分类IP地址

第3章IP地址3.1IP地址3.2分类IP地址3.3特殊IP地址★3.4私有网络地址3.5IP地址配置3.6子网及子网掩码★3.7超网3.8无类地址3.1IP地址•地址是标识对象所处位置的标识符。传输中的信息带有源地址和目的地址，分别标识通信的源结点和目的结点，即信源和信宿。目的地址是传输设备为信息进行寻址的依据。不同的物理网络技术（底层网络技术）通常具有不同的编址方式，这种差异主要表现：–不同的地址结构–不同的地址长度在一个物理网络中，每个结点都至少有一个机器可识别的地址，该地址叫作物理地址。物理地址又称为硬件地址、MAC地址或第二层地址。物理地址有两个特点：–不一致性–不唯一性不一致性是指不同的物理网络技术采用不同的编址方式；不惟一性是指不同的物理网络中的结点的物理地址可能重复。为了保证寻址的正确性，必须确保一个网络中结点地址的惟一性。另外，不同物理网络在地址编址方式上的不统一会给寻址带来极大的不便。在进行网络互联时首先要解决的问题是物理网络地址的统一问题。因特网是在网络级进行互联的，因此，因特网在网络层（IP层）完成地址的统一工作，将不同物理网络的地址统一到具有全球惟一性的IP地址上，IP层所用到的地址叫作因特网地址，又叫IP地址。物理网络B地址物理网络A地址物理网络N地址互联网地址—IP地址……图3-1用IP地址统一物理网络地址网络接口层IP层实现地址统一的概念模式如图3-1所示。因特网采用一种全局通用的地址格式，为全网的每一个网络和每一台主机都分配一个IP地址，以此屏蔽物理网络地址的差异。因特网沿用了ARPANET的思想，仍然采用层次型地址。因特网由网络联结而成，网络由主机联结而成。这种地址体现了网络的层次结构，便于进行寻址。IP地址由网络号和主机号构成。表示为：IP-address::={Network-number,Host-number}网络号（Network-number）主机号（Host-number）因特网的IP协议提供了一种全因特网通用的地址格式（保证一致性），并在统一管理下进行IP地址的分配（保证惟一性），确保一个地址对应一台因特网主机（或路由器）。网络标识(网络号)的长度决定整个因特网中能包含多少个网络。主机标识(主机号)的长度决定每个网络能容纳多少台主机。由于IP地址标识了一个主机的位置（所属的网络），当将一台主机从一个网络移到另一个网络时必须改变这台主机的IP地址。IPv4规定，因特网地址长度为32比特（IPv6规定地址长度为128比特）。IPv4的地址空间为232，即4294967296个IP地址。IP地址一般用点分十进制数表示，例如202.119.84.120。这四个用点分隔的段分别对应四个字节。IP地址也可以用二进制（11001010011101110101010001111000）或十六进制表示（0XCA775478）。IP地址的二进制表示在讨论地址类别和掩码时经常会用到，而十六进制表示在IPv4中很少使用。返回3.2分类IP地址传统的因特网采用分类地址。IP定义了五类IP地址：A类、B类、C类、D类和E类。如图3-3所示。A类：图3-3互联网IP地址类别0B类：10C类：110D类：1110E类：1111第一字节第二字节第三字节第四字节0～127第一字节取值128～191192～223224～239240～255网络号主机号1字节3字节2字节2字节3字节1字节各类网络所占地址空间的比例如图3-4所示。A、B和C是三个基本的类，分别代表不同规模的网络:A类地址:1个字节的网络号,3个字节的主机号，用于少量的大型网络。B类地址:2个字节的网络号,2个字节的主机号，用于中等规模的网络。C类地址:3个字节的网络号,1个字节的主机号，用于小规模的网络。A类图3-4互联网IP地址空间50%E类D类B类C类25%12.5%6.25%6.25%231230229228228A类地址第一个字节的最高位固定为0，另外7比特可变的网络号可以标识128个网络（0～127），0一般不用，127用作环回地址。所以共有126个可用的A类网络。A类地址的24比特主机号可以标识1677216台主机（224=1677216）主机号为全0时用于表示网络地址主机号为全1时用于表示广播地址这两个主机号不能用来标识主机。所以，每个A类网络最多可以容纳1677214台主机。A类地址的第一个字节的取值范围为0～127。B类地址第一个字节的最高2比特固定为10，另外14比特可变的网络号可以标识214=16384个网络。16比特主机号可以标识65536台主机。（216=65536），由于主机号不能为全0和全1。所以，每个B类网络最多可以容纳65534台主机。B类地址的第一个字节的取值范围为128～191。C类地址第一个字节的最高3比特固定为110，另外21比特可变的网络号可以标识221=2097152个网络。8比特主机号可以标识256台主机(28=256)，由于主机号不能为全0和全1。所以，每个C类网络最多可以容纳254台主机。C类地址的第一个字节的取值范围为192～223。D类地址用于组播（multicasting），因此，D类地址又称为组播地址。D类地址的范围为224.0.0.0～239.255.255.255，每个地址对应一个组，发往某一组播地址的数据将被该组中的所有成员接收。D类地址不能分配给主机。D类地址的第一个字节的取值范围为224～239。有些D类地址已经分配用于特殊用途：224.0.0.0是保留地址224.0.0.1是指本子网中的所有系统224.0.0.2是指本子网中的所有路由器224.0.0.9是指运行RIPv2路由协议的路由器224.0.0.11是指移动IP中的移动代理。另外，还有一些D类地址留给了网络会议：224.0.1.11用于IETF-1-AUDIO224.0.1.12用于IETF-1-VIDEOE类地址为保留地址，可以用于实验目的。E类地址的范围:240.0.0.0～255.255.255.254，E类地址的第一个字节的取值范围为240～255。在分类地址网络中每个网络占用一个地址块。各类网络地址块的示例如表3-1所示。表3-1各类网络地址块的示例类别起始地址结束地址网络地址主机地址范围广播地址A类86.0.0.086.255.255.25586.0.0.086.0.0.1～86.255.255.25486.255.255.255B类188.6.0.0188.6.255.255188.6.0.0188.6.0.1～188.6.255.254188.6.255.255C类206.8.2.0206.8.2.255206.8.2.0206.8.2.1～206.8.2.254206.8.2.255每个网络都要占用两个IP地址，一个用于标识网络，一个用于网络广播。每个网络使用该网络地址块的起始地址作为网络地址，该地址仅作为网络的标识，主要用在网络路由中。网络地址块的结束地址被用作该网络的广播地址。在因特网的地址中包含了网络信息。当一个路由器或网关连到多个网络上时，每个网络都会给路由器或网关分配一个IP地址，设备有多少个网络连接，就有多少个IP地址。而且这些IP地址分别属于不同的网络。一台主机也可以连接多个网络，这种主机叫作多宿主主机（Multi-homedHost）。多宿主主机拥有多个IP地址，每个地址对应于一个物理连接。因特网地址的本质是标识主机的网络连接。图3-5给出了多宿主设备的地址配置。因特网地址是由中央管理机构进行分配的。一个组织加入因特网时，从因特网的网络信息中心InterNIC获得网络前缀，然后负责组织内部的地址分配。这样，既解决了全局唯一性问题，又分散了管理负担。图3-5IP地址标识网络连接路由器203.16.22.0203.16.21.0203.16.20.0多宿主主机203.16.20.1203.16.21.1203.16.22.1203.16.22.2203.16.21.2返回3.3特殊IP地址在IP地址中有些地址并不是用来标识主机的，这些地址具有特殊意义。特殊地址：网络地址直接广播地址有限广播地址本网络地址环回地址1．网络地址因特网上的每个网络都有一个IP地址，其主机号部分为“0”。网络地址的一般表达式为：{Network-number，Host-number}={Network-number，0}该地址用于标识网络，不能分配给主机，因此不能作为数据的源地址和目的地址。A类网络的网络地址为：Network-number.0.0.0。例如，120.0.0.0。B类网络的网络地址为：Network-number.0.0。例如，139.22.0.0。C类网络的网络地址为：Network-number.0。例如，203.120.16.0。2．直接广播地址直接广播（DirectBroadcastAddress）：向某个网络上所有的主机发送报文。TCP/IP规定，主机号各位全部为“1”的IP地址用于广播，叫作广播地址。路由器在目标网络处将IP直接广播地址映射为物理网络的广播地址，以太网的广播地址为6个字节的全“1”二进制位，即：ff:ff:ff:ff:ff:ff。直接广播地址的一般表达式为：{Network-number，Host-number}={Network-number,-1}这里的“-1”表示全“1”。直接广播地址只能作为目的地址。A类网络的直接广播地址为:Network-number.255.255.255。例如，120.255.255.255。B类网络的直接广播地址为:Network-number.255.255。例如，139.22.255.255。C类网络的直接广播地址为:Network-number.255。例如，203.120.16.255。3．受限广播地址直接广播要求发送方必须知道信宿网络的网络号。但有些主机在启动时，往往并不知道本网络的网络号，这时候如果想要向本网络广播，只能采用受限广播地址（LimitedBroadcastAddress）。受限广播地址是在本网络内部进行广播的一种广播地址。TCP/IP规定，32比特全为“1”的IP地址用于本网络内的广播。受限广播地址的一般表达式为：{Network-number，Host-umber}={-1,-1}其点分十进制表示为：255.255.255.255。受限广播地址只能作为目的地址。路由器隔离受限广播，不对受限广播分组进行转发。也就是说因特网不支持全网络范围的广播。4．本网络地址TCP/IP协议规定，网络号各位全部为“0”时表示的是本网络。本网络地址分为两种情况：本网络特定主机地址和本网络本主机地址。•本网络特定主机地址的一般表达式为：{Network-number，Host-number}={0,Hostnumber}本网络特定主机地址只能作为目的地址。A类网络的本网络特定主机地址为:0.Host-number。例如，0.10.130.12。B类网络的本网络特定主机地址为:0.0.Host-number。例如，0.0.135.12。C类网络的本网络特定主机地址为:0.0.0.Host-number。例如，0.0.0.12。•本网络本主机地址的一般表达式为：{Network-number，Host-number}={0,0}本网络本主机地址的点分十进制表示为：0.0.0.0。本网络本主机地址只能作为源地址。无盘工作站启动时没有IP地址，此时采用网络号和主机号都为“0”的本网络本主机地址作为源地址。5．环回地址环回地址（LoopbackAddress）是用于网络软件测试以及本机进程之间通信的特殊地址。A类网络地址127.X.X.X被用作环回地址。环回地址的一般表达式为：{Network-number，Host-number}={127,any}习惯上采用127.0.0.1作为环回地址，命名为localhost。当使用环回地址作为目标地址发送数据时，数据