IP地址资源及管理

IP地址资源与管理 版权所有 1 物理地址48位 6个字节 12个十六进制数字2 逻辑地址 IP 32位 4个字节 4个十进制数字3 端口地址16位4 应用层地址主机名 域名 认识网络中的地址标识 版权所有 物理地址 也叫链路地址 是结点的地址物理地址直接管理网络不同网络可能有不同的地址格式包含在数据帧中 版权所有 逻辑地址 IP 这种通信服务与底层的物理网络无关全球通用的编址系统 唯一的标志每一台主机 版权所有 端口地址 为不同通信进程之间做一个标志数据分组可以走不同的路径 到达终点按序或不按序 全部到达后组合成一个整体将会给上层 版权所有 主机名 域名 直接面向用户的主机标识普通用户易于识别的地址 版权所有 IP地址 IP地址 网络层协议定义了识别网络中主机的地址 版权所有 全球IP地址资源 IPV4 255 255 255 255 DottedDecimalMaximum Network Host 32bits 总的地址数为2 43亿个 32 版权所有 IP地址的结构和表示方法 例如 255 最大值 255 255 255 主机ID 网络ID 版权所有 两种表示方式 二进制表示例如 江门Internet主用域名服务器 DNS 的IP地址是 11001010011000001000000001000100 C类 因为最高的三位为 110 点分十进制表示上述IP地址为 202 96 128 68 版权所有 二进制表示方法与计算 11000110 1 2 1 2 1 2 1 2 0 2 128 64 4 2 0 0 1 2 6 7 版权所有 二进制数与十进制数之间的转换十进制数化成二进制数方法 除2取余数 然后倒排余数 用此方法求 30D B 30 15 7 1 1 3 1 1 1 0 11110 版权所有 二进制1286432168421十进制1100101011001010128 64 8 2 202011000000110000064 32 961000000010000000128 128010001000100010064 4 68 两种表示方式转换的一种简单方法 版权所有 IP地址的分类 A B C D E类 版权所有 IP地址分类 版权所有 私有地址 私用地址不需要注册 仅用于局域网内部 该地址在局域网内部是惟一的 当网络上的公用地址不足时 可以通过网络地址翻译 NAT 利用少量的公用地址把大量的配有私用地址的机器连接到公用网上 下列地址作为私用地址 A类10 0 0 0 10 255 255 255B类172 16 0 0 172 31 255 255C类192 168 0 0 192 168 255 255169 254 0 0 169 254 微软地址段 版权所有 特殊地址 IP地址空间中的某些地址已经为特殊目的而保留 而且通常并不允许作为主机地址 如表所示 这些保留地址的规则如下 版权所有 互联网是由许多小型网络构成的 每个网络上都有许多主机 这样便构成了一个有层次的结构 IP地址在设计时就考虑到地址分配的层次特点 将每个IP地址都分割成网络号和主机号两部分IP地址的寻址操作 先找网络再找主机 IP地址的通迅原理 版权所有 数据 版权所有 子网掩码是一个32位地址 用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识 以说明该IP地址所属的网络 子网掩码不能单独存在 它必须结合IP地址一起使用 子网掩码只有一个作用 就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分 掩码的对应于IP地址的网络ID的所有位都设为 1 掩码的对应于主机ID的所有位都设为 0 子网掩码 用于区分IP地址中的网络号和主机号 版权所有 分类地址的默认子网掩码位数 版权所有 计算网络ID 与运算 版权所有 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 那么121 0 128 1和121 0 191 254呢 子网掩码为255 255 192 0 版权所有 划分子网 原因 1 充分使用地址资源 2 划分管理职责 3 提高网络性能 版权所有 版权所有 子网编码地址结构 将主机ID进一步划分为子网ID和主机ID通过子网掩码的位数变化来改变网络和主机的位数 版权所有 扩展了8位地址的网络 利用子网掩码划分子网 16 网络 主机 172 16 2 160 255 255 255 0 172 2 0 10101100 11111111 10101100 00010000 11111111 00010000 11111111 00000010 10100000 00000000 00000000 00000010 子网 网络号 128192224240248252254255 版权所有 利用子网掩码划分子网 网络 主机 172 16 2 160 255 255 255 192 10101100 11111111 10101100 00010000 11111111 00010000 11111111 00000010 10100000 11000000 10000000 00000010 子网 扩展了10位地址的网络 16 172 2 128 网络号 128192224240248252254255 128192224240248252254255 版权所有 子网划分的核心思想 借用 主机位来 制造 新的 网络 被借的位必须是缺省主机字段的左起前N位 这个N是新子网字段的长度 版权所有 划分子网方法 划分子网方法 1 你所选择的子网掩码将会产生子网个数 2的x次方 x代表掩码位数 2 每个子网能有主机数 2的y次方 2 y代表主机位数 3 有效子网 有效子网号 256 10进制的子网掩码 结果叫做blocksize或basenumber 4 每个子网的广播地址是 广播地址 下个子网号 15 每个子网的有效主机分别是 忽略子网内全为0和全为1的地址剩下的就是有效主机地址 最后有效主机地址数 下个子网号 2 即广播地址 1 版权所有 VLSM 可变长子网掩码 变长子网掩码 Variable LengthSubnetMasks VLSM 的出现是打破传统的分类地址的划分方法 是为了缓解IP地址紧缺而产生的 作用 节约IP地址空间 减少路由表大小 注意事项 使用VLSM时 所采用的路由协议必须能够支持它 这些路由协议包括RIPv2 OSPF EIGRP和BGP 版权所有 VLSM的作用就是在类的IP地址的基础上 从他们的主机号部分借出相应的位数来做网络号 也就是增加网络号的位数这是一种产生不同大小子网的网络分配机制 指一个网络里可以配置不同的掩码 版权所有 CIDR 无类域间路由 CIDR的概念 忽略A B C类网络的规则 定义前缀 网络号位数 相同的一组网络为一个块 即一条路由条目 如 199 0 0 0 8 CIDR技术有时也被称为超网 它把划分子网的概念向相反的方向作了扩展 版权所有 128 14 32 0 20表示的地址 212个地址 1000000000001110001000000000000010000000000011100010000000000001100000000000111000100000000000101000000000001110001000000000001110000000000011100010000000000100100000000000111000100000000001011000000000001110001111111111101110000000000011100011111111111100100000000000111000111111111111011000000000001110001111111111111010000000000011100011111111111111 所有地址的前缀20bit是一样的 版权所有 CIDR的优点 减少了网络数目 缩小了路由选择表从网络流量 CPU和内存方面说 开销更低对网络进行编址时 灵活性更大 版权所有 CIDR的特性 消除地址分类路由汇聚超网 版权所有 CIDR例子 版权所有 一个CIDR地址块可以表示很多地址 这种地址的聚合常称为路由聚合 它使得路由表中的一个项目可以表示很多个 例如上千个 原来传统分类地址的路由 路由聚合也称为构成超网 supernetting CIDR虽然不使用子网了 但仍然使用 掩码 这一名词 但不叫子网掩码 对于 20地址块 它的掩码是20个连续的1 斜线记法中的数字就是掩码中1的个数 路由汇聚 routeaggregation 版权所有 超网 Supernet 利用超网来进行网络汇聚超网 将多个C类的网络聚合起来 构成一个单一的 具有共同地址前缀的网络优点 可以减少路由表表项的数量 节省路由器中的资源按照实际需要进行网络地址分配 提高地址空间的利用率例如 规模在254结点以上 但远小于64K 的网络 可分配一个由若干C类地址聚合成的超网地址空间块 而不必占用一个完整的B类地址空间 超网的子网掩码 长度小于被聚合的C类网络的子网掩码的长度 也就是说 超网的子网掩码小于24位 版权所有 IP地址匮乏 IPv4地址资源紧张直接限制了IP技术应用的进一步发展 移动和宽带技术的发展要求更多的IP地址 估计到2010年IPv4地址将全部用完 CIDR VLSM NAT 混合地址等技术只能暂时缓解IPv4地址紧张 但无法根本解决地址问题 版权所有 IPv4可扩展性问题 地址空间不足 路由表急剧膨胀 IPv6地址长度128比特采用层次结构 实时应用支持 自动配置 安全性 移动性 IPv6过渡机制 IPV4过渡到IPV6 版权所有 IPv6 最本质的改进 几乎无限的地址空间 地址长度由32位增加到128位 43亿 其他 简化的包头进行流处理身份验证和保密其它特性 聚类机制 邻居发现协议 转换机制等 4 版权所有 点分十进制表示为 16字节 105 220 136 100 255 255 255 255 0 0 18 128 140 10 255 255冒分十六进制表示为 8段 69DC 8864 FFFF FFFF 0 1280 8C0A FFFF IPv6地址表示法 版权所有 IPv6地址 IPv6地址空间分配 1 单播地址 Unicast 标识单个接口 单播地址的分组被发送到该接口2 任播地址 Anycast 标识通常属于节点上的一组接口 任播地址的分组被发送到最近的那个接口 依据路由协议测量的最近距离 3 组播地址 Multicast 标识通常属于不同节点的一组接口 组播地址的分组被发送到所有的接口 IPv4地址空间分配单播地址组播地址广播地址 IPv6中没有广播地址 其功能被组播地址所代替 版权所有 IPv6网络部署进程 循序渐进 降低成本 IPv6孤岛 IPv6孤岛 IPv4Internet 协议转换 IPv6孤岛 IPv6孤岛 IPv6Internet IPv6Internet IPv4孤岛 IPv4孤岛 IPv4Internet IPv6孤岛 版权所有 IPv4到IPv6的过渡技术 双协议站 dual stackoperation IPv6和IPv4同时运行 仅仅是运行了IPv6 没解决IPv4地址缺少的问题 隧道技术 tunneling IPv6网络跨越IPv4网连接 符合目前的网络现状 应用很普遍 翻译转换NAT PT IPv6报文和IPv4报文被NAT PT服务器互相转换 需要解决不同协议之间的报文转换问题 包括上层应用 如DNS HTTP等 目前IPv6应用很少 基本没有纯IPv6网络 所以必须要使用过渡技术来连接IPv6与IPv4网络 6PE 利用MPLS VPN网络传输IPv6报文 版权所有 不同过渡技术应用 根据不同的需求选择最合适的过渡技术一般来说 骨干网络用双栈技术 IPv6网做业务网 IPv4做管理网兼备份 网络性能好接入层网络一般可使用隧道技术 可继续使用原有的网络设备 升级成IPv6网络的成本比较低如果是IPv6骨干网络需要与IPv4骨干网络互通 则可以用NAT PT技术 版权所有 双栈技术规划 IPv6与IPv4地址要同时做好规划 之间最好有一定的对应关系双路由协议 比如IPv4用OSPF 则IPv6用OSPFv3 IPv4用BGP IPv6用MBGP通过调整路由的COST值 使网络中的IPv6数据流与IPv4数据流最好走不同的通道 以做到负载均衡上层应用也同时启用IPv6与IPv4 包括DNS HTTP FTP等主机的操作系统也升级为双栈 并要安装能够运行IPv6的客户端程序 比如FTP客户端 HTTP客户端 流媒体客户端等 网络中同时启用IPv6与IPv4 所有的三层设备需要支持双栈 版权所有 NAT PT NAT PT的工作原理类似于传统NAT 但是将IPv6地址和IPv4地址互相转换 另加上协议转换通过中间的NAT PT协议转换服务器 实现纯IPv6节点和纯IPv4节点间的互通NAT PT服务器分配IPv4地址来标识IPv6主机NAT PT服务器向相邻IPv6网络宣告96位地址前缀信息 用于标识IPv4主机优点只需设置NAT PT服务器缺点资源消耗较大 服务器负载重 NAT PT设备是性能瓶颈 版权所有 NAT PT规划 因为IPv6地址太长 所以尽量使用DNS服