IP 프로토콜은 어느 계층에 속합니까?

IP 프로토콜은 네트워크 계층에 속합니다. IP는 인터넷 프로토콜(Internet Protocol)의 약자로 TCP/IP 시스템의 네트워크 계층 프로토콜(OSI 모델의 네트워크 계층과 동일)로 TCP 등 다양한 프로토콜 정보를 제공할 수 있습니다. , UDP 등 다음으로 IP 정보 패킷은 링크 계층에 배치되어 이더넷 및 토큰 링 네트워크와 같은 다양한 기술을 통해 전송될 수 있습니다.

이 튜토리얼의 운영 환경: Windows 7 시스템, Dell G3 컴퓨터.

IP는 인터넷 프로토콜(Internet Protocol)의 약어로 TCP/IP 시스템의 네트워크 계층 프로토콜입니다. IP 설계의 목적은 네트워크의 확장성을 향상시키는 것입니다. 첫째, 인터넷 문제를 해결하고 대규모 이종 네트워크의 상호 연결을 실현합니다. 둘째, 최상위 네트워크 애플리케이션과 기본 네트워크 기술 간의 결합 관계를 분리합니다. 두 가지를 독립적으로 개발하십시오. 엔드투엔드 설계 원칙에 따르면 IP는 연결이 없고 신뢰할 수 없는 최선의 노력 패킷 전송 서비스만 호스트에 제공합니다.

IP는 전체 TCP/IP 프로토콜 제품군의 핵심이자 인터넷의 기초입니다. IP는 TCP/IP 모델의 네트워크 계층(OSI 모델의 네트워크 계층과 동일)에 위치하며 TCP, UDP 등과 같은 다양한 프로토콜 정보를 전송 계층에 제공할 수 있습니다. 링크 계층에 위치하며 이더넷, 토큰링 네트워크 등 다양한 기술을 통해 전송됩니다.

이기종 네트워크에 적응하기 위해 IP는 적응성, 단순성 및 운용성을 강조하며 신뢰성을 희생합니다. IP는 패킷의 전달 시간과 신뢰성을 보장하지 않으며, 전송된 패킷은 손실, 중복, 지연 또는 순서가 잘못될 수 있습니다.

IP 프로토콜의 주요 내용

IP에는 주로 IP 주소 지정 체계, 패킷 캡슐화 형식 및 패킷 전달 규칙의 세 가지 측면이 포함됩니다.

IP 패킷 전달 규칙

라우터는 네트워크 주소를 기준으로만 전달합니다. IP 데이터 패킷이 라우터를 통해 전달될 때 대상 네트워크가 로컬 라우터에 직접 연결되어 있으면 데이터 패킷이 대상 호스트로 직접 전달됩니다. 이를 직접 전달이라고 하며, 그렇지 않은 경우 라우터는 다음을 통해 라우팅 정보를 찾습니다. 라우팅 테이블을 참조하여 데이터 패킷을 지정된 다음 홉 라우터로 전송하는 것을 간접 전달이라고 합니다. 간접 전달에서는 라우터가 라우팅 테이블에 대상 네트워크에 대한 경로가 있는 경우 경로는 없지만 기본 경로가 있는 경우 라우팅 테이블에 지정된 다음 홉 라우터로 데이터 패킷을 전달합니다. 라우팅 테이블은 지정된 기본 라우터를 제공하며, 둘 다 없으면 패킷이 삭제되고 오류가 보고됩니다.

IP 조각화

IP 패킷은 소스 호스트에서 대상 호스트로 전송되기 위해 여러 개의 서로 다른 물리적 네트워크를 통과해야 할 수도 있습니다. 다양한 네트워크의 데이터 프레임에는 MTU(최대 전송 단위) 제한이 있으므로, 예를 들어 이더넷 프레임의 MTU는 1500입니다. 따라서 라우터가 IP 패킷을 전달할 때 데이터 패킷의 크기가 최대 크기를 초과하는 경우 송신 링크의 경우, 유닛을 전송할 때 IP 패킷은 대상 링크에서 전송될 수 있을 만큼 작은 여러 조각으로 분할됩니다. 이러한 IP 조각은 독립적인 전송을 위해 IP 패킷을 다시 캡슐화하고 대상 호스트에 도달하면 다시 조립됩니다.

IP 패킷 구조

IP 패킷은 헤더와 데이터로 구성됩니다. 헤더의 처음 20바이트는 모든 IP 패킷에 필요하며 고정 헤더라고도 합니다. 헤더의 고정 부분 다음에는 길이가 가변적인 일부 선택적 필드가 있습니다.

IP 패킷 구조

IP 데이터그램 헤더의 개략도

IP 데이터그램 헤더의 각 필드의 의미

ip 프로토콜 버전

IPv4 프로토콜

인터넷 프로토콜 4 IPv4(인터넷 프로토콜 버전 4)는 TCP/IP 프로토콜에서 사용되는 데이터그램 전송 메커니즘입니다. 데이터그램은 헤더와 데이터라는 두 부분으로 구성된 가변 길이 패킷입니다. 헤더 길이는 20~60바이트로 구성될 수 있으며, 이 부분에는 라우팅 및 전송과 관련된 중요한 정보가 포함되어 있습니다. 헤더의 각 필드의 의미는 순서대로 다음과 같습니다. [3]

(1) 버전(4비트): 이 필드는 IP 프로토콜 버전을 정의하고 프로세서에서 실행되는 IP 소프트웨어에 버전을 나타내는 역할을 담당합니다. 이 IP 데이터그램은 모든 필드가 모두 본 버전의 계약에 따라 해석되어야 합니다. 컴퓨터가 다른 버전을 사용하는 경우 데이터그램은 삭제됩니다.

(2) 헤더 길이(4비트): 이 필드는 프로토콜 헤더의 32비트 단어 길이 수를 나타내는 데이터그램 프로토콜 헤더의 길이를 정의합니다. 프로토콜 헤더의 최소값은 5이고 최대값은 15입니다.

(3) 서비스(8비트): 이 필드는 현재 데이터그램을 처리하기 위해 상위 계층 프로토콜에서 기대하는 서비스 품질을 정의하고 중요도 수준에 따라 데이터그램을 할당합니다. 처음 3비트는 우선순위 비트가 되고, 마지막 4비트는 서비스 유형이 되며, 마지막 1비트는 정의되지 않습니다. 이러한 8비트 필드는 우선순위, 대기 시간, 처리량 및 안정성을 할당하는 데 사용됩니다.

(4) 전체 길이(16비트): 이 필드는 프로토콜 헤더 및 데이터를 포함한 전체 IP 데이터그램의 바이트 길이를 정의합니다. 최대값은 65535바이트입니다. 이더넷 프로토콜에는 프레임에 캡슐화할 수 있는 데이터의 최소 및 최대 제한(46~1500바이트)이 있습니다.

(5) 식별(16비트): 이 필드에는 현재 데이터그램을 식별하는 데 사용되는 정수가 포함됩니다. 데이터그램이 조각화되면 식별 필드의 값이 모든 조각에 복사됩니다. 이 필드는 수신자가 데이터그램 조각화에 집중할 수 있도록 발신자가 할당합니다.

(6) 플래그(3비트): 이 필드는 3비트 필드로 구성되며, 그 중 최하위 비트(MF)가 분할을 제어하는 경우 다음 세그먼트가 있으면 1로 설정됩니다. 그렇지 않으면 으로 설정됩니다. 0은 세그먼트가 마지막 세그먼트임을 의미합니다. 중간 비트(DF)는 데이터그램을 조각화할 수 있는지 여부를 나타냅니다. 1인 경우 시스템은 데이터그램을 조각화할 수 없습니다. 가장 높은 비트인 세 번째 비트는 사용되지 않도록 예약되어 있으며 값은 0입니다.

(7) 분할 오프셋(13비트): 이 필드는 소스 데이터그램에서 분할된 데이터의 상대적 위치를 나타내며, 소스 데이터를 적절하게 재구성하기 위해 대상 IP를 지원합니다.

(8) 수명(8비트): 이 필드는 카운터이며, 데이터그램이 0으로 줄어들 때까지 데이터그램을 버릴 때마다 값이 1씩 감소합니다. 이는 데이터그램의 루프 프로세스(즉, TTL)가 제한되어 데이터그램의 수명이 제한된다는 것을 보장합니다.

(9) 프로토콜(8비트): 이 필드는 IP 처리가 완료된 후 들어오는 데이터그램을 수신하는 상위 계층 프로토콜을 나타냅니다. 이 필드의 값은 수신 네트워크 계층에서 데이터가 어떤 프로토콜에 속하는지 파악하는 데 도움이 됩니다.

(10) 헤더 체크섬(16비트): 이 필드는 IP 프로토콜 헤더의 무결성을 보장하는 데 도움이 됩니다. 일부 프로토콜 헤더 필드의 변경으로 인해 각 지점에 대한 재계산 및 확인이 필요합니다. 계산 과정은 먼저 체크섬 필드를 0으로 설정한 후, 전체 헤더를 16비트마다 여러 부분으로 나누고, 그 부분을 더한 다음, 계산 결과의 보수를 취해 체크섬 필드에 삽입하는 것이다.

(11) 소스 주소(32비트): 소스 호스트 IP 주소는 소스 호스트에서 대상 호스트로 IPv4 데이터그램을 전송하는 동안 변경되지 않은 상태로 유지되어야 합니다.

(12) 대상 주소(32비트): 대상 호스트 IP 주소는 소스 호스트에서 대상 호스트로 IPv4 데이터그램을 전송하는 동안에도 변경되지 않고 유지되어야 합니다.

IPv6 프로토콜

1970년대 IPv4가 등장한 이후 데이터 통신 기술은 급속도로 발전했습니다. IPv4는 잘 설계되었으나 점차 그 단점이 드러납니다. ① 서브넷, 클래스리스 주소 지정, NAT 기술을 통해 IP 주소 사용의 효율성을 향상할 수 있지만, 인터넷에서의 IP 주소 고갈은 여전히 해결되지 않은 문제입니다. 문제가 완전히 해결되었습니다. ② IPv4는 실시간 오디오 및 비디오 전송을 위해 최소 전송 지연을 요구하는 정책 및 예약된 리소스를 지원하지 않습니다. ③ IPv4는 데이터 암호화 및 인증이 필요한 특정 응용 프로그램을 지원하지 않습니다. 이러한 단점을 극복하기 위해 IPv6(인터넷 작업 프로토콜 버전 6)이 제안되었습니다. IPv6에서는 IP 주소 형식과 패킷 길이, 패킷 형식이 변경되었습니다. 각 IPv6 패킷은 필요한 기본 헤더와 그 뒤에 오는 페이로드로 구성됩니다. 페이로드는 선택적 확장 헤더와 상위 계층의 데이터로 구성됩니다. 기본 헤더는 40바이트를 차지하고 페이로드는 65535바이트의 데이터를 포함할 수 있습니다. IPv6 헤더의 각 필드의 의미는 순서대로 다음과 같습니다.

(1) 버전(4비트): 이 필드는 IPv6 프로토콜 버전을 정의하며 해당 값은 6이며 실행 중인 IP 소프트웨어에 이를 나타내는 역할을 합니다. 이 IP 데이터그램이 IPv6 버전이라는 프로세서입니다.

(2) 우선순위(4비트): 이 필드는 통신 혼잡이 발생할 때 패킷의 우선순위를 정의합니다.

(3) 스트림 레이블(24비트): 이 필드는 특수 데이터 스트림에 대한 특수 처리를 제공하는 데 사용됩니다.

(4) 페이로드 길이(16비트): 이 필드는 기본 헤더 및 페이로드를 포함하여 전체 IPv6 데이터그램의 바이트 길이를 정의합니다. 최대값은 65,535바이트입니다.

(5) 다음 헤더(8비트): 이 필드는 데이터그램에서 기본 헤더 뒤에 오는 헤더를 정의합니다. 다음 헤더는 IP에서 사용하는 선택적 확장 헤더이거나 상위 계층 프로토콜의 헤더일 수 있습니다.

(6) 항목 수 제한(8비트): 이 필드는 IPv4의 TTL(Time to Live) 필드와 같은 카운터입니다. 데이터그램이 삭제될 때마다 값이 줄어들 때까지 1씩 감소합니다. 0으로.

(7) 소스 주소(128비트): 소스 호스트 IP 주소는 소스 호스트에서 대상 호스트로 IPv4 데이터그램을 전송하는 동안 변경되지 않은 상태로 유지되어야 합니다.

(8) 대상 주소(128비트): 대상 호스트 IP 주소는 소스 호스트에서 대상 호스트로 IPv4 데이터그램을 전송하는 동안에도 변경되지 않은 상태로 유지되어야 합니다.

(9) 확장 헤더: 이 필드에는 홉별 옵션, 소스 라우팅, 분할, 인증, 암호화된 보안 페이로드 및 대상 옵션을 포함한 6가지 선택적 유형이 포함되어 있습니다.

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