес: 192.85.160.46 Маска: 255.255.255.240 Адрес сети: 192.85.160.0 Адрес подсети: 2 Адрес хоста: 14 Сеть:0, Хост:0 0.0.0.0 Данный хост в данной сети Сеть:0, Хост:H 0.0.0.5 Определенный хост в данной сети (только для адреса источника) Сеть:1111...1 Подсеть:1111...1 Хост:1111...1 255.255.255.255 Групповой адрес всех хостов данной подсети Сеть:N Подсеть:1111...1 Хост:1111...1 192.85.160.255 Групповой адрес всех хостов всех подсетей сети N Сеть:N Подсеть:S Хост:1111...1 192.85.160.47 Групповой адрес всех хостов подсети S сети N Сеть: 127 Хост: 1 127.0.0.1 Адрес внутреннего логического хоста
Протоколы транспортного уровня
В соответствии с моделью DARPA, рассмотренной нами ранее, протоколы транспортного уровня работают исключительно на хостах, являющихся точками обмена информацией — источниках или получателях датаграмм. Поскольку основная функция шлюзов заключается в выборе пути и последующей передаче датаграммы, которые непосредственно шлюзу не адресованы, протоколы этого уровня обычно не задействованы в шлюзах.
Два протокола этого уровня — TCP и UDP обеспечивают транспорт данных с заданными характеристиками между источником и получателем. Поскольку на каждом хосте как правило существует несколько процессов- получателей данных, протоколы этого уровня должны располагать необходимой информацией для доставки данных требуемому протоколу уровня приложений.
Как было показано, каждый уровень протоколов DARPA имеет собственную систему адресации. Например, для уровня сетевого интерфейса (соответствующего физическому уровню и уровню канала данных модели OSI) в локальных сетях используется физический адрес интерфейса. Он представляет собой 48-битный адрес, как правило, записанный в память платы. Для отображения физического адреса в адрес протокола верхнего уровня (Internet) используется специальный протокол трансляции адреса Address Resolution Protocol (ARP).
Уровень Internet (или сетевой уровень модели OSI) в качестве адресов использует уже рассмотренные нами IP-адреса. Для адресации протокола верхнего уровня используется поле Protocol заголовка IP-датаграммы.
