因特网的网际协议

6.2因特网的网际协议IP网际协议IP是TCP/IP体系中两个最主要的协议之一。与IP协议配套使用的还有四个协议：•地址解析协议ARP(AddressResolutionProtocol)•逆地址解析协议RARP(ReverseAddressResolutionProtocol)•因特网控制报文协议ICMP(InternetControlMessageProtocol)•因特网组管理协议IGMP(InternetGroupManagementProtocol)网际协议IP及其配套协议各种应用层协议网络接口层(TELNET,FTP,SMTP等)物理硬件运输层TCP,UDP应用层ICMPIPRARPARP与各种网络接口网际层IGMP6.2.1分类的IP地址1.IP地址及其表示方法•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。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：IP地址::={网络号,主机号}(6-1)::=代表“定义为”net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的网络号字段和主机号字段0A类地址host-id16bitB类地址C类地址011host-id8bitD类地址1110多播地址E类地址保留为今后使用1111001net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的网络号字段和主机号字段0A类地址host-id16bitB类地址C类地址011host-id8bitD类地址1110多播地址E类地址保留为今后使用1111001A类地址的网络号字段net-id为1字节net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的网络号字段和主机号字段0A类地址host-id16bitB类地址C类地址011host-id8bitD类地址1110多播地址E类地址保留为今后使用1111001B类地址的网络号字段net-id为2字节net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的网络号字段和主机号字段0A类地址host-id16bitB类地址C类地址011host-id8bitD类地址1110多播地址E类地址保留为今后使用1111001C类地址的网络号字段net-id为3字节net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的网络号字段和主机号字段0A类地址host-id16bitB类地址C类地址011host-id8bitD类地址1110多播地址E类地址保留为今后使用1111001A类地址的主机号字段host-id为3字节net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的网络号字段和主机号字段0A类地址host-id16bitB类地址C类地址011host-id8bitD类地址1110多播地址E类地址保留为今后使用1111001B类地址的主机号字段host-id为2字节net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的网络号字段和主机号字段0A类地址host-id16bitB类地址C类地址011host-id8bitD类地址1110多播地址E类地址保留为今后使用1111001C类地址的主机号字段host-id为1字节net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的网络号字段和主机号字段0A类地址host-id16bitB类地址C类地址011host-id8bitD类地址1110多播地址E类地址保留为今后使用1111001D类地址是多播地址net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的网络号字段和主机号字段0A类地址host-id16bitB类地址C类地址011host-id8bitD类地址1110多播地址E类地址保留为今后使用1111001E类地址保留为今后使用点分十进制记法10000000000010110000001100011111机器中存放的IP地址是32bit二进制代码10000000000010110000001100011111每隔8bit插入一个空格能够提高可读性采用点分十进制记法则进一步提高可读性128.11.3.3112811331将每8bit的二进制数转换为十进制数2.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)192.0.0223.255.255254IP地址的一些重要特点(1)IP地址是一种分等级的地址结构。分两个等级的好处是：•第一，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。•第二，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。网络地址和网络标识计算机借助于什么手段判断源和目标主机是否在同一个网络中，从而决定是否要进行路径的选择？----IP地址的网络部分（网络号）网络号----主机部分为全“0”的IP地址保留作为网络的标识即网络号。只有在同一个网络内的主机才能进行相互间的直接通信---具有相同的网络号.三类基本网络的网络号举例113.0.0.0---A类网络号176.10.0.0----B类网络号202.32.66.0---C类网络号广播地址Question:当源要向某一个网络中的所有机器发送数据时，如何处理？Answer:使用网络广播地址IP地址的主机部分以全“1”表示的IP地址被用作广播地址举例:170.22.255.255（向一个B类网络进行广播）210.33.36.255（向一个C类网络进行广播）网络地址IP地址的主机部分以全“0”表示的IP地址被用作网络地址举例:170.22.0.0210.33.36.0特殊的IP地址及其作用0000000000000000000000000000000011111111111111111111111111111111主机任意值1111111111111111127网络0000本机本网中的主机局域网中的广播对一个远程网的广播回送地址专有（私有）地址私有地址一般用于与因特网隔离的网络中。这些网络中的主机若要连入外部的因特网必须采用代理或网络地址翻译(NAT)的功能。注意：所有私有地址均不能被路由到外部的因特网上。Question/Answer(1)Question机器如何获知源或目标机器所在的网络号？如何从给定的IP地址中分离出网络号和主机号？Answer子网掩码（SubnetMask)子网掩码（SubnetMask)子网掩码(subnetmasking)的功能是告知主机或路由设备，地址的哪一部分是包括子网的网络号部分，哪一部分是主机号部分。子网掩码使用与IP地址相同的编址格式，即4个8位组的32位长格式。在子网掩码中，网络部分和子网络部分对应的位全为“1”，主机部分对应的位全为“0”。通过将子网掩码与IP地址进行“与”操作，可提供所给定的IP地址所属的网络号（包括子网络号）。三类IP网络的子网掩码ClassA:11111111.00000000.00000000.00000000255.0.0.0ClassB:11111111.11111111.000000000.00000000255.255.0.0ClassC:11111111.11111111.11111111.00000000255.255.255.0IP地址的规划通常IP地址规划要参照下面步骤进行：分析网络规模，包括相对独立的网段数量和每个网段中可能拥有的最大主机数确定使用公用地址还是私有地址，并根据网络规模确定所需要的网络号类别若采用公有地址还需要向网络信息中心(NetworkInformationCenter,NIC)提出申请并获得地址使用权；IP地址的分配IP地址和分配可以采用静态分配和动态分配两种方式静态分配是指由网络管理员为用户指定一个固定不变的IP地址并手工配置到主机上动态分配则通常以客户机-服务器模式通过动态主机控制协议(dynamichostcontrolprotocol，简称DHCP)来实现•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)可以很方便地找出IP地址中的子网部分。2.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-idhost-id三级IP地址主机号subnet-id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11111111111111111111111100000000net-idsubnet-idhost-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net-idhost-idsubnet-id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11111111111111111111111100000000net-idsubnet-idhost-id为全0ANDnet-idnet-idhost-id为全0net-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255.255.255.0111111111111111111111111000000000000000000000000111111111111111100000000000000001111111100000000host-id为全0host-id为全0A类、B类和C类IP地址的默认子网掩码