【計算機網路】IP地址

IP地址的基礎知識

在TCP/IP通訊中,IP地址用於識別主機和路由器。

1.IP地址的定義

IPv4地址為32位,IPv6地址為128位。(以下以IPv4為例)
將32位的IP地址分為4組,每組8位,每組間用“.”隔開,再將每組數轉為十進位制數。例如: 127.0.0.1

通常一塊網絡卡只設定一個IP地址,其實也可以配置多個IP地址。一個路由器通常配置兩個以上的網絡卡,因此可以設定兩個以上的IP地址。

2.IP地址的組成

IP地址由網路標識主機標識兩部分組成。

不同段的網路標識不同;相同段內不同主機的網路標識相同,主機標識不同。從而保證了IP地址的唯一性。

對於IP地址唯一性的理解:

Tnternet分為公網地址與私網地址。IP地址的唯一性是對於公網而言的,在公網中,只有IP地址是唯一的才能正確傳送資料,否則會造成混亂。那我們經常看到的路由器IP為192.168.0.1或192.168.1.1,那豈不是我們的IP有可能是相同的?這是因為我們使用的路由器在為自己分配IP時就成了私網的範圍。此時,我們的IP僅在路由器所在的區域網內有效,如果要訪問公網,那麼就需要NAT轉換,將私有網路地址轉換為合法的公網地址

IP地址網路標識與主機標識具體的劃分會在下面介紹。

3. IP地址的分類

IP地址分為A、B、C、D、E五大類,其中E類屬於特殊保留地址。

  • A類地址

    1~8位為網路標識,其餘為主機標識

  • B類地址

    1~16位為網路標識,其餘為主機標識

  • C類地址

    1~24位為網路標識,其餘為主機標識

分類字首碼開始地址結束地址對應CIDR修飾預設子網掩碼
A類地址00.0.0.0127.255.255.255/8255.0.0.0
B類地址10128.0.0.0191.255.255.255/16255.255.0.0
C類地址110192.0.0.0223.255.255.255/24255.255.255.0
D類地址 (群播)1110224.0.0.0239.255.255.255/4未定義
E類地址 (保留)1111240.0.0.0255.255.255.255/4未定義

注意:分配地址時,主機地址的二進位制表示不可全為0或全為1。因為全為0在對應的網路地址或IP地址不可知的情況下使用,全為1通常用作廣播地址。

4.廣播地址

廣播地址作用:在同一個鏈路中相互連線的主機之間傳送資料。

IP地址的主機部分全部為1。廣播分為本地廣播和直接廣播兩種。

  • 本地廣播

    在本網路內的廣播叫做本地廣播。例如:網路地址為192.168.0.0/24的情況下,廣播地址是192.168.0.255。因為這個廣播的IP地址會被路由器遮蔽,所以不會到達192.168.0.0/24以外的其他鏈路上。

  • 直接廣播

    不同網路之間的廣播叫做直接廣播。例如:網路地址為192.168.0.0/24的主機向192.168.1.255/24的目標地址傳送IP包。收到這個包的路由器將資料轉發給192.168.1.0/24,從而使所有192.168.1.1~192.168.1.254的主機都能接收這個包。

5.IP多播

  • 提高傳送效率

    用於將資料包傳送到特定組內的所有主機。由於使用的是IP協議,所以傳輸不可靠。

    廣播無法穿透路由器,只能在本網段內傳送資料。而多播可以穿透路由器,又可以給指定的主機傳送資料。

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  • IP多播與地址

    多播使用D類地址。1~4位為“1110”,剩下的位表示多播的組編號。

    從224.0.0.0到239.255.255.255都是廣播地址的可用範圍。其中從224.0.0.0到224.0.0.255的範圍內不需要路由控制,在同一鏈路內也能實現多播。在這個範圍之外的會給全網傳送多播的包。

6.子網掩碼

由於直接在IP地址中用一部分位表示網路地址,剩餘的表示主機地址,會造成一定的浪費,因此使用子網掩碼來解決這個問題。

子網掩碼功能:指明一個IP地址的網路地址位與主機地址位。

目前有兩種表示方式:

192.168.30.123
255.255.255.0
192.168.30.123/18

都表示前18位表示的是網路地址。

7. CIDR與VLSM

CIDR(無類別域間路由)是一個用於給使用者分配IP地址以及在網際網路上有效地對IP地址進行歸類的方法。

VLSM(可變長子網掩碼)可以自定義網路地址長度。

CIDR是基於VLSM來進行任意長度的字首的分配的。例如:在同一網路中,在有500臺主機時,可以將子網掩碼長度設定為/23,當主機數為50時可以將子網掩碼長度設為/26。