Internetprotocol

Functie

Het Internet Protocol brengt informatie van een broncomputer naar een bestemmingscomputer. Het verstuurt deze informatie in de vorm van pakketten.

Er zijn momenteel twee versies van het Internet Protocol in gebruik: IPv4 en IPv6, waarbij IPv4 de meest gebruikte versie is. IP geeft computers ook een IP-adres om elkaar te identificeren, net als een typisch fysiek adres.

IP is het voornaamste protocol in de Internetlaag van de Internet Protocol Suite, een verzameling communicatieprotocollen bestaande uit zeven abstractielagen (zie OSI-model),

Het belangrijkste doel en de belangrijkste taak van IP is het afleveren van datagrammen van de bronhost (broncomputer) aan de bestemmingshost (ontvangende computer) op basis van hun adres. Om dit te bereiken, omvat IP methoden en structuren om tags (adresinformatie, die deel uitmaakt van de metadata) in datagrammen in te bouwen. Het proces waarbij deze tags in de datagrammen worden aangebracht, wordt inkapseling genoemd. IP is vergelijkbaar met het U.S. Postal System in die zin dat een pakket (een datagram) kan worden geadresseerd (encapsulation) en door de afzender (source host) in het systeem (het Internet) kan worden gebracht. Er is echter geen rechtstreekse verbinding tussen verzender en ontvanger. 

Het pakket (datagram) is bijna altijd in stukken verdeeld, maar elk stuk bevat het adres van de ontvanger (bestemmingshost). Uiteindelijk komt elk stuk bij de ontvanger aan, vaak via verschillende routes en op verschillende tijdstippen. Deze routes en tijdstippen worden ook bepaald door het postsysteem, dat het IP is. Het postsysteem (in de transport- en toepassingslagen) voegt echter alle stukjes weer samen voordat ze bij de ontvanger (bestemmingshost) worden afgeleverd.

Opmerking: IP is in feite een verbindingsloos protocol, hetgeen betekent dat het circuit naar de ontvanger (bestemmingshost) niet vóór de verzending (door de bronhost) tot stand behoeft te worden gebracht. Om de analogie voort te zetten: er hoeft geen directe verbinding te zijn tussen het fysieke retouradres op de brief/het pakje en het adres van de ontvanger voordat de brief/het pakje wordt verzonden.

Oorspronkelijk was IP een verbindingsloze datagramdienst in een transmissiecontroleprogramma dat in 1974 werd gecreëerd door Vint Cerf en Bob Kahn. Toen het formaat en de regels werden toegepast om verbindingen mogelijk te maken, werd het verbindingsgeoriënteerde Transmission Control Protocol gecreëerd. De twee vormen samen de Internet Protocol Suite, vaak TCP/IP genoemd.

Internet Protocol versie 4 (IPv4) was de eerste grote versie van IP. Dit is het dominante protocol van het internet. iPv6 is echter actief en in gebruik, en het gebruik ervan neemt over de hele wereld toe.

Adressering en routering zijn de meest complexe aspecten van IP. De intelligentie in het netwerk bevindt zich echter op knooppunten (netwerkinterconnectiepunten) in de vorm van routers die datagrammen doorsturen naar de volgende bekende gateway op de route naar de eindbestemming. De routers gebruiken "interior gateway protocols" (IGP's) of "external gateway protocols" (EGP's) om te helpen bij het nemen van beslissingen over het doorsturen van routes. Routes worden bepaald door de routeringsprefix in de datagrammen. Het routingproces kan dus complex worden. Maar met de snelheid van het licht (of bijna) bepaalt de routing-intelligentie de beste route, en de datagramstukjes en het datagram komen uiteindelijk allemaal op hun bestemming aan

IP Pakketten

IP-pakketten of datagrammen bestaan uit twee delen. Het eerste deel is de header, die lijkt op een etiket op een enveloppe. Het tweede deel is de payload, die lijkt op de brief in een enveloppe. De header bevat het IP-adres van bron en bestemming, en wat extra informatie. Deze informatie wordt metadata genoemd, en gaat over het pakket zelf. Gegevens in een pakket stoppen met een header is inkapseling.

Routing

Elke computer in een netwerk doet aan een soort routering. Specifieke computers praten met elkaar om uit te zoeken waarheen pakketten moeten worden gestuurd. Deze computers worden routers genoemd, en praten met behulp van routeringsprotocollen.

Bij elke stap op de reis van een pakket leest een computer de header. De computer ziet het IP-adres van de bestemming en zoekt uit waarheen het pakket moet worden gestuurd.

Betrouwbaarheid

ARPANET, de vroege voorloper van het internet, was ontworpen om een nucleaire oorlog te overleven. Als één computer werd vernietigd, zou de communicatie tussen alle andere computers nog steeds werken. Computernetwerken volgen nog steeds ditzelfde ontwerp.

Computers die met elkaar praten zorgen voor de "slimme" functies om computernetwerken te vereenvoudigen. De eindknooppunten zullen controleren op fouten in plaats van een centrale autoriteit. Door de "slimme" dingen op de eindcomputers of -knooppunten te houden, wordt het end-to-end-principe gevolgd.

Het Internet Protocol stuurt pakketten uit zonder te garanderen dat ze veilig aankomen. Dit is best-effort aflevering, en is onbetrouwbaar. Pakketten kunnen in de war raken, verloren gaan, dubbel worden bezorgd of in verkeerde volgorde worden ontvangen. Protocollen op een hoger niveau, zoals het Transmission Control Protocol (TCP), zorgen ervoor dat pakketten correct worden afgeleverd. IP is ook verbindingsloos, dus het houdt de communicatie niet bij.

Internet Protocol versie 4 (IPv4) gebruikt een controlesom om te controleren op fouten in een IP-header. Elke controlesom is uniek voor een bron/bestemming-combinatie. Een routing node genereert een nieuwe checksum wanneer het een pakket ontvangt. Als de nieuwe checksum verschilt van de oude, weet het routing knooppunt dat het pakket slecht is en gooit het weg. IPv6 gaat ervan uit dat een ander protocol op fouten controleert en laat de checksum weg. Dit is om de prestaties te verbeteren.

Geschiedenis

In 1974 publiceerde het Institute of Electrical and Electronics Engineers een document met de titel "A Protocol for Packet Network Intercommunication". Het document beschreef een manier voor computers om met elkaar te praten door gebruik te maken van "Packet Switching". Een belangrijk onderdeel van dit idee was het "Transmission Control Program". Het Transmission Control Program was te groot, dus werd het opgesplitst in TCP en IP. Dit model wordt nu het DoD Internet Model en Internet Protocol Suite genoemd, of het TCP/IP Model.

De versies 0 tot en met 3 van IP waren experimenteel en werden gebruikt tussen 1977 en 1979.

IPv4-adressen zullen opraken, omdat het aantal mogelijke adressen eindig is. Om dit te verhelpen heeft de IEEE IPv6 gemaakt, dat nog meer adressen heeft. Terwijl IPv4 4,3 miljard adressen heeft, heeft IPv6 er 340 miljard. Dit betekent dat we nooit zonder IPv6-adressen zullen komen te zitten. IPv5 was gereserveerd voor het Internet Stream Protocol, dat alleen experimenteel werd gebruikt.