ПРОБЛЕМИ ПРОТОКОЛУ IPv4

Згідно з [1], інтернет протокол призначено для використання в об’єднаних між собою мережах з комутацією пакетів. Він забезпечує передачу блоків даних, які називаються дейтаграми, від відправника до одержувача. Відправник і одержувач визначаються адресою фіксованої довжини (32 біта). Інтернет протокол версії 4 також забезпечує фрагментацію і відновлення довгих дейтаграм, якщо їх потрібно передати через мережі з малим допустимим розміром дейтаграм. Інтернет протокол спеціально спроектовано лише для забезпечення функції передавання пакетів від відправника до одержувача через з’єднані між собою мережі. В IPv4 відсутні механізми забезпечення достовірності даних, управління потоком, встановлення послідовності, та інших механізмів характерних для протоколів хост-хост. Забезпечення всіх цих механізмів було покладене на протоколи вищих рівнів.

Але навіть за таких обставин використання IPv4 має ряд недоліків. Серед них: занадто складний формат заголовку IPv4, недосконала схема розподілу адресного простору і ,як наслідок, проблема переповнення таблиць маршрутів.

Розглянемо ці питання більш детально.

1. Формат заголовку IPv4 пакетів

Заголовок IPv4 пакету описано в [1]. Згідно з цим, заголовок IPv4 має чітко визначену структуру, але його розмір може змінюватись в залежності від опцій, які використовуються. Незважаючи на кількість опцій, заголовок завжди повинен закінчуватись на границі 32 біт. Типовий формат заголовку пакету IPv4 зображено на рис. нижче.

Формат заголовку IPv4 пакету

Формат заголовку IPv4 пакету

Детальний опис всіх полів заголовку можна знайти в [1]. Розглянемо лише ті, які мають істотні недоліки і були вилучені із заголовку пакету IPv6.

Довжина Інтернет Заголовку. Дане поле містить 4-бітне значення довжини заголовку, виміряне в 32-бітних словах. Через присутність в заголовку змінної кількості Опцій його довжина може змінюватись. Це призводить до збільшення часу обробки кожного пакету на проміжних маршрутизаторах, які повинні аналізувати значення поля довжини інтернет заголовку. При розробці IPv6 було враховано цей недолік – довжина його заголовку зроблена постійною, а отже, поле довжини інтернет заголовку було вилучено, як непотрібне.

Ідентифікація, Прапори, Зміщення фрагменту. Протокол IPv4 передбачає фрагментацію. Для визначення номеру фрагменту в послідовності пакетів кожний заголовок містить 16-бітне поле Ідентифікації, ще 3 біта визначають останній фрагмент та забороняють фрагментацію, а 13 біт Зміщення фрагменту визначають положення фрагменту в нефрагментованому пакеті. Слід зауважити, що використання фрагментації при передаванні даних вкрай негативне явище, оскільки потребує виділення великого обсягу пам’яті на проміжних маршрутизаторах. Тому, останнім часом на IPv4 мережах (Фактично фрагментація відбувається лише на вузлі відправника, який завдяки механізму визначення MTU на шляху, path MTU discovery, генерує пакети лише такого розміру, які не потрібно буде фрагментувати), фрагментація майже не використовувалась, але зайві 32 біта присутні в кожному пакеті. В IPv6 фрагментація була перенесена в додаткові опції, а отже, ці поля відсутні.

TTL (Time to Live). Визначає час життя пакету IPv4 в Інтернет. Це поле зменшується на одиницю кожним вузлом, через який проходить пакет, навіть якщо час проходження становить менше секунди. Таким чином, назва поля не відповідає його функціональності. В IPv6 це поле залишено, але назву змінено.

Контрольна сума заголовку. Як вже зазначалось, Інтернет протокол не забезпечує надійного передавання – ця функція покладена на протоколи вищого рівня. Проте при розробці IPv4, в заголовку було відведено 16 біт для контрольної суми заголовку. Основна проблема полягає в тому, що цю контрольну суму потрібно заново підраховувати на кожному вузлі, через який проходить пакет, оскільки кожен проміжний вузол вносить зміни в заголовок – зменшує значення поля TTL. Крім того, протоколи верхніх рівнів, такі як UDP та TCP, при підрахунку контрольної суми в своєму складі мають псевдо-заголовок, який містить адресу відправника та адресу отримувача. Таким чином, потреби в контрольній сумі заголовку IPv4 не має. Протокол IPv6 поля контрольної суми заголовку не має.

Опції. Це поле змінної довжини, яке має оброблятись на кожному проміжному вузлі, що, звичайно, не сприяє швидкій маршрутизації. В протоколі IPv6 опції не є частиною основного заголовку. Завдяки цьому розмір заголовку IPv6 пакету завжди постійний. Це сприятиме розробці швидкісних апаратних маршрутизаторів, які зможуть приймати рішення про маршрутизацію за значно меншу кількість тактів.

Таким чином формат заголовку IPv4 пакету містить багато полів, які не використовуються. Через це формат заголовку IPv6 пакету містить істотні відмінності від формату заголовку IPv4, що сприятиме більш ефективному використанню смуги пропускання каналів зв’язку та обчислювальних ресурсів маршрутизаторів.

[1]. Prefix Space and AS Count by Country. http://www.caida.org/analysis/geopolitical/bgp2country/data/source_add_pre_as.txt

Далі – “Теоретичні відомості про маршрутизацію для IPv6”

Опубліковано на сайті: “IPv6 українською

Advertisements

Залишити відповідь

Заповніть поля нижче або авторизуйтесь клікнувши по іконці

Лого WordPress.com

Ви коментуєте, використовуючи свій обліковий запис WordPress.com. Log Out / Змінити )

Twitter picture

Ви коментуєте, використовуючи свій обліковий запис Twitter. Log Out / Змінити )

Facebook photo

Ви коментуєте, використовуючи свій обліковий запис Facebook. Log Out / Змінити )

Google+ photo

Ви коментуєте, використовуючи свій обліковий запис Google+. Log Out / Змінити )

З’єднання з %s

%d блогерам подобається це: