IPv4/Header

IPv4/Header - Metadaten eines IP-Datagramms

Beschreibung

0-3	4-7	8-13	14-15	16-18	19-23	24-27	28-31
Version	IHL	DSCP	ECN	Gesamtlänge				H e a d e r
Identifikation				Flags	Fragment Offset
TTL		Protokoll		Header-Prüfsumme
Sender-IP-Adresse
Empfänger-IP-Adresse
Optionen
Optionen						Padding
Payload

IPv4-Header ist mindestens (meist) 20 Bytes lang

Bei Übertragung auf Basis von Ethernet folgt er dem Ethernet-Typfeld, das für IPv4-Pakete auf 0800₁₆ festgelegt ist

• Auf anderen Übertragungsmedien und Protokollen kann der Header auch der erste Eintrag sein
• Im Typfeld des Ethernet-Frames wird für IPv4 0800₁₆ eingetragen

Optionen

IPv4 bietet verschiedene, größtenteils ungenutzte Optionen, die den Header bis auf 60 Bytes (in 4-Byte-Schritten) verlängern können Ohne Optionen ist der IPv4-Header 20 Bytes lang

• Wortlänge 32 Bit (4 Byte)
• Daten im Feld Optionen können den Header auf maximal 60 Byte (in 32-Bit-Worten) verlängern (selten)

Version

Version des IP-Protokolls

• Hier Version 4

Internet Header Length

IHL

Länge des IP-Protokoll-Kopfes in 32-Bit-Worten an

• Die minimale Länge beträgt 5 Worte, was auch der Normalfall ist
• Vergrößerung durch Angabe von Optionen

Differentiated Services Code Point

DSCP

Eine spezielle Bedeutung kommt in modernen Implementierungen dem früheren Feld Type of Service (ToS) im zweiten Oktett des IPv4-Headers zu

• Ursprünglich diente dieses Feld bei der Vermittlung eines Datenpaketes als Entscheidungshilfe für die beteiligten Router bei der Wahl der Übertragungsparameter
• In modernen Implementierungen wird dieses Feld im Zusammenhang mit der network congestion avoidance (Vermeidung von Überlastungen) verwendet

Das ToS-Feld wurde durch das DS-Feld (differentiated services) ersetzt

• dessen erste sechs Bit als differentiated services code point (DSCP) und
• dessen letzte beiden Bit als explicit congestion notification (ECN) benutzt werden

ECN

Servicetypen

Mit den Precedence-Bit (0-2) kann eine Priorität von 0 - 7 angegeben werden

• 1000 Minimize-delay
• 0100 Maximize throughput
• 0010 Maximize reliability
• 0001 Minimize monetary costs
• 0000 Normal service
• Bit 7 ohne Bedeutung (reserviert)

Servicetypen werden nicht von allen Routern unterstützt

Gesamtlänge

Länge des Paketes in Byte inklusive Header

• Maximale Paketgröße 65.535 Byte (16 Bit - Feld)

Identifikation

Eine eindeutige Identifikation (Zähler)

• Diese Kennungen sollten sich nur nach längeren Zeitabständen wiederholen
  • um nicht mit verspäteten PDU in Konflikt zu kommen

TTL

Time To Live

Anzahl der Router, die ein IP-Datagramm passieren darf

Problem

• Beim Routen durch vermaschte Netze, können Datagramme/ Fragmente ziellos und unendlich lange kreisen
• Die verbrauchten Ressourcen können ein Netzwerk bis zum Stillstand belasten

Lösung

• Jeder Knoten (Router) verringert diesen Wert um mindestens 1
• Hält ein Router ein Paket länger als eine Sekunde, verringert er die TTL um 1 je weitere Sekunde
• Bei Erreichen des Wertes "0", wird Paket verworfen

Sender-IP-Adresse

32-Bit IP-Adresse (IPv4)

Unabhängig von zugrundeliegender Netztechnologie

• Das Internet-Protokoll definiert also eine rein logische Netztopologie

Vergabe der IP-Adressen

• wird international von der IANA (Internet Assigned Numbers Association) geregelt
• die IANA verteilt die Organisation auf mehrere Unterorganisationen
• Die in Europa zuständige Organisation ist das RIPE (Réseaux IP Européens)

Flags

DF, MF

DF (Don‘t Fragment)

• 0 = May Fragment
• 1 = Don‘t Fragment

MF (More Fragment)

• 0 = Last Fragment
• 1 = More Fragment

Fragment Offset

Fragmentabstand

• Länge relativ zum Beginn des ursprünglichen Datagrams

Protokoll

Nummer des Transportprotokolls

Legt fest, welches Protokoll für die Weiterverarbeitung auf 03 zuständig ist (demultiplexing)

• gemäß RFC 1700 (Assigned Numbers)
• /etc/protocol
• %SYSTEMROOT%\system32\drivers\etc\protocol

Ausgewählte IP-Protokollnummern

Header-Prüfsumme

Prüfsumme

• wird über den gesamten IP Header berechnet

Berechnung beim Sender

• setze das checksum Feld auf 0
• XOR über alle 16-bit Worte im Header
• das Ergebnis wird bitweise invertiert und stellt dann den Wert für das checksum Feld dar

Check beim Emfänger

• XOR über alle 16-bit Worte im Header (inkl. checksum)
• OK, wenn im Ergebnis alle bits auf 1 stehen

Nutzdaten

• Segmente und Datagramme höherer Protokolle
• Meist TCP oder UDP

Optionen

Erweiterbarkeit des Headers

• Variable Länge (max. 40 Byte)

Source Routing

• Liste von Routern, die ein Datagram durchlaufen soll
• Der genommene Weg wird aufgezeichnet (max. 9 Hops)

loose

Die Angegebenen IP Adressen müssen nicht benachbart sein

strict

Die Angegebenen IP Adressen müssen benachbart sein

• sonst wird das Paket verworfen und eine ICMP source route failed Nachricht an den Sender geschickt
• Source Routing ist nahezu überall abgeschaltet, da es ein Sicherheitsrisiko darstellt (IP Spoofing)

Record Route

Router hängen ihre IP-Adresse an das Optionsfeld an

Zeitstempel

IP-Adresse und Zeitpunkt des Durchlaufes werden aufgezeichnet

Padding

Auffüllen des Wortes auf 32-Bit

Anhang

Siehe auch

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• IPv4/Header/Format