IP 地址结构
简介
我们日常用电脑、手机上网时,我们是否注意到一个问题,当我们上网时,别人是如何知道我是我的,我又是如何知道他是谁的。这里说的我和他,指的就是IP,当一台设备连接Internet时,至少有一个IP。这样别人才可以区分你是你,不是他。
IPv4地址通常采用点分四组或者点分十进制表示法(192.168.1.77)。十进制的范围是 0-255, 所以 IPv4的一共有4 294 967 296个(256 * 256 * 256 * 256)。随着联网设备的增多,IPv4地址数量就有些捉襟见肘了。于是发明了IPv6。 IPv6地址长度是128,他有非常多的地址,340 282 366 920 938 463 463 374 607 431 768 211 456。(好吧,我的语文不足以让我读出这个数来。足有39位长。)
按地域划分, 网络可以分为 局域网、城域网和广域网。局域网,例如学校、公司,会自己组成一个局域网,局域网内的设备,可以访问局域网内的资源,也可以通过局域网,访问外网的资源。局域网和外网之间的桥梁是边界路由器。一个边界路由器可以连接一个或多个局域网。在局域网内部,我们还会进一步划分网段,在同一网段,设备之前的访问不需要路由器,不在同一网段,设备之间,需要通过路由器才能访问。
分类寻址
IPv4地址分为网络部分和主机部分,网络部分用于识别IP在哪个网络可见,主机部分用于识别特定主机。
IPv4 地址空间分为五大类(A.B.C.D.E)。
A.B.C类地址用于单播,D类地址用于组播,E类地址保留。由上图我们可以看出,
从上图中我们可以看到, 网络数和主机数固定,对于AB类地址,网络数过少,主机数过多,对于C类地址,网络数过多,主机数过少。
子网寻址
为了解决上面的问题,我们引入了子网的概念。
在主机地址中划分一个子网ID。我们可以把子网ID理解成为网络号的一部分,这样的好处是扩大了网络号的数量,子网中的主机数量可控。
子网掩码
为了确定子网ID的长度,引入了子网掩码的概念。
IP子网掩码于IP地址长度相同,由连续的1和连续的0构成。
可变长度子网掩码
将不同长度的子网掩码用于相同网络号,虽然增加了地址配置管理的复杂性,但也提高了子网结构的灵活性,这是由于不同子网容纳不同数量的主机。目前大多数主机、路由器和路由协议支持可变长度子网掩码(VLSM)。
VLSM 用于分割网络号,使每个子网支持不同数量的主机。每个路由器和主机除了IP地址,还要配置一个子网掩码。通过上图我们可以看出,子网被划分出3个网段,每个网段还可以继续划分。