IP地址的基本概念

1、.IP地址的基本概念 大型的互連網(wǎng)絡(luò)中需要有一個(gè)全局的地址系統(tǒng)，它能夠給每一臺主機(jī)或路由器的網(wǎng)絡(luò)連接分配一個(gè)全局惟一的地址； TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層使用的地址標(biāo)識符叫做IP地址； 網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)主機(jī)或路由器至少有一個(gè)IP地址； 在Internet中不允許有兩個(gè)設(shè)備具有同樣的IP地址； 如果一臺主機(jī)或路由器連接到兩個(gè)或多個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)，那么它可以擁有兩個(gè)或多個(gè)IP地址。6.2 IP6.2 IP地址地址. 我們把整個(gè)因特網(wǎng)看成為一個(gè)單一的、抽象的網(wǎng)絡(luò)。IP 地址就是給每個(gè)連接在因特網(wǎng)上的主機(jī)（或路由器）分配一個(gè)在全世界范圍是惟一的 32 bit 的標(biāo)識符。 IP 地址現(xiàn)在由因特網(wǎng)名字與號碼指派公司I

2、CANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)進(jìn)行分配 .IP 地址的編址方法 分類的 IP 地址這是最基本的編址方法，在 1981 年就通過了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。子網(wǎng)的劃分這是對最基本的編址方法的改進(jìn)，其標(biāo)準(zhǔn)RFC 950在 1985 年通過。構(gòu)成超網(wǎng)這是比較新的無分類編址方法。1993 年提出后很快就得到推廣應(yīng)用。.IP 地址 := , 分類 IP 地址 每一類地址都由兩個(gè)固定長度的字段組成，其中一個(gè)字段是網(wǎng)絡(luò)號 net-id，它標(biāo)志主機(jī)（或路由器）所連接到的網(wǎng)絡(luò)，而另一個(gè)字段則是主機(jī)號 host-id，它標(biāo)志該主機(jī)（或路由

3、器）。 兩級的 IP 地址可以記為：:= 代表“定義為”.net-id24 bithost-id24 bitnet-id16 bitnet-id8 bitIP 地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段和主機(jī)號字段 0A 類地址host-id16 bitB 類地址C 類地址01 1host-id8 bitD 類地址 1 1 1 0多 播 地 址E 類地址保 留 為 今 后 使 用1 1 1 1 001.A類 IP地址 A類IP地址的網(wǎng)絡(luò)號長度為7位，主機(jī)號長度為24位； A類地址是從：55； 網(wǎng)絡(luò)號長度為7位，從理論上可以有27=128個(gè)網(wǎng)絡(luò)； 網(wǎng)絡(luò)號為全網(wǎng)絡(luò)號為全0 0和全和

4、全1 1（用十進(jìn)制表示為0與127）的兩個(gè)地址保留用于特殊目的用于特殊目的，實(shí)際允許有126個(gè)不同的A類網(wǎng)絡(luò)； 由于主機(jī)號長度為24位，因此每個(gè)A類網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)IP數(shù)理論上為224=16 777 216； 主機(jī)主機(jī)IPIP為全為全0 0和全和全1 1的兩個(gè)地址保留用于用于特殊目的特殊目的，實(shí)際允許連接16 777 214個(gè)主機(jī)； A類IP地址結(jié)構(gòu)適用于有大量主機(jī)的大型網(wǎng)絡(luò)。.B類IP地址 B類IP地址的網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)IPIP長度為長度為1414位位，主機(jī)主機(jī)IPIP長度為長度為1616位位； B類IP地址是從：55； 由于網(wǎng)絡(luò)IP長度為14位，因此允許有21

5、4=16384個(gè)不同的B類網(wǎng)絡(luò)，實(shí)際允許連接16384個(gè)網(wǎng)絡(luò)； 由于主機(jī)IP長度為16位，因此每個(gè)B類網(wǎng)絡(luò)可以有216=65536個(gè)主機(jī)或路由器，實(shí)際一個(gè)B類IP地址允許連接65534個(gè)主機(jī)或路由器； B類IP地址適用于一些國際性大公司與政府機(jī)構(gòu)等中等大小的組織使用。.C類IP地址 C類IP地址的網(wǎng)絡(luò)號網(wǎng)絡(luò)號長度為2121位位，主機(jī)主機(jī)號號長度為8 8位位； C類IP地址是從：55； 網(wǎng)絡(luò)號長度為21位，因此允許有221=2097152個(gè)不同的C類網(wǎng)絡(luò)； 主機(jī)號長度為8位，每個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)地址數(shù)最多為28=256個(gè)，實(shí)際允許連接254個(gè)主機(jī)或路由器

6、； C類IP地址適用于一些小公司與普通的研究機(jī)構(gòu)。. D類和E類IP地址 D類IP地址不標(biāo)識網(wǎng)絡(luò); 地址范圍：55 用于其他特殊的用途，如多播地址Multicasting； E類IP地址暫時(shí)保留； 地址范圍：55； 用于某些實(shí)驗(yàn)和將來使用。.常用的三種類別的 IP 地址 IP 地址的使用范圍 網(wǎng)絡(luò) 最大 第一個(gè) 最后一個(gè) 每個(gè)網(wǎng)絡(luò)類別 網(wǎng)絡(luò)數(shù) 可用的 可用的 中最大的 網(wǎng)絡(luò)號 網(wǎng)絡(luò)號 主機(jī)數(shù) A 126 (27 2) 1 126 16,777,214 B 16,384 (214) 128.0 191.255

7、 65,534 C 2,097,152 (221) 192.0.0 223.255.255 254.IP地址的二進(jìn)制表示 用點(diǎn)分十進(jìn)制表示用點(diǎn)分十進(jìn)制表示 用二進(jìn)制用二進(jìn)制表示表示129129 8 8161625 25 10000001 00001000 10000001 00001000 00010000 0001100100010000 0001100110 . 2. 0. 52 10 . 2. 0. 52 00001010 00000010 00001010 00000010 00000000 0011010000000000 00110100126. 0. 0. 0 126. 0. 0

8、. 0 01111110 00000000 01111110 00000000 00000000 0000000000000000 00000000192.255. 255. 255 192.255. 255. 255 11000000 11111111 11000000 11111111 11111111 1111111111111111 11111111 .特殊IP地址形式 受限廣播地址 直接廣播地址 （指向網(wǎng)絡(luò)的廣播） 指向子網(wǎng)的廣播 指向所有子網(wǎng)的廣播 “這個(gè)網(wǎng)的這個(gè)主機(jī)”地址 “這個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的特定主機(jī)”地址 回送地址.)受限廣播地址 網(wǎng)絡(luò)號與主機(jī)號的32位全為1的地址為受限廣播地址;

9、用來將一個(gè)分組以廣播方式發(fā)送給本網(wǎng)的所有主機(jī); 分組將被本網(wǎng)的所有主機(jī)將接受該分組，路由器則阻擋該分組通過。.)直接廣播地址 A類、B類與C類IP地址中主機(jī)號全1的地址為直接廣播地址; 用來使路由器將一個(gè)分組以廣播方式發(fā)送給特定網(wǎng)絡(luò)上的所有主機(jī); 只能作為分組中的目的地址; 物理網(wǎng)絡(luò)采用的是點(diǎn)-點(diǎn)傳輸方式，分組廣播需要通過軟件來實(shí)現(xiàn)。.）指向子網(wǎng)的廣播指向子網(wǎng)的廣播地址為主機(jī)號為全且有特指向子網(wǎng)的廣播地址為主機(jī)號為全且有特定子網(wǎng)號的地址例如：如果路由器收到發(fā)往定子網(wǎng)號的地址例如：如果路由器收到發(fā)往55的數(shù)據(jù)報(bào)，當(dāng)類網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)報(bào)，當(dāng)類網(wǎng)絡(luò)128.1的子網(wǎng)掩的子網(wǎng)掩碼為碼為255

10、.255.255.0時(shí)，該地址就是指向子網(wǎng)的廣時(shí)，該地址就是指向子網(wǎng)的廣播地址；但如果該子網(wǎng)的掩碼是播地址；但如果該子網(wǎng)的掩碼是時(shí)，時(shí)，該項(xiàng)地址就不是指向子網(wǎng)的廣播地址該項(xiàng)地址就不是指向子網(wǎng)的廣播地址說明原說明原因因.）指向所有子網(wǎng)的廣播指向所有子網(wǎng)的廣播需要了解目的網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼，以便與指向網(wǎng)絡(luò)的廣播地址區(qū)分開指向所有子網(wǎng)的廣播地址的子網(wǎng)號及主機(jī)號全為例如，如果子網(wǎng)掩碼為，那么IP地址55是一個(gè)指向所有子網(wǎng)的廣播地址；但是，如果網(wǎng)絡(luò)沒有劃分子網(wǎng)，這個(gè)地址就是一個(gè)指向網(wǎng)絡(luò)的廣播地址.)“這個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的特定主機(jī)”地址 主機(jī)或

11、路由器向本網(wǎng)絡(luò)上的某個(gè)特定的主機(jī)發(fā)送分組； 網(wǎng)絡(luò)號部分為全0，主機(jī)號為確定的值； 這樣的分組被限制在本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部。 .4)回送地址 回送地址是用于網(wǎng)絡(luò)軟件測試和本地進(jìn)程間通信； TCP/IP協(xié)議規(guī)定： 含網(wǎng)絡(luò)號為127的分組不能出現(xiàn)在任何網(wǎng)絡(luò)上； 主機(jī)和路由器不能為該地址廣播任何尋址信息。.IP 地址的一些重要特點(diǎn) (1) IP 地址是一種分等級的地址結(jié)構(gòu)。分兩個(gè)等級的好處：1 IP 地址管理機(jī)構(gòu)在分配 IP 地址時(shí)只分配網(wǎng)絡(luò)號，而剩下的主機(jī)號則由得到該網(wǎng)絡(luò)號的單位自行分配。這樣就方便了 IP 地址的管理。 2 路由器僅根據(jù)目的主機(jī)所連接的網(wǎng)絡(luò)號來轉(zhuǎn)發(fā)分組（而不考慮目的主機(jī)號），這樣就可以使路由

12、表中的項(xiàng)目數(shù)大幅度減少，從而減小了路由表所占的存儲空間。 .IP 地址的一些重要特點(diǎn) (2) 實(shí)際上 IP 地址是標(biāo)志一個(gè)主機(jī)（或路由器）和一條鏈路的接口。 1 當(dāng)一個(gè)主機(jī)同時(shí)連接到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)上時(shí)，該主機(jī)就必須同時(shí)具有兩個(gè)相應(yīng)的 IP 地址，其網(wǎng)絡(luò)號 net-id 必須是不同的。這種主機(jī)稱為多接口主機(jī)(multihomed host)。 2 由于一個(gè)路由器至少應(yīng)當(dāng)連接到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)（這樣它才能將 IP 數(shù)據(jù)報(bào)從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)），因此一個(gè)路由器至少應(yīng)當(dāng)有兩個(gè)不同的 IP 地址。 .IP 地址的一些重要特點(diǎn) (3) 用轉(zhuǎn)發(fā)器或網(wǎng)橋連接起來的若干個(gè)局域網(wǎng)仍為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，因此這些局域網(wǎng)都具有同樣的網(wǎng)

13、絡(luò)號 net-id。 (4) 所有分配到網(wǎng)絡(luò)號 net-id 的網(wǎng)絡(luò)，范圍很小的局域網(wǎng)，還是可能覆蓋很大地理范圍的廣域網(wǎng)，都是平等的。 .6.3 6.3 子網(wǎng)和超網(wǎng)的基本概念子網(wǎng)和超網(wǎng)的基本概念在 ARPANET 的早期，IP 二級地址的設(shè)計(jì)確實(shí)不夠合理:IP 地址空間的利用率有時(shí)很低。 給每一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)分配一個(gè)網(wǎng)絡(luò)號會使路由表變得太大因而使網(wǎng)絡(luò)性能變壞。 兩級的 IP 地址不夠靈活。 . 從 1985 年起在 IP 地址中又增加了一個(gè)“子網(wǎng)號字段”，使兩級的 IP 地址變成為三級的 IP 地址。 這種做法叫作劃分子網(wǎng)(subnetting) 。劃分子網(wǎng)已成為因特網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。 從兩級 I

14、P 地址到三級 IP 地址子網(wǎng)（Subnet） 將一個(gè)大的網(wǎng)絡(luò)劃分成幾個(gè)較小的網(wǎng)絡(luò)，而每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)都有其自己的子網(wǎng)地址；. 劃分子網(wǎng)純屬一個(gè)單位內(nèi)部的事情。單位對外仍然表現(xiàn)為沒有劃分子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)。 從主機(jī)號借用若干個(gè)比特作為子網(wǎng)號(subnet-id)，而主機(jī)號 host-id 也就相應(yīng)減少了若干個(gè)比特。劃分子網(wǎng)的基本思路 IP地址 := , , 子網(wǎng)號的比特位不能全為子網(wǎng)號的比特位不能全為0和和1. 凡是從其他網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給本單位某個(gè)主機(jī)的 IP 數(shù)據(jù)報(bào)，仍然是根據(jù) IP 數(shù)據(jù)報(bào)的目的網(wǎng)絡(luò)號（net-id），先找到連接在本單位網(wǎng)絡(luò)上的路由器； 然后此路由器在收到 IP 數(shù)據(jù)報(bào)后，再按目的網(wǎng)絡(luò)號 ne

15、t-id 和子網(wǎng)號 subnet-id 找到目的子網(wǎng)； 最后就將 IP 數(shù)據(jù)報(bào)直接交付給目的主機(jī)。 劃分子網(wǎng)的基本思路（續(xù)） .01014563所有到網(wǎng)絡(luò) 的分組均到達(dá)此路由器我的網(wǎng)絡(luò)地址是 R1R3R2網(wǎng)絡(luò)一個(gè)未劃分子網(wǎng)的 B 類網(wǎng)絡(luò).劃分為三個(gè)子網(wǎng)后對外仍是一個(gè)網(wǎng)絡(luò) 01145.13.3.

16、1014563子網(wǎng) 子網(wǎng) 子網(wǎng) 所有到達(dá)網(wǎng)絡(luò) 的分組均到達(dá)此路由器網(wǎng)絡(luò)R1R3R2. 當(dāng)沒有劃分子網(wǎng)時(shí)，IP 地址是兩級結(jié)構(gòu)，地址的網(wǎng)絡(luò)號字段也就是 IP 地址的“因特網(wǎng)部分”，而主機(jī)號字段是 IP 地址的“本地部分”。 劃分子網(wǎng)后 IP 地址就變成了三級結(jié)構(gòu)。 劃分子網(wǎng)只是將 IP 地址的本地部分進(jìn)行再劃分，而不改變 IP 地址的因特網(wǎng)部分。 劃分子網(wǎng)后變成了三級結(jié)

17、構(gòu) . 為了節(jié)約IP地址資源，人們提出了子網(wǎng)的概念。將原有IP地址中主機(jī)號部分進(jìn)一步劃分為子網(wǎng)號和主機(jī)號兩塊。 從一個(gè) I P數(shù)據(jù)報(bào)的首部并無法判斷源主機(jī)或目的主機(jī)所連接的網(wǎng)絡(luò)是否進(jìn)行了子網(wǎng)的劃分。 使用子網(wǎng)掩碼(subnet mask)可以找出 IP 地址中的子網(wǎng)部分。 子網(wǎng)掩碼也是一個(gè)32位的二進(jìn)制數(shù)，前面的一些位為1，后面的一些為0，為1部分對應(yīng)著IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號和子網(wǎng)號，為0的部分對應(yīng)著主機(jī)號。 子網(wǎng)掩碼.IP 地址的各字段和子網(wǎng)掩碼 網(wǎng)絡(luò)號 net-id主機(jī)號 host-id兩級 IP 地址網(wǎng)絡(luò)號net-idhost-id三級 IP 地址主機(jī)號subnet-id子網(wǎng)號子網(wǎng)掩碼因特網(wǎng)

18、部分本地部分因特網(wǎng)部分本地部分劃分子網(wǎng)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)地址1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0net-idsubnet-idhost-id 為全 0.(IP 地址) AND (子網(wǎng)掩碼) =網(wǎng)絡(luò)地址網(wǎng)絡(luò)號 net-id主機(jī)號 host-id兩級 IP 地址網(wǎng)絡(luò)號三級 IP 地址主機(jī)號net-idhost-idsubnet-id子網(wǎng)號子網(wǎng)掩碼因特網(wǎng)部分本地部分因特網(wǎng)部分本地部分劃分子網(wǎng)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)地址1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0

19、0 0net-idsubnet-idhost-id 為全 0AND.net-idnet-idhost-id 為全 0net-id網(wǎng)絡(luò)地址A類地址默認(rèn)子網(wǎng)掩碼網(wǎng)絡(luò)地址B類地址默認(rèn)子網(wǎng)掩碼網(wǎng)絡(luò)地址C類地址默認(rèn)子網(wǎng)掩碼1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 1

20、1 1 1 1 1 10 0 0 0 0 0 0 0host-id 為全 0host-id 為全 0A B C 類 IP 地址的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼 .計(jì)算子網(wǎng)和子網(wǎng)掩碼在IP地址中通常使用與二進(jìn)制值相等的十進(jìn)制值：.子網(wǎng)地址空間的劃分舉例 例：一個(gè)大型跨國公司的管理者從網(wǎng)絡(luò)管理中心獲得 一個(gè)A類IP地址；需要?jiǎng)澐?000個(gè)子網(wǎng)。 分析：該公司需要有1 000個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)，加上主機(jī)號全 0 和全1的兩種特殊地址，子網(wǎng)數(shù)量至少為1002；選擇子網(wǎng)號的位長為10，可以用來分配的子網(wǎng)最多為1024，滿足用戶要求。 .A A類地址子網(wǎng)劃分后的結(jié)構(gòu)類地址子網(wǎng)劃分后的結(jié)構(gòu) 子網(wǎng)掩碼：A類地址：(a

21、) 未劃分子網(wǎng)(a) 未劃分子網(wǎng)net IDsubnet IDhost ID11111111000000000000000000000000子網(wǎng)掩碼：A類地址：(b) 劃分子網(wǎng)(b) 劃分子網(wǎng)111111111111111111 00000000000000net IDhost ID子網(wǎng)地址空間的劃分 . . . .特特殊殊地地址址第第1 1個(gè)個(gè)子子網(wǎng)網(wǎng). . . .第第2 2個(gè)個(gè)子子網(wǎng)網(wǎng). . . . . . .第第1 10 02 22 2個(gè)個(gè)子子網(wǎng)網(wǎng). . . . . . . . . . . . . . . .

22、 54 5554 55545554545555特特殊殊地地址址子網(wǎng)地址劃分結(jié)果121. 00000000 00 000000 00000000121. 00000000 00 11

23、1111 11111111121. 00000000 01 000000 00000000121. 00000000 01 111111 11111111121. 11111111 11 000000 00000000121. 11111111 11 111111 11111111.劃分子網(wǎng)后的網(wǎng)點(diǎn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)劃分子網(wǎng)后的網(wǎng)點(diǎn)內(nèi)部結(jié)構(gòu) .思考：如何劃分子網(wǎng)？1、公司申請到一個(gè)地址，要?jiǎng)澐殖?10個(gè)子網(wǎng)，寫出相關(guān)子網(wǎng)的有效IP范圍及子網(wǎng)掩碼。2、同上，若要?jiǎng)澐殖?00個(gè)子網(wǎng)，又該如何實(shí)現(xiàn)？3、公司申請到一個(gè)地址，要?jiǎng)澐殖?個(gè)子網(wǎng)，寫出相關(guān)子網(wǎng)的有效IP范圍

24、及子網(wǎng)掩碼。 .判斷IP地址是否屬于同一個(gè)子網(wǎng) 在劃分子網(wǎng)的情況下，判斷兩臺主機(jī)是不是在同一個(gè)子網(wǎng)中，看它們的網(wǎng)絡(luò)號與子網(wǎng)地址是不是相同。實(shí)例：主機(jī)1的IP地址為1主機(jī)2的IP地址為10子網(wǎng)掩碼為92判斷它們是不是在同一個(gè)子網(wǎng)上。 .10010010.00011010.00011011.0100011111111111.11111111.11111111.11000000主機(jī)1的IP地址：子網(wǎng)掩碼：10010010.00011010.00011011.01000000與運(yùn)算結(jié)果：10010010.00011010.00011011.0110111011111111.11111111.11111111.11000000主機(jī)2的IP地址：子網(wǎng)掩碼：10010010.00011010.00011011.01000000與運(yùn)算結(jié)果：主機(jī)主機(jī)1 1的結(jié)果的結(jié)果主機(jī)主機(jī)2 2的結(jié)果的結(jié)果結(jié)論結(jié)論: :子網(wǎng)號都是子網(wǎng)號