IP地址的基本概念.ppt

IP地址的基本概念 大型的互连网络中需要有一个全局的地址系统 它能够给每一台主机或路由器的网络连接分配一个全局惟一的地址 TCP IP协议的网络层使用的地址标识符叫做IP地址 网络中的每一个主机或路由器至少有一个IP地址 在Internet中不允许有两个设备具有同样的IP地址 如果一台主机或路由器连接到两个或多个物理网络 那么它可以拥有两个或多个IP地址 6 2IP地址 我们把整个因特网看成为一个单一的 抽象的网络 IP地址就是给每个连接在因特网上的主机 或路由器 分配一个在全世界范围是惟一的32bit的标识符 IP地址现在由因特网名字与号码指派公司ICANN InternetCorporationforAssignedNamesandNumbers 进行分配 IP地址的编址方法 分类的IP地址这是最基本的编址方法 在1981年就通过了相应的标准协议 子网的划分这是对最基本的编址方法的改进 其标准 RFC950 在1985年通过 构成超网这是比较新的无分类编址方法 1993年提出后很快就得到推广应用 IP地址 分类IP地址 每一类地址都由两个固定长度的字段组成 其中一个字段是网络号net id 它标志主机 或路由器 所连接到的网络 而另一个字段则是主机号host id 它标志该主机 或路由器 两级的IP地址可以记为 代表 定义为 net id24bit host id24bit net id16bit net id8bit IP地址中的网络号字段和主机号字段 0 A类地址 host id16bit B类地址 C类地址 0 1 1 D类地址 1110 多播地址 E类地址 保留为今后使用 11110 0 1 A类IP地址 A类IP地址的网络号长度为7位 主机号长度为24位 A类地址是从 1 0 0 0 127 255 255 255 网络号长度为7位 从理论上可以有27 128个网络 网络号为全0和全1 用十进制表示为0与127 的两个地址保留用于特殊目的 实际允许有126个不同的A类网络 由于主机号长度为24位 因此每个A类网络的主机IP数理论上为224 16777216 主机IP为全0和全1的两个地址保留用于特殊目的 实际允许连接16777214个主机 A类IP地址结构适用于有大量主机的大型网络 B类IP地址 B类IP地址的网络IP长度为14位 主机IP长度为16位 B类IP地址是从 128 0 0 0 191 255 255 255 由于网络IP长度为14位 因此允许有214 16384个不同的B类网络 实际允许连接16384个网络 由于主机IP长度为16位 因此每个B类网络可以有216 65536个主机或路由器 实际一个B类IP地址允许连接65534个主机或路由器 B类IP地址适用于一些国际性大公司与政府机构等中等大小的组织使用 C类IP地址 C类IP地址的网络号长度为21位 主机号长度为8位 C类IP地址是从 192 0 0 0 223 255 255 255 网络号长度为21位 因此允许有221 2097152个不同的C类网络 主机号长度为8位 每个C类网络的主机地址数最多为28 256个 实际允许连接254个主机或路由器 C类IP地址适用于一些小公司与普通的研究机构 D类和E类IP地址 D类IP地址不标识网络 地址范围 224 0 0 0 239 255 255 255用于其他特殊的用途 如多播地址Multicasting E类IP地址暂时保留 地址范围 240 0 0 0 255 255 255 255 用于某些实验和将来使用 常用的三种类别的IP地址 IP地址的使用范围 网络最大第一个最后一个每个网络类别网络数可用的可用的中最大的网络号网络号主机数A126 27 2 112616 777 214B16 384 214 128 0191 25565 534C2 097 152 221 192 0 0223 255 255254 IP地址的二进制表示 用点分十进制表示用二进制表示129 8 16 251000000100001000000100000001100110 2 0 5200001010000000100000000000110100126 0 0 001111110000000000000000000000000192 255 255 25511000000111111111111111111111111 特殊IP地址形式 受限广播地址直接广播地址 指向网络的广播 指向子网的广播指向所有子网的广播 这个网的这个主机 地址 这个网络上的特定主机 地址回送地址 受限广播地址 网络号与主机号的32位全为1的地址为受限广播地址 用来将一个分组以广播方式发送给本网的所有主机 分组将被本网的所有主机将接受该分组 路由器则阻挡该分组通过 直接广播地址 A类 B类与C类IP地址中主机号全1的地址为直接广播地址 用来使路由器将一个分组以广播方式发送给特定网络上的所有主机 只能作为分组中的目的地址 物理网络采用的是点 点传输方式 分组广播需要通过软件来实现 指向子网的广播 指向子网的广播地址为主机号为全 且有特定子网号的地址 例如 如果路由器收到发往128 1 2 255的数据报 当 类网络128 1的子网掩码为255 255 255 0时 该地址就是指向子网的广播地址 但如果该子网的掩码是255 255 254 0时 该项地址就不是指向子网的广播地址 说明原因 指向所有子网的广播 指向所有子网的广播需要了解目的网络的子网掩码 以便与指向网络的广播地址区分开 指向所有子网的广播地址的子网号及主机号全为 例如 如果子网掩码为255 255 255 0 那么IP地址128 1 255 255是一个指向所有子网的广播地址 但是 如果网络没有划分子网 这个地址就是一个指向网络的广播地址 这个网络上的特定主机 地址 主机或路由器向本网络上的某个特定的主机发送分组 网络号部分为全0 主机号为确定的值 这样的分组被限制在本网络内部 4 回送地址 回送地址是用于网络软件测试和本地进程间通信 TCP IP协议规定 含网络号为127的分组不能出现在任何网络上 主机和路由器不能为该地址广播任何寻址信息 IP地址的一些重要特点 1 IP地址是一种分等级的地址结构 分两个等级的好处 1 IP地址管理机构在分配IP地址时只分配网络号 而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配 这样就方便了IP地址的管理 2 路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组 而不考虑目的主机号 这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少 从而减小了路由表所占的存储空间 IP地址的一些重要特点 2 实际上IP地址是标志一个主机 或路由器 和一条链路的接口 1 当一个主机同时连接到两个网络上时 该主机就必须同时具有两个相应的IP地址 其网络号net id必须是不同的 这种主机称为多接口主机 multihomedhost 2 由于一个路由器至少应当连接到两个网络 这样它才能将IP数据报从一个网络转发到另一个网络 因此一个路由器至少应当有两个不同的IP地址 IP地址的一些重要特点 3 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net id 4 所有分配到网络号net id的网络 范围很小的局域网 还是可能覆盖很大地理范围的广域网 都是平等的 6 3子网和超网的基本概念 在ARPANET的早期 IP二级地址的设计确实不够合理 IP地址空间的利用率有时很低 给每一个物理网络分配一个网络号会使路由表变得太大因而使网络性能变坏 两级的IP地址不够灵活 从1985年起在IP地址中又增加了一个 子网号字段 使两级的IP地址变成为三级的IP地址 这种做法叫作划分子网 subnetting 划分子网已成为因特网的正式标准协议 从两级IP地址到三级IP地址 子网 Subnet 将一个大的网络划分成几个较小的网络 而每一个网络都有其自己的子网地址 划分子网纯属一个单位内部的事情 单位对外仍然表现为没有划分子网的网络 从主机号借用若干个比特作为子网号 subnet id 而主机号host id也就相应减少了若干个比特 划分子网的基本思路 IP地址 子网号的比特位不能全为0和1 凡是从其他网络发送给本单位某个主机的IP数据报 仍然是根据IP数据报的目的网络号 net id 先找到连接在本单位网络上的路由器 然后此路由器在收到IP数据报后 再按目的网络号net id和子网号subnet id找到目的子网 最后就将IP数据报直接交付给目的主机 划分子网的基本思路 续 145 13 3 10 145 13 3 11 145 13 3 101 145 13 7 34 145 13 7 35 145 13 7 56 145 13 21 23 145 13 21 9 145 13 21 8 所有到网络145 13 0 0的分组均到达此路由器 我的网络地址是145 13 0 0 R1 R3 R2 一个未划分子网的B类网络145 13 0 0 划分为三个子网后对外仍是一个网络 145 13 3 10 145 13 3 11 145 13 3 101 145 13 7 34 145 13 7 35 145 13 7 56 145 13 21 23 145 13 21 9 145 13 21 8 子网145 13 21 0 子网145 13 3 0 子网145 13 7 0 所有到达网络145 13 0 0的分组均到达此路由器 网络145 13 0 0 R1 R3 R2 当没有划分子网时 IP地址是两级结构 地址的网络号字段也就是IP地址的 因特网部分 而主机号字段是IP地址的 本地部分 划分子网后IP地址就变成了三级结构 划分子网只是将IP地址的本地部分进行再划分 而不改变IP地址的因特网部分 划分子网后变成了三级结构 为了节约IP地址资源 人们提出了子网的概念 将原有IP地址中主机号部分进一步划分为子网号和主机号两块 从一个IP数据报的首部并无法判断源主机或目的主机所连接的网络是否进行了子网的划分 使用子网掩码 subnetmask 可以找出IP地址中的子网部分 子网掩码也是一个32位的二进制数 前面的一些位为1 后面的一些为0 为1部分对应着IP地址中的网络号和子网号 为0的部分对应着主机号 子网掩码 IP地址的各字段和子网掩码 网络号net id 主机号host id 两级IP地址 网络号 net id host id 三级IP地址 主机号 子网掩码 因特网部分 本地部分 因特网部分 本地部分 划分子网时的网络地址 net id subnet id host id为全0 IP地址 AND 子网掩码 网络地址 网络号net id 主机号host id 两级IP地址 网络号 三级IP地址 主机号 子网号 子网掩码 因特网部分 本地部分 因特网部分 本地部分 划分子网时的网络地址 AND net id net id host id为全0 net id 网络地址 A类地址 默认子网掩码255 0 0 0 网络地址 B类地址 默认子网掩码255 255 0 0 网络地址 C类地址 默认子网掩码255 255 255 0 111111111111111111111111 000000000000000000000000 1111111111111111 0000000000000000 11111111 00000000 host id为全0 host id为全0 ABC类IP地址的默认子网掩码 计算子网和子网掩码 在IP地址中通常使用与二进制值相等的十进制值 子网地址空间的划分举例 例 一个大型跨国公司的管理者从网络管理中心获得一个A类IP地址121 0 0 0 需要划分1000个子网 分析 该公司需要有1000个物理网络 加上主机号全0和全1的两种特殊地址 子网数量至少为1002 选择子网号的位长为10 可以用来分配的子网最多为1024 满足用户要求 A类地址子网划分后的结构 子网地址空间的划分 子网地址划分结果 121 000000000000000000000000 121 000000000011111111111111 121 000000000100000000000000 121 000000000111111111111111 121 111111111100000000000000 121 111111111111111111111111 划分子网后的网点内部结构 思考 如何划分子网 1 公司申请到一个156 26 0 0地址 要划分成210个子网 写出相关子网的有效IP范围及子网掩码 2 同上 若要划分成900个子网 又该如何实现 3 公司申请到一个216 26 220 0地址 要划分成5个子网 写出相关子网的有效IP范围及子网掩码 判断IP地址是否属于同一个子网 在划分子网的情况下 判断两台主机是不是在同一个子网中 看它们的网络号与子网地址是不是相同 实例 主机1的IP地址为156 26 27 71主机2的IP地址为156 26 27 110子网掩码为255 255 255 192判断它们是不是在同一个子网上 主机1的结果 主机2的结果 结论 子网号都是0001101101 因此它们属于同一个子网 用IP地址与子网掩码做与运算 子