ip地址详细介绍_IP地址的概念与构成

(29) 2024-07-10 08:01:01

1、IP地址是什么?

IP 地址是互联网协议特有的一种地址,它是 IP 协议提供的一种统一的地址格式,为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址,以此来屏蔽物理地址的差异。

2、那么,我们为什么要使用 IP 地址呢?

在单个局域网网段中,计算机与计算机之间可以使用网络访问层提供的 MAC 地址进行通信。如果在路由式网络中,计算机之间进行通信就不能利用 MAC 地址实现数据传输了:因为 MAC 地址不能跨路由接口运行;即使强行实现跨越,使用 MAC 地址传输数据也是非常麻烦的。

这是由于内置在网卡里的固定 MAC 地址不能在地址空间上引入逻辑结构,使其无法具备真正的地址来表示国家、省、市、区、街道、路、号这类层次。因此,要进行数据传输,必须使用一种逻辑化、层次化的寻址方案对网络进行组织,这就是 IP 地址。

3、IP地址表示

IP地址表示

IP地址是长度是32 bit,由4个字节组成。为了阅读和书写方便,IP地址通常采用点分十进制数来表示。

点分十进制表示法

IP地址表现形式能够帮助我们更好的使用和配置网络,但通信设备在对IP地址进行计算时使用的是二进制的操作方式,因此掌握十进制、二进制的转换运算非常有必要。

IPv4地址范围

00000000.00000000.00000000.00000000~...,即0.0.0.0~255.255.255.255。

4、ip地址格式

IPv4地址由如下两部分组成:

网络部分 (网络号):用来标识一个网络。

IP地址不能反映任何有关主机位置的地理信息,只能通过网络号码字段判断出主机属于哪个网络。

对于网络号相同的设备,无论实际所处的物理位置如何,它们都是处在同一个网络中。

主机部分 (主机号):用来区分一个网络内的不同主机。

网络掩码 (Netmask),又称子网掩码 (Subnet Mask):

网络掩码为32 bit,与IP地址的位数一样,通常也以点分十进制数来表示。

网络掩码不是一个IP地址,在二进制的表示上是一堆连续的1、后面接一堆连续的0。

通常将网络掩码中1的个数称为这个网络掩码的长度。如:掩码0.0.0.0的长度是0,掩码252.0.0.0的长度是6。

网络掩码一般与IP地址结合使用,其中值为1的比特对应IP地址中的网络位;值为0的比特对应IP地址中的主机位,以此来辅助我们识别一个IP地址中的网络位与主机位。即网络掩码中1的个数就是IP地址的网络号的位数,0的个数就是IP地址的主机号的位数。

5、IP地址分类

为了方便IP地址的管理及组网,IP地址分成五类:

A、B、C、D、E类的类别字段分别是二进制数0、10、110、1110、1111,通过网络号码字段的前几个比特就可以判断IP地址属于哪一类,这是区分各类地址最简单的方法。

A、B、C三类地址是单播IP地址 (除一些特殊地址外),只有这三类地址才能分配给主机接口使用。

D类地址属于组播IP地址。

E类地址专门用于特殊的实验目的。

本节内容,只关注A、B、C三类地址。

A、B、C类地址比较:

使用A类地址的网络称为A类网络;使用B类地址的网络称为B类网络;使用C类地址的网络称为C类网络。

A类网络的网络号为8 bit,个数很少,但所允许的主机接口的个数很多;首位恒定为0,地址空间为:0.0.0.0~127.255.255.255。

B类网络的网络号为16 bit,介于A类和C类网络之间;首两位恒定为10,地址空间为:128.0.0.0~191.255.255.255。

C类网络的网络号为24 bit,个数很多,但所允许的主机接口的个数就很少;首三位恒定为110,地址空间为:192.0.0.0~223.255.255.255。

注:

主机 (Host),通常指路由器和计算机的统称。并且常把主机的某个接口的IP地址简称为主机IP地址。

组播地址:组播能实现一对多传递消息。

6、IP报文格式

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特殊的IP地址

公网IP地址:IP地址是由IANA统一分配的,以保证任何一个IP地址在Internet上的唯一性。这里的IP地址是指公网IP地址。

私网IP地址:实际上一些网络不需要连接到Internet,比如一个大学的封闭实验室内的网络,只要同一网络中的网络设备的IP地址不冲突即可。在IP地址空间里,A、B、C三类地址中各预留了一些地址专门用于上述情况,称为私网IP地址。

A类:10.0.0.0~10.255.255.255

B类:172.10.0.0~172.31.255.255

C类:192.168.0.0~192.168.255.255

255.255.255.255

这个地址称为有限广播地址,它可以作为一个IP报文的目的IP地址使用。

路由器接收到目的IP地址为有限广播地址的IP报文后,会停止对该IP报文的转发。

0.0.0.0

如果把这个地址作为网络地址,它的意思就是“任何网络”的网络地址;如果把这个地址作为主机接口地址,它的意思就是“这个网络上主机接口”的IP地址。

例如:当一个主机接口在启动过程中尚未获得自己的IP地址时,就可以向网络发送目的IP地址为有限广播地址、源IP地址为0.0.0.0的DHCP请求报文,希望DHCP服务器在收到自己的请求后,能够给自己分配一个可用的IP地址。

127.0.0.0/8

这个地址为环回地址,它可以作为一个IP报文的目的IP地址使用。其作用是测试设备自身的软件系统。

一个设备产生的、目的IP地址为环回地址的IP报文是不可能离开这个设备本身的。

169.254.0.0/16

如果一个网络设备获取IP地址的方式被设置成了自动获取方式,但是该设备在网络上又没有找到可用的DHCP服务器,那么该设备就会使用169.254.0.0/16网段的某个地址来进行临时通信。

注:DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol),动态主机配置协议,用于动态分配网络配置参数,如IP地址。

7、ipv4和ipv6

我们目前常说的IP地址指的是IPV4地址,但IPv4可用地址有限,在2011年2月3日,IANA已经宣布将其最后的468万个IPv4地址平均分配到全球5个RIR(Regional Internet Registry,区域互联网注册管理机构),此后IANA再没有可分配的IPv4地址。

NAT技术的应用,缓解了IPv4地址不足产生的问题,但是部署IPv6是解决IPv4地址不足的最终方案。当前世界上不同地区对部署IPv6的需求强烈程度不一,且当前IPv4网络仍然占主流地位,因此短时间内IPv6和IPv4将会共存。

IPV6的优势:

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