Saat Anda terhubung ke internet dari ponsel, laptop rumah, atau komputer kantor, semua data yang Anda kirim dan terima akan mengikuti serangkaian proses tertentu. aturan yang sangat ketat yang dikenal sebagai Protokol Internet (IP)Meskipun Anda mungkin tidak menyadarinya, setiap situs web yang Anda kunjungi, setiap email yang Anda kirim, atau setiap panggilan video yang Anda lakukan bergantung padanya untuk memastikan bahwa informasi tersebut sampai (kurang lebih) ke tempat yang seharusnya.
Jauh dari sesuatu yang ajaib, IP adalah sistem yang sangat matang yang menggabungkan pengalamatan, perutean paket, dan fragmentasi data Sehingga berbagai perangkat, dengan sistem operasi yang berbeda dan terhubung oleh jaringan yang sangat beragam, dapat berkomunikasi satu sama lain seolah-olah semuanya merupakan bagian dari satu jaringan global. Kita akan menguraikannya langkah demi langkah agar Anda memahami apa fungsinya, bagaimana cara kerjanya, dan mengapa hal ini sangat penting bagi jaringan saat ini.
Apa itu Protokol Internet (IP) dan apa fungsinya?
Protokol internet, atau singkatnya IP (Protokol Internet)Ini adalah landasan dari rangkaian protokol TCP/IP. Misinya adalah untuk menangani transmisi data dalam bentuk paket antara perangkat yang saling terhubung, tanpa perlu membangun koneksi terlebih dahulu dan tanpa menjamin bahwa semuanya akan sampai dengan sempurna.
Dalam praktiknya, IP bertindak sebagai semacam datagram “perusahaan kurir”Ia menerima blok informasi (datagram), menambahkan header dengan data kontrol (terutama alamat sumber dan tujuan) dan meneruskannya ke jaringan sehingga data tersebut melompat dari router ke router hingga mencapai mesin tujuan, jika semuanya berjalan lancar.
Salah satu fitur utamanya adalah bahwa ini merupakan sebuah protokol. tidak berorientasi pada koneksi dan upaya terbaik.Artinya, tidak ada dialog sebelumnya antara sumber dan tujuan untuk "menegosiasikan" komunikasi, dan IP akan melakukan yang terbaik untuk mengirimkan paket, tetapi tanpa menjanjikan apa pun: paket tersebut mungkin hilang, tiba dalam keadaan ganda, tidak berurutan, atau rusak.
Keandalan, kontrol aliran, atau pemulihan kesalahan tidak disediakan oleh IP, tetapi protokol tingkat tinggi seperti TCPIP terbatas pada penyediaan layanan pengiriman datagram dasar melalui jaringan yang dapat sangat heterogen pada tingkat fisik (serat optik, WiFi, Ethernet, tautan nirkabel dari semua jenis, dll.).
IP juga menyembunyikan kompleksitas jaringan fisik.Hal ini memberikan protokol lapisan atas pandangan terpadu tentang "jaringan virtual." Akibatnya, aplikasi dan layanan tidak perlu mengetahui apakah ada sepuluh atau seratus router di antara sumber dan tujuan, atau teknologi apa yang digunakan setiap segmen.
IP dalam TCP/IP dan hubungannya dengan protokol lain
Di internet, orang hampir selalu membicarakan grup tersebut. TCP / IPKarena dalam banyak layanan, keduanya digunakan bersama-sama: IP pada lapisan jaringan dan TCP pada lapisan transport. Namun, rangkaian protokol Internet jauh lebih luas: ada lebih dari seratus protokol berbeda yang hidup berdampingan dan mereka bergantung pada kekayaan intelektual (IP).
IP distandarisasi sebagai PMS 5Spesifikasi ini juga mencakup ICMP (Internet Control Message Protocol, yang digunakan untuk pesan kesalahan dan diagnostik, seperti pesan ping) dan IGMP (Internet Group Management Protocol, untuk mengelola grup multicast). Statusnya adalah "wajib," yang berarti bahwa setiap tumpukan TCP/IP yang serius harus mengimplementasikannya.
Di antara dokumen-dokumen yang mendefinisikan Kekayaan Intelektual (KI), berikut ini beberapa yang menonjol: RFC 791, 950, 919 dan 922dengan pembaruan selanjutnya, misalnya dalam RFC 1349 untuk bidang Tipe Layanan (Type of Service/TOS). RFC ini menjelaskan format datagram, bagaimana fragmentasi ditangani, apa arti bidang header, dan lain sebagainya.
Protokol transportasi paling relevan yang bergantung pada IP adalah TCP (Transmission Control Protocol) dan UDP (User Datagram Protocol)TCP menawarkan saluran berorientasi koneksi yang andal, ideal untuk aplikasi yang membutuhkan integritas (seperti web atau email). UDP, di sisi lain, ringan dan tidak memiliki kontrol kesalahan pada tingkat transport, sehingga banyak digunakan untuk aplikasi waktu nyata (audio, video, game online) atau protokol seperti DNS, dan alat pengukuran seperti iperf3 dalam mode multi-thread Fitur ini memungkinkan Anda untuk mengevaluasi kinerja jaringan.
Selain TCP dan UDP, IP dapat membungkus protokol lain seperti SCTP (Protokol Transmisi Kontrol Aliran), digunakan dalam beberapa konteks tingkat lanjut (misalnya, pensinyalan atau layanan telekomunikasi tertentu) dan yang juga menawarkan karakteristik transportasi yang andal tetapi dengan kemampuan multipath atau multi-stream.
Versi protokol IP: IPv4 dan IPv6
Versi yang paling terkenal dan tersebar luas secara historis adalah IPv4yang menggunakan alamat 32-bit. Ini memungkinkan lebih dari empat miliar alamat teoretis, sebuah angka yang tidak mencukupi beberapa tahun lalu karena ledakan perangkat yang terhubung.
Untuk mengatasi keterbatasan ini, sebuah sistem dirancang. IPv6, penerus IPv4, yang menggunakan alamat 128-bit, ruang yang sangat besar yang mampu menampung jumlah node yang hampir tak terbatasIPv6 juga memperkenalkan peningkatan seperti konfigurasi otomatis tanpa status, skema header yang lebih sederhana dan lebih mudah diperluas, dukungan asli yang lebih baik untuk keamanan, serta kemampuan kontrol aliran dan kualitas layanan yang baru.
Dalam sejarah IP, versi 0 hingga 3 dicadangkan atau tidak pernah diterapkan, sedangkan Versi 5 Itu digunakan untuk protokol eksperimental. Nomor versi lain diberikan kepada proyek penelitian, tetapi hanya IPv4 dan IPv6 yang telah tersebar luas. sebagai dasar dari Internet.
Saat ini, keduanya hidup berdampingan: sebagian besar jaringan global masih beroperasi dengan IPv4, mengandalkan trik-trik seperti... NAT (Terjemahan Alamat Jaringan)Meskipun IPv6 diterapkan secara bertahap, terutama di operator, perusahaan besar, dan layanan cloud.
Alamat IP, jenis, dan konsep terkait
sebuah alamat IP Ini adalah pengidentifikasi numerik yang diberikan kepada setiap antarmuka jaringan dari sebuah perangkat dalam jaringan yang menggunakan Protokol Internet. Ini tidak mengidentifikasi seluruh perangkat, melainkan antarmuka tertentu: jika sebuah perangkat memiliki Ethernet dan Wi-Fi yang diaktifkan, masing-masing antarmuka tersebut akan memiliki alamat IP-nya sendiri.
Penting untuk tidak mengacaukan alamat IP dengan Alamat MACAlamat MAC adalah pengenal fisik, yang diukir oleh pabrikan pada kartu jaringan, dan biasanya tidak berubah sepanjang masa pakainya. Alamat IP, di sisi lain, bersifat logis dan dapat berubah saat beralih jaringan, memulai ulang router, atau mengkonfigurasi ulang infrastruktur.
Alamat IP biasanya dibagi menjadi dua bagian: bagian jaringan dan bagian hostBagian jaringan mengidentifikasi jaringan mana yang dimiliki perangkat tersebut (dan protokol tautan mana yang digunakan perangkat tersebut pada media fisik tersebut), sedangkan bagian host membedakan setiap mesin dalam jaringan tersebut.
Secara praktis, ada IP publik dan IP pribadiAlamat IP publik adalah alamat yang diiklankan di internet dan memungkinkan jaringan rumah atau server Anda untuk dilacak dari mana saja di jaringan global. Sebaliknya, alamat IP pribadi digunakan di dalam jaringan lokal (seperti rumah Anda atau jaringan internal perusahaan) dan tidak dapat dirutekan langsung melalui internet.
Selain itu, sebuah alamat dapat berupa... statis atau dinamisSaat Anda terhubung ke internet di rumah, penyedia layanan Anda biasanya memberi Anda alamat IP publik secara dinamis menggunakan protokol seperti DHCP (Protokol Konfigurasi Host Dinamis)Alamat IP tersebut dapat berubah di antara proses penyambungan kembali. Sebaliknya, layanan yang harus selalu tersedia (server web, server email, server DNS, server FTP publik, dll.) biasanya menggunakan alamat IP tetap atau statis, yang memudahkan sistem lain untuk menemukannya tanpa kendala.
Untuk mempermudah hidup manusia, yang cukup buruk dalam mengingat angka-angka panjang, alamat IP dapat dikaitkan dengan nama domainSistem Nama Domain (DNS) menerjemahkan nama seperti "example.com" menjadi alamat IP yang sesuai. Mesin hanya membutuhkan angkanya; kita lebih menyukai kata-kata yang mudah diingat.
Konsep lain yang relevan adalah topeng jaringanSubnet mask adalah nilai yang menunjukkan bagian mana dari alamat IP yang sesuai dengan jaringan dan bagian mana yang sesuai dengan host. Dengan subnet mask, perangkat dapat memutuskan apakah sebuah paket harus dikirim dalam jaringan lokal atau diteruskan ke router untuk mencapai jaringan eksternal.
Mesin itu sendiri juga berisi antarmuka loopback lokal (loopback), yang diwakili dalam IPv4 oleh alamat 127.0.0.1. Ini memungkinkan komputer untuk berkomunikasi dengan dirinya sendiri menggunakan protokol yang sama yang akan digunakannya untuk berkomunikasi dengan komputer lain, sangat berguna untuk pengujian, pengembangan, dan debugging.
Cara kerja IP: datagram, fragmentasi, dan perutean
Ketika sebuah aplikasi ingin mengirim data melalui jaringan (misalnya, peramban web), protokol transport yang digunakannya biasanya TCPbagi informasi tersebut menjadi segmen yang lebih kecil dan meneruskannya ke lapisan jaringan untuk dikemas sebagai datagram IP.
IP mendefinisikan format datagramHeader yang berisi beberapa field kontrol dan area data yang memuat isi protokol tingkat yang lebih tinggi (TCP, UDP, ICMP, dll.). Tidak seperti protokol lain, IP tidak memerlukan pertukaran pesan kontrol terlebih dahulu sebelum mengirimkan payload.
Jika ukuran datagram lebih besar dari MTU (Unit Transmisi Maksimum) diterima oleh tautan fisik yang harus dilaluinya, IP mungkin fragmen Datagram tersebut dibagi menjadi beberapa bagian yang lebih kecil. Setiap fragmen bergerak melintasi jaringan dengan header IP-nya sendiri, dan di tujuan akhir fragmen-fragmen tersebut disatukan kembali untuk merekonstruksi datagram aslinya.
Fragmentasi ini dapat terjadi di berbagai titik sepanjang jalur, bukan hanya di sumbernya. Setiap router yang menemukan tautan dengan MTU yang lebih rendah dapat melakukan fragmentasi ulang, dengan tetap memperhatikan informasi identifikasi dan offset fragmen. Namun, perakitan ulang dilakukan hanya pada host tujuan untuk menghindari kelebihan beban pada router dengan pekerjaan perantara.
Jika salah satu fragmen hilang, seluruh datagram dianggap hilang, karena IP tidak menerapkan pengakuan atau pengiriman ulang.Protokol transport (biasanya TCP) akan mendeteksi celah dalam urutan data dan meminta informasi yang hilang tersebut lagi.
Sepanjang perjalanan ini, setiap datagram IP melewati beberapa jaringan perantara dan menemui routerPerangkat-perangkat ini khusus dirancang untuk menerima paket melalui sebuah antarmuka, melihat alamat IP tujuan, dan meneruskannya melalui antarmuka keluar terbaik yang tersedia, berdasarkan tabel peruteannya.
Header dari datagram IP dan bidang-bidang utama
Datagram IP mencakup sebuah header dengan ukuran minimum 20 byte Ini mengkodekan semua informasi yang diperlukan agar router dan host tujuan dapat memprosesnya dengan benar. Beberapa bidang yang paling penting adalah:
- Versi: kapan: Menunjukkan apakah datagram tersebut berjenis IPv4 atau IPv6.
- Panjang header: Menentukan berapa banyak kata 32-bit yang ditempati oleh header, tidak termasuk data.
- Jenis Layanan (TOS) / DSCP: Istilah ini digunakan untuk menyatakan persyaratan kualitas layanan (penundaan, kinerja, keandalan, biaya, dll.) dari lalu lintas tersebut.
- Panjang total: Panjang keseluruhan datagram (header + data) dalam byte.
- INDO: Angka yang memungkinkan pengelompokan fragmen yang termasuk dalam datagram yang sama.
- Bendera dan offset fragmen: Mereka mengontrol apakah fragmentasi diperbolehkan dan di posisi mana setiap fragmen ditempatkan.
- Waktu untuk Hidup (TTL): penghitung yang dikurangi di setiap hop router untuk mencegah paket beredar tanpa batas.
- Protokol: Menunjukkan protokol tingkat tinggi mana yang harus digunakan untuk mengirimkan data (TCP, UDP, ICMP, OSPF, dll.).
- Checksum header: checksum yang memverifikasi integritas header itu sendiri.
- Alamat IP sumber dan tujuan: Mereka mengidentifikasi pengirim dan penerima datagram yang dituju.
- Pilihan dan isian: Kolom opsional dengan panjang variabel untuk fungsionalitas tingkat lanjut, diikuti oleh byte pengisi untuk menyelaraskan header ke 32 bit.
El bidang protokol Inilah yang memungkinkan IP untuk mengirimkan konten ke modul yang sesuai di lapisan transport atau kontrol. Misalnya, nilai 6 dicadangkan untuk TCP, 17 untuk UDP, 1 untuk ICMP, 89 untuk OSPF (Open Shortest Path First), dan seterusnya, sesuai dengan daftar resmi nomor protokol yang ditetapkan.
El checksum header Nilai tersebut dihitung sebagai komplemen satu dari jumlah semua kata 16-bit dalam header, dengan asumsi bahwa bidang checksum itu sendiri bernilai nol selama perhitungan. Jika hasilnya tidak cocok saat datagram diterima, diasumsikan bahwa setidaknya satu bit dalam header rusak dan paket tersebut dibuang.
El TTLMeskipun secara formal mewakili masa pakai maksimum dalam detik, dalam praktiknya hal ini dikelola sebagai penghitung hop: setiap router mengurangi nilainya satu, dan jika mencapai nol, router akan membuang paket tersebut dan biasanya mengirimkan pesan kesalahan ICMP ke sumbernya. Hal ini mencegah loop routing yang salah konfigurasi membanjiri jaringan dengan lalu lintas yang tak ada habisnya.
itu Opsi IP Opsi memungkinkan Anda untuk memperluas protokol tanpa mengubah struktur dasarnya. Setiap opsi memiliki format dengan tipe, panjang, dan data, dan dapat mengontrol aspek-aspek seperti pencatatan rute, stempel waktu, keamanan, atau penanganan khusus untuk paket tertentu. Tidak semua sistem menghasilkan opsi, tetapi semua sistem harus mampu memprosesnya jika opsi tersebut muncul.
Perutean, tabel perutean, dan metrik
Setiap host dan setiap router yang berpartisipasi dalam jaringan IP memelihara sebuah Tabel peruteanTabel ini mencatat korespondensi antara jaringan tujuan dan hop berikutnya yang dibutuhkan untuk mencapainya. Tabel ini dapat berisi:
- Rute langsung: jaringan tempat peralatan tersebut terhubung secara fisik.
- Rute tidak langsung: jaringan yang dijangkau melalui satu atau lebih router perantara.
- Jalur bawaan: Pintu keluar umum untuk tujuan apa pun yang tidak sesuai dengan rute di atas.
Proses memilih ke mana datagram akan dikirim disebut... ruteSetiap kali sebuah tim harus meneruskan paket, mereka akan melihat alamat tujuan, memeriksa tabel peruteannya, dan memutuskan opsi terbaik yang tersedia.
Untuk mengevaluasi seberapa "baik" suatu rute, protokol perutean menggunakan konsep metrikSesuai protokol, metrik ini dapat didasarkan pada jarak (jumlah hop), penundaan, biaya, bandwidth yang tersedia, keandalan tautan, atau kombinasi berbobot dari beberapa faktor.
Tujuan idealnya adalah untuk mencapai sebuah perutean optimalArtinya, memilih jalur yang meminimalkan metrik yang dipilih (jarak, biaya, penundaan, dll.). Dalam praktiknya, jaringan terus berubah, dan protokol perutean (seperti RIP, IGRP, EIGRP, OSPF, dll.) bertanggung jawab untuk bertukar informasi antar router untuk menyesuaikan tabel perutean dengan kondisi dunia nyata.
Seluruh proses ini bersifat interaktif: setiap router Algoritma perutean yang diterapkan pada alamat IP tujuan diterapkan kembali pada datagram saat melewati lapisan transport, dan keputusan penerusan baru dibuat, hingga paket akhirnya mencapai host targetnya, di mana paket tersebut dikirimkan ke lapisan transport atau aplikasi yang bersangkutan.
Koneksi tanpa status, enkapsulasi, dan layanan upaya terbaik.
IP dianggap sebagai sebuah protokol. tanpa kewarganegaraanIni berarti bahwa jaringan tidak menyimpan informasi permanen tentang "sesi" atau "koneksi" antara dua titik akhir: setiap paket diperlakukan secara independen, hanya menggunakan informasi yang terdapat dalam header-nya.
Berkat desainnya yang tanpa status (stateless), IP memiliki kemampuan skalabilitas yang sangat baik: Tidak perlu menyimpan konteks untuk setiap komunikasi.Hal ini mengurangi penggunaan memori dan kompleksitas pada router dan peralatan perantara. Namun, konsekuensinya adalah tanggung jawab untuk memesan, mengamankan, dan memvalidasi data beralih ke lapisan yang lebih tinggi.
IP menyediakan layanan berupa upaya terbaik (Upaya terbaik): upaya untuk mengirimkan paket, tetapi tanpa jaminan keberhasilan, urutan, atau tidak adanya duplikasi. Mungkin terjadi kehilangan, kesalahan, penundaan yang bervariasi, dll. Itulah mengapa protokol transport seperti TCP menangani penambahan pengakuan, kontrol aliran, pengiriman ulang segmen yang hilang, dll.
Fitur penting lainnya dari model berlapis adalah enkapsulasiData yang dihasilkan oleh suatu aplikasi pertama-tama dienkapsulasi dalam unit lapisan transport (segmen TCP atau datagram UDP), yang selanjutnya dienkapsulasi dalam datagram IP; ini dimasukkan ke dalam frame lapisan tautan (misalnya, Ethernet), dan akhirnya dikonversi menjadi sinyal fisik pada lapisan terendah.
Mekanisme enkapsulasi ini memungkinkan hal tersebut. Router hanya memperhatikan header IP. untuk membuat keputusan perutean tanpa perlu memahami aplikasi atau protokol transport yang mendasarinya. Setiap lapisan berfokus pada tanggung jawabnya masing-masing, membuat sistem menjadi modular dan lebih mudah untuk dikembangkan.
IP, mobilitas, dan dukungan untuk layanan modern
Keberadaan protokol IP yang meluas telah menjadikannya dasar bagi berbagai layanan seperti... Penjelajahan web, email, VoIP, streaming, atau pesan instanHTTP dan HTTPS dibangun di atas TCP/IP untuk menyajikan halaman web; SMTP, IMAP, atau POP3 menangani email; SIP dan RTP membungkus audio dan video melalui IP untuk panggilan dan konferensi video; XMPP, WebSocket, atau protokol MQTT Mereka memungkinkan pengiriman pesan secara real-time.
Di dunia saat ini, di mana perangkat terus-menerus beralih jaringan (seluler, WiFi rumah, WiFi kantor…), IP juga mengintegrasikan mekanisme dan protokol pelengkap yang memfasilitasi mobilitasDi antaranya adalah Mobile IP (MIP) dan teknik penerjemahan alamat seperti NAT...atau protokol penemuan tetangga dan manajemen alamat IPv6 seperti NDP, dan operator yang mengintegrasikannya 5G dan IoT untuk layanan tingkat lanjut.
Selain itu, beberapa mekanisme dan protokol (seperti SCTP atau ekstensi IPv6 tertentu) memungkinkan mengubah rute atau antarmuka sambil tetap menjaga koneksi aktifHal ini meningkatkan pengalaman pengguna pada perangkat seluler dan dalam skenario dengan banyak tautan.
Keamanan juga semakin penting: ekstensi seperti IPsec Mereka menyediakan otentikasi, integritas, dan enkripsi di tingkat jaringan, sementara kemampuan kontrol aliran dan penandaan lalu lintas di IPv6 membantu memberikan kualitas layanan yang lebih baik untuk komunikasi yang sensitif terhadap latensi, seperti suara atau video.
Singkatnya, protokol IP telah berevolusi dari desain yang sederhana dan tidak andal namun sangat fleksibel, menjadi sebuah infrastruktur yang kuat, terukur, dan penting yang mendukung hampir semua komunikasi digital modern, mulai dari yang paling penting di bisnis dan pusat data hingga yang paling sehari-hari di rumah kita.
