【2017年整理】INTERNET的地址系统

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1、INTERNET 的地址系统INTERNET 网是通过网关将物理网络互联在一起的虚拟网。在任何一个物理网络中，各节点计算机都有一个机器可识别的物理地址。物理网络技术不同，物理地址的结（长度、结构等）也就不同。相同类型不同网络的计算机又可能拥有相同的物理地址。这就给异网互通带来困难。在 INTERNET 网中，解决这一困难的办法是使用统一的网间网地址。IP 协议提供一种全网间网通用的地址格式，并在统一的管理下进行地址分配，使网上的每一台计算机或其他设备都有一个唯一的网间网地址（即 IP 地址）与它相对应。而原来的物理地址保持不变。这样，物理地址的差异就被 IP 地址所屏蔽。8.3.1 IP 地址

2、结构与表示（一）IP 地址的结构IP 地址是一种层次结构的地址，它的组成如下：网络号+主机号 其中，网络号确定计算机所在的网络，主机号确定计算机在该网络中的所处的位置。在 INTERNET 网中，根据 TCP/IP 协议规定，每个 IP 地址是由32bit 的二进制数组成的。主要分为三类：图 3-8 IP 地址类型A 类地址：前 8 位代表网络。第 0 位为特征位，内容为 0，表明它是 A 类地址。A 类地址共有 128 个，每个 A 类地址可带 16777124 个 IP 主机，所以 A类地址主要用于大型网络，每个网络可包含大量的主机，但网络数量较少。B 类地址：前 16 位代表网络，第 0

3、 位和第 1 位为特征位，内容为 10，表明它是 B 类地址； B 类地址共有 16384 个，每个 B 类地址可带 65534 个 IP 主机和网络。B 类地址主要用于中型网络。C 类地址：前 24 位代表网络，第 0 位、第 1 位和第 2 位为特征位，内容为110，表明 它是 C 类地址。C 类地址共有 2097152 个，每个 C 类地址可带 254个 IP 主机和网络。C 类地址主要用于小型网络。每个网络所带的主机数量较少，但可支持的网络数较多。除了以上 A、B、C 三类地址外，网间网还有另外两类地址，其中 D 类地址位多点传送地址，用来支持多目传输技术；E 类地址用于将来的扩展之用

4、。(二）IP 地址的表示为了便于记忆和书写，IP 地址可以写成 4 个用小数点隔开的十进制整数，每个整数对应一个字节。列如：某主机的 IP 地址为： 11001010 01100000 00011110 00000101通常写成 202.96.30.5A 类地址的第一位表示网络号，后三位表示网内主机号；B 类地址的前两位表示网络号，后两位表示网内主机号；C 类地址的前三位表示网络号，最后一位表示网内主机号。如：A 类地址 10.28.1.2 表示网络号为 10，网内主机号为28.1.2。结合 IP 地址的特征位和 IP 地址的十进制整数表示法，我们可以很方便地区分类 IP 地址，如表 31 所

5、示：表 3-1 IP 地址表示表特征位 二进制表示的前八位码组范围十进制表示的前八位码组范围地址类别01011001111111110000000101111111110000001101111110127128191192223A 类B 类C 类（三）IP 地址举例下列表格列述不同类型的 IP 地址表 3-2 IP 地址类型实例地址 类别 网络地址 主机地址10.2.1.37 A 10.0.0.0 0.2.1.37128.63.1.1 B 128.63.0.0 0.0.1.1130.113.28.54 B 130.113.0.0 0.0.28.54202.10.127.68 C 202.10

6、.127.0 0.0.0.68192.9.200.101 C 192.9.200.0 0.0.0.101256.64.119.6 不存在8.3.2 子网掩码（一）子网掩码的作用因特网的地址分配是由专门机构进行分配的。地址分配一般以网络为单位（一个 A 类、B 类或 C 类网）进行分配。对于一个 A 类网或 B 类网来说，每个IP 网络中包含了巨大的主机地址（A 类 1600 多万， B 类 6 万多） ，一旦该网络ID 为某机构或地区所申请，其它机构就不能使用。可以想像，没有一个机构或部门的网络主机数量会到达 1600 多万个。因此一般来说，对于 A 类网络和 B类网络都存在巨大的 IP 地址

7、浪费问题。同时，在一个 IP 网络中，主机数量过于庞大，也不利于网络的管理。为解决此 IP 地址浪费问题以及解决管理问题，可以将标准的 A 类、B 类或C 类网络再分成若干子网。方法是从标准的标准的 A 类、B 类或 C 类网络中的主机 ID 部分，划分出连续的若干比特表示子网络号。那么我们需要从主机 ID 中划分出多少比特呢？这是由具体管理网络的人员根据网络需要进行划分的。划分方案确定后，用子网掩码来表示。如下图所示。图 39 子网掩码（二）子网掩码的使用假如一个单位申请了一个 C 类地址 202.112.109 ，在此单位有 8 个部门。为了便于管理，准备把 C 类地址分为 8 个子网，其

8、子网掩码是什么？图310 一个C类网络分为8个子网分析：根据地址类别的定义，一个 C 类地址的标准子网掩码是 FF.FF.FF.00（或 255.255.255.0） ，为了把 202.112.109 的 C 类网分为 8 个子网，我们需要 3 个比特来表示子网。如图 610。结果：子网掩码是 FF.FF.FF.E0 （或 255.255.255.224）11111100标 准 C类 网 络 的 子 网 掩 码 ： F.F.01111110从 主 机 ID部 分 增 加 三 个 比 特 表 示 子 网 。 子 网 掩 码 ： F.F.E0标 准 网 络 ID子 网 ID主 机 ID共 同 标

9、识 网 络 I网 络 ID主 机 IDIP地 址 （ 32位 ）11 110 0子 网 掩 码 （ 32位 ）8.3.3 几种特殊的 IP 地址（一）直接广播地址（directed broadcasting）TCP/IP 规定，主机号各位全为“1”的 IP 地址用于广播之用，叫做直接广播地址。所谓广播，即同时向网上的所有主机发送报文，当一个分组被发送给直接广播地址时，这个分组的拷贝便被发送到该网络的所有主机。对一个广播型的物理网络（如以太网） ，直接广播很容易地通过硬件实现，对一个非广播象网络，必须通过软件将分组的拷贝发往网内各个主机，实现直接广播功能。（二）有限广播地址TCP/IP 规定，

10、32 比特全为 “1”的 IP 地址用于本网广播，该地址叫做有限广播地址（limited broadcast address）.主机在启动过程中，往往不知道本网的网络号，这时候，若想向本网广播，就要使用有限广播地址。（三）本机地址TCP/IP 规定，各位全为 “0”的网间网地址被解释成“本”主机。主机在启动过程中，通过一系列 TCP/IP 协议获得自己的 IP 地址，而这些启动协议间又需要 IP 地址进行通信，显然，这时主机不能提供一个正确的本机 IP 地址，为了解决这个矛盾，就要使用这个全“0”的本机地址。（四）回送地址（Loopback IP）A 类网络地址 127 是一个保留地址，用于网

11、络软件测试以及本机进程间的通信，叫做回送地址。无论什么程序，一旦使用回送地址发送数据，协议软件立即返回之，不进行任何网络传输。TCP/IP 规定，含网络号 127 的分组不能出现在任何网络上，主机和网关不能为该地址广播任何寻径信息。8.3.4 子网规划1、网络地址的计算192.168.1.0/2811000000 10101000 00000001 00000000IP地址为: 192.168.1.7/28192 . 168 . 1 . 711000000 10101000 00000001 00000111255 . 255 . 255 . 24011111111 11111111 1111

12、1111 11110000IP地址子网掩码网络地址(二进制)网络地址图 311 网址计算如上图所示，IP 地址和子网掩码都已经知道，那么网络地址就是 IP 地址的二进制和子网掩码的二进制进行“与”的计算。 “与”的计算方法是1&1=1,1&0=0,0&0=0。那么胶片中 IP 地址和子网掩码的与计算为：11000000，10101000 ，00000001，00000111 1111111 ， 11111111，11111111，1111000011000000，10101000 ，00000001，00000000最后得到的就是网络地址。 2、主机数的计算主机数为： 2n可用主机数为 : 2

13、n - 2子网掩码N网络位 主机位11 1 111 1 111 1 111 000 0 000000 000 0图 312 主机数的计算例如：如图 313 所示IP地址为：192.168.1.100/28/28=255.255.255.240该子网掩码二进制表示为：11111111，11111111，11111111 ，1111000028bits网络位4bits主机位主机总数为： 24 可用主机数为: 24 -2图 313 主机数计算举例我们知道 A 类地址标准的子网掩码 255.0.0.0，也就是说 24bits 的主机位；B类地址的标准子网掩码为 255.255.0.0,也就是说 16b

14、its 主机位；C 类地址的标准子网掩码 255.255.255.0,也就是说 8bits 的主机位。如图 313 的例子是一个 C 类地址，标准子网掩码有 8bits 的主机位，那么计算子网总数的时候就为 2 的 8-4 次方，8 指的是标准子网掩码的主机位个数，4 为实际主机位个数，进行相减后，就得到了主机位数，既可表示为 28-4 -2 那么就得到了可用主机总数，A、B 类 IP 地址以此类推。3、无子网编址对于没有子网的 IP 地址组织，外部将该组织看作单一网络，不需要知道内部结构。例如，所有到地址 172.16 .X.X 的路由被认为同一方向，不考虑地址的第三和第四个 8 位分组，这

15、种方案的好处是减少路由表的项目。但这种方案没办法区分一个大的网络内不同的子网网段，这使网络内所有主机都能收到在该大的网络内的广播，会降低网络的性能，另外也不利于管理。比如，一个 B 类网可容纳 65000 个主机在网络内。但是没有任何一个单位能够同时管理这么多主机。这就需要一种方法将这种网络分为不同的网段。按照各个子网段进行管理，即进行子网编址。 4、带子网编址带 子 网 编 址B类 网 段 172.16.0以 太 网以 太 网172.16.81 ， 25.25.25.0172.16.41， 25.25.25.0图 314 带子网编址从地址分配的角度来看，子网是网段地址的扩充。网络管理员根据组

16、织增长的需要决定子网的大小。网络设备使用子网掩码（Subnet Masking）决定 IP 地址中哪部分为网络部分，哪部分为主机部分。子网掩码使用与 IP 地址一样的格式。子网掩码的网络部分和子网部分全都是 1，主机部分全都是 0。缺省状态下，如果没有进行子网划分， A 类网络的子网掩码为 255.0.0.0，B 类网络的子网掩码为 255.255.0.0，C 类网络子网掩码为255.255.255.0。利用子网，网络地址的使用会更加有效。对外 仍为一个网络，对内部而言，则分为不同的子网。如图 314 所示，网络 172.16.0.0 分为两个网段：172.16.4.0， 172.16.8.0。