ΚΕΦΑΛΑΙΟ 14: Το IP Addressing Scheme 14.1. Εισαγωγή Η επικοινωνία στο Internet,Τα στοιχεία μεταγωγής δουλεύει ως εξής. Το στρώμα μεταφοράς παίρνει τους συρμούς δεδομένων και τους τεμαχίζει σε δεδομενογραφήματα. Θεωρητικά,Τα στοιχεία μεταγωγής τα δεδομενογραφήματα μπορεί να φθάνουν μέχρι και τα 64 Kbyte το καθένα,τα στοιχεία μεταγωγής αλλά στην πράξη είναι συνήθως περίπου στα 1.500 byte. Το κάθε δεδομενογράφημα μεταδίδεται μέσω του Internet,Τα στοιχεία μεταγωγής πιθανώς τεμαχιζόμενο σε μικρότερες μονάδες καθώς προχωρεί. Όταν φθάσουν στον προορισμό όλα τα κομμάτια,τα στοιχεία μεταγωγής συναρμολογούνται από το στρώμα δικτύου στο αρχικό δεδομενογράφημα. Μετά το δεδομενογράφημα παραδίδεται στο στρώμα μεταφοράς,τα στοιχεία μεταγωγής που το δίνει στη λαμβάνουσα διαδικασία. Στο στρώμα δικτύου,τα στοιχεία μεταγωγής το Internet μπορεί να θεωρηθεί ως συλλογή από διαδίκτυα ή Αυτόνομα Συστήματα που συνδέονται μεταξύ τους. Δεν υπάρχει πραγματική δομή,τα στοιχεία μεταγωγής αλλά υπάρχουν διάφορα βασικά δίκτυα σκελετοί. Τα τελευταία είναι κατασκευασμένα από γραμμές υψηλού εύρους ζώνης και ταχείς δρομολογητές. Στα δίκτυα σκελετούς συνδέονται τοπικά (μεσαίου επιπέδου) δίκτυα και σ αυτά τα τοπικά δίκτυα συνδέονται τα LAN πολλών πανεπιστημίων,τα στοιχεία μεταγωγής επιχειρήσεων και παροχών υπηρεσιών Internet. Ο συνδετικός ιστός του Internet είναι το πρωτόκολλο του στρώματος δικτύου,τα στοιχεία μεταγωγής το IP (Internet Protocol). Αντίθετα με τα περισσότερα παλιότερα πρωτόκολλα στρώματος δικτύου,τα στοιχεία μεταγωγής σχεδιάσθηκε από την αρχή με σκοπό τη διαδικτύωση. Ένας τρόπος να σκεφθεί κανείς το στρώμα δικτύου είναι ο ακόλουθος. Το καθήκον του είναι να μάχεται για την με καλύτερη δυνατή προσπάθεια μεταφορά δεδομενογραφημάτων από την πηγή προς τον προορισμό,τα στοιχεία μεταγωγής ασχέτως του αν αυτές οι μηχανές βρίσκονται στο ίδιο δίκτυο ή όχι,τα στοιχεία μεταγωγής ή του αν υπάρχουν ή όχι άλλα δίκτυα μεταξύ τους. Σχήμα 16. Ένα πακέτο ΙΡ.
Τα στοιχεία μεταγωγής Τα στοιχεία μεταγωγής είναι εξειδικευμένοι υπολογιστές που συνδέουν δύο ή περισσότερες γραμμές μετάδοσης.. Ερώτηση: 14.1.1. Στο στρώμα δικτύου, το Internet μπορεί να θεωρηθεί ως συλλογή από διαδίκτυα ή Αυτόνομα Συστήματα που συνδέονται μεταξύ τους. Πώς γίνεται η σύνδεση μεταξύ τους; Πιθανές απαντήσεις: Με μια πάγια δομή που ακολουθείται από όλα τα συστήματα Χωρίς πάγια δομή αλλά με διάφορα βασικά δίκτυα σκελετούς Κανένα από τους παραπάνω τρόπους
14.2. Το πακέτο IP Το δεδομενογράφημα IP αποτελείται από δύο τμήματα: επικεφαλίδα και κείμενο. Η επικεφαλίδα έχει ένα προκαθορισμένο τμήμα των 20 byte κι ένα προαιρετικό τμήμα μεταβλητού μήκους. Η δομή της επικεφαλίδας φαίνεται στο σχήμα 15. Μεταδίδεται σε σειρά μεγάλου άκρου,τα στοιχεία μεταγωγής δηλαδή από τα αριστερά προς τα δεξιά,τα στοιχεία μεταγωγής με το bit υψηλής τάξης του πεδίου Version να φεύγει πρώτο. Στις μηχανές μικρού άκρου απαιτείται μετατροπή στο λογισμικό τόσο κατά τη μετάδοση όσο και κατά τη λήψη. Το πεδίο Version κρατά την πληροφορία της έκδοσης στην οποία ανήκει το πρωτόκολλο του δεδομενογραφήματος. Με το να συμπεριλαμβάνεται σε κάθε δεδομενογράφημα,τα στοιχεία μεταγωγής γίνεται εφικτό να κρατά μήνες ή και χρόνια η μετάβαση μεταξύ εκδόσεων,τα στοιχεία μεταγωγής με κάποιες μηχανές να τρέχουν την παλιά έκδοση κι άλλες να τρέχουν την καινούργια. Επειδή το μήκος της επικεφαλίδας δεν είναι σταθερό,τα στοιχεία μεταγωγής στην επικεφαλίδα περιλαμβάνεται ένα πεδίο,τα στοιχεία μεταγωγής το IHL,Τα στοιχεία μεταγωγής για να δείχνει πόσο μεγάλη είναι η επικεφαλίδα σε λέξεις των 32-bit. Η ελάχιστη τιμή είναι 5,Τα στοιχεία μεταγωγής που ισχύει όταν δεν υπάρχει προαιρετικό τμήμα. Η μέγιστη τιμή αυτού του πεδίου των 4 bit είναι το 15,Τα στοιχεία μεταγωγής που περιορίζει την επικεφαλίδα στα 60 byte κι έτσι το προαιρετικό τμήμα στα 40 byte. Για κάποια προαιρετικά πεδία,τα στοιχεία μεταγωγής όπως η καταγραφή της διαδρομής που έχει ακολουθήσει ένα πακέτο,τα στοιχεία μεταγωγής τα 40 byte είναι πολύ λίγα,τα στοιχεία μεταγωγής κάτι που κάνει άχρηστο αυτό το πεδίο. Το πεδίο Type of Service επιτρέπει στον host να πει στο υποδίκτυο το είδος της υπηρεσίας που επιθυμεί. Υπάρχουν διάφοροι συνδυασμοί αξιοπιστίας και ταχύτητας. Στην ψηφιακή φωνή,τα στοιχεία μεταγωγής η γρήγορη παράδοση είναι σπουδαιότερη από την ορθή παράδοση. Στη μεταφορά αρχείων,τα στοιχεία μεταγωγής η μετάδοση χωρίς λάθη είναι σπουδαιότερη από την ταχεία μετάδοση. Το πεδίο Type of Service περιέχει (από τα αριστερά προς τα δεξιά) ένα πεδίο Precedence των τριών bit,τα στοιχεία μεταγωγής τρείς σημαίες,τα στοιχεία μεταγωγής τις D,Τα στοιχεία μεταγωγής T και R και δύο αχρησιμοποίητα bit. Το πεδίο Precedence είναι μια προτεραιότητα από το 0 (κανονική) έως το 7 (πακέτο ελέγχου του δικτύου). Τα τρία bit σημαίες επιτρέπουν στον host να καθορίσει αυτό που τον ενδιαφέρει περισσότερο από το σύνολο {Καθυστέρηση,Τα στοιχεία μεταγωγής Διέλευση,Τα στοιχεία μεταγωγής Αξιοπιστία}. Θεωρητικά,Τα στοιχεία μεταγωγής τα πεδία αυτά επιτρέπουν στους δρομολογητές να επιλέξουν μεταξύ,τα στοιχεία μεταγωγής για παράδειγμα,τα στοιχεία μεταγωγής μιας δορυφορικής ζεύξης με μεγάλη διέλευση και υψηλή καθυστέρηση ή μίας μισθωμένης γραμμής με μικρή διέλευση και χαμηλή καθυστέρηση. Στην πράξη,τα
στοιχεία μεταγωγής οι σημερινοί δρομολογητές αγνοούν εντελώς το πεδίο Type of Service. Το Total Length,Τα στοιχεία μεταγωγής περιλαμβάνει τα πάντα που βρίσκονται μέσα στο δεδομενογράφημα,τα στοιχεία μεταγωγής τόσο στην επικεφαλίδα όσο και στα δεδομένα. Το μέγιστο μήκος είναι στα 65.535 byte. Προς το παρόν,τα στοιχεία μεταγωγής αυτό το ανώτατο όριο είναι ανεκτό,τα στοιχεία μεταγωγής αλλά στα μελλοντικά δίκτυα θα χρειασθούν μεγαλύτερα δεδομενογραφήματα. Το πεδίο Identification,Τα στοιχεία μεταγωγής χρειάζεται για να επιτρέπει στον host προορισμού να καθορίσει σε ποιο δεδομενογράφημα ανήκει το νεοφερμένο τεμάχιο. Όλα τα τεμάχια ενός δεδομενογραφήματος περιέχουν την ίδια τιμή. Ακολουθεί ένα αχρησιμοποίητο bit και μετά δύο πεδία του ενός bit. Το DF που σημαίνει μην τεμαχίζεις. Είναι μια διαταγή προς τους δρομολογητές να μην τεμαχίσουν το δεδομενογράφημα,τα στοιχεία μεταγωγής επειδή ο προορισμός δεν είναι σε θέση να ξαναβάλει τα κομμάτια στη θέση τους. Για παράδειγμα,τα στοιχεία μεταγωγής όταν ο ένας υπολογιστής ξεκινά,τα στοιχεία μεταγωγής η ROM του μπορεί να ζητήσει να της σταλεί μια εικόνα του λειτουργικού σαν απλό δεδομενογράφημα. Σημαδεύοντας το δεδομενογράφημα με το DFbit,Τα στοιχεία μεταγωγής ο αποστολέας γνωρίζει ότι θα φθάσει σ ένα κομμάτι,τα στοιχεία μεταγωγής ακόμη και αν αυτό σημαίνει ότι το δεδομενογράφημα πρέπει να αποφύγει ένα δίκτυο με μικρό μέγεθος πακέτων που βρίσκεται στη βέλτιστη διαδρομή και να ακολουθήσει κάποια υπο-βέλτιστη διαδρομή. Απ όλες τις μηχανές απαιτείται να δέχονται τεμάχια μέχρι 576 byte. Το MF σημαίνει περισσότερα τεμάχια. Όλα τα τεμάχια εκτός από το τελευταίο έχουν ενεργοποιημένο αυτό το bit. Χρειάζεται για να γνωρίζουμε πότε έχουν φθάσει όλα τα τεμάχια ενός δεδομενογραφήματος. Το πεδίο Fragment Offset πληροφορεί για το σε ποιο σημείο του τρέχοντος δεδομενογραφήματος ανήκει το τεμάχιο αυτό. Όλα τα τεμάχια ενός δεδομενογραφήματος εκτός από το τελευταίο πρέπει να είναι πολλαπλάσια των 8 byte που αποτελεί τη στοιχειώδη μονάδα τεμαχίου. Εφόσον υπάρχουν 13 bit,τα στοιχεία μεταγωγής το μέγιστο δεδομενογράφημα αποτελείται από 8192 τεμάχια με αποτέλεσμα ένα μέγιστο μήκος 65.536 byte,τα στοιχεία μεταγωγής που είναι μεγαλύτερο κατά ένα από το πεδίο TotalLength. Το πεδίο Time to Live είναι ένας μετρητής που χρησιμοποιείται για να περιορίζει τη διάρκεια ζωής των πακέτων. Πρέπει να μετρά το χρόνο σε δευτερόλεπτα Τα στοιχεία
μεταγωγής, κάτι που επιτρέπει μια μέγιστη διάρκεια ζωής των 255 δευτερολέπτων. Πρέπει να μειώνεται σε κάθε βήμα και αναμένεται να μειωθεί πολλές φορές εάν το πακέτο περιμένει για πολύ ώρα στην ουρά κάποιου δρομολογητή. Στην πράξη,τα στοιχεία μεταγωγής απλώς μετρά βήματα. Όταν φθάσει στο μηδέν,τα στοιχεία μεταγωγής το πακέτο απορρίπτεται και ένα προειδοποιητικό πακέτο στέλνεται πίσω στον host πηγής. Αυτό το χαρακτηριστικό εμποδίζει τα δεδομενογραφήματα να περιφέρονται αιωνίως,τα στοιχεία μεταγωγής κάτι που αλλιώς θα συνέβαινε εάν κάποια στιγμή αλλοιώνονταν οι πίνακες δρομολόγησης. Όταν το στρώμα δικτύου έχει συναρμολογήσει ένα πλήρες δεδομενογράφημα,τα στοιχεία μεταγωγής χρειάζεται να ξέρει τι θα κάνει με αυτό. Το πεδίο Protocol,Τα στοιχεία μεταγωγής λέει σε ποια διαδικασία μεταφοράς να το δώσει. Μια δυνατότητα είναι το TCP,Τα στοιχεία μεταγωγής όπως είναι όμως και το UDP και άλλα. Η αρίθμηση των πρωτοκόλλων σ όλο το Internet είναι καθολική και καθορίζεται στο RFC 1700. Το Header Checksum,Τα στοιχεία μεταγωγής ελέγχει μόνο την επικεφαλίδα. Ένα τέτοιο άθροισμα έλεγχος είναι χρήσιμος για την ανίχνευση λαθών που δημιουργούνται από χαλασμένες λέξεις μνήμης μέσα σε έναν δρομολογητή. Ο αλγόριθμος αθροίζει όλες τις μισές λέξεις των 16 bit μόλις φθάσουν,τα στοιχεία μεταγωγής χρησιμοποιώντας αριθμητική συμπληρώματος ως προς ένα και μετά παίρνει το συμπλήρωμα ως προς ένα του αποτελέσματος. Για τους σκοπούς αυτού του αλγορίθμου,τα στοιχεία μεταγωγής το πεδίο αυτό θεωρείται ότι είναι μηδενικό κατά την άφιξή του. Ο αλγόριθμος αυτός είναι περισσότερο ανθεκτικός από ότι αν χρησιμοποιηθεί η απλή πρόσθεση. Σημειώστε ότι το Header Checksum πρέπει να υπολογίζεται ξανά σε κάθε βήμα,τα στοιχεία μεταγωγής επειδή πάντοτε αλλάζει τουλάχιστον ένα πεδίο (το πεδίο Time to Live),Τα στοιχεία μεταγωγής αλλά μπορούν να εφαρμοσθούν διάφορα κόλπα για να επιταχυνθεί η διαδικασία. Τα πεδία Source Address και Destination Address δείχνουν τον αριθμό δικτύου και τον αριθμό host. Θα συζητήσουμε τις διευθύνσεις Internet στην επόμενη ενότητα. Το πεδίο Options,Τα στοιχεία μεταγωγής σχεδιάστηκε για να προσφέρει μια διέξοδο ώστε οι επόμενες εκδόσεις του πρωτοκόλλου να περιλαμβάνουν πληροφορίες που δεν ήταν παρούσες στην αρχική σχεδίαση,τα στοιχεία μεταγωγής να επιτρέπει στους πειραματιστές τη δοκιμή νέων ιδεών και για να αποφευχθεί η εκχώρηση bit της επικεφαλίδας σε πληροφορίες που σπάνια είναι αναγκαίες. Τα προαιρετικά τμήματα έχουν μεταβλητό μήκος. Καθένα ξεκινά με κωδικό του 1 byte που καθορίζει το συγκεκριμένο είδος προαιρετικού πεδίου. Μερικά ακολουθούνται από ένα πεδίο μήκους του 1 byte και μετά από ένα ή περισσότερα byte δεδομένων. Το πεδίο Options συμπληρώνεται μέχρι να γίνει πολλαπλάσιο των τεσσάρων byte. Προς το παρόν έχουν καθορισθεί πέντε προαιρετικά πεδία,τα στοιχεία μεταγωγής τα οποία δεν τα υποστηρίζουν όμως όλοι οι δρομολογητές.
Η επιλογή Secutity καθορίζει πόσο μυστική είναι η πληροφορία. Θεωρητικά,Τα στοιχεία μεταγωγής ένας στρατιωτικός δρομολογητής θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει το πεδίο αυτό για να αποφύγει τη δρομολόγηση μέσα από χώρες που ο στρατός τις θεωρεί κακόβουλες. Στην πράξη,τα στοιχεία μεταγωγής όλοι οι δρομολογητές το αγνοούν,τα στοιχεία μεταγωγής έτσι το μόνο πρακτικό αποτέλεσμα του είναι να βοηθά τους κατασκόπους να εντοπίζουν την καλή πληροφορία πιο εύκολα. Η επιλογή Strict Source Routing δίνει την πλήρη διαδρομή από την πηγή προς τον προορισμό ως ακολουθία από διευθύνσεις IP. Το δεδομενογράφημα απαιτείται να ακολουθήσει αυτήν ακριβώς τη διαδρομή. Είναι πολύ χρήσιμο στους διαχειριστές δικτύων για να στείλουν πακέτα συναγερμού όταν χαλάσουν οι πίνακες δρομολόγησης ή για να κάνουν μετρήσεις χρόνου. Η επιλογή Loose Source Routing απαιτεί από το πακέτο να περάσει από τους δρομολογητές που καθορίζονται,τα στοιχεία μεταγωγής με τη σειρά που καθορίζεται,τα στοιχεία μεταγωγής αλλά του επιτρέπει να περάσει και μέσα από άλλους δρομολογητές που βρίσκονται στον δρόμο του. Κανονικά,Τα στοιχεία μεταγωγής η επιλογή αυτή καθορίζει λίγους μόνο δρομολογητές για να επιβάλει μια συγκεκριμένη διαδρομή. Η επιλογή αυτή είναι πολύ χρήσιμη όταν πολιτικοί ή οικονομικοί λόγοι επιβάλουν τη χρήση ή την αποφυγή συγκεκριμένων χωρών. Η επιλογή Record Route λέει στους δρομολογητές κατά μήκος της διαδρομής να επισυνάψουν την IP διεύθυνση τους στο τέλος του πεδίου. Αυτό επιτρέπει στους διαχειριστές δικτύων να εντοπίσουν τα λάθη στους αλγόριθμους δρομολόγησης. Όταν το ARPANET εγκαταστάθηκε για πρώτη φορά,τα στοιχεία μεταγωγής κανένα πακέτο δεν περνούσε ποτέ μέσα από περισσότερους από εννέα δρομολογητές,τα στοιχεία μεταγωγής έτσι τα 40 byte του πεδίου επαρκούσαν. Όπως προαναφέρθηκε,τα στοιχεία μεταγωγής τώρα είναι πολύ λίγα. Τέλος,Τα στοιχεία μεταγωγής η επιλογή Timestamp μοιάζει με το Record Route,Τα στοιχεία μεταγωγής εκτός από το ότι,τα στοιχεία μεταγωγής επιπλέον της καταγραφής της διεύθυνσης IP των 32 bit,τα στοιχεία μεταγωγής κάθε δρομολογητής επίσης καταχωρεί (σφραγίζει σε 32 bit) τη χρονική στιγμή. Και αυτή η επιλογή είναι κυρίως για τη διόρθωση λαθών των αλγορίθμων δρομολόγησης.
14.3. Διευθύνσεις IP Κάθε host και κάθε δρομολογητής στο Internet έχει μια διεύθυνση IP,Τα στοιχεία μεταγωγής που κωδικοποιεί τον αριθμό δικτύου καθώς κα τον αριθμό του host. Ο συνδυασμός τους είναι μοναδικός: δεν υπάρχει περίπτωση δύο μηχανήματα να έχουν την ίδια διεύθυνση IP. Όλες οι διευθύνσεις IP έχουν μήκος 32 bit και χρησιμοποιούνται στα πεδία Source Address και Destination Address των πακέτων IP. Οι δομές που χρησιμοποιούνται για τις διευθύνσεις IP φαίνονται στο σχήμα 17. Οι μηχανές που είναι συνδεδεμένες σε πολλά δίκτυα έχουν διαφορετική διεύθυνση IP σε κάθε δίκτυο. Σχήμα 17. Μορφές διευθύνσεων ΙΡ. Οι δομές για τις κατηγορίες A,Τα στοιχεία μεταγωγής B,Τα στοιχεία μεταγωγής C και D επιτρέπουν έως και 126 δίκτυα με 16 εκατομμύρια host το καθένα,τα στοιχεία μεταγωγής 16.382 δίκτυα με το πολύ 64Κ host,τα στοιχεία μεταγωγής 2 εκατομμύρια δίκτυα (π.χ. LAN) Τα στοιχεία μεταγωγής, με το πολύ 254 host το καθένα και την πολλαπλή διανομή,τα στοιχεία μεταγωγής στην οποία ένα δεδομενογράφημα κατευθύνεται προς πολλούς host. Οι διευθύνσεις που αρχίζουν από 11110 έχουν δεσμευθεί για μελλοντική χρήση. Δεκάδες χιλιάδες δίκτυα είναι τώρα συνδεδεμένα στο Internet και ο αριθμός τους διπλασιάζεται κάθε χρόνο. Οι αριθμοί δικτύου εκχωρούνται από το NIC (Network Information Center) για να αποφευχθούν οι συγκρούσεις. Οι διευθύνσεις των δικτύων,τα στοιχεία μεταγωγής που είναι αριθμοί 32 bit,τα στοιχεία μεταγωγής είναι συνήθως γραμμένες σε δεκαδικό συμβολισμό με τελείες. Σε αυτήν την μορφή,τα στοιχεία μεταγωγής κάθε ένα από τα 4 byte είναι γραμμένο ως δεκαδικός,τα στοιχεία μεταγωγής από το 0 έως το 255. Για παράδειγμα,τα στοιχεία μεταγωγής η
δεκαεξαδική διεύθυνση C0290614 γράφεται 192.41.6.20 Τα στοιχεία μεταγωγής. Η κατώτατη διεύθυνση IP είναι η 0.0.0.0 και η ανώτατη είναι η 255.255.255.255. Οι τιμές 0 και -1 έχουν εδική σημασία,τα στοιχεία μεταγωγής όπως φαίνεται στο σχήμα χχ. Η τιμή 0 δηλώνει το ίδιο το δίκτυο ή τον ίδιο τον host. Η τιμή -1 χρησιμοποιείται ως διεύθυνση εκπομπής για να δηλώνει όλους τους host στο δίκτυο που υποδεικνύει. Η IP διεύθυνση 0.0.0.0 χρησιμοποιείται από τους host κατά τη διάρκεια της εκκίνησης τους,τα στοιχεία μεταγωγής αλλά δεν επαναχρησιμοποιείται μετά από αυτή. Οι διευθύνσεις IP με αριθμό δικτύου 0 αναφέρονται στο τρέχον δίκτυο. Αυτές οι διευθύνσεις επιτρέπουν στα μηχανήματα να αναφέρονται στο διό τους δίκτυο χωρίς να γνωρίζουν τον αριθμό του (πρέπει όμως να γνωρίζουν την κατηγορία του ώστε να ξέρουν πόσα 0 να συμπεριλάβουν). Η διεύθυνση που αποτελείται μόνο από άσσους επιτρέπει την εκπομπή στο τοπικό δίκτυο,τα στοιχεία μεταγωγής συνήθως ένα LAN. Οι διευθύνσεις με κανονικό αριθμό δικτύου και άσσους στο πεδίο του αριθμού host επιτρέπουν στις μηχανές να κοινοποιούν πακέτα εκπομπής σε απομακρυσμένα δίκτυα LAN,Τα στοιχεία μεταγωγής οπουδήποτε στο Internet. Τέλος όλες οι διευθύνσεις της μορφής 127.xx.yy.zz έχουν δεσμευθεί για έλεγχο με βρόχο επιστροφής. Τα πακέτα που στέλνονται σε αυτή τη διεύθυνση δεν εξάγονται στο καλώδιο. Επεξεργάζονται τοπικά και αντιμετωπίζονται ως εισερχόμενα πακέτα. Αυτό επιτρέπει την αποστολή πακέτων στο τοπικό δίκτυο χωρίς να γνωρίζει ο αποστολέας τον αριθμό του. Αυτή η ιδιότητα χρησιμοποιείται επίσης για τη διόρθωση του λογισμικού του δικτύου.
14.4. Υποδίκτυα Όπως έχουμε δει,τα στοιχεία μεταγωγής όλοι οι host σ ένα δίκτυο πρέπει να έχουν τον ίδιο αριθμό δικτύου. Καθώς τα δίκτυα μεγαλώνουν,τα στοιχεία μεταγωγής αυτή η ιδιότητα της διευθυνσιοδότησης IP είναι πιθανόν να προκαλέσει προβλήματα. Για παράδειγμα,τα στοιχεία μεταγωγής θεωρείστε μια επιχείρηση που ξεκινά στο Internet με LAN κατηγορίας C. Καθώς περνά ο χρόνος,τα στοιχεία μεταγωγής η επιχείρηση ίσως αποκτήσει περισσότερες από 254 μηχανές,τα στοιχεία μεταγωγής άρα θα χρειαστεί μια δεύτερη διεύθυνση κατηγορίας C. Εναλλακτικά,Τα στοιχεία μεταγωγής θα μπορούσε να εξασφαλίσει ένα δεύτερο δίκτυο LAN διαφορετικού τύπου,τα στοιχεία μεταγωγής οπότε θα χρειαστεί μια ξεχωριστή διεύθυνση IP για αυτό (τα LAN θα μπορούσαν να γεφυρωθούν για να σχηματίσουν δίκτυο IP,Τα στοιχεία μεταγωγής όμως οι γέφυρες έχουν τα δικά τους προβλήματα). Τελικά,Τα στοιχεία μεταγωγής θα μπορούσε να καταλήξει να έχει πολλά LAN,Τα στοιχεία μεταγωγής το καθένα με τον δικό του δρομολογητή και με τον δικό του αριθμό δικτύου κατηγορίας C. Καθώς αυξάνει ο αριθμός των διακριτών τοπικών δικτύων,τα στοιχεία μεταγωγής η διαχείριση τους γίνεται σοβαρό πρόβλημα. Κάθε φορά που εγκαθίστανται ένα νέο δίκτυο,τα στοιχεία μεταγωγής ο διαχειριστής του πρέπει να επικοινωνήσει με το NIC για να πάρει νέο αριθμό δικτύου. Κατόπιν αυτός ο αριθμός πρέπει να ανακοινωθεί σε όλο τον κόσμο. Επιπλέον,Τα στοιχεία μεταγωγής η μετακίνηση ενός μηχανήματος από ένα LAN σε κάποιο άλλο απαιτεί αλλαγή της IP διεύθυνσης του,τα στοιχεία μεταγωγής η οποία με τη σειρά της ίσως να απαιτεί την αλλαγή των αρχείων της διάρθρωσης και επίσης την ανακοίνωση της νέας διεύθυνσης IP σε όλο το δίκτυο. Αν η πρόσφατα απελευθερωμένη διεύθυνση IP δοθεί σε κάποια άλλα μηχανή,τα στοιχεία μεταγωγής τότε η μηχανή αυτή θα λαμβάνει το e-mail και άλλα δεδομένα που απευθύνονται προς το αρχικό μηχάνημα,τα στοιχεία μεταγωγής μέχρις ότου η νέα διεύθυνση απλωθεί σε κάθε σημείο του δικτύου. Η λύση του προβλήματος αυτού είναι το να επιτραπεί ο διαμελισμός του δικτύου σε πολλά μέρη για εσωτερική χρήση,τα στοιχεία μεταγωγής με το δίκτυο όμς να συμπεριφέρεται σαν ένα και μοναδικό προς όλον τον υπόλοιπο κόσμο. Στην ορολογία του Internetμ αυτά τα μέρη καλούνται υποδίκτυα. Όπως αναφέραμε σε προηγούμενη ενότητα,τα στοιχεία μεταγωγής η χρήση του όρου συγκρούεται με την έννοια υποδίκτυο που σημαίνει το σύνολο όλων των δρομολογητών και όλων των γραμμών επικοινωνίας σε ένα δίκτυο. Συνήθως ο ορισμός που χρησιμοποιείται είναι ξεκάθαρη από τα συμφραζόμενα. Αν η αναπτυσσόμενη μας επιχείρηση είχε αρχίσει με μια διεύθυνση κατηγορίας B αντί για C,Τα στοιχεία μεταγωγής θα μπορούσε να αρχίσει απλώς αριθμώντας τους host από 1 έως 254. Με την πρόσθεση του δεύτερου LAN,Τα στοιχεία μεταγωγής θα μπορούσε να αποφασίσει,τα στοιχεία μεταγωγής για παράδειγμα,τα στοιχεία μεταγωγής να διαχωρίσει τον αριθμό των host των 16 bit σε έναν αριθμό υποδικτύου των 6 bit και έναν αριθμό host των 10 bit. Ο διαχωρισμός αυτός επιτρέπει 62 LAN (το 0 και το -1 είναι δεσμευμένα),τα στοιχεία μεταγωγής καθένα με το πολύ 1.022 host.
Έξω από το δίκτυο,τα στοιχεία μεταγωγής αυτός ο διαχωρισμός σε υποδίκτυα δεν είναι ορατός,τα στοιχεία μεταγωγής έτσι η εκχώρηση ενός νέου υποδικτύου δεν απαιτεί την επικοινωνία με το NIC,Τα στοιχεία μεταγωγής ούτε την αλλαγή εξωτερικών βάσεων δεδομένων. Σε αυτό το παράδειγμα,τα στοιχεία μεταγωγής το πρώτο υποδίκτυο θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει διευθύνσεις IP αρχίζοντας από το 130.50.4.1,Τα στοιχεία μεταγωγής το δεύτερο υποδίκτυο από το 130.50.8.1,Τα στοιχεία μεταγωγής κ.ο.κ. Για να κατανοήσουμε το πώς λειτουργούν τα υποδίκτυα,τα στοιχεία μεταγωγής είναι απαραίτητο να εξηγήσουμε το πώς επεξεργάζεται τα πακέτα ο δρομολογητής. Κάθε δρομολογητής έχει έναν πίνακα που περιέχει κάποιον αριθμό διευθύνσεων IP της μορφής: (δίκτυο: 0) και κάποιον αριθμό διευθύνσεων IP της μορφής: (αυτό το δίκτυο,τα στοιχεία μεταγωγής host). Το πρώτο είδος δείχνει το πώς φθάνεις στους τοπικούς Host. Σε κάθε πίνακα αντιστοιχεί η κατάλληλη διεπαφή δικτύου που θα χρησιμοποιηθεί για την πρόσβαση προς τον προορισμό καθώς επίσης και κάποιες άλλες πληροφορίες. Όταν φτάνει ένα πακέτο IP,Τα στοιχεία μεταγωγής αναζητείται η διεύθυνση προορισμού του στον πίνακα δρομολόγησης. Αν το πακέτο προορίζεται για κάποιο απομακρυσμένο δίκτυο,τα στοιχεία μεταγωγής προωθείται στον επόμενο δρομολογητή στη διεπαφή που καθορίζεται από τον πίνακα. Αν πρόκειται για τοπικό host (π.χ. στο LAN του δρομολογητή),τα στοιχεία μεταγωγής στέλνεται κατευθείαν στον προορισμό του. Αν δεν είναι γνωστό το δίκτυο,τα στοιχεία μεταγωγής το πακέτο προωθείται σε έναν προκαθορισμένο δρομολογητή,τα στοιχεία μεταγωγής που έχει εκτενέστερους πίνακες. Ο αλγόριθμος αυτός έχει ως αποτέλεσμα το να χρειάζεται κάθε δρομολογητής να καταγράφει μόνο τα άλλα δίκτυα και τους τοπικούς host κι όχι τα ζευγάρια (δίκτυο,τα στοιχεία μεταγωγής host),τα στοιχεία μεταγωγής με αποτέλεσμα τη μείωση του μεγέθους του πίνακα δρομολόγησης. Όταν έχουμε υποδίκτυα,τα στοιχεία μεταγωγής οι πίνακες δρομολόγησης τροποποιούνται με την προσθήκη καταχωρήσεων της μορφής: (αυτό το δίκτυο,τα στοιχεία μεταγωγής υποδίκτυο,τα στοιχεία μεταγωγής 0) και (αυτό το δίκτυο,τα στοιχεία μεταγωγής αυτό το υποδίκτυο,τα στοιχεία μεταγωγής host). Κατά αυτόν τον τρόπο ένας δρομολογητής του υποδικτύου Κ γνωρίζει το πώς να πάει σε όλα τα υπόλοιπα υποδίκτυα και επίσης το πώς να πάει σε οποιονδήποτε host του υποδικτύου Κ. Δεν είναι απαραίτητο να γνωρίζει λεπτομέρειες για τους host των άλλων υποδικτύων. Στην πραγματικότητα,τα στοιχεία μεταγωγής η μόνη μετατροπή που χρειάζεται να κάνει ο κάθε δρομολογητής είναι να εκτελέσει ένα BooleanAND με τη μάσκα υποδικτύου του δικτύου,τα στοιχεία μεταγωγής ώστε να απαλλαγεί από τον αριθμό του host και να ψάξει στους πίνακες του για τη διεύθυνση που θα προκύψει (αφού καθορίσει την κατηγορία του δικτύου). Έτσι με τα υποδίκτυα μειώνεται ο απαιτούμενος χώρος στους πίνακες των δρομολογητών με τη δημιουργία μιας ιεραρχίας 3 επιπέδων.
14.5. Σύνοψη Κεφαλαίου - Καθήκον του Internet Protocol (IP) είναι να μάχεται για την με καλύτερη δυνατή προσπάθεια μεταφορά δεδομενογραφημάτων από την πηγή προς τον προορισμό,τα στοιχεία μεταγωγής ασχέτως του αν αυτές οι μηχανές βρίσκονται στο ίδιο δίκτυο ή όχι,τα στοιχεία μεταγωγής ή του αν υπάρχουν ή όχι άλλα δίκτυα μεταξύ τους. Τα στοιχεία μεταγωγής">- Κάθε host και κάθε δρομολογητής στο Internet έχει μια διεύθυνση IP,Τα στοιχεία μεταγωγής που κωδικοποιεί τον αριθμό δικτύου καθώς κα τον αριθμό του host. Ο συνδυασμός τους είναι μοναδικός: δεν υπάρχει περίπτωση δύο μηχανήματα να έχουν την ίδια διεύθυνση IP. Τα στοιχεία μεταγωγής">τα στοιχεία μεταγωγής">- Mε τα υποδίκτυα μειώνεται ο απαιτούμενος χώρος στους πίνακες των δρομολογητών με τη δημιουργία μιας ιεραρχίας 3 επιπέδων. Ερώτηση : 14.5.1. Περιγράψτε επιγραμματικά πως γίνεται η επικοινωνία στο Internet μέσω των στρωμάτων δικτύου. Ερώτηση : 14.5.2. Παρατηρώντας την παρακάτω εικόνα περιγράψτε την λειτουργία του πεδίου Version. Ερώτηση : 14.5.3. Παρατηρώντας την παρακάτω εικόνα περιγράψτε την λειτουργία του πεδίου IHL. Ερώτηση : 14.5.4. Παρατηρώντας την παρακάτω εικόνα περιγράψτε την λειτουργία του πεδίου Type of Service.
Ερώτηση : 14.5.5. Παρατηρώντας την παρακάτω εικόνα περιγράψτε την λειτουργία του πεδίου Total Length. Ερώτηση : 14.5.6. Παρατηρώντας την παρακάτω εικόνα περιγράψτε την λειτουργία του πεδίου Identification. Ερώτηση : 14.5.7. Παρατηρώντας την παρακάτω εικόνα περιγράψτε την λειτουργία του πεδίου Fragment Offset. Ερώτηση : 14.5.8. Παρατηρώντας την παρακάτω εικόνα περιγράψτε την λειτουργία του πεδίου Time to Live. Ερώτηση : 14.5.9. Παρατηρώντας την παρακάτω εικόνα περιγράψτε την λειτουργία του πεδίου Header Checksum.
Ερώτηση : 14.5.10. Παρατηρώντας την παρακάτω εικόνα περιγράψτε την λειτουργία του πεδίου Options. Ερώτηση: 14.5.11. Όταν θέλουμε να καθορίσουμε πόσο μυστική είναι η πληροφορία, ποια επιλογή πρέπει να ρυθμίσουμε στο IP addressing scheme. Πιθανές απαντήσεις: record route strict source routing security Ερώτηση: 14.5.12. Ποιο από τα παρακάτω «αναγκάζει» την πληροφορία να περάσει αυστηρά από συγκεκριμένη διαδρομή από την πηγή μέχρι τον προορισμό. Πιθανές απαντήσεις: strict source routing loose source routing record route Ερώτηση : 14.5.13. Ποια η διαφορά της επιλογής Timestamp και του record route. Ερώτηση: 14.5.14. Ελέγξτε την ορθότητα της παρακάτω πρότασης. Δύο μηχανήματα μπορούν να έχουν την ίδια IP αρκεί να «στεγάζονται» στο ίδιο δίκτυο. Πιθανές απαντήσεις: Σωστό Λάθος Ερώτηση: 14.5.15. Ελέγξτε την ορθότητα της παρακάτω πρότασης. Όλες οι διευθύνσεις IP έχουν μήκος 16 bit και χρησιμοποιούνται στα πεδία Source Address και Destination Address των πακέτων IP. Πιθανές απαντήσεις: Σωστό Λάθος
Ερώτηση: 14.5.16. Ποια είναι η κύρια λειτουργία του στρώματος δικτύου. Πιθανές απαντήσεις: Η δρομολόγηση πακέτων μόνο μεταξύ των μηχανημάτων και αφού αυτά φύγουν από την αφετηρία Η δρομολόγηση πακέτων από τη μηχανή αφετηρίας στη μηχανή προορισμού Η αποθήκευση πακέτων στη μηχανή αφετηρίας και στη μηχανή προορισμού