k9s10sl
Un loc potrivit pentru a porni studiul nivelului retea in Internet este insusi formatul datagramelor IP. O diagrama IP consta intr-o parte de antet si una de text(informatie). Antetul consta dintr-o parte de lungime fixa (20 octeti) si una (optionala) de lungime variabila. Campurile antetului sunt transmise in formatul big endian (cel mai semnificativ primul). Procesorul SPARC este de tip big endian, dar Pentiumul este de tip litle endian, deci el trebuie sa faca o conversie a campurilor atat la trimitere cat si la receptie. Asezarea campurilor in antet este urmatoarea:
32 biti


Versiune IHL Tip serviciu Lungime totala
Identificare - DF MF Deplasamentul fragmentului
Timp de viata Protocol Suma de control a antetului
Adresa sursei
Adresa destinatiei
Portiune optionala
(zero sau mai multe cuvinte de 32 de biti)


Campul “Versiune” memoreaza carei versiuni de protocol ii apartine dadagrama. Prin includerea unui camp versiune in fiecare datagrama, devine posibil ca tranzitia dintre versiuni sa tina luni, poate chiar ani, cu unele masini ruland vechea versiune, si altele noua versiune.
Din moment ce lungimea antetului nu este constanta, un camp din antet, IHL, este pus la dispozitie pentru a spune cat de lung este antetul, in cuvinte de 32 de biti. Valoarea minima este 5, care se foloseste atunci cand nu exista opiuni. Valoarea maxima a acestui camp pe 4 biti este 15, ceea ce limiteaza antetul la 60 de octeti, si astfel campul de optiuni la 40 de octeti. Pentru unele optiuni (de exemplu cea care inregistreaza calea pe care a mers un pachet), 40 de octeti sunt prea putini, facand aceasta optiune nefolositoare.
Campul tip serviciu permite gazdei sa comunice subretelei ce tip de serviciu doreste. Sunt posibile diferite combinatii de fiabilitate si viteza. Pentru vocea digitizata livrarea rapida are prioritate fata de transmisia corecta. Pentru transferul de fisiere, transmisia fara erori este mai importanata decat transmisia rapida.

Campul insusi contine (de la stanga la dreapta), un camp de 3 biti Precedenta, trei indicatori (flags), D, T si R, plus 2 biti nefolositi. Campul Precedenta este o prioritate (de la 0 - normal pana la 7 - pachet de control al retelei). Cei trei biti indicatori permit gazdei sa specifice ce o afecteaza mai mult din multimea ADelay (Intarziere), Troughput (Productivitatea), Reliability (Fiabilitate)S. In teorie, aceste campuri permit ruterelor sa ia decizii intre, de exemplu o legatura prin satelit cu o productivitate mare si o intarziere mare si o linie dedicata cu productivitate mica dar si cu intarziere scazuta. In practica, ruterele curente ignora campul Tip serviciu
Lungimea totala include totul din detagrama (inclusiv antetul). Lungimea maxima este de 65535 octeti. In prezent, aceasta limita superioara este tolerabila, dar in viitoarele retele cu capacitati de ordinul gigaoctetilor vor fi necesare detagrame mai mari.
Campul Identificare este necesar pentru a permite gazdei destinatie sa determine carei datagrame apartine un nou pachet primit. Toate fragmentele unei datagrame contin aceeasi valoare de identificare.
Urmeaza un bit nefolosit si apoi doua campuri de 1 bit. DF vine de la “Don’t fragment” - A nu se fragmenta. Acesta este un ordin dat ruterelor sa nu fragmenteze datagrama, pentru ca destinatia nu este capabila sa le asambleze la loc. De exemplu, cand un calculator porneste, memoria sa ROM poate cere sa i se trimita o imagine de memorie ca o singura datagrama. Prin marcarea datagramei cu bitul DF, emitatorul stie ca acesta va ajunge intr-o singura bucata, chiar daca aceasta inseamna ca datagrama va trebui sa evite o retea cu pachete mai mici, dar mai rapida, pentru o ruta suboptimala. Este necesar ca toate masinile sa accepte pachete de 576 octeti sau mai mici.
MF vine de la More Fragments (fragmente aditionale). Toate fragmentele, cu exceptia ultimului, au acest bit activat. El este necesar pentru a a stii cand au ajuns toate fragmentele unei datagrame.
Deplasamentul fragmentulu spune unde este locul fragmentului curent in cadrul datagramei. Toate fragmentele dintr- datagrama, cu exceptia ultimului, trebuie sa aibe lungimea multiplu de 8 octeti - unitatea de fragmentare elementara. Din moment ce sunt prevazuti 13 biti, exista un maxim de 8192 de fragmente de datagrama, obtinandu-se o lungime maxima a datagramei de 65536 octeti, cu unul mai mult decat campul Lungime totala.
Campul Timp de viata este un contor folosit pentru a limita durata de viata a pachetelor. Este prevazut sa contorizeze timpul in secunde, permitand un timp maxim de viata de 255 secunde. El trebuie sa fie decrementat la fiecare salt (hop - trecerea dintr-o retea in alta) si se presupune ca este decrementat de mai multe ori cand sta la coada mai mult timp intr-un ruter. In practica, el contorizeaza doar salturile. Cand contorul ajunge la zero, pachetul este eliminat, trimitandu-se sursei un avertisment. Aceasta facilitate previne hoinareala la nesfarsit a pachetelor prin Internet, ceea ce se poate intampla daca tabelele de dirijare sunt incoerente.
Cand nivelul retea a asamblat o data grama completa, are nevoie sa stie ce sa faca cu ea. Campul Protocol spune carui proces de transport trebuie sa-l predea. TCP este o posibilitate, dar tot asa sunt si UDP si alte cateva. Numerotarea protocoalelor este globala pe intregul Internet si este definita in RFC 1700.
Suma de control a antetului verifica numai antetul. O astfel de suma de control este utila pentru detectarea erorilor generate de locatii de memorie proaste in interiorul unui ruter. Algoritmul este de a aduna toate jumatatile de cuvinte, de 16 biti, atunci cand acestea sosesc, folosind aritmetica in complement fata de unu si pastrarea complementului fata de unu al rezultatului. Pentru scopul acestui algoritm, suma de control a antetului este presupusa a fi zero dupa sosire. Acest algoritm este mai robust decat folosirea adunarii normale. Observati ca suma de control a antetului trebuie recalculata la fiecare salt, pentru ca cel putin un camp se schimba intotdeauna (campul timp de viata), dar se pot folosi trucuri pentru a accelera calculul.
Adresa sursei si Adresa destinatiei specifica numarul se retea si numarul de gazda. Adresele Internet se vor discuta intr-o sectiune ulterioara.
Campul Optiuni a fost proiectat pentru a oferi un subterfugiu care sa permita versiunilor viitoare ale protocolului sa includa informatii care nu sunt prezente in protocolul original, pentru a permite cercetatorilor sa incerce noi idei, si pentru a evita alocare unui numar de biti rar folositi. Optiunile sunt de lungime variabila. Fiecare incepe cu un cod de un octet, care identifica optiunea. Unele optiuni sunt urmate de un camp de un octet reprezentand lungimea optiunii, urmat de unul sau mai multi octeti de date. Campul Optiuni este completate pana la un multiplu de 4 octeti. In aceste moment sunt definite cinci optiuni, care sunt listate mai jos, dar nu toate ruterele le suporta pe toate.

Optiune Descriere
Securitate Mentioneaza cat de secreta este datagrama
Dirijarea stricta pe baza sursei Indica calea completa de parcurs
Dirijarea aproximativa pe baza sursei Indica o lista a ruterelor ce nu trebuie sarite
Inregistreaza calea Fiecare ruter trebuie sa-si adauge adresa IP
Amprenta de timp Fiecare ruter sa-si adauge adresa si o amprenta de timp


Optiunea Securitate mentioneaza cat de secreta este informatia. In teorie, un ruter militar poate folosi acest camp pentru a mentiona ca nu se doreste o dirijare prin anumite tari pe care militarii le cansidera rauvoitoare. In practica, toate ruterele il ignora, deci singura “functie” practica este sa ajute spionii sa gaseasca lucrurile de calitate.da calea competa de la sursa la destinatie ca o succesiune de adrese IP.
Optiunea Dirijarea stricta pe baza sursei : Datagrama este obligata sa urmeze aceasta cale precisa. Ea este deosebit de utila pentru administratorii de sistem pentru a transmite pachete cand tabelele de dirijare sunt distruse, sau pentru a depana/configura reteaua.
Optiunea Dirijarea aproximativa pe baza sursei face posibila ocolirea anumitor regiuni geografice din motive politice sau de alta natura.
Optiunea Inregistreaza calea indica ruterelor de pe cale sa-si adauge adresele lor IP la campul optiune. Aceasta permite administratorilor de sistem sa localizeze pene in algoritmii de dirijare. Cand reteaua ARPANET a fost infiintata, nici un pachet nu trecea vreodata prin mai mult de noua rutere, deci 40 de octeti erau suficienti. Cum s-a mai spus, in prezent dimensiunea este prea mica.
Optiunea Amprenta de timp este similara cu optiunea Inregistreaza ruta, cu exceptia faptului ca in plus fata de inregistrarea adresei de 32 biti se adauga si o amprenta de timp de 32 biti. Si aceast aoptiune este folosita tot pentru depanarea algoritmilor de dirijare.
Adrese IP

Fiecare gazda si ruter din Internet are o adresa IP, care codifica adresa sa de retea si de gazda. Combinatia este unica: nu exista doua masini in Internet cu acelasi IP. Toate adresele IP sunt de 32 de biti lungime, si sunt folosite in campurile Adresa sursa si Adresa destinatie ale pachetelor IP. Masinile care sunt conectate la mai multe retele au adrese diferite in fiecare retea. Formatele folosite pentru adresele IP sunt urmatoarele :

32 biti


0 Retea Gazda
10 Retea Gazda
110 Retea Gazda
1110 Adresa de trimitere multipla
11110 Rezervat pentru folosire viitoare


In functie de antetul adresei (0, 10, 110, 1110, 11110) adrese se impart respectiv in adrese de clasa A, B, C, D, E. Formatele de clasa A, B, C si D permit pana la 126 retele cu 16 milioane de gazde fiecare, 16.382 retele cu pana la 64.000 gazde fiecare, 2 milioane de retele cu pana la 254 gazde fiecare (de exemplu LAN-uri) si multicast (trimitere multipla).Zeci de mii de retele sunt conectate acum la Internet, si numarul se dubleaza in fiecare an. Numerele de retea sunt atribuite de NIC (Network Information Center) pentru a evita conflictele.
Adresele IP, care sunt numere de 32 de biti, sunt scrise in mod uzual in notatie zecimala cu punct. In aceste format, fiecare dintre cei 4 octeti este scris in zecimal, rezultand valori intre 0 si 255. De exemplu, adresa hexazecimala C0290614 este scrisa ca 192.41.6.20. Cea mai mica adresa IP este 0.0.0.0 si cea mai mare este 255.255.255.255.
Valorile 0 si -1 au semnificatii speciale. Valoarea 0 reprezinta reteaua curenta sau gazda curenta. Valoarea -1 este folosita ca o adresa de difuzare pentru a desemna toate gazdele din reteaua indicata.
Adresa IP 0.0.0.0 este folosita de gazde atunci cand sunt pornite, dar nu mai este folosita ulterior. Adresele IP cu 0 ca numar de retea se folosesc pentru a referi reteaua curenta. Astfel, o masina se poate referi la propria retea fara a cunoaste numarul acesteia (ea trebuie insa sa cunoasca clas aretelei, pentru a stii cate zerouri sa includa). Adresel care contin numai 1-uri sunt folosite pentru a difuza in reteaua curenta (de obicei este vorba de un LAN). Adresele cu numar de retea exact si cu numar de gazda format numai din 1-uri se folosesc pentru a trmite pachete tuturor gazdelor de la o anumita adresa de retea. In final, adresele 127.xx.yy.zz sunt rezervate pentru testari in bucla locala (loopback). Pachetele trimise catre aceasta adresa nu sunt trimise prin cablu; ele sunt prelucrate total si tratate ca pachete sosite. Aceasta permite ca pachetele sa fie trimise propriei gazde, fara ca emitatorul sa-i cunosaca adresa.