Conceito Protocolos
Na tecnologia da informação, um protocolo é o conjunto especial de regras que os pontos finais de uma conexão de telecomunicações usam quando se comunicam. Os protocolos especificam interações entre as entidades comunicantes.
Os protocolos existem em vários níveis em uma conexão de telecomunicações. Por exemplo, existem protocolos para troca de dados no nível do dispositivo de hardware e protocolos para troca de dados no nível do programa aplicativo. No modelo padrão conhecido como Open Systems Interconnection (OSI), existem um ou mais protocolos em cada camada na troca de telecomunicações que ambas as extremidades da troca devem reconhecer e observar. Os protocolos são frequentemente descritos em uma indústria ou padrão internacional.
Conceito Protocolo IP
Protocolo de Internet (IP) é um protocolo de comunicação usado entre computadores para troca de dados. Este importante protocolo de Internet está presente na camada de rede tanto no modelo TCP/IP, quanto no modelo OSI. O protocolo IP fornece um conjunto padrão de regras para enviar e receber dados pela Internet. Ele permite que os dispositivos que funcionam em diferentes plataformas se comuniquem entre si, desde que estejam conectados à Internet.
Para que um host conectado à Internet seja reconhecido por outros dispositivos, ele deve ter um endereço IP. Este pode ser um endereço IPv4 ou IPv6, mas de qualquer forma, ele define exclusivamente um dispositivo na Internet.
O protocolo Internet também fornece instruções básicas para transferir pacotes entre dispositivos. No entanto, não estabelece a conexão ou define o pedido dos pacotes transmitidos. Esses aspectos são tratados pelo Protocolo de Controle de Transmissão, que funciona em conjunto com o Protocolo da Internet para transferir dados entre sistemas na Internet. Por esse motivo, as conexões entre os sistemas conectados à Internet geralmente são chamadas de conexões TCP/IP.
Roteamento IP
Além do endereçamento, o roteamento é uma das principais funções do protocolo IP.
O roteamento consiste em encaminhar pacotes IP de máquinas de origem para destino em uma rede, com base em seus endereços IP.
TCP / IP
Quando o protocolo de controle de transmissão (TCP) se casar com IP, você obtém o controlador de trânsito na internet. TCP e IP trabalham juntos para transmitir dados pela internet, mas em diferentes níveis.
Uma vez que o IP não garante a entrega de pacotes confiáveis em uma rede, a TCP assume a carga de tornar a conexão confiável.
TCP é o protocolo que garante a confiabilidade em uma transmissão, o que garante que não há perda de pacotes, que os pacotes estão na ordem certa, que o atraso é para um nível aceitável e que não há duplicação de pacotes. Tudo isso é para garantir que os dados recebidos sejam consistentes, em ordem, completos e suaves (para que você não ouça falhas).
Durante a transmissão de dados, o TCP funciona apenas antes do IP. O TCP agrupa dados em pacotes TCP antes de enviá-los para IP, o que, por sua vez, encapsula estes em pacotes IP.
Endereços IP
Esta é talvez a parte mais interessante e misteriosa do IP para a maioria dos usuários de computadores. Um endereço IP é um endereço exclusivo que identifica uma máquina (que pode ser um computador, um servidor, um dispositivo eletrônico, um roteador, um telefone, etc.) em uma rede, servindo assim para rotear e encaminhar pacotes IP de origem para destino.
Então, em suma, o TCP é o dado, enquanto o IP é o local.
Pacotes de IP
Um pacote IP é um pacote de dados que carrega uma carga de dados e um cabeçalho IP. Qualquer pedaço de dados (pacotes TCP, no caso de uma rede TCP / IP) é dividido em bits e colocado nesses pacotes e transmitido pela rede.
Uma vez que os pacotes chegam ao seu destino, eles são remontados nos dados originais.
Estrutura de um pacote IP
A maioria das tecnologias de transmissão de dados de rede usam pacotes para transmitir dados de um dispositivo de origem para um dispositivo de destino. O protocolo IP não é uma exceção. Os pacotes IP são os componentes mais importantes e fundamentais do protocolo. São estruturas que transportam dados durante a transmissão. Eles também têm um cabeçalho que contém informações ajudando-os a encontrar seu caminho e a remontar-se após a transmissão.
As duas principais funções do protocolo IP são o roteamento e o endereçamento. Para rotear pacotes de e para máquinas em uma rede, o IP (Protocolo de Internet) usa endereços IP que são transportados nos pacotes.
As breves descrições a seguir são significativas o suficiente para dar uma idéia da função dos elementos do cabeçalho:
- A etiqueta de identificação é usada para ajudar a remontar o pacote de vários fragmentos. Quando os dados são enviados através de uma rede, ele é dividido em pequenas seções que estão envolvidas nesses pacotes. As redes IP, como a Internet, normalmente não são seguras, então os pacotes podem ser perdidos, podem ser atrasados e podem chegar na ordem errada. Uma vez que eles chegam ao destino, a etiqueta de identificação ajuda a identificar o pacote e a remontar os dados de volta ao seu formulário original.
- A bandeira fragmentada indica se o pacote pode ser fragmentado ou não.
- O deslocamento do fragmento é um campo para identificar qual fragmento este pacote está conectado.
- Time to Live (TTL) é um número que indica quantos saltos (o roteador passa) o pacote pode fazer antes de morrer. Normalmente, em cada roteador, um pacote é analisado e com base nas informações presentes nesse roteador em outros roteadores vizinhos, é feita uma escolha sobre qual caminho é o melhor. O pacote é encaminhado para o próximo roteador. Nesta configuração, um pacote pode dar uma volta. Há também inundações como outro método, o que implica enviar uma cópia do pacote para cada roteador vizinho; então, apenas a máquina alvo consome o pacote. Outros pacotes irão roaming. TTL é um número, normalmente 255, que diminui cada vez que um pacote passa um roteador. Desta forma, os pacotes redundantes acabarão morrrendo quando o TTL chegar a zero.
- A soma de verificação de cabeçalho é um número usado para detecção e correção de erros durante a transmissão de pacotes. Os dados no pacote são alimentados em um algoritmo matemático que resulta em uma soma, que é enviada junto com os dados no pacote. Após a recepção, esta soma é calculada novamente usando o mesmo algoritmo. Se for o mesmo que a soma original, os dados são bons, senão ele é considerado corrupto e o pacote descartado.
- A payload que são os dados reais que estão sendo realizados. Observe que a payload dos dados pode ter até 64 KBytes, o que é enorme em comparação com a totalidade dos bits de cabeçalho.
O protocolo Internet (IP) na pilha de protocolos TCP / IP
| Camada | Serviços / Protocolos / Aplicações | |||
|---|---|---|---|---|
| Aplicação | HTTP | IMAP | DNS | SNMP |
| Transporte | TCP | UDP | ||
| Internet | IP (IPv4 e IPv6) | |||
| Acesso à Rede | Ethernet, WLAN, ... | |||
Versões de IP
O IP está disponível em duas versões, versão 4 (IPv4), lançado em setembro de 1981 como RFC 791 e lançado como versão 6 (IPv6) em dezembro de 1998 como RFC 2460.
O IPv6 é, portanto, o sucessor do IPv4 e agora foi integrado em todos os sistemas operacionais modernos do computador, geralmente paralelos ao IPv4 (pilha dupla). Os roteadores nas redes provedoras também oferecem suporte a ambas as versões, mas nem todos os provedores oferecem conexões IPv6. O tráfego de Internet hoje ainda é amplamente baseado em IPv4, com grandes diferenças entre países e regiões na implantação do IPv6.
Uma razão pela qual o IPv6 está substituindo o IPv4 é que ele pode fornecer um número muito maior de endereços IP do que o IPv4 permite. Com todos os dispositivos que estamos constantemente conectados à Internet, é importante que haja um endereço único disponível para cada um deles.
A forma como os endereços IPv4 são construídos significa que é capaz de fornecer mais de 4 bilhões de endereços IP únicos (2^32). Embora este seja um número muito grande de endereços, não é suficiente o mundo moderno com todos os dispositivos diferentes que as pessoas estão usando na Internet.
Ao pensar que há vários bilhões de pessoas na Terra, mesmo que todos no planeta tivessem apenas um dispositivo que costumavam acessar a Internet, o IPv4 ainda seria insuficiente para fornecer um endereço IP para todos eles.
O IPv6, por outro lado, suporta 2^128 endereços. Isso significa que cada pessoa na terra pode conectar vários dispositivos à internet sem a necessidade de mudança do formato IP.
Além do maior fornecimento de endereços IP em IPv4, o IPv6 tem o benefício adicional de não mais colisões de endereços IP causadas por endereços privados, configuração automática, nenhum motivo para NAT (Network Address Translation), roteamento mais eficiente, administração mais fácil, construído - em privacidade e muito mais.
O IPv4 exibe endereços como um número numérico de 32 bits escrito em formato decimal, como 207.241.148.80 ou 192.168.1.1. Como há trilhões de possíveis endereços IPv6, eles devem ser escritos em hexadecimal para exibi-los, como 3ffe: 1900: 4545: 3: 200: f8ff: fe21: 67cf.
Tarefas e funções do IPv4
- Endereçamento lógico (endereço IPv4)
- Configuração IPv4
- IPv4 cabeçalho
- Roteamento IP
- Nome resolução.
Endereçamento lógico (endereço IPv4)
A tarefa mais importante do IP (Internet Protocol) é que cada host em uma rede TCP / IP é acessível. Para isso, cada interface de hardware (placa de rede ou adaptador) recebe um endereço IPv4 lógico.
O endereço IPv4 é comparável ao endereço da rua, ao número da casa e à localização de um endereço.
Configuração IPv4
Para que um participante da rede participe de uma rede TCP / IP, ele precisa de pelo menos um endereço IP. Isso deve ser pelo menos exclusivo na rede local (endereço IPv4 privado). Para poder se comunicar com a rede pública, o endereço IPv4 do gateway padrão (gateway padrão) também é necessário. Para a resolução do domínio ou o nome do computador é possível, mesmo o endereço IPv4 de um servidor DNS. Cada host deve ser configurado.
Cabeçalho IPv4
Cada pacote de dados IPv4 é fornecido com um cabeçalho contendo vários parâmetros. Os mais importantes são os endereços IP da origem e do destino (remetente e destinatário).
Operação paralela de IPv4 e IPv6 (dupla pilha)
Como já foi visto, o IPv4 tem seus dias contados e uma mudança rápida no IPv6 parece necessária. Ao mesmo tempo, não só o IPv6 deve ser introduzido, mas o IPv4 também deve ser operado em paralelo. Este estado operacional é chamado de "pilha dupla". A operação de ambos os protocolos deve ser feita até que todos os computadores do mundo tenham dominado o IPv6. E isso pode levar tempo. Existem muitos componentes de rede que não suportam o IPv6 e precisam ser substituídos por componentes habilitados para IPv6. Por outro lado, o mercado para IPv6 não é suficientemente grande, mas que o desenvolvimento de produtos semelhantes a IPv4 com IPv6 vale a pena. Mas não há nenhuma maneira em torno de IPv6. Caso contrário, corre o risco de perder a conexão com o desenvolvimento técnico.
Vantagens do IPv6
Para muitos, o IPv6 é apenas um IPv4 com endereços mais longos. Mas esta visão está completamente errada. O IPv6 é um protocolo com muitos novos recursos. As experiências que alguém do mundo IPv4 traz só podem ser parcialmente transferidas para o IPv6. * Endereços mais longos e, portanto, um espaço de endereço maior * Múltiplos endereços IPv6 por host com diferentes escopos * Autoconfiguração de endereços IPv6 possíveis * Multicast através de endereços especiais * roteamento mais rápido * Criptografia ponto-a-ponto com IPsec * Qualidade de serviço *Pacotes de dados de até 4 GB (Jumbograms)
Endereço IPv6 e espaço de endereço
Um endereço IPv6 consiste em 128 bits. Este comprimento de endereço permite uma quantidade inimaginável de 2^128 ou 3,4 x 10^38 endereços. Isso dá aos endereços IPv6 espaço suficiente para mapear tantas topologias de rede quanto possível. Ao mesmo tempo, trata-se de simplificar o roteamento.
Por causa do comprimento estranho, os 128 bits do endereço IPv6 são divididos em 8 blocos de 16 bits cada. 4 bits cada um são representados como um número hexadecimal. 4 números hexadecimais cada são agrupados e separados por dois pontos (":"). Para simplificar a notação, os zeros iniciais nos blocos podem ser omitidos. Uma sequencia de 8 ou mais zeros pode ser substituída uma vez por dois dois pontos ("::").
Um endereço IPv6 consiste em duas partes. O prefixo de rede (prefixo ou identificação de rede) e o identificador de interface (Suffix, IID ou EUI). O prefixo de rede identifica a rede, a sub-rede ou o intervalo de endereços. O identificador da interface identifica um host nesta rede. É formado a partir do endereço MAC de 48 bits da interface e convertido em um endereço de 64 bits. É o formato EUI-64 modificado. Desta forma, a interface é identificável de forma única independentemente do prefixo da rede.
A máscara de rede conhecida pelo IPv4 ou a máscara de sub-rede são omitidas sem substituição. Para marcar o intervalo de endereços ou a sub-rede, é utilizado um prefixo, que é anexado ao endereço conforme exigido por um "/". Normalmente, os primeiros 64 bits são um endereço IPv6 para a rede e os restantes 64 bits para o host.Assim, o comprimento do prefixo geralmente é sempre "/ 64". No entanto, esta regra não se aplica a todas as redes.
Um host IPv6 não possui apenas um endereço IPv6, mas tipicamente três endereços IPv6. Um endereço local de link, um endereço global e um endereço temporário. Cada um desses endereços tem um escopo diferente. O endereço local do link é válido somente na rede local. É criado sem configuração manual. Assim, as conexões na rede local são sempre possíveis. O endereço local do link também é necessário para obter um endereço IPv6 global para permitir conexões com a rede pública.
Cabeçalho IPv6 e cabeçalho da extensão
Cada pacote de dados IPv6 consiste em um cabeçalho e a carga útil. O cabeçalho é pré-passado aos dados do usuário. O cabeçalho IPv6 contém, entre outras coisas, o endereço IP do remetente e receptor e outras informações importantes para roteamento IP e que são avaliadas pelos roteadores em rota de origem para destino. O cabeçalho IPv6 tem um comprimento fixo de 40 bytes. As informações opcionais são terceirizadas para o cabeçalho da extensão.
Procedimento de transição de IPv4 para IPv6
A implementação prática do IPv4 no IPv6 é um solução porque é impossível tornar todos os dispositivos de rede compatíveis com IPv6 de uma só vez. Para facilitar a transição e evitar investimentos obsoletos na tecnologia IPv4 legada, existem várias maneiras de facilitar a transição de IPv4 para IPv6.
Referências
https://tools.ietf.org/html/rfc791
https://tools.ietf.org/html/rfc2474.html
https://tools.ietf.org/html/rfc5944
https://tools.ietf.org/html/rfc3344
http://www.rfc-editor.org/info/rfc4728
http://bvicam.ac.in/news/INDIACom%202010%20Proceedings/papers/Group3/INDIACom10_12_Paper%20(2).pdf
http://www.abusar.org.br/ftp/pitanga/Redes/ArtigoIP.pdf