计算机网络IP地址

本节学习目标1.了解IP地址的作用2.理解IP地址的层次结构3.掌握广播地址和网络地址4.掌握子网编址方法5.掌握在实践中规划子网在局域网上划分子网6.掌握VLSM和无类域间路由CIDR技术7.掌握网络地址转换NAT技术为什么要使用IP地址？屏蔽各种物理网络的地址差异每种物理网络都有各自的技术特点，其物理地址也各不相同统一物理地址的表示方法不现实互联网对各种物理网络地址的“统一”通过IP地址在IP层完成1、IP地址的作用指定计算机到互联网的一个连接与互联网有多个物理连接的计算机具有多个IP地址（路由器、多宿主主机等）IP地址的作用•IP地址:32-bit用来定义主机,路由器在互联网的一个接口•接口:实现主机,路由器与物理链路的连接–路由器一般有多个接口–与互联网有多个物理连接的计算机具有多个IP地址–IP地址只和接口有关,223.1.1.1223.1.1.2223.1.1.3223.1.1.4223.1.2.9223.1.2.2223.1.2.1223.1.3.2223.1.3.1223.1.3.27互联网的层次结构2、IP地址的组成IP地址的长度为32位二进制数，在INTERNET范围内是唯一网络号netid标识互联网中一个特定网络同一个物理网络上的所有主机都用同一个网络标识主机号hostid标示网络中主机的一个特定连接网络上的一个主机(包括网络上工作站、服务器和路由器等)都有一个主机标识与其对应–例如，盐城市信息网络中心的服务器的IP地址为210.73.140.2，对于该IP地址，我们可以把它分成网络标识和主机标识两部分，这样上述的IP地址就可以写成：–网络标识：210.73.140.0–主机标识：2–合起来写：210.73.140.2•网络是什么?(从IP地址的视角)–IP地址中网络部分相同的设备接口–不经过路由器就可以物理上相互通达的设备IP编址方式携带了位置信息1.优点给出IP地址就能知道它位于哪个网络，路由简单2.缺点主机在网络间移动，IP地址必须跟随变化IP地址的分类•由于网络中包含的计算机有可能不一样多，有的网络可能含有较多的计算机，也有的网络包含较少的计算机，于是人们按照网络规模的大小，把32位地址信息设成三种定位的划分方式，这三种划分方法分别对应于A类、B类、C类IP地址。IP地址的分类网络号(7位)主机号(24位)A类地址1816243210网络号(14位)主机号(16位)B类地址110网络号(21位)主机号(8位)C类地址1110组播地址(28位)D类地址11110保留用于实验和将来使用E类地址主机地址范围1.0.0.0到127.255.255.255128.0.0.0到191.255.255.255192.0.0.0到223.255.255.255224.0.0.0到239.255.255.255240.0.0.0到247.255.255.2550IP地址分类的优越性既能适应不同的网络规模又具有一定的灵活性常用的A、B、C3类IP地址可以容纳的网络数和主机数1.网络标识不能以数字127开头。在A类地址中，数字127保留给内部回送函数。2.网络标识的第一个字节不能为255。数字255作为广播地址。3.网络标识的第一个字节不能为0，0表示该地址是本地主机，不能传送4.主机标识的各个位不能都为“1”，如果所有位都为“1”，则该机地址是广播地址，而非主机的地址5.主机标识的各个位不能都为0，如果各个位都为0，则表示只有这个网络，而这个网络上没有任何主机。IP地址的直观表示法点分十进制标记法将4B的二进制数值转换成4个十进制数值每个十进制数值小于等于2554个十进制数值间用“.”隔开点分十进制标记法举例二进制IP地址用点分十进制表示法表示成202.93.120.4411001010010111010111100000101100字节1字节4字节3字节2272625242322212012864321684211281922242402482522542557.2IP地址12345678IP地址的作用IP地址的组成和分类特殊IP地址形式编址实例子网编址子网规划与划分VLSM和无类域间路由CIDR技术网络地址转换NAT技术3、特殊IP地址形式•直接广播地址•受限广播地址•网络地址•“这个网络上的特定主机”地址•回送地址•多播地址•私有地址（1）直接广播地址（定向广播）构成：一个有效的网络号和一个全“1”的主机号发送直接广播前需要知道目的网络的网络号•作用：发送到一个具体子网的数据包，然后由路由器将一个分组以广播方式发送给特定网络上的所有主机;例如，假如我们不在这个子网，使用的地址是:201.1.16.255（2）受限广播地址•受限广播地址：255.255.255.255;•作用：本网主机将一个分组以广播方式发送给本网的所有主机，路由器则阻挡该分组通过。受限广播(1)将广播限制在最小的范围内•标准的IP编址：广播将被限制在本网络之中•子网编址：广播被限制在本子网之中(2)发送受限广播前不需要知道网络号无盘工作站启动时使用，希望从IP地址服务器处获得一个IP地址（3）网络地址•Hostid为全‘0’的IP地址，不分配给任何主机仅用于表示某个网络的网络地址；•例：201.1.16.0201.1.16.2201.1.16.56(C类)201.1.16.0Internet路由器201.1.16.55HostAHostB（4）“这个网络上的特定主机”地址•“这个网络上的特定主机”地址：网络号部分全为0，主机号为确定的值；•作用：由主机或路由器向本网络上的某个特定的主机发送分组，分组被限制在本网络内部。（5）回送地址•回送地址：A类IP地址中的127.0.0.0;•作用：分组在本机进程间传输，不发送到本机外；用于（1）网络软件测试（2）本地进程间通信测试。•TCP/IP协议规定：–含网络号为127的分组不能出现在任何网络上；–主机和路由器不能为该地址广播任何寻址信息。1、一般在系统中都有一个文件hosts（WindowsXP操作系统为/Windows/system32/drivers/etc/hosts文件,Unix/Linux系统为/etc/hosts文件）文件中有一行：127.0.0.1localhost2、回送地址：在IPv4中，回送地址定义为127.0.0.1。任何发送回返地址的包必须通过协议栈到网络接口，但不发送到网络链路上。网络接口本身必须接受这些包，就好像是从外面节点收到的一样，并传回给协议栈。回送功能用来测试软件和配置。（6）多播地址•多播地址:被路由器复制并且最终由组播路由机制转发的数据包。例如:226.0.0.2•在224.0.0.0至239.255.255.255之间的地址范围是为组播保留的；•IP多播技术被广泛应用在网络音频/视频广播、AOD/VOD（Audio&VideoOnDemand）、网络视频会议、多媒体远程教育、“push”技术（如股票行情等）和虚拟现实游戏等方面（7）保留IP地址•保留地址，这就意味着互联网路由器不会发送这些地址。这个地址范围包括:••直接广播地址：IP地址中主机号全1的地址•受限广播地址：IP地址32位全为1•网络地址：IP地址中主机号全0的地址•“这个网络上的特定主机”地址：网络号全0，主机号为确定的值•回送地址：127.0.0.1•多播地址224~239•私有IP地址201.1.16.210.0.0.0~10.255.255.255172.16.0.0~172.31.255.255192.168.0.0~192.168.255.2554、编址实例IP分配需注意的问题1.小型网络使用C类地址，中型网络使用B类地址，大型网络使用A类地址2.主机连接到同一网络中所有主机的IP地址共享同一netid3.路由器路由器可以连接多个物理网络路由器每个连接都拥有自己的IP地址路由器每个连接IP地址的netid应与所连接网络的netid相同互联网中的IP地址B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.1.1.3222.1.1.4R1222.1.2.5222.1.2.2222.1.2.1222.1.2.3222.1.2.4222.1.2.222.1.6.1222.1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3222.1.3.2222.1.3.1R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互联网在同一个局域网上的主机或路由器的IP地址中的网络号必须是一样的。图中的网络号就是IP地址中的net-id互联网中的IP地址B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.1.1.3222.1.1.4R1222.1.2.5222.1.2.2222.1.2.1222.1.2.3222.1.2.4222.1.2.222.1.6.1222.1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3222.1.3.2222.1.3.1R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互联网在同一个局域网上的主机或路由器的IP地址中的网络号必须是一样的。图中的网络号就是IP地址中的net-id互联网中的IP地址B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.1.1.3222.1.1.4R1222.1.2.5222.1.2.2222.1.2.1222.1.2.3222.1.2.4222.1.2.222.1.6.1222.1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3222.1.3.2222.1.3.1R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互联网在同一个局域网上的主机或路由器的IP地址中的网络号必须是一样的。图中的网络号就是IP地址中的net-id互联网中的IP地址B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.1.1.3222.1.1.4R1222.1.2.5222.1.2.2222.1.2.1222.1.2.3222.1.2.4222.1.2.222.1.6.1222.1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3222.1.3.2222.1.3.1R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互联网在同一个局域网上的主机或路由器的IP地址中的网络号必须是一样的。图中的网络号就是IP地址中的net-id互联网中的IP地址B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.1.1.3222.1.1.4R1222.1.2.5222.1.2.2222.1.2.1222.1.2.3222.1.2.4222.1.2.222.1.6.1222.1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3222.1.3.2222.1.3.1R3R2222.1.3.LAN3N3N2222.1.4.222.1.5.222.1.6.N1LAN2LAN1互联网路由器总是具有两个或两个以上的IP地址。路由器的每一个接口都有一个不同网络号的IP地址。互联网中的IP地址B222.1.1.222.1.1.1222.1.1.2222.1.1.3222.1.1.4R1222.1.2.5222.1.2.2222.1.2.1222.1.2.3222.1.2.4222.1.2.222.1.6.1222.1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3222.1.3.2222.1.3.1R3R2222.1.