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http://tools.ietf.org/html/rfc791

Introdução

IP foi projetado para interconectar computadores em redes com sistemas de comutação de pacotes.
Prevê a transmissão de datagramas de fontes para o destino.
Também provê fragmentação e remontagem de datagramas se necessário.
Limitado para prover funções de entrega de um pacote de bits (end-to-end), não há mecanismos de controle (entrega confiável, sequenciamento, controle de fluxo)
É chamado de host-to-host (Camada de Rede), e usa de protocolos de nível mais baixo para carregar o datagrama nas redes locais.

Operação

São basicamente duas funções: endereçamento e fragmentação.
A seleção de um caminho para uma transmissão: roteamento.
São usados campos do cabeçalho para a fragmentação.
O IP trata cada datagrama como uma entidade independente.
O serviço é oferecido um quatro mecanismos chaves: ToS (Type of Service), Options, Checksum e TTL(Time to Live).
O ToS influencia no QoS, na escolha de parâmentros de tranmissão, a rede a ser utilizada no próximo hop(salto)...
O TTL indica o número de saltos que podem ser feitos pelo datagrama até sua "auto-destruição".
O "Options" provê funções pouco usadas de segurança, roteamento especial, timestamp (eventos identificados por sequência de caracteres geralmente indicando a hora ou a data)
o Checksum é usado para verificar se não houve erro no datagrama. Os erros detectados são reportados por uma mensagem ICMP.
Não há controle de erro, retransmissões ou controle de fluxo.

Overview

Protocolo da camada de rede, faz a interface entre o transporte e a "rede local".

Exemplo de operação

O módulo internet pega dados fornecidos por uma aplicação e adiciona um cabeçalho (datagrama) com alguns parâmetros, como destino e fonte (endereço local).
Após enviado para a rede local, a interface de rede adiciona um novo cabeçalho, reenviando para uma próxima rede local.
Uma nova interface de rede recebe o datagrama e percebe que este está direcionado a uma outra rede e reenvia o datagrama.
Isso até que seja atingido o host final.
Obs.: A transferência dentro da rede local é feita por um protocolo nível abaixo (como o CSMA/CD).

Descrição de funções

A função do IP é transportar datagramas em redes interconectadas. Tudo isto através de de módulos situados pelo caminho que redirecionam o datagrama de acordo com o endereço de destino.

Endereçamento:
- Módulo de internet mapeia IPs para endereços locais, este protocolo lida com endereços.
- Classes:
  - A: início(bit) - 0, 7 bits - rede, 24 bits - endereço local
  - B: início - 10, 14 bits - rede, 16 bits - endereço local
  - C: início - 110, 21 bits - rede, 8 bits - endereço local
- Um host pode ter várias interfaces e assim vários endereços lógicos (IP).

Fragmentação:
- Quantidade de dados pode ser maior que o máximo permitido (MTU), assim acontece a fragmentação.
- Os campos:
  - id: permanece o mesmo
  - Bytes: número de bytes de dados
  - offset: quantos bytes existem antes destes (múltiplo de 8)
  - flag: 1 (mais fragmentos) ou 0 (sem mais fragmentos)

Gateways

Implementam IP e GGP(Gateway to Gateway Protocol)
Não há implementação de protocolos de camadas superiores
Passagem de datagramas para redes posteriores.

Especificação

Versão (4 bits): versão do protocolo
IHL (4 bits): Tamanho do cabeçalho (palavras de 32 bits)
Type of Service (8 bits): parâmetros de QoS.
- Bits 0-2: Precedência
  - 111 - Controle de Rede
  - 110 - Controle entre redes
  - 101 - CRITIC/ECP
  - 100 - Sobrescrita Flash
  - 011 - Flash
  - 010 - Intermediário
  - 001 - Prioridade
  - 000 - Rotina
- Bit 3: Normal ou baixo delay
- Bit 4: Normal ou alta vazão
- Bit 5: Normal ou alta confiança
- Bits 6-7: Uso futuro
- Obs: Isso pode aumentar o custo da transmissão.
Comprimento do datagrama (16 bits): Tamanho total do datagrama (cabeçalho mais dados). Assim na teoria o maior valor aqui seria 65535 bytes.
Identificador (16 bits): id do datagrama, usado p/ fragmentação.
Flags (3 bits)
- Bit 0: reservado, sempre 0.
- Bit 1: pode ou não fragmentar (0-1)
- Bit 2: não tem ou tem mais fragmentos (0-1)
Fragment Offset (13 bits): usado na fragmentação, usa unidades de 8 octetos (64 bits)
TTL (8 bits): Indica o máximo de saltos do datagrama.
Protocolo da camada superior (8 bits)
Checksum (16 bits): Soma todas as palavras de 16 bits e armazena o complemento de 1, usado p/ detecção de erros.
Endereço Fonte (32 bits)
Endereço Destino (32 bits)
Opções (Variável): podem existir ou não.
- 2 Casos:
  - Um octeto de "option-type"
  - Um octeto de "option-type mais um "option-lenght" e os octetos de "option-data".

- Para o primeiro caso:
  - 1 bit flag de cópia: esta opção deve ou não ser copiada em todos os fragmentos(1-0)
  - 2 bits para a classe: 0 - controle, 1 e 3 - reservados para uso futuro, 2 - debug/medição.
  - 5 bits para o número da opção
- Exemplos:
  - 00000000 - Fim da lista de opções
  - 00000001 - No Operation: pode ser usada entre opções.
  - [10000010][00001011] - Segurança: A segunda sequência de bits indica o tamanho (11). A partir deste serão 16 bits para especificar um nível de segurança, 16 bits para compartimento, 16 bits para manipular restrições e 24 bits para um código de controle de transmissão (separar tráfego e definir comunidades controladas). Vê-se que são 11 octetos!
  - 10000011 - Fonte solta e registro de rota: Tamanho variável, permite a fonte do datagrama prover informações sobre a rota, além de registrar a rota que está sendo percorrida. Possui um ponteiro, que aponta para a próxima rota a ser seguida. Ele faz isso substituindo os campos de destino e fonte.
  - 10001001 - Fonte estrita e registro de rora: Igual o acima, a diferença é que o próximo endereço nesse caso é sempre direto, já no "loose" (solta) podem ser passados vários elementos até o próximo endereço especificado.
  - 00000111 - Record Route: Tamanho variável, registra rotas através de um ponteiro. Se não cabe mais endereços, para de gravar, se cabe parcialmente um endereço dá erro e o pacote é descartado.
  - [10001000][00000100] - Identificador de fluxo: Forncede um meio para identificar fluxos (SATNET 16 bits) em redes que não suportam o conceito de fluxo.
  - 01000100 - Internet Timestamp: sequências de tempo que podem indicar eventos. Tamanho variável. Tem uma flag de 2 bits, que se for 0 só acontece o timestamp, se for 1 cada timestamp é marcado pelo endereço da entidade, e se for 3 o campo de endereço é pré-especificado. Possui os campos: lenght (que pega o tamanho até o fim da flag), pointer, overflow (número de módulos que não vão registrar timestamp), flag, internet address, timestamp.
  - Padding: Tamanho variável, para garantir que o cabeçalho encerre em um limite de 32 bits.

Observações

É possível que um host possua vários IPs, ou que um único IP corresponda a uma rede local inteira, ou seja, vários hosts.
Todo módulo de internet deve ser capaz de passar um datagrama de 68 bytes sem fragmentação, visto que o cabeçalho pode chegar a 60 bytes e o menor fragmento tem 8 bytes.
Todo módulo de internet deve ser capaz de receber 576 bytes, fragmentados ou em apenas um datagrama.
Erros são reportados em mensagens ICMP.

Interfaces:
- Enviando

SEND (src, dst, prot, TOS, TTL, BufPTR, len, Id, DF, opt => result)

   where:

     src = source address
     dst = destination address
     prot = protocol
     TOS = type of service
     TTL = time to live
     BufPTR = buffer pointer
     len = length of buffer
     Id  = Identifier
     DF = Don't Fragment
     opt = option data
     result = response
       OK = datagram sent ok
       Error = error in arguments or local network error

- Recebendo:

RECV (BufPTR, prot, => result, src, dst, TOS, len, opt)

   where:

     BufPTR = buffer pointer
     prot = protocol
     result = response
       OK = datagram received ok
       Error = error in arguments
     len = length of buffer
     src = source address
     dst = destination address
     TOS = type of service
     opt = option data

RFC 791 - IPv4

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Introdução

Operação

Overview

Exemplo de operação

Descrição de funções

Gateways

Especificação

Observações