網(wǎng)絡層(一):IP協(xié)議

IP協(xié)議概述

網(wǎng)際協(xié)議IP是TCP/IP體系中的兩個最主要的協(xié)議之一尔觉。

IP協(xié)議的主要功能-用途:在相互連接的網(wǎng)絡之間傳遞IP數(shù)據(jù)報。

其中包括兩個主要功能:

  • 尋址與路由
  • 分段與重組骤星。

與IP協(xié)議配套使用的主要協(xié)議有:

  • 地址解析協(xié)議ARP(Address Resolution Protocol)
  • 網(wǎng)際控制報文協(xié)議ICMP(Internet Control Message Protocol)
  • 網(wǎng)際組管理協(xié)議IGMP(Internet Group Management Protocol)
網(wǎng)際IP.png

虛擬互連網(wǎng)絡

虛擬互連網(wǎng)絡也就是邏輯互連網(wǎng)絡,互連起來的各物理網(wǎng)絡的異構性是客觀存在的,只是利用IP協(xié)議使他們在網(wǎng)絡層看起來像是在同一個網(wǎng)絡

將網(wǎng)絡互連需要使用一些中間設備,根據(jù)所在的不同層析阳藻,有以下四種中間設備:

  • 物理層使用的中間設備叫做轉發(fā)器(repeater)
  • 數(shù)據(jù)鏈路層使用的中間設備叫做網(wǎng)橋或者橋接器(bridge)
  • 網(wǎng)絡層使用的中間設備叫路由器(router)
  • 網(wǎng)絡層以上使用的中間設備叫網(wǎng)關(gateway)

當使用轉發(fā)器或者網(wǎng)橋作為中間設備時,僅僅是把網(wǎng)絡擴大了谈撒,還是一個網(wǎng)絡腥泥,并不算真正的網(wǎng)絡互連。

互連網(wǎng)絡一般指通過路由器進行網(wǎng)絡互連和路由選擇啃匿。

虛擬互連.png

IP地址

概念

IP地址就是給因特網(wǎng)上的每一個主機(或路由器)的每一個接口分配一個在全世界范圍是唯一的32位的標識符蛔外。IP地址的結構使我們可以在因特網(wǎng)上很方便地進行尋址。

根據(jù)TCP/IP協(xié)議的規(guī)定的IP地址是由32位二進制數(shù)組成的溯乒,例如:11010010 01001001 10001100 00000010夹厌。

通常采用點十分法表示IP地址。將組成算機機的IP地址的32位二進制分成四段裆悄,每段8位矛纹,中間用小數(shù)點隔開,然后將每八位二進制轉換成十進制數(shù)灯帮,這樣上述計算機的IP地址就變成了:210.73.140.2崖技。這是點分十進制表示法逻住。

分類的IP地址

將IP地址劃分為若干個固定類钟哥,每一類地址都由兩個固定長度的字段組成,其中第一個字段是網(wǎng)絡號(net-id)瞎访,它標志主機(或路由器)所連接到的網(wǎng)絡腻贰。一個網(wǎng)絡號在整個因特網(wǎng)范圍內(nèi)必須是唯一的。第二個字段是主機號(host-id)扒秸,它標志該主機(或路由器)播演。一個主機號在它前面的網(wǎng)絡號所指明的網(wǎng)絡范圍內(nèi)必須是唯一的。

這種兩級的IP地址可以記為: IP地址 ::= { <網(wǎng)絡號>,<主機號>}

  • A類地址( 0.0.0.0 - 127.255.255.255 )以"0"頭伴奥,網(wǎng)絡段長度為8位写烤,其中可變部分的長度為7位;主機段長度為24位拾徙。7位的可變網(wǎng)絡段可識別2^7=128 (0~127)個網(wǎng)絡洲炊,其中0和127另有用途,故只有126個可用的A類網(wǎng)絡地址。另外暂衡,主機位全"0"代表網(wǎng)絡本身询微,全"1"代表網(wǎng)內(nèi)廣播,因此一個A類網(wǎng)絡地址可識別的可分配地址有 2^24-2 個狂巢。

  • B類地址( 128.0.0.0 - 191.255.255.255 )以"10"開頭撑毛,網(wǎng)絡段長度為16位,可變部分的長度為14位唧领;主機段長度為16位藻雌。14位的可變網(wǎng)絡段可以識別的網(wǎng)絡數(shù)為 2^14 個。另外斩个,主機位全"0"與全"1"功能同A類地址蹦疑,因此一個B類網(wǎng)絡可以分配地址有 2^16-2 個。

  • C類地址( 192.0.0.0 - 223.255.255.255 )以"110"開頭萨驶,網(wǎng)絡段長度為24位歉摧,其中可變部分的長度為21位;主機段長度為8位腔呜。21位的可變網(wǎng)絡段可以識別的網(wǎng)絡數(shù)為 2^21 個叁温。可分配的主機地址是 2^8-2 個核畴。

  • D類地址( 224.0.0.0 - 239.255.255.255 )為組播地址膝但,使用"1110"開頭,不分網(wǎng)絡段和主機段谤草,有 2^28 個組播地址跟束。用于標識預先定義的一組主機。主機使用組播通信時丑孩,可以將組播數(shù)據(jù)報一次性發(fā)送給所有同組的主機冀宴。

  • E類地址( 240.0.0.0 - 255.255.255.255 )是保留地址,用于研究使用温学。以"1111"開頭略贮,不區(qū)分網(wǎng)絡段和主機段,其中32位全1代表本網(wǎng)絡內(nèi)廣播仗岖,因此E類地址共有 2^28-1 個

IP地址特點

  1. IP地址是分等級結構
    IP地址管理機構只分配網(wǎng)絡號逃延,主機號由負責該網(wǎng)絡號的組織或者個人自行分配;路由器根據(jù)目的主機的網(wǎng)絡號萊轉發(fā)分組轧拄,是路由表中數(shù)目大大較少揽祥,從而減小路由表的存儲空間和查找時間
  2. IP地址是標識一臺主機、一條鏈路的接口
    一臺主機同時連上兩個網(wǎng)絡時檩电,他必須有兩個IP拄丰,且IP的網(wǎng)括號是不同的桅打,這叫做多歸屬主機。
  3. 具有相同網(wǎng)絡號的為統(tǒng)一網(wǎng)絡
    一個網(wǎng)絡是指具有相同網(wǎng)絡號主機的集合
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