インターネットプロトコル

ウィキペディアから、無料の百科事典
ナビゲーションにジャンプ 検索にジャンプ

インターネットプロトコルIP)は、ネットワーク境界を越えてデータグラムを中継するためインターネットプロトコルスイートネットワーク層 通信プロトコルです。そのルーティング機能はインターネットワーキングを可能にし、本質的にインターネットを確立します。

IPには、パケットヘッダーのIPアドレスのみに基づいて、送信ホストから宛先ホストにパケットを配信するタスクがありますこの目的のために、IPは、配信されるデータをカプセル化するパケット構造を定義します。また、ソースおよび宛先情報でデータグラムにラベルを付けるために使用されるアドレス指定方法も定義します。

IPは、 1974年にVintCerfBobKahnによって導入された元の伝送制御プログラムのコネクションレス型データグラムサービスであり、伝送制御プロトコル(TCP)の基礎となったコネクション型サービスによって補完されました。したがって、インターネットプロトコルスイートは、TCP / IPと呼ばれることがよくあります。

IPの最初のメジャーバージョンであるインターネットプロトコルバージョン4(IPv4)は、インターネットの主要なプロトコルです。その後継はインターネットプロトコルバージョン6 (IPv6)であり、c。以来パブリックインターネットでの展開が増えています。2006. [2]

機能

UDPによってリンクプロトコルフレームに伝送されるアプリケーションデータのカプセル化

インターネットプロトコルは、ホストインターフェイスのアドレス指定、データグラムへのデータのカプセル化(フラグメンテーションと再構成を含む)、および1つ以上のIPネットワークを介した送信元ホストインターフェイスから宛先ホストインターフェイスへのデータグラムのルーティングを担当します。[3]これらの目的のために、インターネットプロトコルはパケットのフォーマットを定義し、アドレス指定システムを提供します。

各データグラムには、ヘッダーペイロードの2つのコンポーネントがありますIPヘッダーには、送信元IPアドレス、宛先IPアドレス、およびデータグラムのルーティングと配信に必要なその他のメタデータが含まれます。ペイロードは、転送されるデータです。ヘッダー付きのパケットにデータペイロードをネストするこの方法は、カプセル化と呼ばれます。

IPアドレッシングでは、IPアドレスと関連するパラメータをホストインターフェイスに割り当てる必要があります。アドレス空間は、ネットワークプレフィックスの指定を含むサブネットワークに分割されます。IPルーティングは、すべてのホストとルーターによって実行されます。ルーターの主な機能は、ネットワークの境界を越えてパケットを転送することです。ルーターは、ネットワークのトポロジに必要な、特別に設計されたルーティングプロトコルInteriorGatewayプロトコルまたはExteriorGatewayプロトコル)を介して相互に通信します。[4]

バージョン履歴

伝送制御プロトコルTCPおよびインターネットプロトコルIPの開発のタイムライン。
1977年11月22日にARPANETPRNETSATNETをリンクする最初のインターネットデモンストレーション

1974年5月、米国電気電子学会(IEEE)は、「パケットネットワーク相互通信のプロトコル」というタイトルの論文を発表しました。[5]論文の著者であるVintCerfBobKahnは、ネットワークノード間でパケット交換を使用してリソースを共有するためのインターネットワーキングプロトコルについて説明しました。このモデルの中心的な制御コンポーネントは、ホスト間のコネクション型リンクとデータグラムサービスの両方を組み込んだ「伝送制御プログラム」でした。モノリシック伝送制御プログラムは、後に伝送制御プロトコルトランスポート層ユーザーデータグラムプロトコルとインターネット層のインターネットプロトコルこのモデルは、国防総省(DoD)のインターネットモデルおよびインターネットプロトコルスイートとして知られるようになり、非公式にはTCP / IPとして知られるようになりました。

IPバージョン1から3は、1973年から1978年の間に設計された実験バージョンでした。[6]次のインターネット実験ノート(IEN)文書は、最新バージョンのIPv4より前のバージョン3のインターネットプロトコルについて説明しています。

  • 1977年8月付けのIEN2インターネットプロトコルとTCPに関するコメント)は、TCPとインターネットプロトコルの機能(以前は結合されていた)を分離する必要性について説明しています。バージョンフィールドに0を使用して、IPヘッダーの最初のバージョンを提案します。
  • 1978年2月付けのIEN26提案された新しいインターネットヘッダー形式)は、1ビットバージョンフィールドを使用するIPヘッダーのバージョンについて説明しています。
  • 1978年2月付けのIEN28ドラフトインターネットワークプロトコル記述バージョン2)は、IPv2について説明しています。
  • 1978年6月付けのIEN41インターネットワークプロトコル仕様バージョン4)は、IPv4と呼ばれる最初のプロトコルについて説明しています。IPヘッダーは、最新のIPv4ヘッダーとは異なります。
  • 1978年6月付けのIEN44最新のヘッダー形式)は、IPv4の別のバージョンについて説明しており、これも最新のIPv4ヘッダーとは異なるヘッダーを備えています。
  • 1978年9月付けのIEN54インターネットワークプロトコル仕様バージョン4 )は、 RFC760 で標準化されるヘッダーを使用したIPv4の最初の記述です

使用中のインターネット層で主なインターネットワーキングプロトコルIPv4です。数字の4は、すべてのIPデータグラムに含まれるプロトコルバージョンを示します。IPv4は、RFC 791(1981)で説明されています。  

バージョン番号5は、採用されなかった実験的なストリーミングプロトコルであるインターネットストリームプロトコルによって使用されました。[6]

IPv4の後継はIPv6です。IPv6は、TP / IX( RFC 1475)、PIP(RFC 1621)、TUBA(TCPおよびUDP with Bigger Addresses、RFC 1347 )などのさまざまなプロトコルモデルが提案された数年間の実験と対話の結果でしたバージョン4との最も顕著な違いは、アドレスのサイズです。IPv4はアドレス指定に32ビットを使用しますが、cを生成します。43   4.3 × 109)アドレス、IPv6は128ビットアドレスを使用します。3.4 × 1038アドレスIPv6の採用は遅れていますが、2021年9月の時点で、世界のほとんどの国でIPv6が大幅に採用されており[7]、Googleのトラフィックの35%以上がIPv6接続を介して伝送されています。[8]

IPv6としての新しいプロトコルの割り当ては、IPv6が以前に使用されていなかったことがデューデリジェンスによって保証されるまで不確実でした。[9] 7(IP / TX)、8、9(historic )など、他のインターネット層プロトコルにはバージョン番号[10]が割り当てられています。特に、1994年4月1日、IETFはIPv9に関するエイプリルフールのジョークを公開しました。[11] IPv9は、TUBAと呼ばれる代替の提案されたアドレス空間拡張でも使用されました。[12]「IPv9」プロトコルに関する2004年の中国の提案は、これらすべてとは無関係であるように思われ、IETFによって承認されていません。

信頼性

インターネットプロトコルスイートの設計は、 CYCLADESプロジェクトから採用された概念であるエンドツーエンドの原則に準拠しています。エンドツーエンドの原則の下では、ネットワークインフラストラクチャは、単一のネットワーク要素または伝送媒体では本質的に信頼できないと見なされ、リンクとノードの可用性の点で動的です。ネットワークの状態を追跡または維持する中央監視またはパフォーマンス測定機能は存在しません。ネットワークの複雑さを軽減するために、ネットワークのインテリジェンスは意図的にエンドノードに配置されます。[13]

この設計の結果として、インターネットプロトコルはベストエフォート型の配信のみを提供し、そのサービスは信頼性が低いという特徴があります。ネットワークアーキテクチャの用語では、コネクション型通信とは対照的に、コネクションレス型プロトコルですデータの破損パケットの損失、重複など、さまざまな障害状態が発生する可能性があります。ルーティングは動的であるため、つまりすべてのパケットが独立して処理され、ネットワークは前のパケットのパスに基づいて状態を維持しないため、異なるパケットが異なるパスを介して同じ宛先にルーティングされ、その結果、受信機。

ネットワーク内のすべての障害状態は、参加しているエンドノードによって検出および補償される必要があります。インターネットプロトコルスイートの上位層プロトコルは、信頼性の問題を解決する責任があります。たとえば、ホストは、データがアプリケーションに配信される前に正しい順序を保証するためにネットワークデータを バッファリングする場合があります。

IPv4は、IPパケットのヘッダーにエラーがないことを保証するためのセーフガードを提供します。ルーティングノードは、ヘッダーチェックサムテストに失敗したパケットを破棄します。インターネット制御メッセージプロトコル(ICMP)はエラーの通知を提供しますが、ルーティングノードはどちらのエンドノードにもエラーを通知する必要はありません。対照的に、IPv6はヘッダーチェックサムなしで動作します。これは、現在のリンク層テクノロジーが十分なエラー検出を提供すると想定されているためです。[14] [15]

リンク容量と機能

インターネットの動的な性質とそのコンポーネントの多様性は、特定のパスが要求されたデータ送信を実際に実行できる、または実行するのに適しているという保証を提供しません。技術的な制約の1つは、特定のリンクで可能なデータパケットのサイズです。ローカルリンクの最大伝送ユニット(MTU)サイズを調べるための機能があり、パスMTUディスカバリーは、宛先への意図されたパス全体に使用できます。[16]

IPv4インターネットワーキングレイヤーは、リンクMTUを超えると、データグラムを小さな単位に自動的にフラグメント化して送信します。IPは、順不同で受信したフラグメントの並べ替えを提供します。[17] IPv6ネットワークは、ネットワーク要素でフラグメンテーションを実行しませんが、パスMTUを超えないようにするために、エンドホストと上位層プロトコルを必要とします。[18]

伝送制御プロトコル(TCP)は、セグメントサイズをMTUよりも小さくなるように調整するプロトコルの例ですユーザーデータグラムプロトコル(UDP)とICMPはMTUサイズを無視するため、IPは特大のデータグラムをフラグメント化する必要があります[19]

セキュリティ

ARPANETと初期のインターネットの設計段階では、公共の国際ネットワークのセキュリティ面とニーズを十分に予測することはできませんでした。その結果、多くのインターネットプロトコルは、ネットワーク攻撃とその後のセキュリティ評価によって強調された脆弱性を示しました。2008年には、徹底的なセキュリティ評価と提案された問題の軽減策が公開されました。[20] IETFはさらなる研究を進めています。[21]

も参照してください

参考文献

  1. ^ W. Richard Stevens、 TCP / IP Illustrated、Volume 1:The Protocols、Addison Wesley、1994、ISBN0-201-63346-9。
  2. ^ OECD(2014-11-06)。「インターネットプロトコルバージョン6(IPv6)への移行の経済学」OECDデジタルエコノミーペーパー。土井10.1787 / 5jxt46d07bhc-en {{cite journal}}引用ジャーナルには|journal=ヘルプ)が必要です
  3. ^ Charles M. Kozierok、TCP / IPガイド
  4. ^ 「IPテクノロジーと移行—EITC」www.eitc.org 2020年12月4日取得
  5. ^ Cerf、V。;カーン、R。(1974)。「パケットネットワーク相互通信のプロトコル」(PDF)通信に関するIEEEトランザクション22(5):637–648。土井10.1109 /TCOM.1974.1092259ISSN1558-0857_著者は、国際ネットワークプロトコル、特にR. Metcalfe、R。Scantlebury、D。Walden、およびH. Zimmermanの初期の議論において、有益なコメントを寄せてくれた多くの同僚に感謝したいと思います。断片化と会計の問題について建設的にコメントしたD.デイビスとL.プザン。協会の創設と破壊についてコメントしたS.クロッカー。  
  6. ^ a b Stephen Coty(2011-02-11)。「IPv1、2、3、5はどこにありますか?」
  7. ^ 「2021年のIPv6の採用」RIPEラボ2021-09-20を取得
  8. ^ 「IPv6–Google」www.google.com 2021-09-20を取得
  9. ^ マリガン、ジェフ。「ほぼIPv7でした」オライリーオライリーメディア。2015年7月5日にオリジナルからアーカイブされました2015年7月4日取得
  10. ^ 「バージョン番号」www.iana.org 2019年7月25日取得
  11. ^ RFC 1606 IPバージョン9の使用に関する歴史的展望1994年4月1日。 
  12. ^ ロスカロン(1992年6月)。より大きなアドレスを持つTCPとUDP(TUBA)、インターネットのアドレス指定とルーティングの簡単な提案土井10.17487 / RFC1347RFC1347_
  13. ^ 「インターネットプロトコル」hfhr.pl。_ 2020年12月4日取得
  14. ^ RFC1726セクション6.2 
  15. ^ RFC 2460 
  16. ^ Rishabh、Anand(2012)。ワイヤレス通信S.チャンドパブリッシング。ISBN 978-81-219-4055-9
  17. ^ Siyan、Karanjit。TCP / IPの内部、New Riders Publishing、1997。ISBN1-56205-714-6 
  18. ^ Bill Cerveny(2011-07-25)。「IPv6フラグメンテーション」アーバーネットワーク2016年9月10日取得
  19. ^ パーカー、ドン(2010年11月2日)。「パケットの基本的な旅」symantec.comSymantec 2014年5月4日取得
  20. ^ Fernando Gont(2008年7月)、インターネットプロトコルのセキュリティ評価(PDF)CPNI 、 2010-02-11のオリジナル(PDF)からアーカイブ
  21. ^ F.ゴント(2011年7月)。インターネットプロトコルバージョン4のセキュリティ評価土井10.17487 / RFC6274RFC6274_

外部リンク