計算機網路之IP位址

2021-08-10 13:36:11 字數 3447 閱讀 4260

整個的網際網路就是乙個單一的、抽象的網路。ip位址就是給網際網路上的每乙個主機(或路由器)的每乙個介面分配乙個在全世界範圍內唯一32位的識別符號。

所謂分類的ip位址,就是將ip位址劃分為若干固定類,每一類位址都由兩個固定長度的字段組成,其中乙個欄位是網路號 net-id,它標誌主機(或路由器)所連線到的網路,乙個網路號在整個網際網路範圍內必須是唯一的。而另乙個欄位則是主機號 host-id,它標誌該主機(或路由器),乙個主機號在它前面的網路號所指明的網路範圍內必須是唯一的。由此可見,乙個ip位址在整個網際網路範圍內是唯一的。

由於乙個路由器至少應當連線到兩個網路(這樣它才能將 ip 資料報從乙個網路**到另乙個網路),因此乙個路由器至少應當有兩個不同的 ip 位址。

用**器或網橋連線起來的若干個區域網仍為乙個網路,因此這些區域網都具有同樣的網路號。

路由器只根據目的站的ip 位址的網路號進行路由選擇

ip 位址 ::=       

上圖中的a類、b類、c類位址都是單播位址(一對一通訊),是最常用的。

網路號字段的最前面有1-4位的類別位,a類、b類、c類位址的類別位分別為0、10、110。

為了提高可讀性,我們常常把32位的ip位址中的每8位用其等效的十進位制數字表示。

a類位址的網路號字段佔乙個位元組,只有7位可供使用(第一位已固定為0),但是可指派的網路號是126個(27-2),減2的原因:第一,ip位址中全為0的位址是個保留位址,表示「本網路」;第二,網路號為127(01111111)保留作為本地軟體環迴測試本主機的程序間的通訊。

a類位址的主機號佔3位元組,因此每乙個a類網路中的最大主機數是224-2。減2的原因:第一,全為0的主機號字段表示該ip位址是本主機所連線到的單個網路位址,第二,全為1的主機號字段表示該網路上的所有主機。

b類位址的網路號字段有2位元組,但是前兩位已經固定為10,只剩下14位可以進行分配,因為前面兩位是10,不會出現全為0或全為1的網路號,但實際上,b類網路位址128.0.0.0是不指派的。所以最大網路數為214-1。最大主機數為216-2。

c類位址有3位元組的網路號字段,前三位固定位110,還有21位可以進行分配。但實際上192.0.0.0是不指派的,因此c類位址可指派的網路總數為221-1,最大主機數為28-2。

硬體位址是資料鏈路層和物理層使用的位址,而ip位址是網路層和以上各層使用的位址,是一種邏輯位址。

傳送資料時,資料從高層下到地層,然後才到通訊鏈路上傳輸。使用ip位址的ip資料報一旦交給了資料鏈路層,就被封裝成了mac幀。mac幀在傳送時使用的源位址和目的位址都是硬體位址,這兩個硬體位址都寫在mac幀的首部。

連線在通訊鏈路上的裝置在接受mac幀時,其根據是mac幀首部中的硬體位址。在資料鏈路層看不見隱藏在mac幀的資料中的ip位址。只有在剝去了mac幀的首部和尾部後把mac層的資料上交給網路層後,網路層才能在ip資料報的首部中找到源ip位址和目的ip位址。

乙個擁有許多物理網路的單位,可將所屬的物理網路劃分為若干個子網(subnet)。劃分子網純屬乙個單位內部的事情。單位對外仍然表現為乙個網路。

ip位址 ::=       

凡是從其他網路傳送給本單位某個主機的 ip資料報,仍然是根據 ip 資料報的目的網路號 net-id,先找到連線在本單位網路上的路由器。然後此路由器在收到 ip 資料報後,再按目的網路號 net-id 和子網號 subnet-id 找到目的子網。最後就將 ip 資料報直接交付目的主機。

下面通過乙個例子來展示劃分子網的方法與效果。

下圖表示某單位擁有乙個b類ip位址,網路位址是145.13.0.0(網路號是145.13)。

現把上圖中的網路劃分為三個子網,這裡假定子網號占用8位,因此主機號只剩8位。所劃分的子網分別是:145.13.3.0、145.13.7.0、145.13.21.0。

劃分子網後,整個網路對外仍表現為乙個網路,其網路位址仍為145.13.0.0,但是路由器r1在收到外來的資料報後,再根據資料報的目的位址把它**到相應的子網。

假定有乙個資料報的目的位址是145.13.3.10已經到達路由器r1,那麼這個路由器如何把它**到子網145.13.3.0呢?這就需要借助子網掩碼(subnetmask)來實現了。

路由器會把子網掩碼和收到的資料報位址的目的ip位址145.13.3.10進行按位「與」操作,得出所要找的子網的網路位址。

子網掩碼與ip位址進行「與」操作之後,就將主機號「過濾」掉了,只剩下了網路號與子網號。

實際上,網際網路的標準規定:所有網路必須使用子網掩碼。即便乙個網路沒有劃分子網,也要使用預設子網掩碼。預設子網掩碼中1的位置和ip位址中的網路號字段正好相對應,因此,兩者進行「與」操作後,就能得出該ip位址的網路位址。a類、b類、c類位址的預設子網掩碼是固定的:

例,已知 ip 位址是141.14.72.24,子網掩碼是 255.255.192.0。試求網路位址。

在劃分子網的情況下路由器**分組的演算法:

(1) 從收到的分組的首部提取目的ip 位址 d。

(2) 先用各網路的子網掩碼和 d逐位相「與」,看是否和相應的網路位址匹配。若匹配,則將分組直接交付。否則就是間接交付,執行(3)。

(5) 若路由表中有乙個預設路由,則將分組傳送給路由表中所指明的預設路由器;否則,執行(6)。

(6) 報告**分組出錯。

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