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  • 当前使用ip地址长度为
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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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  • 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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  • 企业IP地址怎么划分

    千次阅读 2021-11-11 10:26:37
    3) 分层寻址,一个IP地址分成了两部分,一部分是网络位,另一部分是主机位,而通常想要寻找一个主机时,应先定位到该主机所属网络,再在该网络内寻找该主机。 4) 无数据恢复功能,IP协议没有重传的功能,也就是数据...

    一:IP协议特点

    1) IP协议运行在TCP/IP协议栈的internet层,也就是网络层

    2) IP协议具备无连接的特点,也就是在发送数据之前,不需要像TCP一样,要先通过三次握手建立连接后,再传输数据;与UDP特点相似。

    3) 分层寻址,一个IP地址分成了两部分,一部分是网络位,另一部分是主机位,而通常想要寻找一个主机时,应先定位到该主机所属网络,再在该网络内寻找该主机。

    4) 无数据恢复功能,IP协议没有重传的功能,也就是数据如果是通过IP协议传输的,那么一旦数据在传输的过程中“意外”丢失,那么该数据就丢失了,发送该数据的源主机不会再次重新发送该数据。

    5) 尽力传输,使用IP协议传输数据时,没有确认机制,是不可靠的传输。

    6) 与介质无关,通过IP协议传输数据,与物理层定义的传输介质没有任何关系,换句话说,就是不管底层介质是双绞线、光纤还是无线的介质,在通过IP协议进行数据传输的时候,是没有任何关系的,可以说传输的介质对于IP协议来讲是透明的。

    网工必考:HCIP认证(华为认证ICT高级网络工程师)_XMWS-IT-CSDN博客

    二:IP的版本

    当前IP主要分为两个版本IPv4(32位)和IPv6(128位),目前使用较多的还是IPv4的版本,不过在一些大学校园网内已经完成了从IPv4到IPv6的地址迁移。之所以使用IPv6取代IPv4协议是因为IPv4所能够提供的地址空间是2的32次方个,也就是大概40多亿个的IP地址,而全世界人类对IP地址的需求则远远要超过该数字,因此考虑将IPv4迁移到IPv6,IPv6的地址空间为2的128次方,足足是IPv4地址空间的2的96次方倍多,毫不夸张的讲IPv6的地址空间可以为地球上的每一粒沙子都分配一个IP地址。之所以当今网络环境还是以IPv4地址为主,是因为NAT(网络地址转换)技术的出现,该技术将IP地址分成了两大类,一类是私有IP地址;一类是公有IP地址。在一个企业内资源访问可以使用私有IP地址,而当该主机想要去访问互联网资源时,通过NAT地址转换将私有IP地址转换为同一个公有IP地址后再去访问,而私有的IP地址是可以复用的,这便大大减缓了IPv4地址资源枯竭的速率。

    三:认识IP地址

    1) 为什么使用IP地址

    一台主机、一台网络设备,想要通过网络实现数据通信,那么该设备就必须拥有一个IP地址,并且IP地址是可以唯一标识网络中的每一台设备。

    2) IP地址组成

    一个IP地址由两部分组成,分别是网络位和主机位。

    3) IP地址的分类

    A类 1-126 8位网络位 24位主机位

    B类 128-191 16位网络位 16位主机位

    C类 192-223 24位网络位 8位主机位

    D类 组播地址

    E类 保留研究使用

    4) IP地址的获取方式

    IP地址的配置方式分为两种,1.静态配置 2.通过DHCP动态获取

    5) 保留的IP地址

    保留的IP地址有:

    255.255.255.255和0.0.0.0 注:这两个地址是通过DHCP动态获取ip地址时,作为discovery发现报文的目的IP和源IP地址,做个了解就可以了,没必要深究。

    127.0.0.1 环回地址 也就是被嵌入在网卡上的地址,PC上的应用程序通过测试与该地址的连通性,可以判断网卡是否有在正常的工作

    169.254.x.x 该地址作为临时地址分配给那么试图通过DHCP动态获取IP地址,但实际上并没有获取到IP地址的主机,仅在本地有效。

    网络地址:网络地址的作用是用来标识一个网络,例如一间教室的教室编号。其特点是网络位不变,主机位全为0,该地址不能分配给主机使用,是一个子网/网络的标识。

    广播地址:广播地址的作用是用来将“消息”通知/通告同一子网或同一网络内的所有主机。其特点是网络位不变,主机位全为1,该地址也不能分配给主机使用,可能会存在于ip报头的目的IP地址字段中。

    网关:一个网络内的用户想要去访问另外一个网络内的用户所经过的关卡(出口),一般来讲,网关会是路由器的接口IP地址。

    子网掩码:和IP地址一样由32位的二进制组成,是用来区分一个IP地址的网络位和主机位,通过1来匹配IP地址的网络位,用0来匹配IP地址的主机位

    10.0.0.0 255.0.0.0 /8 ----/8代表有8个二进制的1,也就是8位的网络位

    172.16.0.0 255.255.0.0 /16 ----/16代表有16个二进制的1,也就是16位的网络位

    192.168.1.0 255.255.255.0 /24 ----/24代表有24个二进制的1,也就是24位的网络位

    判断两个IP地址是否处在同一个网络中,就是看两个IP地址对应的网络地址是否一样,如果一样则判定这两个IP地址属于同一个子网,如果不一样,则这两个IP地址分属于不同子网。

    6) 私有IP地址

    私有IP地址范围

    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

    7) Windows下查看IP地址的命令

    ipconfig 或者 ipconfig /all

    四:子网规划

    1) 子网规划的类别

    FLSM:定长子网掩码,也就是子网划分后,子网的掩码长度都是等长的,每个子网所包含的可用主机数都是一样的。

    VLSM:可变长子网掩码,也就是子网划分后,子网的掩码长度并不是等长的,而是根据实际的地址需求,确定对应的掩码长度。

    2) 子网划分的意义

    子网规划的意义 就是将一个较大的网络切割成若干个较小的网络,避免出现网络拥塞的情况,以及增加网络的可管理性及可用性

    总结:

    1.方便管理

    2.更加安全

    3.避免链路拥塞

    3) 子网划分的规则

    l 网络位向主机位借X位,就能够划分出2的X次方个子网。

    l 主机位有X位,就表示该子网有2的X次方-2个主机地址。

    4) 子网划分的步骤

    1. 确定需要划分的子网数量,也就是说确定要向主机位借“X”位。

    2. 确定新的子网掩码取值

    3. 确定每个子网的范围,最小值和最大值

    4. 确定每个子网的网络地址和广播地址

    5. 确定每个子网的可用IP地址范围

    5) 子网规划的例题

    u FLSM----定长子网掩码例题

    将192.168.1.0/24网络划分成4个子网,请写出每个子网的网络地址、广播地址以及每个子网可用的IP地址范围。

    解题过程:

    第一步,根据题目要求将该网络划分成4个子网,因此可以确定网络位向主机位借2位,2的2次方等于4;第二步,由于网络位向主机位借了两位,因此现在网络位由原来的24位增加到了26位,也就是255.255.255.192,或者写成/26;第三步,确定每个子网的范围,从主机位借过来的两位有4种变化,“00,01,10,11”,那么以“00”为例,该网络的最小值应该是前面网络位不变,而后面主机位都为0的情况,也就是前面192.168.1不变,而后面是“00 000000”,也就是192.168.1.0/26最大值应该是前面网络位不变,而后面主机位都为1的情况,也就是前面192.168.1不变,而后面是“00 111111”,也就是192.168.1.63/26,第四步,确定该子网的网络地址和主机地址,由于网络地址是主机位全为0的地址,因此该子网的网络地址为192.168.1.0/26;而广播地址是主机位全为1的地址,因此该子网的广播地址为192.168.1.63/26。第五步,确定该子网的可用主机地址范围,由于192.168.1.0/26是网络地址,不能分配给主机使用,因此从192.168.1.1/26开始计数,而192.168.1.63/26是广播地址而不能分配给主机使用,因此最大可用的主机IP地址为192.168.1.62/26,所以该子网的可用主机IP地址范围为192.168.1.1-192.168.1.62/26。

    u VLSM----可变长子网掩码例题

    一个较小的网络运营商部门分配可一个202.202.1.0/24的C类子网,ISP路由器作为该网络的出口路由器,分别连R1、R2、R3、R4、R5五台路由器,并且R1、R2、R3、R4、R5五台路由器又分别连接了一个子网,每个子网包含25台主机,那么如何在保证不浪费IP地址的前提下,利用VLSM给这个网络进行IP地址规划呢?

    解题过程:

    首先分析这个网络环境中存在的子网数,从图中我们可以看出总共有10个子网,而子网的类型主要分为两种,一种是需要两个IP地址数的;一种是需要26个IP地址数的(注意25台主机和1个路由器的接口地址)。先从地址数需求大的子网来进行划分,也就是说需要26个可用的IP地址数,那么需要保留的主机位为5位,因为2的5次方-2等于30,够用,那么子网即为202.202.1.0/27、202.202.1.32/27、202.202.1.64/27、202.202.1.96/27、

    202.202.1.128/27、202.202.1.160/27、202.202.1.192/27、202.202.1.224/27

    前五个子网分别给子网A、子网B、子网C、子网D、子网E。接下去还需要为需要2个可用IP地址的五个子网进行划分。前面划分的8个子网已经有五个分配完了,从剩下的3个中选出一个,比如202.202.1.160/27这个子网,可用的IP地址数为2,也就是说保留的主机位数为2,因为2的2次方-2等于2,刚刚好,那么子网即为202.202.1.160/30,202.202.1.164/30……依次类推,总共有八个子网,那么拿出五个进行分配,剩下的用作备用,以便网络进行扩展。

    五:子网汇聚

    CIDR :无类域间路由,是子网规划的逆过程,一般在传递路由条目时,由于每条路由条目都表示一个网络信息,而部署了子网规划就使得网络的数量增多,那么就会增加路由器路由表中的路由条目数量,这样既占用了路由器的系统资源,又降低了路由器转发数据的效率,因此通常会使用路由汇总或者路由聚合,将多个子网的网络信息,汇总成一个比较大的网络。

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    万次阅读 2019-05-02 11:17:32
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  • IP地址和子网的划分详解

    万次阅读 多人点赞 2020-06-16 20:01:42
    IP地址详解一、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地址五、子网划分六、子网划分总结和技巧 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...

空空如也

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