Protocolo Internet

Função

O Protocolo Internet obtém informações de um computador de origem para um computador de destino. Ele envia essas informações sob a forma de pacotes.

Existem duas versões do Protocolo Internet atualmente em uso: IPv4 e IPv6, sendo o IPv4 a versão mais utilizada. O IP também dá aos computadores um endereço IP para se identificarem uns aos outros, muito parecido com um endereço físico típico.

IP é o protocolo primário na camada Internet do Conjunto de Protocolos Internet, que é um conjunto de protocolos de comunicação que consiste em sete camadas de abstração (ver modelo OSI),

O principal objetivo e tarefa do IP é a entrega de datagramas do host de origem (computador de origem) para o host de destino (computador receptor) com base em seus endereços. Para conseguir isto, IP inclui métodos e estruturas para colocar tags (informações de endereço, que fazem parte dos metadados) dentro dos datagramas. O processo de colocar essas tags nos datagramas é chamado de encapsulamento. Pense em uma anologia com o sistema postal. O IP é semelhante ao Sistema Postal dos EUA, pois permite que um pacote (um datagrama) seja endereçado (encapsulamento) e colocado no sistema (a Internet) pelo remetente (hospedeiro fonte). Entretanto, não há ligação direta entre o remetente e o receptor. 

O pacote (datagrama) é quase sempre dividido em peças, mas cada peça contém o endereço do receptor (hospedeiro de destino). Eventualmente, cada peça chega ao receptor, muitas vezes por rotas diferentes e em momentos diferentes. Essas rotas e horários também são determinados pelo Sistema Postal, que é o IP. Entretanto, o Sistema Postal (nas camadas de transporte e aplicação) reúne todas as peças de volta antes da entrega ao receptor (host de destino).

Nota: IP é na verdade um protocolo sem conexão, o que significa que o circuito para o receptor (host de destino) não precisa ser configurado antes da transmissão (pelo host de origem). Continuando a analogia, não há necessidade de haver uma conexão direta entre o endereço físico de retorno na carta/embalagem e o endereço do destinatário antes que a carta/embalagem seja enviada.

Originalmente, IP era um serviço de datagramas sem conexão em um programa de controle de transmissão criado pela Vint Cerf e Bob Kahn em 1974. Quando formato e regras foram aplicados para permitir conexões, foi criado o Protocolo de Controle de Transmissão Orientado para Conexões. Os dois juntos formam o Conjunto de Protocolo de Internet, muitas vezes referido como TCP/IP.

O Protocolo Internet versão 4 (IPv4) foi a primeira versão principal do IP. Este é o protocolo dominante da Internet. Entretanto, o iPv6 está ativo e em uso, e sua implantação está aumentando em todo o mundo.

O endereçamento e o roteamento são os aspectos mais complexos do IP. Entretanto, a inteligência na rede está localizada em nós (pontos de interconexão de rede) na forma de roteadores que encaminham os datagramas para o próximo gateway conhecido na rota para o destino final. Os roteadores usam protocolos de gateway interno (IGPs) ou protocolos de gateway externo (EGPs) para ajudar na tomada de decisões de encaminhamento de rotas. As rotas são determinadas pelo prefixo de roteamento dentro dos datagramas. O processo de roteamento pode, portanto, tornar-se complexo. Mas à velocidade da luz (ou quase) a inteligência do roteamento determina a melhor rota, e os pedaços de datagramas e datagramas acabam por chegar ao seu destino.

Pacotes IP

Os pacotes IP ou datagramas têm duas partes. A primeira parte é o cabeçalho, que é como uma etiqueta em um envelope. A segunda parte é a carga útil, que é como a carta dentro de um envelope. O cabeçalho contém os endereços IP de origem e destino, e algumas informações extras. Esta informação é chamada metadados, e é sobre o próprio pacote. Colocar dados em um pacote com um cabeçalho é um encapsulamento.

Roteiro

Cada computador em uma rede faz algum tipo de roteamento. Computadores dedicados conversam uns com os outros para descobrir para onde enviar pacotes. Esses computadores são chamados de roteadores, e falam usando protocolos de roteamento.

Ao longo de cada salto na viagem de um pacote, um computador lê o cabeçalho. O computador vê o endereço IP de destino e descobre para onde enviar o pacote.

Confiabilidade

ARPANET, o primeiro ancestral da Internet, foi projetada para sobreviver a uma guerra nuclear. Se um computador fosse destruído, a comunicação entre todos os outros computadores ainda funcionaria. As redes de computadores ainda seguem este mesmo projeto.

Os computadores que falam uns com os outros lidam com as funções "inteligentes" para simplificar as redes de computadores. Os nós finais verificarão a existência de erros ao invés de uma autoridade central. Manter as coisas "inteligentes" nos computadores finais ou nós segue o princípio de ponta a ponta.

O Protocolo Internet envia pacotes sem garantir que eles cheguem com segurança. Esta é uma entrega de melhor esforço, e não é confiável. Os pacotes podem ser bagunçados, perdidos, duplicados ou recebidos fora de ordem. Protocolos de nível superior como o Protocolo de Controle de Transmissão (TCP) garantem que os pacotes sejam entregues corretamente. O IP também é sem conexão, portanto, não mantém o controle das comunicações.

O Protocolo Internet Versão 4 (IPv4) utiliza um checksum para verificar a existência de erros em um cabeçalho IP. Cada soma de verificação é exclusiva para uma combinação fonte/destino. Um nó de roteamento gera uma nova soma de verificação quando recebe um pacote. Se o novo checksum for diferente do antigo, o nó de roteamento sabe que o pacote é ruim e o joga para fora. O IPv6 assume que outro protocolo irá verificar se há erros e deixa de fora a soma de verificação. Isto é para melhorar o desempenho.

História

Em 1974, o Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos publicou um artigo chamado "A Protocol for Packet Network Intercommunication". O documento descrevia uma forma de os computadores falarem uns com os outros usando a Troca de Pacotes. Uma grande parte desta idéia foi o "Programa de Controle de Transmissão". O Programa de Controle de Transmissão era muito grande, por isso se dividia em TCP e IP. Este modelo agora é chamado de Modelo DoD Internet e Suíte de Protocolo Internet, ou o Modelo TCP/IP.

As versões 0 a 3 da IP foram experimentais, e utilizadas entre 1977 e 1979.

Os endereços IPv4 vão se esgotar, porque o número de endereços possíveis é finito. Para corrigir isso, o IEEE fez IPv6 que tinha ainda mais endereços. Enquanto o IPv4 tem 4,3 bilhões de endereços, o IPv6 tem 340 undecillion deles. Isto significa que nunca vamos ficar sem endereços IPv6. O IPv5 foi reservado para o Internet Stream Protocol, que foi usado apenas experimentalmente.