ip地址的概念及层次结构.docx

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ip地址的概念及层次结构

IP地址的概念及层次结构

1.IP地址1

1.1物理地址和逻辑地址1

1.2IP地址的结构、分类与表示2

1.2.1IP地址的结构2

1.2.2IP地址的表示2

1.2.3IP地址分类3

1.2.4IP地址具有的特点4

1.3保留IP地址4

1.3.1网络地址4

1.3.2广播地址4

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子网划分6

1.5.1子网编址模式下的地址结构6

1.5.2子网掩码7

1.5.3子网划分的方法8

2.可变长子网掩码（VLSM）9

2.1无类别域间路由CIDR9

2.2IP地址的规划与分配10

1.IP地址

为了使Internet的主机在通信时能够相互识别，Internet的每一台主机都分配有一个

唯一的IP地址，也称为网络地址。

1.1物理地址和逻辑地址

每一个物理网络中的网络设备都有其真实的物理地址。

物理网络的技术和标准不同，其物理地址编码也不同。

以太网物理地址用48位二进制数编码。

因此可以用12个十六进制数表示一个物理地址。

一般格式为00-10-5a-63-aa-99。

物理地址也叫MAC地址，它是数据链路层地址，即二层地址。

以太网就是利用MAC地址标识网络中的一个结点，两个以太网结

点的通信需要知道对方的MAC地址。

物理地址通常是由网络设备的生产厂家直接烧入设备的网络接口卡的EPROM中的，它存储的是传输数据时真正用来标识发出数据的源端设备和接收数据的目的端设备的地址。

也就是说，在网络底层的物理传输过程中，是通过物理地址来标识网络设备的，这个物理地址一般是全球唯一的。

物理地址只能够将数据传输到与发送数据的网络设备直接连接的接收设备上。

对于跨越互联网的数据传输，物理地址不能提供逻辑的地址标识手段。

在互联网中传输信息，必须实现结点的统一表示方法。

互联网对各种物理网络地址的统一是在IP层完成的。

IP协议提供了一种互联网通用的地址格式，该地址目前的版本是IPv4，由32位的二进制数表示，用于屏蔽各种物理网络的地址差异。

IP协议规定的地址叫做IP地址。

IP地址由IP地址管理机构进行统一管理和分配，保证互联网上运行的设备（如路由器、主机等）不会产生地址冲突。

在互联网上，IP地址指定的不是一台计算机，而是计算机到一个网络的连接。

因此，

具有多个网络连接的互联网设备就应具有多个IP地址，如路由器。

IP地址是第三层地址，所以有时又称为网络地址，该地址是随着设备所处网络位置不同而变化的，即设备从一个网络被移到另一个网络时，其IP地址也会相应地发生改变。

也就是

说，IP地址是一种结构化的地址，其可以提供关于主机所处的网络位置信息。

总之，逻辑地址放在IP数据报的报头，而物理地址则放在MAC帧的报头。

物理地址是数据链路层和物理层使用的地址，而逻辑地址是网络层和以上各层使用的地址。

如图1所示,简要示意了IP地址和MAC地址的关系。

图1OSI中IP地址和MAC地址的关系

1.2IP地址的结构、分类与表示

1.2.1IP地址的结构

一个互联网包括了多个网络，而一个网络又包括了多台主机，因此，互联网是具有层次结构的。

互联网使用的IP地址也采用了层次结构。

IP地址以32位二进制位的形式存储于计算机中。

32位的IP地址结构由网络ID和主机ID两部分组成，如图2所示。

其中，网络ID（又称为网络标识、网络地址、网络号）用于标识互联网中的一个特定网络，标识该主机所在的网络，而主机ID（又称为主机地址、主机号）则标识该网络中的一个特定连接，在一个网段内部，主机ID必须是唯一的。

IP地址的编址方式携带了位置信息。

通过一个具体的IP

地址，马上就能知道它位于哪个网络。

正是因为网络标识所给出的网络位置信息才使得路由器能够在通信子网中为IP分组选择一条合适的路径，寻找网络地址对于IP数据报文在互联

网中进行路由选择极为重要。

地址的选择过程就是通过互联网络为IP数据报文选择目标地址的过程。

网络IB

主机ID

A

32Bits

■

■

图2IP地址的组成

由于IP地址包含了主机本身和主机所在的网络的地址信息。

所以在将一个主机从一个网

络移到另一个网络时，主机IP地址必须进行修改，否则，就不能与互联网上的其它主机正常通信。

1.2.2IP地址的表示

在计算机内部，IP地址使用二进制数表示的，共32位。

192

'■

168

1

V

100

图3IP地址的表示方法

例如：

11000000.10101000.00000001.01100100；

网络IE

Unon”■

flUILb■

11000000v10101000

00000001.01100100

192.168.1.100

为了表示方便，国际运行一种“点分十进制表示法（dotteddecimalnotation）”。

即将32

位的IP地址按字节分为4段，高字节在前，每个字节用十进制数表示，并且各字节之间用圆点“.”隔开，表示成w.x.y.z。

这样IP地址表示成了一个用点号隔开的4组数字，每组数字

的取值范围只能是0~255。

上例用二进制表示的IP地址可以用点分十进制192.161.100表示。

如图3所示。

123IP地址分类

为适应不同规模的网络，可将IP地址分类，称为有类地址。

每个32位的IP地址的最高位或起始几位标识地址的类别。

InterNIC将IP地址分为A、B、C、D和E五类，如图8.4所示。

其中A、B、C类被作为普通的主机地址，D类用于提供网络组播服务或作为网络测试之用，E类保留给未来扩充使用。

每类地址中定义了它们的网络ID和主机ID各占用32位地址中的多少位，就是说每一类中，规定了可以容纳多少个网络，以及这样的网络中可以容纳多少台主机。

（1）A类地址

如图8.4所示，A类地址用来支持超大型网络。

A类IP地址仅使用第一个8位组标识地址的网络部分，其余的3个8位组用来标识地址的主机部分。

用二进制表示时，A类地址的

第1位（最左边）总是0。

因此，第1个8位组的最小值为00000000（十进制数为0）,最大值为01111111（十进制数为127）。

但是0和127两个数保留使用。

不能用作网络地址。

任何IP地址第1个8位组的取值范围从1到126之间都是A类地址。

32Bits

1

（2）B类地址

如图8.4所示，B类地址用来支持中大型网络。

B类IP地址使用4个8位组的前2个8位组标识地址的网络部分。

其余的2个8位组用来标识地址的主机部分。

用二进制表示时，B类地址的前2位（最左边）总是10。

因此，第1个8位组的最小值为10000000（十进制数为128），最大值为10111111（十进制数为191）。

任何IP地址第1个8位组的取值范围从128到191之间都是B类地址。

（3）C类地址

如图8.4所示，C类地址用来支持小型网络。

C类IP地址使用4个8位组的前3个8位组标识地址的网络部分。

其余的1个8位组用来标识地址的主机部分。

用二进制表示时，C类地址的前3位（最左边）总是110。

因此，第1个8位组的最小值为11000000（十进制数为192），最大值为11011111（十进制数为223）。

任何IP地址第1个8位组的取值范围从192到223之间都是C类地址。

（4）D类地址

如图8.4所示，D类地址用来支持组播。

组播地址是唯一的网络地址，用来转发目的地址为预先定义的一组IP地址的分组。

因此，一台工作站可以将单一的数据流传送给多个接收者。

用二进制表示时，D类地址的前4位（最左边）总是1110。

D类IP地址的第1个8位组的范围是从11100000到11101111，即从224到239。

任何IP地址第1个8位组的取值范围从224到239之间都是D类地址。

（5）E类地址

如图8.4所示，Internet工程任务组保留E类地址作为科学研究使用。

因此Internet上没有发布E类地址使用。

用二进制表示时，E类地址的前4位（最左边）总是1111。

E类IP地址的第1个8位组的范围是从11110000到11111111，即从240到255。

任何IP地址第1个8位组的取值范围从240到255之间都是E类地址。

1.2.4IP地址具有的特点

（1）IP地址是一种非等级的地址结构和电话号码的结构不一样，也就是说IP地址不能反映任何有关主机位置的物理地理信息。

（2）当一个主机同时连接到两个网络上时（如作路由器用的主机），该主机就必须同时

具有两个相应的IP地址，其网络号码（net-id）是不同的，这种主机称为多地址主机（multihomedhost）。

（3）按照Internet的观点用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络，因此，这些局域网都具有同样的网络号码。

（4）在IP地址中，所有分配到同一网络号码的网络不管是小的局域网还是很大的广域网都是平等的。

1.3保留IP地址

在IP地址中，有些IP地址是被保留作为特殊之用的，不能用于标识网络设备。

这些保留地址空间如下：

1.3.1网络地址

用于表示网络本身，具有正常的网络号部分，主机ID部分为全“0”的IP地址代表一个特定的网络，即作为网络标识之用，如102.0.0.0、137.1.0.0和197.10.1.0分别代表了一个A类、B类和C类网络。

1.3.2广播地址

IP协议规定，主机ID为全“1”的IP地址是保留给广播用的。

广播地址又分为两种：

直接广播地址和有限广播地址。

（1）直接广播

如果广播地址包含一个有效的网络号和一个全“1”的主机号，那么称之为直接广播

（DirectedBroadcasting）地址。

在IP互联网中，任意一台主机均可向其它网络进行直接

广播。

例如C类地址211.91.192.255就是一个直接广播地址。

互联网上的一台主机如果使用该IP地址为数据报的目的IP地址，那么这个数据报同时发送到211.91.192.0网络上的所有主机。

直接广播在发送前必须知道目的网络的网络号。

（2）有限广播

32位全为“1”的IP地址（255.255.255.255）用于本网广播，该地址叫做有限广播（LimitedBroadcasting）地址。

有限广播将广播限制在最小的范围内。

在主机不知道本机所处的网络时（如主机的启动过程中），只能采用有限广播方式，通常由无盘工作站启动时使用，希望从网络IP地址服务器处获得一个IP地址。

1.3.3回送地址

A类网络地址127.0.0.0是一个保留地址，也就是说任何一个以127开头的IP地址

（127.0.0.0〜127.255.255.255）是一个保留地址，用于网络软件测试以及本地机器进程间通信。

这个IP地址叫做回送地址（loopbackaddress），最常见的表示形式为127.0.0.1。

在每个主机上对应于IP地址127.0.0.1有个接口，称为回送接口（loopbackinterface）IP协议规定，无论什么程序，一旦使用回送地址作为目的地址时，协议软件不会把该数据包向网络上发送，而是把