IP地址

IP地址

IP地址的格式:

\text{IP地址 = \{<网络号>,<主机号>\}}

IP地址的总长度是32位,但是网络号和主机号都是不固定的,因此按照网络号的长度可分为以下几类:
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特殊IP地址:

网络号 主机号 作为源地址 作为目的地址 用途
全0 全0 可以 不可以 本网内表示主机,路由表内表示默认路由
全0 特定值 不可以 可以 表示本网内特定主机
全1 全1 不可以 可以 广播地址
特定值 全0 不可以 不可以 网络地址,表示一个网络
特定值 全1 不可以 可以 对特定网络上的所有主机广播
127 任意(非全0/1) 可以 可以 环回地址

私有IP地址:

类别 范围
A类 10.0.0.0~10.255.255.255
B类 172.16.0.0~172.31.255.255
C类 192.168.0.0~192.168.255.255

网络地址转换NAT

在局域网中,每个主机用的都是私有IP地址,数据通过路由器时,路由器会将私有IP替换成公有IP,这样就能实现用一个公有IP多台电脑同时上网。

原理也很简单,路由器中有一个NAT转换表,局域网中的内容都转换成了公有IP的不同端口:

WAN端 LAN端
172.38.1.5:40001 192.168.0.3:30000
172.38.1.5:40002 192.168.0.4:30015
172.38.1.5:40003 192.168.0.14:30055
172.38.1.5:40004 192.168.0.22:30025

子网划分与子网掩码

若一个公司获得了一个公有IP,还想在公司内部将这个IP划分成几个子网,可以使用子网掩码。划分子网后,对外仍表现为一个网络,即本单位外的网络看不见本单位内子网的划分。

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如何区分子网号有多长呢?用子网掩码,主机号对应的子网掩码为0,其他的子网掩码都为1。

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无类别域间路由CIDR

有分类的IP地址有两个问题:

1993年互联网工程工作小组提出了CIDR,与此同时IP地址类别被弃用。

\text{IP地址 = \{<IP地址>/<网络前缀位数>\}}

CIDR其实相当于可变长的子网掩码,不过子网掩码只能应用于一个网络内,而CIDR可以应用于整个IP地址,从而废弃掉了IP地址的分类。对于公司内部子网划分可以是用子网掩码,也可以使用CIDR。

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CIDR还有一个好处,就是可以缩减路由表。在分类IP时代,路由表中的目的地址都是各类别的网络号,如果自治系统中的网络很多,那么每个路由器将维护一个庞大的路由表。

CIDR可以实现路由聚合,从而减小路由表,例如:

目的网络 下一跳
206.1.0.0/17 R2
206.1.128.0/17 R2

这两项的下一跳都是R2路由器,这两个网络前缀只有最后一位不同,所以可以用公共的前缀表示它们:

目的网络 下一跳
206.1.0.0/16 R2

DHCP协议

当有新设备加入网络,自动为其分配IP地址,这是DHCP协议解决的问题。

IPv6

IPv6将地址从32位(4B)扩大到128位(16B),更大的地址空间。支持即插即用(即自动配置),不需要DHCP协议。

一般记法:

4BF5:AA12:0216:FEBC:BA5F:039A:BE9A:2170

对于连续多个0,可以使用::代替:

FF05:0:0:0:0:0:0:B3
FF05::B3
posted @ 2021-07-20 12:06:05
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