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  • 以下正确的a类ip地址是
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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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    前言 我今天在学校的机房里面学习 TCP/IP + Linux。我在Linux中敲下如下几行命令: ifconfig :用来确定我的ip,发现是59.71.137.69。...毫无疑问,我是一个公有的A类IP地址。看来,武汉市教育网是属于...

    前言

    我今天在学校的机房里面学习 TCP/IP + Linux。我在Linux中敲下如下几行命令:

    1. ifconfig :用来确定我的ip,发现是59.71.137.69。惊讶的发现:这是一个公有的A类地址!很久以前就听说中国的A类地址非常珍贵,难以寻觅,如今我却是A类地址。我告诉我爸,然后我爸在家远程登陆我的linux,登陆成功。毫无疑问,我是一个公有的A类IP地址。看来,武汉市教育网是属于A类IP地址。
    2. nmap -sP 59.71.137.1-255:我把整个机房”扫描”一遍,用于找出主机(电脑)是否是存在于相应的网络段中。我发现有24个Host 处于 up 状态。我数了一下机房里面的人数,23个人。看来我一个人占两个IP(windows+虚拟机中的linux),其余人一人一个IP,刚好2+22=24。
      左边是iptraf用来监控流量,右边是nmap -sP,显示参数网段内的主机
      用nmap扫描机房里的主机,全是外网的A类IP。上述现象产生了我调查中国A类IP地址做一次小调查的想法。

    中国A类IP地址调查

    A、B、C类IP地址
    图片:A、B、C类地址分类

    网上有人说:中国没有A类IP地址。我说:这是谬论!中国确实有A类IP地址,我现在不就是在使用A类IP地址么。实际上在我看来,中国是没有一个“完整的A类IP地址”。所谓“完整”,是指一个连续的2^24次方个A类IP,比如苹果公司的IP:17.0.0.0 ~~17.255.255.255,参考链接。原来,中国所分到的A类IP,是切成很多很多小段的,参考百度文库链接

    网上又有人说:中国的A类IP地址非常之少。真的很少么?如果真的很少,到底有多少?我做了一个小调查~

    1. 获取数据。我在百度搜索关键词“中国的A类IP地址列表”,排名3名的网址分别是:百度文库,豆丁网,天涯社区。我分别看了看,居然一模一样。我认为,这些数据的可靠性十分高,于是以此数据作为调查样本。
    2. 我把数据复制到txt文档中。
    3. 编写C++程序,处理这一些数据。
    4. 得出结果:纯理论上,中国共有7976.6万个A类IP,全球总共有20.974亿个A类IP地址。中国的A类IP地址占全球的3.8031%

    调查分析

    1. 中国作为全球第一大人口大国,其人口13.64亿,占全球72.40亿的18.84%。相比之下,A类地址只占全球的3.8031%,相差数倍。反观美国,其人口3.226亿,占全球4.46%,其拥有A类地址据说占超过70%。呵呵,没办法,整个互联网是美国人一手弄出来的呀。中国占有的A类IP地址的数量和中国的人口与综合国力相比,是严重不相称的!
    2. 上述计算得出的中国拥有A类IP地址7976.6万个,是理想的最大值,然而事实上,IP的地址的分配存浪费现象。比如:给苹果公司分配了17.0.0.0/8,及一个“完整”的A类IP地址,可以代表1677万个主机。然而苹果公司再有能耐,其研发部门、财务部门、市场部门等等部门加起来拥有的主机(电脑)加起来能够达到1677万么?这里还姑且不计算苹果公司的私有地址。再比如:子网划分可以很大程度上合理使用IP地址资源,然而子网划分技术本身又会产生许多无法分配给主机的广播地址(全1)和本网络地址(全0)。因此综上所述,能够真真切切使用A类IP地址的国人,远低于7976.6万这一理想数据

    补充知识

    A类地址的网络号只有126 (2^7-2)个,而B类地址的网络号有16383 (2^14-1)个,C类地址的网络号有2097151(2^21-1)个。可以这么理解,物以稀为贵,因此A类地址可以说是最为“金贵”的。一般来说,A类地址用于大型网络,B类地址用于中型网络,C类地址用于小型网络。
    网络号

    FAQ:
    Q:A类IP地址真的金贵么?上面不是说A类IP地址有20.648亿么,占总共约40亿的一半呀。
    A:A类IP地址之所以认为很金贵,是因为A类地址的网络号十分少,只有126个。每一个A级地址代表约1677万个地址,所有A类地址算出来有20.974亿之多了。中国没有分到一个“完整”的A类IP地址,而只是分到了一些A类IP地址之间的“缝隙”。在互联网的早期,很多“完整”或“准完整”的A类地址已经被美国的政府机构以及公司巨头瓜分的差不多了。中国能够申请的IP地址资源中,A类极少数,B类也不多,C类最多。

    Q:192.168.1.*是啥?
    A:windows系统下,打开cmd敲下ipconfig就可以查看自己的IP地址,相信很多很发现自己的IP是192.168.1.*。这很正常,这说明你使用的IP是属于私有IP。首先IP的分成两种,共有IP和私有IP。私有IP技术是解决IP资源匮乏的一个重要方法。家用路由器的默认IP地址一般是192.168.1.1。

    IP的合理利用以及IPv6的展望

    合理使用

    我上述所说的IP地址,都默认是指IPv4,其实早在2011年2月,IPv4已经分配完毕。参考链接。IP地址资源极其宝贵,因此需要合理利用。我简单介绍3种合理利用IP资源的方法:
    1. 子网划分:借用主机号的高若干位来充当子网地址,从而将原网络划分成若干子网。 举个例子,假设有一个公司,这个公司有两个部门:位于北京总部和位于上海的分部,两个部门分别有100台电脑。这个公司申请C类IP的时候,不需要申请两个IP,而是只需要申请一个IP地址就行了,假设是201.102.123.0。子网掩码设定为255.255.255.128就可以把一个C类IP地址划分为两个子网:201.102.123.0 ~~ 201.102.123.127
    201.102.123.128~ 201.102.123.255。 这样的话北京和上海分别使用同一个C类IP地址的两个不同子网。如果没有子网划分技术的话,北京和上海就需要分别申请两个不同的C类IP,这就造成了IP浪费。
    2. 私有地址的使用。与可以Internet使用的公网IP地址不同,私有IP地址是特定只能在局域网中使用的IP地址。私有地址分为三类,A类是10.x.x.x,B类是172.16.x.x–172.31.x.x,C类是192.168.x.x。假设你向电信申请了一个C类IP公有地址,那么你可以自己组建一个无线局域网(wifi),你可以组建A类、B类、C类私有网三者中任意一个。不过,一般而言,都是组建C类私有网。假设你在windows的cmd里面敲下:ipconfig。那么你可以观察到你的“无线局域网适配器”里面的IPv4地址是192.168. * . * ,这说明你正在使用私有地址。私有地址需要转换成公有地址才能够“出去”,这项技术叫做NAT链接。私有地址的使用,可以让很多人同时使用一个公有IP地址。
    3. 动态IP。每一次上网,都临时分配一个IP地址,往往每次分配的IP地址都不同。很多人上网的时间和空间是“离散”的,不连续。比如,一个人一天上了3次网,每一次1个小时。那么如果给这个人分配一个固定的IP地址,那么是极其浪费的,因为一天24个小时中,只有3个小时得到了利用。如果采取动态分配IP的方法,只是在上网的时候临时分配一个IP地址。这样同一个IP地址可以在同一天之内被多个人使用。假设每一个每天上3个小时的网,那么一个IP地址最理想可以同时供8个人使用。这样,一个IP地址在不同时间段分给不同人使用。

    IPv6

    无论如何合理使用IP地址,再怎么“节约”,在移动互联网的浪潮和物联网的大爆发之下,IPv4终究是不够用的。更何况在互联网早期,30年前天真的人类认为40亿个IPv4地址是天文数字,取之不尽用之不竭也,因此经常随意分配,导致很多IP地址已经不可逆般地被大量不合理分配掉了。一方面,手机的数量超过电脑,手机上网当然也需要IP地址;另一方面,物联网方兴未艾,夸张的说,未来每一粒沙子都会拥有一个IP地址。在这样的背景之下,IPv6不可避免的将要走向历史的前沿。

    IPv6是何方神圣?其全称是Internet Protocal version 6。与IPv4的一个IP地址只有32位不同,一个IPv6的IP地址将有128位,可以说是指数级别的提高。经计算,每平方厘米的土地上,可以拥有2244个IP地址。我在windows下cmd敲下ipconfig,便可以发现IPv6的踪迹。
    IPv6
    如图所示,我的IPv6的地址是 fe80::28f3:e757:ca41:5dea 。有人可能会机智的问:“这怎么就是128位?完全看不出来呀!”原来是这样的:一个数字或者字母均是16进制的,16进制代表4位。所以fe80就是4 * 4=16位。然而,如果这样数下来,只有16 * 5 =80 位呀,肿么破。原来是这样的, 这里面藏有玄机:问题出在“ :: ” 符号。这个”::“符号,代表着48个0。所以我的IPv6扩展开来就是fe80:0000:0000:0000:28f3:e757:ca41:5dea。这样就没有问题了,详情参考链接

    IPv6离我们并不遥远,目前正是从IPv4向IPv6的过渡期。随着IPv6的大力发展,将从根本上解决IP地址不够用的问题,因而成为互联网发展的超级助推器。”互联网+“在未来将会无处不在!

    附加程序代码

    源自百度文库的A类IP地址数据样本格式:

    ************************
    Author: Caitao Zhan
    Created: 2015/7/29
    ************************
    main.cpp
    
    #include <iostream>
    #include <fstream>
    #include "aClassIP.h"
    using namespace std;
    
    int main()
    {
        ifstream in("aClassIP.txt");
        if (in.is_open())
        {
            int sum = 0; 
            while (in.peek() != EOF)
            {
                int a, b, c, d;
                int e, f, g, h;
                char ch;
                in >> a; in >> ch;
                in >> b; in >> ch;
                in >> c; in >> ch;
                in >> d; 
                in.get(), in.get();  //aClassIP.txt 出现了一个中文字符,其占两个字节。。
                aClassIP aIP1(a, b, c, d);
    
                in >> e; in >> ch;
                in >> f; in >> ch;
                in >> g; in >> ch;
                in >> h;
                aClassIP aIP2(e, f, g, h);
    
                sum += aIP2.minus(aIP1);
            }
            cout << sum << endl;
            cout << 126 * 256 * 256 * 254 << endl;
            cout << (double)sum / (double)(126 * 256 * 256 * 254) << endl;
        }
        else
        {
            cerr << "Error openning file!" << endl;
        }
    
        in.close();
        system("pause");
        return 0;
    }
    aClassIP.h
    
    #pragma once
    #include <iostream>
    #include <iomanip>
    using namespace std;
    
    class aClassIP
    {
    public:
        int m_a;  //为了减少麻烦,在此舍弃private(一般不推荐。。。)
        int m_b;
        int m_c;
        int m_d;
    
        aClassIP();
        aClassIP(int a, int b, int c, int d);
        int minus(const aClassIP& aIP);//两个aClassIP对象之间的减法,计算两个a类IP对象之间的个数
        friend ostream& operator<<(ostream &out, const aClassIP &aIP);
    };
    
    aClassIP.cpp
    
    #include "aClassIP.h"
    
    aClassIP::aClassIP(){};
    
    aClassIP::aClassIP(int a, int b, int c, int d) :m_a(a), m_b(b), m_c(c), m_d(d){};
    
    /*
    *this aClassIP 是数值上更大的一个,参数中的aClassIP是较小的一个,算出两个IP之差
    这计算出来的结果是纯理论最大值,不考虑子网划分等等技术。
    乘以254是因为不考虑全1和全0,主机号全1代表广播,全0代表该网络本身*/
    int aClassIP::minus(const aClassIP& aIP)
    {
        int sum = 0;
        sum += (m_a - aIP.m_a) * 256 * 256 * 254;
        sum += (m_b - aIP.m_b) * 256 * 254;
        sum += (m_c - aIP.m_c) * 254;
        sum += (m_d - aIP.m_d);
        return sum;
    }
    /*
    曾经一度以为此算法在逻辑层面有错误,后来经过实验证明是正确的。
    以下是一度引起我警觉的测试数据:
    59.192.0.0~60.31.255.255,我一度以为,这个数据需要分开计算,如下:
    59.192.0.0~59.255.255.255 + 60.0.0.0~60.31.255.255
    然而我发现:一次性计算和分步骤计算的结果是一样的。。。*/
    
    /*
    重载operator<<*/
    ostream& operator<<(ostream &out, const aClassIP &aIP)
    {
        out << setw(3) << aIP.m_a << '.' << setw(3) << aIP.m_b << '.'
         << setw(3) << aIP.m_c << '.' << setw(3) << aIP.m_d;
        return out;
    }
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  • ip地址abc怎么区分

    千次阅读 2021-02-05 10:54:02
    ip地址abc怎么区分IP地址根据网络地址和主机地址,分为ABCDE五;而根据组成部分,分为ABC三。那么,IP地址abc怎么区分?1.首先,A类、B和C的地址范围不同A类地址:1.0.0.1-126.255.255.254B地址:128...

    ip地址abc类怎么区分

    IP地址根据网络地址和主机地址,分为ABCDE五类;而根据组成部分,分为ABC三类。那么,IP地址abc类怎么区分?

    1.首先,A类、B类和C类的地址范围不同

    A类地址:1.0.0.1-126.255.255.254

    B类地址:128.1.0.1-191.255.255.254

    C类地址:192.0.1.1-223.255.255.254

    2.组成部分不同

    A类地址:由1字节(每个字节是8位)的网络地址和3个字节主机地址组成

    B类地址:由2个字节的网络地址和2个字节的主机地址组成

    C类地址:由3个字节的网络地址和1个字节的主机地址组成

    3.网络地址的最高位不同

    A类地址:0

    B类地址:10

    C类地址:110

    4.第一段数字范围不同

    A类地址:1~126

    B类地址:128~191

    C类地址:192~223

    5.每个地址连接主机数量不同

    A类地址:16387064

    B类地址:64516

    C类地址:254

    6.Internet包含地址数量不同

    A类地址:126

    B类地址:16256

    C类地址:2054512

    ip地址怎么判断合法

    有的时候,我们的电脑好像获取到了IP地址,但是却又不能上网。这时我们就有必要看看自己的电脑获取的IP地址到底是不是能用来上网的正确的IP地址了。

    步骤一:获取IP

    首先,我们得先查看本机的IP地址。单击“显示/隐藏图标”小三角形,右击“网络”图标,选择“打开网络和共享中心”:

    258278f4b0279fc5854bf1dd036e7ebe.png

    再点击弹出窗口中的“以太网”或你的无线WIFI连接:

    794ba01cb4a7e92a16d7c9ca67c8c11a.png

    单击弹出对话框中的“详细信息”按钮:

    80ddbf82c8d2e82cb6c217436019c71d.png

    在弹出的“网络连接详细信息”对话框中就能看到IPV4地址等信息了:

    237df0ce91cb645ba676be971feb6e94.png

    步骤二判断IP合法性

    IP地址是4个3位数用“。”隔开的字串;

    其中每个3位数都一定在0~255(含)之间,否则为非法;

    其中最常见的不可用的(也叫非法IP)是169.254.x.x:

    IP地址也有内网与公网之分。以下为内网地址,其它都是公网地址。局域网内都用内网IP:

    责任编辑:YYX

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  • 计算机网络—IP地址及其表示方法

    千次阅读 2022-03-26 21:20:43
    本文主要介绍IP地址和它的三种表示方法:分类的IP地址、子网的划分、超网的构成

    IP地址就是给互联网上的每一台主机(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32位的标识符。

    IP地址的编址方法共经历了三个历史阶段:分类的IP地址、子网的划分、超网的构成

    一、分类的IP地址

    所谓“分类的IP地址”就是将IP地址划分为若干个固定类,每一类地址都由两个固定长度的字段组成,其中第一个字段是网络号,它标志主机(或路由器)所连接到的网络。一个网络号在整个互联网范围内必须是唯一的。第二个字段是主机号,它标志该主机(或路由器),一台主机号在它前面的网络号所指明的网络范围内必须是唯一的。

    这种两级IP可以表示为:

    IP地址 ::= {<网络号>,<主机号>}

    • A类、B类和C类地址的网络号字段分别为1个、2个和3个字节长,而在网络号字段的最前面有1~3位的类别位,其数值分别规定为0,10和110。
    • A类、B类和C类地址的主机号字段分别为3个、2个和1个字节长。
    • D类地址(前4位是1110)用于多播(一对多通信)。
    • E类地址(前4位是1111)保留为以后用。

    把IP地址划分为A类、B类、C类三个类别,当初是这样考虑的。各种网络的差异很大,有的网络拥有很多主机,而有的网络上的主机则很少。把IP地址划分为A类、B类和C类是为了更好地满足不同用户的要求。

    常用的三种类型的IP地址:

    A类地址的网络号字段占1个字节,只有7位可供使用,但可指派的网络号是126个(即2^{7}-2)。减2的原因是:

    第一,IP地址中网络号字段为全0的IP地址是个保留地址,意思是“本网络”;

    第二,网络号为127(即01111111)保留作为本地软件环回测试本主机的进程之间的通信之用。

    若主机发送一个目的地址为环回地址(例如127.0.0.1)的IP数据报,则本主机中的协议软件就处理数据报中的数据,而不会把数据报发送到任何网络。

    A类地址的主机号占3个字节,因此每一个A类网络中的最大主机数是2^{24}-2,即16777214。这里减2的原因是:

    第一,全0的主机号字段表示该IP地址是“本主机”所连接到的单个网络地址

    第二,而全1表示“所有的(all)”,因此全1的主机号字段表示该网络上的所有主机

    B类地址的网络号字段有2个字节,但实际上B类网络地址128.0.0.0是不指派的,而可以指派的B类最小网络地址是128.1.0.0。因此B类地址可指派的网络数为2^{14}-2,即16383。B类地址的每一个网络上的最大主机数是2^{16}-2,即65534。这里需要减2是因为要扣除全0和全1的主机号。

    C类地址有3个字节的网络号字段,还有21位可以进行分配。C类网络地址192.0.0.0也是不指派的,可以指派的C类最小网络地址是192.0.1.0,因此C类地址可指派的网络总数是2^{21}-2,即2097151。每一个C类地址的最大主机数是2^{8}-2,即254。

     二、子网的划分

    两级IP地址的缺点:

    第一,IP地址空间的利用率有时很低。

    第二,给每一个物理网络分配一个网络号会使路由表变得太大因而使网络性能变坏。

    第三,两级IP地址不够灵活

    为解决这些问题,从1985年起在IP地址中又增加了一个“子网号字段”,使两级IP地址变成为三级IP地址,它能够较好地解决上述问题,并且使用起来也很灵活。这种做法叫做划分子网

    划分子网的思路如下:

    (1)一个拥有许多物理网络的单位,可将所属的物理网络划分为若干个子网。划分子网纯属一个单位内部的事情。本单位以外的网络看不见这个网络是由多少个子网组成,因为这个单位对外仍然表现为一个网络。

    (2)划分子网的方法是从网络的主机号借用若干位作为子网号,当然主机号也就相应减少了同样的位数。于是两级IP地址在本单位内部就变为三级IP地址:网络号、子网号和主机号。也可以用以下记法来表示:

    IP地址 ::= {<网络号>,<子网号>,<主机号>}

    (3)凡是从其他网络发送给本单位某台主机的IP数据报,仍然是根据IP数据报的目的网络号找到连接在本单位网络上的路由器。但此路由器在收到IP数据报后,再按目的网络号和子网号找到目的子网,把IP数据报交付目的主机。

     子网掩码

    假定有一个数据报(其目的地址是145.13.3.10)已经到达了路由器R_{1}。那么这个路由器如何把它转发到子网145.13.3.0呢?

    我们知道,从IP数据报的首部无法看出源主机或目的主机所连接的网络是否进行了子网的划分。这是因为32位的IP地址本身以及数据报的首部都没有包含任何有关子网划分的信息。因此必须另外想办法,这就是使用子网掩码。

    为了使路由器R_{1},能够很方便地从数据报中的目的IP地址中提取出所要找的子网的网络地址,路由器R_{1}就要使用三级IP地址的子网掩码,路由器R_{1}把三级IP地址的子网掩码和收到的数据报的目的IP地址145.13.3.10逐位相“与”(AND),得出了所要找的子网的网络地址145.13.3.0

    三、超网的构成

    无分类编址CIDR:

    划分子网在一定程度上缓解了互联网在发展中遇到的困难。然而在1992年互联网仍然面临三个必须尽早解决的问题

    (1)B类地址在1992年已分配了近一半,眼看很快就将全部分配完毕!

    (2)互联网主干网上的路由表中的项目数急剧增长(从几千个增长到几万个)。

    (3)整个IPv4的地址空间最终将全部耗尽。

    在一个划分子网的网络中可同时使用几个不同的子网掩码。使用变长子网掩码VLSM可进一步提高IP地址资源的利用率。在VLSM的基础上又进一步研究出无分类编址方法,它的正式名字是无分类域间路由选择 CIDR。

    CIDR最主要的特点有两个:

    (1)CIDR 消除了传统的A类、B类和C类地址以及划分子网的概念,因而能更加有效地分配IPv4的地址空间,CIDR把32位的IP地址划分为前后两个部分。前面部分是“网络前缀”(或简称为“前缀”),用来指明网络,后面部分则用来指明主机。因此CIDR使IP地址从三级编址(使用子网掩码)又回到了两级编址,但这已是无分类的两级编址。其记法是:      

    IP地址 ::= {<网络前缀>,<主机号>}

    CIDR还使用“斜线记法”,或称为CIDR记法,即在IP地址后面加上斜线“/”,然后写上网络前缀所占的位数。

    (2)CIDR把网络前缀都相同的连续的IP地址组成一个“CIDR地址块”。我们只要知道CIDR地址块中的任何一个地址,就可以知道这个地址块的起始地址(即最小地址)和最大地址,以及地址块中的地址数。

    例如,已知IP地址128.14.35.7/20是某CIDR地址块中的一个地址,现在把它写成二进制表示,其中的前20位是网络前缀(用粗体和下划线表示出),而前缀后面的12位是主机号:

                                    128.14.35.7/20 = 10000000 00001110 00100011 00000111

     这个地址所在的地址块中的最小地址和最大地址可以很方便地得出:

    当然,以上这两个特殊地址的主机号是全0和全1的地址。一般并不使用。通常只使用在这两个特殊地址之间的地址。

    为了更方便地进行路由选择,CIDR使用32位的地址掩码。地址掩码也可继续称为子网掩码。例如,/20地址块的地址掩码是:11111111 11111111 11110000 00000000(20个连续的1)。斜线记法中,斜线后面的数字就是地址掩码中1的个数。

    由于一个CIDR地址块中有很多地址,所以在路由表中就利用CIDR地址块来查找目的网络。这种地址的聚合常称为路由聚合,它使得路由表中的一个项目可以表示原来传统分类地址的很多个(例如上千个)路由。路由聚合也称为构成超网。

    最长前缀匹配:

    在使用CIDR 时,由于采用了网络前缀这种记法,IP地址由网络前缀和主机号这两个部分组成,因此在路由表中的项目也要有相应的改变。这时,每个项目由“网络前缀”和“下一跳地址”组成。但是在查找路由表时可能会得到不止一个匹配结果。这样就带来一个问题:我们应当从这些匹配结果中选择哪一条路由呢?

    正确的答案是:应当从匹配结果中选择具有最长网络前缀的路由。这叫做最长前缀匹配,这是因为网络前缀越长,其地址块就越小,因而路由就越具体。 

    声明:该博文所总结的知识和图片来自于谢希仁老师的《计算机网络》第七版 

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