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IP地址的概念及層次結(jié)構(gòu)
資源天下 2019/8/25 10:17:46
目錄
1. IP地址 1
1.1 物理地址和邏輯地址 1
1.2 IP地址的結(jié)構(gòu)、分類與表示 2
1.2.1 IP地址的結(jié)構(gòu) 2
1.2.2 IP地址的表示 2
1.2.3 IP地址分類 3
1.2.4 IP地址具有的特點(diǎn) 4
1.3 保留IP地址 4
1.3.1 網(wǎng)絡(luò)地址 4
1.3.2 廣播地址 5
1.3.3 回送地址 5
1.3.4 所有地址 5
1.4 公用地址和私有地址 6
1.5 子網(wǎng)劃分 6
1.5.1 子網(wǎng)編址模式下的地址結(jié)構(gòu) 6
1.5.2 子網(wǎng)掩碼 7
1.5.3 子網(wǎng)劃分的方法 8
2. 可變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼(VLSM) 9
2.1 無(wú)類別域間路由CIDR 9
2.2 IP地址的規(guī)劃與分配 10
1. IP地址
為了使Internet的主機(jī)在通信時(shí)能夠相互識(shí)別，Internet的每一臺(tái)主機(jī)都分配有一個(gè)唯一的IP地址，也稱為網(wǎng)絡(luò)地址。
1.1 物理地址和邏輯地址
每一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都有其真實(shí)的物理地址。物理網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)不同，其物理地址編碼也不同。以太網(wǎng)物理地址用48位二進(jìn)制數(shù)編碼。因此可以用12個(gè)十六進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)物理地址。一般格式為00-10-5a-63-aa-99。物理地址也叫MAC地址，它是數(shù)據(jù)鏈路層地址，即二層地址。以太網(wǎng)就是利用MAC地址標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)結(jié)點(diǎn)，兩個(gè)以太網(wǎng)結(jié)點(diǎn)的通信需要知道對(duì)方的MAC地址。物理地址通常是由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的生產(chǎn)廠家直接燒入設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接口卡的EPROM中的，它存儲(chǔ)的是傳輸數(shù)據(jù)時(shí)真正用來(lái)標(biāo)識(shí)發(fā)出數(shù)據(jù)的源端設(shè)備和接收數(shù)據(jù)的目的端設(shè)備的地址。也就是說(shuō)，在網(wǎng)絡(luò)底層的物理傳輸過(guò)程中，是通過(guò)物理地址來(lái)標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的，這個(gè)物理地址一般是全球唯一的。物理地址只能夠?qū)?shù)據(jù)傳輸?shù)脚c發(fā)送數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備直接連接的接收設(shè)備上。對(duì)于跨越互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸，物理地址不能提供邏輯的地址標(biāo)識(shí)手段。在互聯(lián)網(wǎng)中傳輸信息，必須實(shí)現(xiàn)結(jié)點(diǎn)的統(tǒng)一表示方法。
互聯(lián)網(wǎng)對(duì)各種物理網(wǎng)絡(luò)地址的統(tǒng)一是在IP層完成的。IP協(xié)議提供了一種互聯(lián)網(wǎng)通用的地址格式，該地址目前的版本是IPv4，由32位的二進(jìn)制數(shù)表示，用于屏蔽各種物理網(wǎng)絡(luò)的地址差異。IP協(xié)議規(guī)定的地址叫做IP地址。IP地址由IP地址管理機(jī)構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)一管理和分配，保證互聯(lián)網(wǎng)上運(yùn)行的設(shè)備（如路由器、主機(jī)等）不會(huì)產(chǎn)生地址沖突。
在互聯(lián)網(wǎng)上，IP地址指定的不是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，而是計(jì)算機(jī)到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的連接。因此 ，具有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接的互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備就應(yīng)具有多個(gè)IP地址，如路由器。
IP地址是第三層地址，所以有時(shí)又稱為網(wǎng)絡(luò)地址，該地址是隨著設(shè)備所處網(wǎng)絡(luò)位置不同而變化的，即設(shè)備從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)被移到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，其IP地址也會(huì)相應(yīng)地發(fā)生改變。也就是說(shuō)，IP地址是一種結(jié)構(gòu)化的地址，其可以提供關(guān)于主機(jī)所處的網(wǎng)絡(luò)位置信息。
總之，邏輯地址放在IP數(shù)據(jù)報(bào)的報(bào)頭，而物理地址則放在MAC幀的報(bào)頭。物理地址是數(shù)據(jù)鏈路層和物理層使用的地址，而邏輯地址是網(wǎng)絡(luò)層和以上各層使用的地址。如圖1所示，簡(jiǎn)要示意了IP地址和MAC地址的關(guān)系。
圖1 OSI中IP地址和MAC地址的關(guān)系
1.2 IP地址的結(jié)構(gòu)、分類與表示
1.2.1 IP地址的結(jié)構(gòu)
一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)包括了多個(gè)網(wǎng)絡(luò)，而一個(gè)網(wǎng)絡(luò)又包括了多臺(tái)主機(jī)，因此，互聯(lián)網(wǎng)是具有層次結(jié)構(gòu)的�；ヂ�(lián)網(wǎng)使用的IP地址也采用了層次結(jié)構(gòu)。IP地址以32位二進(jìn)制位的形式存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)中。32位的IP地址結(jié)構(gòu)由網(wǎng)絡(luò)ID和主機(jī)ID兩部分組成，如圖2所示。其中，網(wǎng)絡(luò)ID（又稱為網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)、網(wǎng)絡(luò)地址、網(wǎng)絡(luò)號(hào)）用于標(biāo)識(shí)互聯(lián)網(wǎng)中的一個(gè)特定網(wǎng)絡(luò)，標(biāo)識(shí)該主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)，而主機(jī)ID（又稱為主機(jī)地址、主機(jī)號(hào)）則標(biāo)識(shí)該網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)特定連接，在一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)部，主機(jī)ID必須是唯一的。IP地址的編址方式攜帶了位置信息。通過(guò)一個(gè)具體的IP地址，馬上就能知道它位于哪個(gè)網(wǎng)絡(luò)。正是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)所給出的網(wǎng)絡(luò)位置信息才使得路由器能夠在通信子網(wǎng)中為IP分組選擇一條合適的路徑，尋找網(wǎng)絡(luò)地址對(duì)于IP數(shù)據(jù)報(bào)文在互聯(lián)網(wǎng)中進(jìn)行路由選擇極為重要。地址的選擇過(guò)程就是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)為IP數(shù)據(jù)報(bào)文選擇目標(biāo)地址的過(guò)程。
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