INTERNET AND INTERNET PROTOCOL VERSION 4 (IPv4) Outline A bit of - PowerPoint PPT Presentation

INTERNET AND INTERNET PROTOCOL VERSION 4 (IPv4)

Outline à A bit of history à The TCP/IP protocol architecture à IPv4 General Features à The protocol

A BIT OF HISTORY

A Research Project à It’s the 7O’s à DARPA (Defense Advanced Research Project Agency) à Stanford University and BBN (Bolt, Beranek and Newman)

A VERY INNOVATIVE Network à Packet switching à Heterogeneous computers à For US research institutions

à Arpanet network, at first a research network, later becomes The Internet

The Internet Protocol Suite à Completed by the end of the 7O ’ s

à The two main protocols are: à IP: Internet Protocol à TCP: Transmission Control Protocol à Often called the TCP/IP protocol suite

Internet à It’s the largest computer network à A “ network of networks” à Extremely high growth rate

THE TCP/IP PROTOCOL ARCHITECTURE

Features à Several other protocols à UDP (User Datagram Protocol) à NFS (Network File System) à ARP (Address Resolution Protocol)

à A public domain standard à Vendor independent à RFC (Request For Comment)

Architectural Model NFS ¡ Applica;on ¡ Telnet ¡ FTP ¡ RTP ¡ Presenta;on ¡ XDR ¡ SMTP ¡ SNMP ¡ HTTP ¡ Session ¡ RPC ¡ Transport ¡ TCP ¡ UDP ¡ Rou;ng ¡ ¡ Protocols ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ Network ¡ IGMP ¡ ICMP ¡ IP ¡ ARP ¡ Data ¡link ¡

Encapsula;on ¡ Data ¡ Data ¡ UDP ¡ Data ¡ UDP ¡ Data ¡ IP ¡ UDP ¡ Data ¡ IP ¡ UDP ¡ Data ¡ MAC ¡ IP ¡ UDP ¡ Data ¡ MAC ¡ IP ¡ UDP ¡ Data ¡ Network

Layers 1 and 2 NFS ¡ Applica;on ¡ Telnet ¡ FTP ¡ RTP ¡ Presenta;on ¡ XDR SMTP ¡ SNMP ¡ HTTP ¡ Session ¡ RPC Transport ¡ TCP ¡ UDP ¡ Rou;ng ¡ ¡ Protocols ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ IGMP ¡ Network ¡ ICMP ¡ IP ¡ ARP ¡ Not ¡specified ¡(any ¡can ¡be ¡used) ¡ Data ¡link ¡

Hierarchy ¡ IP ¡net ¡ ¡1 ¡ H4 ¡ R4 ¡ R1 ¡ xDSL ¡ Ethernet ¡ IP ¡net ¡ IP ¡net ¡ CDN ¡ ATM ¡ 9 ¡ 7 ¡ xDSL ¡ R3 ¡ R2 ¡ WIFI ¡ R5 ¡ H2 ¡ H3 ¡ Ethernet ¡ IP ¡net ¡3 ¡ IP ¡net ¡6 ¡

IPV4 GENERAL FEATURES

IP: Internet Protocol NFS ¡ Applica;on ¡ Telnet ¡ FTP ¡ RTP ¡ XDR ¡ Presenta;on ¡ SMTP ¡ SNMP ¡ HTTP ¡ RPC ¡ Session ¡ TCP ¡ UDP ¡ Transport ¡ Rou;ng ¡ Protocols ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ IGMP ¡ Network ¡ ICMP ¡ IP ¡ ARP ¡ Data ¡link ¡

IP: Internet Protocol à Packet based à Connectionless (datagram) service

à Not a reliable service à Old protocol ... à ... but not yet obsolete Today: IPv4 Tomorrow: (finally …) IPv6

Datagram vs Connection Oriented à Packets travel independently of each other à Possibly on different paths

à Possible out of order delivery à Bandwidth Management is difficult

à Lower complexity à Heard that before? à Robust à It can naturally adapt to traffic and topology changes (faults) à Suitable to “ data ” (bursty) traffic

On the Other Hand à Problematic when realizing carrier grade services à Quality of service à Fast fault recovery

Internet Protocol à Packet format à Segmentation and reassembly à Addressing à Routing à Service classes

PACKET FORMAT

IPv4 Header Format 32 bits VER ¡ HLEN ¡ ToS ¡ Total ¡Length ¡ Fragment ¡ ¡ IdenCfier ¡ Flag ¡ Offset ¡ TTL ¡ Protocol ¡ Checksum ¡(on ¡header) ¡ Source ¡Address ¡ DesCnaCon ¡Address ¡ OpCons ¡ PAD ¡

Options à TLV (type-length-value) format à E.g., Source Routing, Route Recording, Timestamp à PAD: padding

FRAGMENTATION AND REASSEMBLY

Fragmenta;on ¡ Needed ¡when ¡links ¡have ¡different ¡ MTU ¡(Maximum ¡Transmission ¡Unit) ¡ Net ¡3 ¡ Net ¡1 ¡ MTU=1500 ¡ MTU=1500 ¡ Net ¡2 ¡ MTU=620 ¡ R1 ¡ R2 ¡

R1 ¡Fragments ¡Packets ¡ 20 bytes 1480 bytes Header ¡ Payload ¡ Header ¡ First ¡600 ¡bytes ¡ Header ¡ Another ¡600 ¡bytes ¡ Last ¡280 ¡ Header ¡ bytes ¡

Fragmentation à (Almost) original header on each fragment à Fragments might get to the destination out of order à Added complexity in reassembly

Reassembly à At the final destination or at an intermediate router (unlikely) à Reassembly timer is started on first fragment of packet

à Fragments of same packet have same fragment identifier à Discarded if not complete by timer expiration

Fragmentation Fields Fragment ¡ ¡ IdenCfier ¡ Flag ¡ Offset ¡ à Flag à O: set to O à DF: Don ’ t Fragment à MF: More Fragments à O on last fragment à Fragment Offset à In 8 byte multiples

R1 ¡Fragments ¡Packets ¡ 20 bytes 1480 bytes Header ¡ Payload ¡ Header ¡ First ¡600 ¡bytes ¡ Offset=0 ¡ MF=1 ¡ Header ¡ Another ¡600 ¡bytes ¡ offset=75 ¡ MF=1 ¡ Header ¡ Last ¡280 ¡ offset=150 ¡ bytes ¡ MF=0 ¡