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  • 2019-07-01 14:34:34

    我们知道在互联网上,如果想要被其他终端访问,就需要给每台主机(或路由器)的每一个接口分配一个在全世界范围内是唯一的标识符,这就是我们所说的唯一的IP地址。IP协议就是使用这个地址在主机之间传递信息,这是Internet能够运行的基础。

    注意:由于现在我们依然使用的是IPv4地址,以下介绍内容以IPv4为基础。

    ip地址

    一、什么是ip地址?
    简介( IPv4):

    IPv4地址由四段组成,每个字段是一个字节,即4个字节、每个字节有8位, 最大值是255(=256:0~255)。 全世界范围是唯一的
    32 位(4个字节 * 8位)的标识符。 IP地址由两部分组成,即网络地址和主机地址,二者是主从关系:

    1. 网络号 net-id,它标志主机(或路由器)所连接到的网络,网络地址表示其属于互联网的哪一个网络
    2. 主机号 host-id,它标志该主机(或路由器),主机地址表示其属于该网络中的哪一台主机。

    两级的 IP 地址可以记为: IP 地址 ::= { <网络号>, <主机号>} 简而言之就是:IP地址 = 网络号+主机号

    二、我们先来简单看一下互联网如何通过ip地址访问的?这个过程是怎样的呢?

    通过路由器,路由设备当中有一张路由表,该路由表记录了所有ip地址的位置,这样就可以进行包的转发了,如果我们不区分网络地址,那么这张路由表当中就要保存有所有IP地址的方向,这张路由表就会很大,所以我们的ip地址由网络号和主机号组成

    • 如果不分网络号和主机号呢?

    不区分的话,那路由器的路由表就都是32位地址,这样一来路由器维护的路由表会很大,转发速度会变慢(因为查询变慢)。而且为了终端可以相互访问,所有的路由器就要求要有全Internet的地址,所有人的路由器都要有足够的内存来存下全网地址。这样的建造成本会是现在的几千几万倍,甚至更高,估计路由器都买不起了。所以有了网络地址,就可以限定拥有相同网络地址的终端都在同一个范围内,那么路由表只需要维护这个网络地址的方向,就可以找到相应的终端了。既降低了成本又简化了过程,前人真是太聪明了啊。


    ip地址分类

    IP地址编址方案:IP地址编址方案将IP地址空间划分为A、B、C、D、E五类,其中A、B、C是基本类,D、E类作为多播和保留使用。
    其中A、B、C3类(如下表格)由InternetNIC在全球范围内统一分配,D、E类为特殊地址。

    类别最大网络数IP地址范围单个网段最大主机数私有IP地址范围
    A126(2^7-2)0.0.0.0 ~ 127.255.255.2551677721410.0.0.0 ~ 10.255.255.255
    B16384(2^14)128.0.0.0 ~ 191.255.255.25565534172.16.0.0 ~ 172.31.255.255
    C2097152(2^21)192.0.0.0 ~ 223.255.255.255254192.168.0.0 ~ 192.168.255.255

    A类地址
    一个A类IP地址是指, 在IP地址的四段号码中,第一段号码为网络号码,剩下的三段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示IP地址的话,A类IP地址就由1字节的网络地址和3字节主机地址组成,网络地址的最高位必须是“0”。A类IP地址中网络的标识长度为8位,主机标识的长度为24位,A类网络地址数量较少,有126个网络,每个网络可以容纳主机数达1600多万台。

    A类IP地址 地址范围1.0.0.0到127.255.255.255 (二进制表示为:00000001 00000000 00000000 00000000 - 01111111 11111111 11111111 11111111)。最后一个是广播地址。

    A:0-127,其中0代表任何地址,127为回环测试地址,因此,A类ip地址的实际范围是1-126.

    A类IP地址的默认子网掩码为255.0.0.0,每个网络支持的最大主机数为256的3次方-2=16777214台。

    B类地址
    一个B类IP地址是指,在IP地址的四段号码中,前两段号码为网络号码。如果用二进制表示IP地址的话,B类IP地址就由2字节的网络地址和2字节主机地址组成,网络地址的最高位必须是“10”。B类IP地址中网络的标识长度为16位,主机标识的长度为16位,B类网络地址适用于中等规模的网络,有16384个网络,每个网络所能容纳的计算机数为6万多台。

    B类IP地址地址范围128.0.0.0-191.255.255.255(二进制表示为:10000000 00000000 00000000 00000000----10111111 11111111 11111111 11111111)。 最后一个是广播地址。

    B:128-191,其中128.0.0.0和191.255.0.0为保留ip

    实际范围是128.1.0.0–191.254.0.0
    B类IP地址的子网掩码为255.255.0.0,每个网络支持的最大主机数为256的2次方-2=65534台。

    C类地址

    一个C类IP地址是指,在IP地址的四段号码中,前三段号码为网络号码,剩下的一段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示IP地址的话,C类IP地址就由3字节的网络地址和1字节主机地址组成,网络地址的最高位必须是“110”。C类IP地址中网络的标识长度为24位,主机标识的长度为8位,C类网络地址数量较多,有209万余个网络。适用于小规模的局域网络,每个网络最多只能包含254台计算机。

    C类IP地址范围192.0.0.0-223.255.255.255(二进制表示为: 11000000 00000000 00000000 00000000 - 11011111 11111111 11111111 11111111)。

    C:192-223,其中192.0.0.0和223.255.255.0为保留ip

    实际范围是192.0.1.0–223.255.254.0

    C类IP地址的子网掩码为255.255.255.0,每个网络支持的最大主机数为256-2=254台

    D类IP地址
    D类IP地址在历史上被叫做多播地址(multicast address),即组播地址。在以太网中,多播地址命名了一组应该在这个网络中应用接收到一个分组的站点。多播地址的最高位必须是“1110”,范围从224.0.0.0到239.255.255.255。

    E类IP地址
    240.0.0.0~255.255.255.255
    特殊网址
    每一个字节都为0的地址(“0.0.0.0”)对应于当前主机;

    IP地址中的每一个字节都为1的IP地址(“255.255.255.255”)是当前子网的广播地址;

    IP地址中凡是以“11110”开头的E类IP地址都保留用于将来和实验使用。

    IP地址中不能以十进制“127”作为开头,该类地址中数字127.0.0.1到127.255.255.255用于回路测试,如:127.0.0.1可以代表本机IP地址,用“http://127.0.0.1”就可以测试本机中配置的Web服务器。

    网络ID的第一个8位组也不能全置为“0”,全“0”表示本地网络。


    地址区别

    • 公有地址
      公有地址(Public address)由Inter NIC(Internet Network Information Center因特网信息中心)负责。这些IP地址分配给注册并向Inter NIC提出申请的组织机构。通过它直接访问因特网。
      在这里插入图片描述

    • 私有地址
      私有地址(Private address)属于非注册地址,专门为组织机构内部使用。

    以下列出留用的内部私有地址

    A类 10.0.0.0–10.255.255.255

    B类 172.16.0.0–172.31.255.255

    C类 192.168.0.0–192.168.255.255


    查询设置本机的IP

    开始 -> 运行 -> cmd -> ipconfig /all 可以查询本机的 ip 地址,以及子网掩码、网关、物理地址(Mac 地址)、DNS 等详细情况。

    设置本机的IP地址可以通过:网上邻居-> 属性 -> 本地连接 -> 属性 -> TCP/IP 就可以开始设置了。


    注意事项

    随着公网IP地址日趋紧张,中小企业往往只能得到一个或几个真实的C类IP地址。因此,在企业内部网络中,只能使用专用(私有)IP地址段。在选择专用(私有)IP地址时,应当注意以下几点:

    1、为每个网段都分配一个C类IP地址段,建议使用192.168.2.0–192.168.254.0段IP地址。由于某些网络设备(如宽带路由器或无线路由器)或应用程序(如ICS)拥有自动分配IP地址功能,而且默认的IP地址池往往位于192.168.0.0和192.168.1.0段,因此,在采用该IP地址段时,往往容易导致IP地址冲突或其他故障。所以,除非必要,应当尽量避免使用上述两个C类地址段。

    2、可采用C类地址的子网掩码,如果有必要,可以采用变长子网掩码。通常情况下,不要采用过大的子网掩码,每个网段的计算机数量都不要超过250台计算机。同一网段的计算机数量越多,广播包的数量越大,有效带宽就损失得越多,网络传输效率也越低。

    3、即使选用10.0.0.1–10.255.255.254或172.16.0.1–172.31.255.254段IP地址,也建议采用255.255.255.0作为子网掩码,以获取更多的IP网段,并使每个子网中所容纳的计算机数量都较少。当然,如果必要,可以采用变长子网掩码,适当增加可容纳的计算机数量。

    4、为网络设备的管理WLAN分配一个独立的IP地址段,以避免发生与网络设备管理IP的地址冲突,从而影响远程管理的实现。基于同样的原因,也要将所有的服务器划分至一个独立的网段。

    需要注意的是,不要以为同一网络的计算机分配不同的IP地址,就可以提高网络传输效率。事实上,同一网络内的计算机仍然处于同一广播域,广播包的数量不会由于IP地址的不同而减少,所以,仅仅是为计算机指定不同网段,并不能实现划分广播域的目的。若欲减少广播域,最根本的解决办法就是划分VLAN,然后为每个VLAN分别指定不同的IP网段。

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    目录

    一、IP地址和MAC地址

    二、IP地址的分类

    三、保留的特殊IP地址

    四、公网和私网IP地址


    一、IP地址和MAC地址

    1、MAC地址

    MAC(Media Access Control,介质访问控制)地址,或称为物理地址,也叫硬件地址,用来定义网络设备的位置,MAC地址是网卡出厂时设定的,是固定的(但可以通过在设备管理器中或注册表等方式修改,同一网段内的MAC地址必须唯一)。MAC地址采用十六进制数表示,长度是6个字节(48位),分为前24位和后24位。

    1、前24位叫做组织唯一标志符(Organizationally Unique Identifier,即OUI),是由IEEE的注册管理机构给不同厂家分配的代码,区分了不同的厂家。
    2、后24位是由厂家自己分配的,称为扩展标识符。同一个厂家生产的网卡中MAC地址后24位是不同的。

    MAC地址对应于OSI参考模型的第二层数据链路层,工作在数据链路层的交换机维护着计算机MAC地址和自身端口的数据库,交换机根据收到的数据帧中的“目的MAC地址”字段来转发数据帧。

    2、IP地址

    IP地址(Internet Protocol Address),缩写为IP Adress,是一种在Internet上的给主机统一编址的地址格式,也称为网络协议(IP协议)地址。它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址,常见的IP地址,分为IPv4与IPv6两大类,当前广泛应用的是IPv4,目前IPv4几乎耗尽,下一阶段必然会进行版本升级到IPv6;如无特别注明,一般我们讲的的IP地址所指的是IPv4。

    IP地址和子网划分学习笔记之《IP地址详解》

    IP地址对应于OSI参考模型的第三层网络层,工作在网络层的路由器根据目标IP和源IP来判断是否属于同一网段,如果是不同网段,则转发数据包。

    3、IP地址格式和表示

    在计算机二进制中,1个字节 = 8位 = 8bit(比特)

    ①IP地址格式和表示

    IP地址(IPv4)由32位二进制数组成,分为4段(4个字节),每一段为8位二进制数(1个字节)
    每一段8位二进制,中间使用英文的标点符号“.”隔开

    由于二进制数太长,为了便于记忆和识别,把每一段8位二进制数转成十进制,大小为0至255。
    IP地址的这种表示法叫做“点分十进制表示法”。
    IP地址表示为:xxx.xxx.xxx.xxx
    举个栗子:210.21.196.6就是一个IP地址的表示。

    ②理解2的指数幂

    2的幂也称为2的指数,还可以称为2的次方,如2的2次方、2的3次方等等,任何数的0次方都等于1。
    在IP地址中,0次方到7次方刚好为8位,这对于IP地址二进制转换为十进制非常方便。
    举个栗子:11010010 = 1×2^7+1×2^6+0×2^5+1×2^4+0×2^3+0×2^2+1×2^1+0×2^0 = 128+64+0+16+0+0+2+0 = 210

    IP地址和子网划分学习笔记之《IP地址详解》

    我们需要记住上图的2的幂的结果,不需要死记硬背,这个是有技巧的,从上图来看,很容易发现,由于是2的幂,所有相邻的幂的前后都是相差2倍,所以只要知道其中一个幂值,就知道相邻的幂的值。

    4、IP地址的组成

    IP地址=网络地址+主机地址,比如:
    IP地址和子网划分学习笔记之《IP地址详解》
    计算机的IP地址由两部分组成,一部分为网络标识,一部分为主机标识,同一网段内的计算机网络部分相同,主机部分不同同时重复出现。路由器连接不同网段,负责不同网段之间的数据转发,交换机连接的是同一网段的计算机。通过设置网络地址和主机地址,在互相连接的整个网络中保证每台主机的IP地址不会互相重叠,即IP地址具有了唯一性。
    IP地址和子网划分学习笔记之《IP地址详解》

    5、IP地址与MAC地址区别

    • 长度不同:IP地址为32位(二进制),MAC地址为48位(十六进制)。
    • 分配依据不同:IP地址的分配是基于网络拓扑,MAC地址的分配是基于制造商。
    • 寻址协议层不同:IP地址应用于OSI第三层(网络层),而MAC地址应用在OSI第二层(数据链路层)。

    6、IP地址与MAC地址的作用和关系

    IP和MAC两者之间分工明确,默契合作,完成通信过程。在数据通信时,IP地址专注于网络层,网络层设备(如路由器)根据IP地址,将数据包从一个网络传递转发到另外一个网络上;而MAC地址专注于数据链路层,数据链路层设备(如交换机)根据MAC地址,将一个数据帧从一个节点传送到相同链路的另一个节点上。IP和MAC地址这种映射关系由ARP(Address Resolution Protocol,地址解析协议)协议完成,ARP根据目的IP地址,找到中间节点的MAC地址,通过中间节点传送,从而最终到达目的网络。
    IP地址和子网划分学习笔记之《IP地址详解》

    计算机在和其他计算机通信之前,首先要判断目标IP地址和自己的IP地址是否在一个网段,这决定了数据链层的目标MAC地址是目标计算机的还是路由器接口的MAC地址。数据包的目标IP地址决定了数据包最终到达哪一个计算机,而目标MAC地址决定了该数据包下一跳由哪个设备接收,不一定是终点。

    二、IP地址的分类

    1、IP地址分类详解

    IP地址分A、B、C、D、E五类,其中A、B、C这三类是比较常用的IP地址,D、E类为特殊地址。

    IP地址和子网划分学习笔记之《IP地址详解》

    ①、A类地址

    1. A类地址第1字节为网络地址(最高位固定是0),另外3个字节为主机地址。
    2. A类地址范围:1.0.0.0 - 126.255.255.255,其中0和127作为特殊地址。
    3. A类网络默认子网掩码为255.0.0.0,也可写作/8。
    4. A类网络最大主机数量是256×256×256-2=166777214(减去1个主机位为0的网络地址和1个广播地址)。

    在计算机网络中,主机ID全部为0的地址为网络地址,而主机ID全部为1的地址为广播地址,这2个地址是不能分配给主机用的。

    ②、B类地址

    1. B类地址第1字节(最高位固定是10)和第2字节为网络地址,另外2个字节为主机地址。
    2. B类地址范围:128.0.0.0 - 191.255.255.255。
    3. B类网络默认子网掩码为255.255.0.0,也可写作/16。
    4. B类网络最大主机数量256×256-2=6554。

    ③、C类地址

    1. C类地址第1字节(最高位固定是110)、第2字节和第3个字节,另外1个字节为主机地址。
    2. C类地址范围:192.0.0.0 - 223.255.255.255。
    3. C类网络默认子网掩码为255.255.255.0,也可写作/24。
    4. C类网络最大主机数量256-2=254。

    ④、D类地址

    1. D类地址不分网络地址和主机地址,它的第1个字节的最高位固定是1110。
    2. D类地址用于组播(也称为多播)的地址,无子网掩码。
    3. D类地址范围:224.0.0.0 - 239.255.255.255。

    ⑤、E类地址

    1. E类地址也不分网络地址和主机地址,它的第1个字节的最高位固定是11110。
    2. E类地址范围:240.0.0.0 - 255.255.255.255。
    3. 其中240.0.0.0-255.255.255.254作为保留地址,主要用于Internet试验和开发,255.255.255.255作为广播地址。

    2、IP地址分类思维导图

    IP地址总结学习思维导图如下:
    IP地址和子网划分学习笔记之《IP地址详解》

    三、保留的特殊IP地址

    以下这些特殊IP地址都是不能分配给主机用的地址:

    • 主机ID全为0的地址:特指某个网段,比如:192.168.10.0 255.255.255.0,指192.168.10.0网段。
    • 主机ID全为1的地址:特指该网段的全部主机,比如:192.168.10.255,如果你的计算机发送数据包使用主机ID全是1的IP地址,数据链层地址用广播地址FF-FF-FF-FF-FF-FF。
    • 127.0.0.1:是本地环回地址,指本机地址,一般用来测试使用。回送地址(127.x.x.x)是本机回送地址(Loopback Address),即主机IP堆栈内部的IP地址。
    • 169.254.0.0:169.254.0.0-169.254.255.255实际上是自动私有IP地址。
    • 0.0.0.0:如果计算机的IP地址和网络中的其他计算机地址冲突,使用ipconfig命令看到的就是0.0.0.0,子网掩码也是0.0.0.0。

    保留的特殊IP地址思维导图如下:

    IP地址和子网划分学习笔记之《IP地址详解》

    四、公网和私网IP地址

    公网IP地址
    公有地址分配和管理由Inter NIC(Internet Network Information Center 因特网信息中心)负责。各级ISP使用的公网地址都需要向Inter NIC提出申请,有Inter NIC统一发放,这样就能确保地址块不冲突。

    私网IP地址
    创建IP寻址方案的人也创建了私网IP地址。这些地址可以被用于私有网络,在Internet没有这些IP地址,Internet上的路由器也没有到私有网络的路由表。

    • A类:10.0.0.0 255.0.0.0,保留了1个A类网络。
    • B类:172.16.0.0 255.255.0.0~172.31.0.0 255.255.0.0,保留了16个B类网络。
    • C类:192.168.0.0 255.255.255.0~192.168.255.0 255.255.255.0,保留了256个C类网络。

    PS:私网地址访问Internet需要做NAT或PAT网络地址转换

    PAT(Port Address Translation)方式的地址转换利用了TCP/UDP协议的端口号,进行地址转换;
    PAT方式的地址转换是采用了“地址+端口”的映射方式,因此 可以使内部局域网的许多主机共享一个IP地址访问Internet;
    PAT也叫动态地址转换,在私有网络地址和外部网络地址之间建立多对一映射,达到了内 部网多台主机共用同一个公网地址访问外部网络的目的,
    所以在实际应用中多数采用这种方式;


    IP地址和子网划分学习笔记之《IP地址详解》

    公网和私网IP地址思维导图如下:

    IP地址和子网划分学习笔记之《IP地址详解》

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  • 什么是IP地址、IP协议?

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    互联网协议地址(英语:Internet Protocol Address,又译为网际协议地址),缩写为IP地址(英语:IP Address),是分配给用户上网使用的网际协议(英语:Internet Protocol, IP)的设备的数字标签。 网络互联 网络...

    什么是IP地址?

    IP地址协议

    互联网协议地址(英语:Internet Protocol Address,又译为网际协议地址),缩写为IP地址(英语:IP Address),是分配给用户上网使用的网际协议(英语:Internet Protocol, IP)的设备的数字标签。

    网络互联

    网络互连设备,如以太网、分组交换网等,它们相互之间不能互通,不能互通的主要原因是因为它们所传送数据的基本单元(技术上称之为“帧”)的格式不同。IP协议实际上是一套由软件、程序组成的协议软件,它把各种不同“帧”统一转换成“网协数据包”格式,这种转换是因特网的一个最重要的特点,使所有各种计算机都能在因特网上实现互通,即具有“开放性”的特点。

    数据包

    数据包也是分组交换的一种形式,就是把所传送的数据分段打成 “包”,再传送出去。但是,与传统的“连接型”分组交换不同,它属于“无连接型”,是把打成的每个“包”(分组)都作为一个“独立的报文”传送出去,所以叫做“数据包”。这样,在开始通信之前就不需要先连接好一条电路,各个数据包不一定都通过同一条路径传输,所以叫做“无连接型”。这一特点非常重要,它大大提高了网络的坚固性和安全性。

    每个数据包都有报头和报文这两个部分,报头中有目的地址等必要内容,使每个数据包不经过同样的路径都能准确地到达目的地。在目的地重新组合还原成原来发送的数据。这就要IP具有分组打包和集合组装的功能。

    在传送过程中,数据包的长度为30000字节(Byte)(1字节=8二进制位)。

    另外,特别注意的是,ip数据包指一个完整的ip信息,即ip数据包格式中各项的取值范围或规定,如版本号可以是4或者6,ip包头长度可以是20字节-60字节,总长度不超过65535字节,封装的上层协议可以是tcp和udp等。
    在这里插入图片描述

    IP地址

    IP协议中还有一个非常重要的内容,那就是给因特网上的每台计算机和其它设备都规定了一种地址,叫做“IP 地址”。由于有这种地址,才保证了用户在连网的计算机上操作时,能够高效而且方便地从千千万万台计算机中选出自己所需的对象来。如今电信网正在与 IP网走向融合,以IP为基础的新技术是热门的技术,如用IP网络传送话音的技术(即VoIP)就很热门,其它如IP overATM、IPoverSDH、IP over WDM等等,都是IP技术的研究重点。

    所谓IP地址就是给每个连接在互联网上的主机分配的一个32位地址。

    IP地址就好像电话号码(地址码):有了某人的电话号码,你就能与他通话了。同样,有了某台主机的IP地址,你就能与这台主机通信了。

    按照TCP/IP(Transport Control Protocol/Internet Protocol,传输控制协议/Internet协议)协议规定,IP地址用二进制来表示,每个IP地址长32bit,比特换算成字节,就是4个字节。

    一个采用二进制形式的IP地址是一串很长的数字,人们处理起来也太费劲了。为了方便人们的使用,IP地址经常被写成十进制的形式,中间使用符号“.”分开不同的字节。于是,上面的IP地址可以表示为“10.0.0.1”。IP地址的这种表示法叫做“点分十进制表示法”,这显然比1和0容易记忆得多。

    有人会以为,一台计算机只能有一个IP地址,这种观点是错误的。我们可以指定一台计算机具有多个IP地址,因此在访问互联网时,不要以为一个IP地址就是一台计算机;另外,通过特定的技术,也可以使多台服务器共用一个IP地址,这些服务器在用户看起来就像一台主机似的。

    IP地址基本格式

    如今的IP网络使用32位地址,以点分十进制表示,如192.168.0.1。

    地址格式为:

    IP地址 = 网络地址 + 主机地址 
    或
    IP地址 = 网络地址 + 子网地址 + 主机地址
    

    网络地址是因特网协会的ICANN(the Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)分配的,下有负责北美地区的InterNIC、负责欧洲地区的RIPENIC和负责亚太地区的APNIC 目的是为了保证网络地址的全球唯一性。主机地址是由各个网络的系统管理员分配。因此,网络地址的唯一性与网络内主机地址的唯一性确保了IP地址的全球唯一性。

    地址分配

    根据用途和安全性级别的不同,IP地址还可以大致分为两类:公共地址和私有地址。公共地址在Internet中使用,可以在Internet中随意访问。私有地址只能在内部网络中使用,只有通过代理服务器才能与Internet通信。

    IP地址查询

    • Windows操作系统下
      开始—运行,输入cmd—在弹出的对话框里输入ipconfig /all (网协配置、参数变量为全部),然后回车出现列表.
      其中:
      ip address就是ip地址
    • Linux操作系统下
      运行ifconfig(网协配置)其中以太网下面 inet地址即为IP地址

    IP协议

    1、Internet体系结构
    一个TCP/IP互联网提供了三组服务。最底层提供无连接的传送服务为其他层的服务提供了基础。第二层一个可靠的传送服务为应用层提供了一个高层平台。最高层是应用层服务。

    2、IP协议: 这种不可靠的、无连接的传送机制称为Internet协议。

    3、IP协议三个定义:
      (1)IP定义了在TCP/IP互联网上数据传送的基本单元和数据格式。
      (2)IP软件完成路由选择功能,选择数据传送的路径。
      (3)IP包含了一组不可靠分组传送的规则,指明了分组处理、差错信息发生以及分组的规则。
      
      4、IP数据包:联网的基本传送单元是IP数据包,包括数据包头和数据区部分。
      
      5、IP数据包封装:物理网络将包括数据包包头的整个数据包作为数据封装在一个帧中。
      
      6、MTU网络最大传送单元:不同类型的物理网对一个物理帧可传送的数据量规定不同的上界。
      
      7、IP数据包的重组:一是在通过一个网络重组;二是到达目的主机后重组。后者较好,它允许对每个数据包段独立地进行路由选择,且不要求路由器对分段存储或重组。
      
      8、生存时间:IP数据包格式中设有一个生存时间字段,用来设置该数据包在联网中允许存在的时间,以秒为单位。如果其值为0,就把它从互联网上删除,并向源站点发回一个出错消息。
      
      9、IP数据包选项:
      IP数据包选项字段主要是用于网络测试或调试。包括:记录路由选项、源路由选项、时间戳选项等。
      路由和时间戳选项提供了一种监视或控制互联网路由器路由数据包的方法。

    分类

    网络号: 用于识别主机所在的网络;
    主机号: 用于识别该网络中的主机。

    IP地址分为五类,A类保留给政府机构,B类分配给中等规模的公司,C类分配给任何需要的人,D类用于组播,E类用于实验,各类可容纳的地址数目不同。
    A、B、C三类IP地址的特征:当将IP地址写成二进制形式时,A类地址的第一位总是0,B类地址的前两位总是10,C类地址的前三位总是110。

    A类地址
    (1)A类地址第1字节为网络地址,其它3个字节为主机地址。它的第1个字节的第一位固定为0.
    (2)A类地址网络号范围:0.0.0.0—127.0.0.0 地址范围0.0.0.0到127.255.255.255
    (3)A类地址中的私有地址和保留地址:
    ① 10.X.X.X是私有地址(所谓的私有地址就是在互联网上不使用,而被用在局域网络中的地址)。
    范围(10.0.0.0—10.255.255.255)
    ② 127.X.X.X是保留地址,用做循环测试用的。

    B类地址
    (1) B类地址第1字节和第2字节为网络地址,其它2个字节为主机地址。它的第1个字节的前两位固定为10.
    (2) B类地址网络号范围:128.0.0.0—191.255.0.0。地址范围128.0.0.0到191.255.255.255。
    (3) B类地址的私有地址和保留地址
    ① 172.16.0.0—172.31.255.255是私有地址
    ② 169.254.X.X是保留地址。如果你的IP地址是自动获取IP地址,而你在网络上又没有找到可用的DHCP服务器。就会得到其中一个IP。
    191.255.255.255是广播地址,不能分配。

    C类地址
    (1)C类地址第1字节、第2字节和第3个字节为网络地址,第4个字节为主机地址。另外第1个字节的前三位固定为110。
    (2)C类地址网络号范围:192.0.0.0—223.255.255.0。地址范围 192.0.0.0到223.255.255.255
    (3) C类地址中的私有地址:
    192.168.X.X是私有地址。(192.168.0.0—192.168.255.255)

    D类地址
    (1) D类地址不分网络地址和主机地址,它的第1个字节的前四位固定为1110。
    (2) D类地址范围:224.0.0.0—239.255.255.255

    E类地址
    (1) E类地址不分网络地址和主机地址,它的第1个字节的前五位固定为11110。
    (2) E类地址范围:240.0.0.0—255.255.255.254

    IP地址如果只使用ABCDE类来划分,会造成大量的浪费:一个有500台主机的网络,无法使用C类地址。但如果使用一个B类地址,6万多个主机地址只有500个被使用,造成IP地址的大量浪费。因此,IP地址还支持VLSM技术,可以在ABC类网络的基础上,进一步划分子网。

    无类地址
    除ABCDE以外的IP地址段划分方式,如:192.168.1.0 255.255.255.252等分成C段划分的地址

    实体IP

    在网络的世界里,为了要辨识每一部计算机的位置,因此有了计算机 IP 位址的定义。一个 IP 就好似一个门牌!例如,你要去微软的网站的话,就要去『 64.4.11.42 』这个 IP 位置!这些可以直接在网际网络上沟通的 IP 就被称为『实体 IP 』了。

    虚拟IP

    不过,众所皆知的,IP 位址仅为 xxx.xxx.xxx.xxx 的资料型态,其中, xxx 为 1-255 间的整数,由于计算机的成长速度太快,实体的 IP 已经有点不足了,好在早在规划 IP 时就已经预留了三个网段的 IP 做为内部网域的虚拟 IP 之用。这三个预留的 IP 分别为:
    A级:10.0.0.1 - 10.255.255.254
    B级:172.16.0.1 - 172.31.255.254
    C级:192.168.0.1 - 192.168.255.254
    上述中最常用的是192.168.0.0这一组。不过,由于是虚拟 IP ,所以当您使用这些地址的时候﹐当然是有所限制的,限制如下:
    私有位址的路由信息不能对外散播
    使用私有位址作为来源或目的地址的封包﹐不能透过Internet来转送
    关于私有位址的参考纪录(如DNS)﹐只能限于内部网络使用
    由于虚拟 IP 的计算机并不能直接连上 Internet ,因此需要特别的功能才能上网。不过,这给我们架设IP网络提供了很大的方便﹐比如﹕您的公司还没有连上Internet﹐但这不保证将来不会。使用公共IP的话﹐如果没经过注册﹐在以后真正连上网络的时候﹐就很可能和别人冲突了。也正如前面所分析的﹐到时候再重新规划IP的话﹐将是件非常头痛的问题。这时候﹐我们可以先利用私有位址来架设网络﹐等到真要连上internet的时候﹐我们可以使用IP转换协定﹐如 NAT (Network Addresss Translation)等技术﹐配合新注册的IP就可以了。

    掩码

    为了标识IP地址的网络部分和主机部分,要和地址掩码(Address Mask)结合,掩码跟IP地址一样也是32 bits,用点分十进制表示。IP地址网络部分对应的掩码部分全为“1”,主机部分对应的掩码全为“0”。
    缺省状态下,如果没有进行子网划分,A类网络的子网掩码为255.0.0.0,B类网络的子网掩码为255.255.0.0,C类网络的子网掩码为255.255.255.0。利用子网,网络地址的使用会更加有效。
    有了子网掩码后,IP地址的标识方法如下:
    例:192.168.1.1 255.255.255.0或者标识成192.168.1.1/24(掩码中“1”的个数)

    固定IP与动态IP

    基本上,这两个东西是由于网络公司大量的成长下的产物,例如,你如果向中国电信申请一个商业型态的 ADSL 专线,那他会给你一个固定的实体 IP ,这个实体 IP 就被称为『固定 IP 』了。而若你是申请计时制的 ADSL ,那由于你的 IP 可能是由数十人共同使用,因此你每次重新开机上网时,你这部计算机的 IP 都不会是固定的!于是就被称为『动态 IP』或者是『浮动式IP』。基本上,这两个都是『实体IP』,只是网络公司用来分配给用户的方法不同而产生不同的名称而已!

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  • IP地址基础知识

    千次阅读 2021-06-20 19:16:23
    文章目录1.IP的基本概念2.IP协议头部格式3.IP报文分片与重组4.IP地址基础知识4.1IP地址的构成4.2IP地址的分类4.2.1早期分类4.2.2子网掩码和CIDR4.3私有IP地址4.4特殊IP地址4.5路由选择 1.IP的基本概念 HTTP解决的...

    1.IP的基本概念

    HTTP解决的问题:构建与解析请求和响应(对应的操作是read和write)

    tcp解决的问题:数据的可靠性,效率,什么时候发送,每次发送多少(具体办事还是得看下两层)

    IP解决的问题:端到端,将数据经过路由选择,发送到对方主机的过程由IP层负责(可能经过多个IP)
    数据链路层的主要作用是在互连同一种数据链路的节点之间进行包传递。而一旦跨越多种数据链路,就需要借助网络层。网络层可以跨越不同的数据链路,即使是在不同的数据链路上也能实现两端节点之间的数据包传输
    在这里插入图片描述

    主机:配有IP地址,但是不进行路由控制的设备

    路由器:即配有IP地址,又能进行路由控制

    节点:主机和路由器的统称

    2.IP协议头部格式

    image-20210613154438690

    4位版本号: 指定IP协议的版本,对于IPV4来说,就是4(通常是4,ipv4和ipv6不兼容)

    4位首部长度: 表示IP协议的头部长度是多少个32bit(4字节),4位能表示的最大数为15,即首部长度最大为60字节(和TCP类似)

    8位服务类型: 前面三个比特位表示优先权,已经弃用了。后面4位TOS字段, 和1位保留字段(必须置为0).

    4位TOS分别表示: 最小延时, 最大吞吐量, 最高可靠性, 最小成本. 这四者相互冲突, 只能选择一个为侧重点. 对于ssh/telnet这样的应用程序, 最小延时比较重要; 对于ftp这样的程序, 最大吞吐量比较重要.

    8位协议: 标识传输层使用什么协议,在数据分用的时候,通过该字段决定将有效载荷交给谁(将数据交给响应的协议)

    16位总长度: 标识IP数据包的整体长度。

    将首部长度读上来,总长度 - 首部长度就是有效载荷长度(分离报头与有效载荷)

    16位标识: 表示当前UDP数据包分片是属于哪一个完整的UDP报文,同一个UDP数据包当中的所有分片具有相同的标识

    在这里插入图片描述

    3位标志:由3比特构成,表示包被分片的相关信息。每一位的具体含义请参考下表。

    在这里插入图片描述

    13位片偏移: 用来标识分片在原来数据之中的位置,用于接收方进行组装

    由13比特构成,用来标识被分片的每一个分段相对于原始数据的位置。第一个分片对应的值为0。由于FO域占13位,因此最多可以表示8192(=2 13 )个相对位置。单位为8字节,因此最大可表示原始数据8×8192=65536字节的位置 ->UDP最大长度就是2^16字节,因此可以表示UDP的每一个位置

    8位生存时间(Time To Live TTL): 数据在传输过程中,允许经过的路由器的个数(TTL也叫跳数)

    TCP只会存在于发送端和接收端,网络之中只能看到IP报文。

    每经过一个路由器,TTL–; 硬件也有BUG,可能导致循环路由,这样网络中就会存在大量的废弃的游离报文,TTL解决了这些游离报文问题(TTL为0,数据包被丢弃)

    16位首部校验和: 使用CRC进行检验,来鉴别头部是否损坏(数据的可靠性是由TCP保证的,所以IP只进行头部的鉴定,不会对数据进行鉴定)

    32位源/目的IP地址: 表示发送端和接收端,一般在网络之中是不会改变的
    路由查找的基本过程,是先找到目标网络,然后进行报文转发,再找到目标主机,应该根据目的IP进行路由(比如去故宫玩,首先先去北京)

    3.IP报文分片与重组

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    注意事项:
    1.每个切片都带有一个ip的头部 -> 比如大小为3000字节的UDP数据包,需要分成三个片进行运输,这是因为有两个20字节的IP头部
    2.同一个分片的16位标识都相同
    3.在进行重组的时候,通过标志位是否是0,来表示是否重组完成了
    4.重组的时候判断数据是否丢失:将偏移量进行排序,然后通过ip报头读取当前的数据长度,当前的偏移量+数据长度 = 下一个数据包的起始位置,如果不是,则表示丢包发生了,一旦丢失一个分片,则整个数据包都被丢弃
    5.通过偏移量和最后的标志位判断是否进行了分片,如果这个数据包分片了,那么除了第一个其余的偏移量都不相同,第一个的最后的标志位肯定不为0

    4.IP地址基础知识

    4.1IP地址的构成

    IP地址由“网络标识(网络号、网段)” 和"主机标识(主机号、主机地址)"两部分组成

    192.168.128.10/24中的“/24”表示从第1位开始到多少位属于网络标识。在这个例子中,192.168.128之前的都是该IP的网络地址

    网络标识在数据链路的每个段配置不同的值。网络标识必须保证相互连接的每个段的地址不相重复。而相同段内相连的主机必须有相同的网络地址。IP地址的“主机标识”则不允许在同一个网段内重复出现
    在这里插入图片描述

    由此,可以通过设置网络地址和主机地址,在相互连接的整个网络中保证每台主机的IP地址都不会相互重叠

    IP包被转发到途中某个路由器时,正是利用目标IP地址的网络标识进行路由。因为即使不看主机标识,只要一见到网络标识就能判断出是否为该网段内的主机
    在这里插入图片描述

    4.2IP地址的分类

    4.2.1早期分类

    早期IP地址分为四个级别,分别为A类、B类、C类、D类(还有一个一直未使用的E类。) 。它根据IP地址中从第1位到第4位的比特位对其网络标识(标识一个子网络,代表了一堆的ip地址)和主机标识进行区分。
    在这里插入图片描述

    在分配IP地址时关于主机标识有一点需要注意。即要用比特位表示主机地址时,不可以全部为0或全部为1。
    因为全部为0,只有表示对应的网络地址或IP地址不可获知的情况下才使用。而全部为1的主机地址通常作为广播地址。

    因此,在分配过程中,应该去掉这两种情况。这也是为什么C类地址每个网段最多只能有254(2^8-2=254)个主机地址的原因。

    4.2.2子网掩码和CIDR

    CIDR是什么

    网络标识相同的计算机必须同属于同一个链路。例如,架构B类IP网络时,理论上一个链路内允许6万5千多台计算机连接。然而,在实际网络架构当中,一般不会有在同一个链路上连接6万5千多台计算机的情况。因此,这种网络结构实际上是不存在的

    上述这种直接使用A类或者B类地址的情况,会造成大量的IP被浪费,IP的总数量才2^32,因此,资源形式非常严峻(已经枯竭了),为此需要开发一种新的组合来减少这种浪费 -> 人们开始放弃IP地址的分类作为网络地址,采用用任意长度分割IP地址的网络标识和主机标识。这种方式叫做CIDR

    在这里插入图片描述

    子网掩码是什么:

    上面说到,CIDR采用任意长度分割IP地址的网络标识和主机标识,因此引入子网掩码来进行分割

    现在,一个IP地址的网络标识和主机标识已不再受限于该地址的类别,而是由一个叫做“子网掩码”的识别码通过子网网络地址细分出比A类、B类、C类更小粒度的网络。这种方式实际上就是将原来A类、B类、C类等分类中的主机地址,部分用作子网地址,可以将原网络分为多个物理网络的一种机制 -> 由固定的网络标识长度,变成了根据新规则进行划分子网(一批网络标识相同的IP地址,就叫做子网)

    子网掩码也是一个32位的数字,它对应的IP地址网络标识部分全为1,对应的IP地址主机表示部分全为0

    自从引入子网掩码后,一个IP地址有了两种识别码,一种是IP地址本身,另外一种是表示网络部分的子网掩码

    因此有:主机号全0,表示的就是网络号,主机号全1,表示的就是广播号地址
    最大主机号=子网掩码的反码
    网络号=子网掩码 & ip地址

    以172.20.100.52的前26位是网络地址的情况为例,以下是其中一种表示方法,它将IP地址与子网掩码的地址分别用两行来表示
    在这里插入图片描述
    另一种表示方式如下所示。它在每个IP地址后面追加网络地址的位数(这种方式也叫“后缀”表示法。) 用“/”隔开。
    在这里插入图片描述
    不难看出,在第二种方式下记述网络地址时可以省略后面的“0”。例如172.20.0.0/16跟172.20/16其实是一个意思(网络标识部分全1,主机号部分全0)

    场景模拟:
    一个网络之中,当前的网络号为 127.16.99.0,子网掩码为255.255.255.0,现在需要将网络平均划分为4个子网,求每一个子网当中ip地址的范围,以及子网掩码
    在这里插入图片描述

    VLSM:
    CIDR被应用到互联网的初期,网络内部采用固定长度的子网掩码机制。也就是说,当子网掩码的长度被设置为/25以后,域内所有的子网掩码都得使用同样的长度。然而,有些部门可能有500台主机,另一些部门可能只有50台主机。如果全部采用统一标准,就难以架构一个高效的网络结构。为此人们提出组织内要使用可变长度的、高效的IP地址分配方式。

    于是产生了一种可以随机修改组织内各个部门的子网掩码长度的机制——VLSM(可变长子网掩码)

    4.3私有IP地址

    即是有了上述的CIDR技术,也只是提高了IP地址的利用率,无法改变IP地址缺少的现实,于是需要使用其他的办法,缓解IP地址资源紧张的办法,其中一种就是私有IP地址

    它不要求为每一台主机或路由器分配一个固定的IP地址,而是在必要的时候只为相应数量的设备分配唯一的IP地址。尤其对于那些没有连接互联网的独立网络中的主机,只要保证在这个网络内地址唯一,可以不用考虑互联网即可配置相应的IP地址

    在这里插入图片描述

    4.4特殊IP地址

    127.0.0.1 本地回环地址,用来测试网络协议栈

    0.0.0.0 一般用于服务端程序,用来表示服务器程序当中所有网卡的IP地址

    255.255.255.255:UDP的广播地址,全网广播,DHCP

    主机号全为0,表示子网,网络标识

    主机号全为1,表示子网,广播号

    4.5路由选择

    发送数据包时所使用的地址是网络层的地址,即IP地址。然而仅仅有IP地址还不足以实现将数据包发送到对端目标地址,在数据发送过程中还需要类似于“指明路由器或主机”的信息,以便真正发往目标地址。保存这种信息的就是路由控制表(Routing Table)。实现IP通信的主机和路由器都必须持有一张这样的表。它们也正是在这个表格的基础上才得以进行数据包发送的。
    在这里插入图片描述
    一个路由器可以配置两个IP地址, 一个是WAN口IP, 一个是LAN口IP(子网IP)

    路由器LAN口连接的主机, 都从属于当前这个路由器的子网中

    不同的路由器, 子网IP其实都是一样的(通常都是192.168.1.1). 子网内的主机IP地址不能重复. 但是子网之间的IP地址就可以重复了

    每一个家用路由器, 其实又作为运营商路由器的子网中的一个节点. 这样的运营商路由器可能会有很多级,最外层的运营商路由器, WAN口IP就是一个公网IP了

    子网内的主机需要和外网进行通信时, 路由器将IP首部中的IP地址进行替换(替换成WAN口IP), 这样逐级替换, 最终数据包中的IP地址成为一个公网IP. 这种技术称为NAT(Network Address Translation,网络地址转换,属于网络层的协议)
    在这里插入图片描述

    子网掩码
    网关
    子网

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    复原IP地址 题目:有效 IP 地址 正好由四个整数(每个整数位于 0 到 255 之间组成,且不能含有前导 0),整数之间用 ‘.’ 分隔。 例如:“0.1.2.201” 和 “192.168.1.1” 是 有效 IP 地址,但是 “0.011.255.245...
  • IP地址分类

    千次阅读 2016-09-01 20:24:31
    IP地址编址方案:IP地址编址方案将IP地址空间划分为A、B、C、D、E五类,其中A、B、C是基本类,D、E类作为...IP地址长度为32位(共有2^32个IP地址),分为4段,每段8位,用十进制数字表示,每段数字范围为0~255,段与段
  • 因为是笔记本电脑使用是无线网络,可以在结果中找到如下内容: Connection-specific DNS Suffix . : 链接的特定DNS 后缀 Link-local IPv6 Address . . . . . :ipv6地址 IPv4 Address. . . . . . . . . . . : 物理...
  • 网络协议(7) IP地址的分配原理

    万次阅读 2019-05-02 11:17:32
    最终结合OSI和TCP/IP的优点,采用了一种只有五层协议的体系结构,本文的讲述的IP都是基于五层协议模型中的网络层。 OSI体系结构 TCP/IP体系结构 五层体系结构 7 应用层 应用层 5 应用层 6 表示层 ....
  • 一、IP地址和MAC地址 1、MAC地址 MAC(Media Access Control,介质访问控制)地址,或称为物理地址,也叫硬件地址,用来定义网络设备的位置,MAC地址是网卡出厂时设定的,是固定的(但可以通过在设备管理器中或...
  • 在网际网路中,相应主机之间是透过IP地址进行沟通,也就是说使用TCP/IP网路互相沟通的主机一定要配置IP地址,因此IP地址可以说是网路传输中最基本的部分 IP地址长度为4个bytes,每一个byte为一组,总共分成4组,...
  • internet中用于实现域名和ip地址转换的是DNS。DNS:域名系统(英文:Domain Name ...当前,对于每一级域名长度的限制是63个字符,域名总长度则不能超过253个字符。开始时,域名的字符仅限于ASCII字符的一个子集。2008...
  • 计算机网络 IP地址基础知识

    千次阅读 2019-11-08 14:24:14
    IP地址定义 IP地址由网络和主机两部分标识组成 IP地址的分类 A类地址 B类地址 C类地址 D类地址 关于分配IP主机地址的注意事项 广播地址 两种广播 IP多播 子网掩码 CIDR与VLSM 全局地址与私有地址(NAT...
  • IP地址详解,网络分段

    万次阅读 2019-03-22 14:47:57
    IP地址 IP地址是什么? 百度百科:IP是英文Internet Protocol的缩写,意思是“网络之间互连的协议”,也就是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。在因特网中,它是能使连接到网上的所有计算机网络实现相互...
  • 子网掩码和IP地址的关系

    万次阅读 2018-06-15 14:43:59
    1.IP地址分类注:主机号减2个,是因0作为网络号,255作为广播地址;A类的网络号减2个,是因0和127作特殊地址。------------------------------------------------------------------------------------------------...

空空如也

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