Protocollo Internet

Funzione

Il protocollo Internet riceve informazioni da un computer di origine a un computer di destinazione. Invia queste informazioni sotto forma di pacchetti.

Ci sono due versioni del protocollo Internet attualmente in uso: IPv4 e IPv6, con IPv4 che è la versione più usata. L'IP dà ai computer un indirizzo IP per identificarsi a vicenda, proprio come un tipico indirizzo fisico.

IP è il protocollo principale del livello Internet della Internet Protocol Suite, che è un insieme di protocolli di comunicazione composto da sette livelli di astrazione (vedi modello OSI),

Lo scopo e il compito principale dell'IP è la consegna dei datagrammi dall'host di origine (computer sorgente) all'host di destinazione (computer ricevente) in base ai loro indirizzi. Per raggiungere questo obiettivo, IP include metodi e strutture per mettere tag (informazioni sull'indirizzo, che fanno parte dei metadati) all'interno dei datagrammi. Il processo di mettere questi tag sui datagrammi è chiamato incapsulamento.Pensate ad un'anologia con il sistema postale. IP è simile al sistema postale degli Stati Uniti in quanto permette ad un pacchetto (un datagramma) di essere indirizzato (incapsulamento) e messo nel sistema (Internet) dal mittente (host sorgente). Tuttavia, non c'è un collegamento diretto tra mittente e destinatario. 

Il pacchetto (datagramma) è quasi sempre diviso in pezzi, ma ogni pezzo contiene l'indirizzo del destinatario (host di destinazione). Alla fine, ogni pezzo arriva al destinatario, spesso per vie diverse e in tempi diversi. Questi percorsi e tempi sono anche determinati dal sistema postale, che è l'IP. Tuttavia, il sistema postale (nei livelli di trasporto e di applicazione) rimette insieme tutti i pezzi prima della consegna al destinatario (host di destinazione).

Nota: IP è in realtà un protocollo senza connessione, il che significa che il circuito verso il destinatario (host di destinazione) non ha bisogno di essere impostato prima della trasmissione (dall'host sorgente). Continuando l'analogia, non c'è bisogno di una connessione diretta tra l'indirizzo fisico di ritorno sulla lettera/pacchetto e l'indirizzo del destinatario prima che la lettera/pacchetto venga inviata.

Originariamente, IP era un servizio di datagrammi senza connessione in un programma di controllo della trasmissione creato da Vint Cerf e Bob Kahn nel 1974. Quando il formato e le regole furono applicate per permettere le connessioni, fu creato il Transmission Control Protocol orientato alla connessione. I due insieme formano l'Internet Protocol Suite, spesso indicato come TCP/IP.

Il protocollo Internet versione 4 (IPv4) è stata la prima versione principale di IP. Questo è il protocollo dominante di Internet. Tuttavia, iPv6 è attivo e in uso, e la sua diffusione sta aumentando in tutto il mondo.

L'indirizzamento e il routing sono gli aspetti più complessi dell'IP. Tuttavia, l'intelligenza nella rete si trova nei nodi (punti di interconnessione della rete) sotto forma di router che inoltrano i datagrammi al prossimo gateway conosciuto sul percorso verso la destinazione finale. I router usano i protocolli di gateway interni (IGP) o esterni (EGP) per aiutare a prendere decisioni di inoltro delle rotte. Le rotte sono determinate dal prefisso di routing all'interno dei datagrammi. Il processo di routing può quindi diventare complesso. Ma alla velocità della luce (o quasi) l'intelligenza di routing determina il percorso migliore, e i pezzi di datagramma e i datagrammi alla fine arrivano tutti a destinazione

Pacchetti IP

I pacchetti IP o datagrammi hanno due parti. La prima parte è l'intestazione, che è come un'etichetta su una busta. La seconda parte è il payload, che è come la lettera dentro una busta. L'intestazione contiene gli indirizzi IP di origine e di destinazione, e alcune informazioni extra. Queste informazioni sono chiamate metadati e riguardano il pacchetto stesso. Mettere i dati in un pacchetto con un'intestazione è l'incapsulamento.

Routing

Ogni computer su una rete fa una sorta di routing. I computer dedicati parlano tra loro per capire dove inviare i pacchetti. Questi computer sono chiamati router e parlano usando protocolli di routing.

Ad ogni salto nel viaggio di un pacchetto, un computer legge l'intestazione. Il computer vede l'indirizzo IP di destinazione e capisce dove inviare il pacchetto.

Affidabilità

ARPANET, il primo antenato di internet, fu progettato per sopravvivere a una guerra nucleare. Se un computer fosse stato distrutto, la comunicazione tra tutti gli altri computer avrebbe continuato a funzionare. Le reti di computer seguono ancora questo stesso design.

I computer che parlano tra loro gestiscono le funzioni "intelligenti" per semplificare le reti di computer. I nodi finali controlleranno gli errori invece di un'autorità centrale. Mantenere le cose "intelligenti" sui computer o nodi finali segue il principio end-to-end.

Il protocollo Internet invia pacchetti senza assicurarsi che arrivino in modo sicuro. Questa è la consegna best-effort, ed è inaffidabile. I pacchetti possono essere incasinati, persi, duplicati o ricevuti fuori ordine. Protocolli di livello superiore come il Transmission Control Protocol (TCP) assicurano che i pacchetti siano consegnati correttamente. IP è anche senza connessione, quindi non tiene traccia delle comunicazioni.

Il protocollo Internet versione 4 (IPv4) usa un checksum per controllare gli errori in un header IP. Ogni checksum è unico per una combinazione fonte/destinazione. Un nodo di routing genera un nuovo checksum quando riceve un pacchetto. Se il nuovo checksum è diverso da quello vecchio, il nodo di routing sa che il pacchetto è cattivo e lo butta via. IPv6 presuppone che un altro protocollo controlli gli errori e lascia fuori il checksum. Questo per migliorare le prestazioni.

Storia

Nel 1974, l'Institute of Electrical and Electronics Engineers pubblicò un documento chiamato "A Protocol for Packet Network Intercommunication". Il documento descriveva un modo per i computer di parlare tra di loro usando il Packet Switching. Una grande parte di questa idea era il "Transmission Control Program". Il Transmission Control Program era troppo grande, così si è diviso in TCP e IP. Questo modello è ora chiamato DoD Internet Model e Internet Protocol Suite, o modello TCP/IP.

Le versioni da 0 a 3 di IP erano sperimentali, e utilizzate tra il 1977 e il 1979.

Gli indirizzi IPv4 si esauriranno, perché il numero di indirizzi possibili è finito. Per risolvere questo problema, l'IEEE ha creato IPv6 che ha ancora più indirizzi. Mentre IPv4 ha 4,3 miliardi di indirizzi, IPv6 ne ha 340 undecilioni. Questo significa che non saremo mai a corto di indirizzi IPv6. IPv5 era riservato all'Internet Stream Protocol, che veniva usato solo in via sperimentale.