IPv4/Header: Unterschied zwischen den Versionen
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Aktuelle Version vom 6. November 2024, 12:27 Uhr
topic - Beschreibung
Beschreibung
Paketlänge
Ein IP-Paket besteht aus einem Header und den eigentlichen Daten
- Der Datenteil enthält in der Regel ein weiteres Protokoll, meist TCP, UDP oder ICMP
- Die maximale Länge eines IP-Pakets beträgt 65535 Bytes (216−1), die maximale Datenlänge 65515 Bytes (Paketlänge – minimale Headerlänge von 20 Byte)
- Normalerweise beschränkt der Sender die Paketlänge auf diejenige des zugrundeliegenden Mediums
- Bei Ethernet beträgt die sogenannte MTU (Maximum Transmission Unit) 1500 Bytes, da ein Ethernet-Datenpaket maximal 1518 Bytes lang sein darf und 18 Bytes vom Ethernet selbst belegt werden
- Für IP (Header und Daten) stehen also nur 1500 Bytes zur Verfügung
- Deshalb ist die Länge von IP-Paketen oft auf 1500 Bytes festgesetzt
Header-Format
- Der IPv4-Header ist 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
- 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)
01 | 02 | 03 | 04 | 05 | 06 | 07 | 08 | 09 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | ||
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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 | Padding | |||||||||||||||||||||||||||||||
Header-Felder
Option | Beschreibung |
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Version |
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Internet Header Length |
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Differentiated Services Code Point |
Eine spezielle Bedeutung kommt in modernen Implementierungen dem früheren Feld Type of Service (ToS) im zweiten Oktett des IPv4-Headers zu
Das ToS-Feld wurde durch das DS-Feld (differentiated services) ersetzt
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ECN |
Mit den Precedence-Bit (0-2) kann eine Priorität von 0 - 7 angegeben werden
Servicetypen werden nicht von allen Routern unterstützt |
Gesamtlänge |
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Identifikation |
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TTL |
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Sender-IP-Adresse | ; 32-Bit IP-Adresse (IPv4)
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Empfänger-IP-Adresse | |
Flags | |
DF, MF |
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Fragment Offset |
|
Protokoll | ; Nummer des Transportprotokolls
|
Header-Prüfsumme |
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Nutzdaten |
|
Optionen | Erweiterbarkeit des Headers
|
= Source Routing = |
Die Angegebenen IP Adressen müssen nicht benachbart sein
Die Angegebenen IP Adressen müssen benachbart sein
|
= 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 |
Payload |
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
- Die Länge des Paketes in Byte inklusive Protokoll-Kopf
- 16 Bit – Feld (Maximale Paketgröße = 65.535 Byte)
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)
Empfänger-IP-Adresse
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