Diplomarbeit Skalierbare Hochverfügbarkeitslösungen mit Lastverteilung für E-Commerce Sites Mai 2000
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2.1.3.2 IP - Internet Protocol
Innerhalb der TCP/IP-Protokollfamilie ist IP für die Weiterleitung der Daten zuständig. Das IP hat generell die Aufgabe, IP-Pakete richtig zuzustellen. Dazu muß das Protokoll diverse Aufgaben übernehmen bzw. als Dienst den höheren Schichten zur Verfügung stellen. Zu den Aufgabengebieten des IP zählen:
Jedes IP-Datenpaket wird als gänzlich unabhängiges Datenpaket durch das Netzwerk an den jeweils adressierten Empfänger übermittelt. Verbindungsaufbau oder Verbindungsabbau fallen nicht in den Zuständigkeitsbereich des IP. Ermittlung und Realisierung des optimalen Weges zwischen Sender und Empfänger für jedes Datenpaket sind die Hauptaufgaben des IP. Es können unterschiedliche Wege durch das Internet benutzt werden, da keine Routen festgelegt werden müssen. Dies kann vorteilhaft bei Leitungsausfall oder Unterbrechungen sein.
Das IP stellt keine gesicherte Verbindung zur Verfügung, es verläßt sich hier auf die Protokolle der höheren Schichten, die die Ende-zu-Ende-Kontrolle übernehmen. IP kann auch keine verlorenen (oder von der darunterliegenden Schicht abgelehnte) Datenpakete neu generieren und erneut übertragen. Genausowenig ist es seine Aufgabe, Datenpakete reihenfolgerichtig beim Empfänger abzuliefern. Dies fällt alles in den Zuständigkeitsbereich der Transportschicht (Schicht 4). IP ist in RFC 791 spezifiziert.20
IP-Pakete sind zusammengesetzt aus dem Kopf (Header), bestehend aus der jeweils 32 Bit breiten Quell- und Zieladresse, Optionsbits und Prüfsummenbits, sowie dem Rumpf mit den Nutzdaten (siehe Abb. 2.6).


Abbildung 2.6 : Der Header des IP-Protokolls22

Die Version beschreibt die Versionsnummer des verwendeten IP-Paketes, mit dem das Datagramm erstellt wurde. Die Headerlänge (IHL) bestimmt die Länge des IP-Headers in 32-Bit-Einheiten. Mit Hilfe des Servicetyps (Type of Service) wird die Wichtigkeit eines IP-Paketes bestimmt. Hier wird festgelegt, auf welche Art oder welchen Weg das Paket übertragen werden soll (z.B. geringe Verzögerung, hoher Datendurchsatz, sichere Route). Die Gesamtlänge (Total Length) gibt die Länge des gesamten IP-Paketes in Bytes an. Mit Hilfe der Identification können fragmentierte (aufgeteilte) Datenpakete wieder zugeordnet und zusammengeführt werden. Die Flags legen fest, ob ein Datenpaket fragmentiert werden darf. Der Fragment-Offset hilft, die fragmentierten Teile eines Datenpaketes wieder in der richtigen Reihenfolge zusammenzusetzen. Der Fragment-Offset numeriert die fragmentierten Paketteile. Wenn ein IP-Paket ins Netz geschickt wird, ist der Zielrechner eventuell nicht erreichbar. Das IP-Paket kursiert daher im Netz. Bei jeder Weitergabe durch einen Router wird der Zähler (Time to Live) um eins verringert. Ist der Wert auf Null, wird das IP-Paket gelöscht bzw. nicht mehr weitergeleitet. Im Protokollfeld (Protocol) wird festgehalten, welche weiteren Protokolle im IP-Paket eingebettet sind (z.B. TCP, UDP, ICMP). Die Header-Prüfsumme (Header-Checksum) wird berechnet, um die Unversehrtheit eines Headers zu gewährleisten. Beim Zielrechner wird die Prüfsumme neu berechnet und mit der übertragenen Prüfsumme verglichen, um eventuelle Fehler zu erkennen. Quell- und Ziel-IP-Adresse enthalten die Adresse des Senders bzw. Empfängers.
Mit der IP-Option können Optionen festgelegt werden, die Einschränkungen bzw. Informationen zum Weiterleiten der Daten enthalten. Sie können auch für die Fehlersuche im Netz benutzt werden.


20vgl. <8>
22vgl. [5], S. 443; [7], S. 4-3
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