IP地址基础知识

IP地址基础知识

　

网络号：用于识别主机所在的网络；主机号：用于识别该网络中的主机。

一 OSI/RM模型

应用层

表示层

会话层

传输层

网络层

数据链路层

物理层

二 TCP/IP模型

数据链路层(网络接口层)：Wi-Fi(IEEE 802.11) · WiMAX(IEEE 802.16) ·ATM · DTM · 令牌环 · 以太网 ·FDDI · 帧中继 · GPRS · EVDO ·HSPA · HDLC · PPP · L2TP ·PPTP · ISDN·STP 等

网络层协议（互联网层）：IP (IPv4 · IPv6) · ICMP· ICMPv6·IGMP ·IS-IS · IPsec · ARP · RARP等

传输层协议：TCP · UDP · TLS · DCCP · SCTP · RSVP · OSPF 等

应用层协议：DHCP ·DNS · FTP · Gopher · HTTP· IMAP4 · IRC · NNTP · XMPP ·POP3 · SIP · SMTP ·SNMP · SSH ·TELNET · RPC · RTCP · RTP ·RTSP· SDP · SOAP · GTP · STUN · NTP· SSDP · BGP · RIP 等

IP地址分为五类，A类保留给政府机构，B类分配给中等规模的公司，C类分配给任何需要的 人，D类用于组播，E类用于实验，各类可容纳的地址数目不同。

A、B、C三类IP地址的特征：当将IP地址写成二进制形式时，A类地址的第一位总是0，B类地址的前两位总是10，C类地址的前三位总是110。

1. A类地址

（１）A类地址第1字节为网络地址，其它3个字节为主机地址。

（２）A类地址范围：

1.0.0.1—126.255.255.254

（３）A类地址中的私有地址和保留地址：

① 10.X.X.X是私有地址（所谓的私有地址就是在互联网上不使用，而被用在局域网络中的地址）。范围（10.0.0.0-10.255.255.255）

② 127.X.X.X是保留地址，用做循环测试用的。

2. B类地址

（１） B类地址第1字节和第2字节为网络地址，其它2个字节为主机地址。

（２） B类地址范围：

128.0.0.1—191.255.255.254。

（３） B类地址的私有地址和保留地址

① 172.16.0.0—172.31.255.255是私有地址

② 169.254.X.X是保留地址。如果你的IP地址是自动获取IP地址，而你在网络上又没有找到可用的DHCP服务器。就会得到其中一个IP。

3. C类地址

（1）C类地址第1字节、第2字节和第3个字节为网络地址，第4个个字节为主机地址。另外第1个字节的前三位固定为110。

（2）C类地址范围： 192.0.0.1—223.255.255.254。

（3）C类地址中的私有地址：

192.168.X.X是私有地址。(192.168.0.0-192.168.255.255)

4. D类地址

（１） D类地址不分网络地址和主机地址，它的第1个字节的前四位固定为1110。

（２） D类地址范围：

224.0.0.1—239.255.255.254

5. E类地址

（１） E类地址不分网络地址和主机地址，它的第1个字节的前五位固定为11110。

（２） E类地址范围：

240.0.0.1—255.255.255.254

6 特殊IP

　　IP的概念是非常广泛的，包括品牌、商标、版权，还有很重要的就是商业秘密、商业模式、商业标准等。IP拥有量的多少，是区分制造与创造的最主要标志，一个国家拥有的IP太少，它的产业或者企业在国际分工中就只能扮演初级加工者的角色。 特殊的IP地址　　在IP地址空间中，有的IP地址不能为设备分配的，有的IP地址不能用在公网，有的IP地址只能在本机使用，诸如此类的特殊IP地址众多：

受限的广播地址

受限的广播地址是255.255.255.255。该地址用于主机配置过程中IP数据包的目的地址，此时，主机可能还不知道它所在网络的网络掩码，甚至连它的IP地址也不知道。在任何情况下，路由器都不转发目的地址为受限的广播地址的数据报，这样的数据报仅出现在本地网络中。

指向网络的广播

指向网络的广播地址是主机号为全1的地址。A类网络广播地址为netid.255.255.255，其中netid为A类网络的网络号。一个路由器必须转发指向网络的广播，但它也必须有一个不进行转发的选择。

指向子网的广播

指向子网的广播地址为主机号为全1且有特定子网号的地址。作为子网直接广播地址的IP地址需要了解子网的掩码。例如，如果路由器收到发往128.1.2.255的数据报，当B类网络128.1的子网掩码为255.255.255.0时，该地址就是指向子网的广播地址；但如果该子网的掩码为255.255.254.0，该地址就不是指向子网的广播地址。

指向所有子网的广播

指向所有子网的广播也需要了解目的网络的子网掩码，以便与指向网络的广播地址区分开。指向所有子网的广播地址的子网号及主机号为全1。例如，如果目的子网掩码为255.255.255.0，那么IP地址128.1.255.255是一个指向所有子网的广播地址。然而，如果网络没有划分子网，这就是一个指向网络的广播。

百度百科：http://baike.baidu.com/link?url=_SnA4WnwL5ktcKb6LDHjL3HWLfzS_b4YJZRXN1N0om6AL-f0qquDLMir4tGVf8TgmJBMVp_2cmr3UM2vksALKa

IP地址是0.0.0.0(默认路由)

百度百科：http://baike.baidu.com/link?url=wC7hkBMpwbp2laI0-xf6ubAUqVWfEGp1_-8PMnu122w_vqDr9EXP8d4w0D54e9e7cOf9bQaN5xZ452IXJeG2yq

　　若IP地址全为0，也就是0.0.0.0，则这个IP地址在IP数据报中只能用作源IP地址，这发生在当设备启动时但又不知道自己的IP地址情况下。在使用DHCP分配IP地址的网络环境中，这样的地址是很常见的。用户主机为了获得一个可用的IP地址，就给DHCP服务器发送IP分组，并用这样的地址作为源地址，目的地址为0.0.0.0（因为主机这时还不知道DHCP服务器的IP地址）。

（Default route），是对IP数据包中的目的地址找不到存在的其他路由时，路由器所选择的路由。目的地不在路由器的路由表里的所有数据包都会使用默认路由。这条路由一般会连去另一个路由器，而这个路由器也同样处理数据包: 如果知道应该怎么路由这个数据包，则数据包会被转发到已知的路由；否则，数据包会被转发到默认路由，从而到达另一个路由器。

NetID为0的IP地址

　　当某个主机向同一网段上的其他主机发送报文时就可以使用这样的地址，分组也不会被路由器转发。比如12.12.12.0/24这个网络中的一台主机12.12.12.2/24在与同一网络中的另一台主机12.12.12.8/24通信时，目的地址可以是0.0.0.8。

环回地址

127网段的所有地址都称为环回地址， 主要用来测试网络协议是否工作正常的作用。比如使用ping 127.1.1.1就可以测试本地TCP/IP协议是否已正确安装。另外一个用途是当客户进程用环回地址发送报文给位于同一台机器上的服务器进程,比如在浏览器里输入127.1.2.3，这样可以在排除网络路由的情况下用来测试IIS是否正常启动。

专用地址

　　IP地址空间中，有一些IP地址被定义为专用地址，这样的地址不能为Internet网络的设备分配，只能在企业内部使用，因此也称为私有地址。若要在Internet网上使用这样的地址，必须使用网络地址转换或者端口映射技术。 　　 这些专有地址是：

　　10/8 地址范围：10.0.0.0到10.255.255.255 共有2的24次方个地址 　　172.16/12 地址范围：172.16.0.0至172.31.255.255 共有2的20次方个地址 　　192.168/16 地址范围：192.168.0.0至192.168.255.255 共有2的16次方个地址

7 子网掩码的作用

子网掩码的设定必须遵循一定的规则。与二进制IP地址相同，子网掩码由1和0组成，且1和0分别连续。子网掩码的长度也是32位，左边是网络位，用二进制数字“1”表示，1的数目等于网络位的长度；右边是主机位，用二进制数字“0”表示，0的数目等于主机位的长度。这样做的目的是为了让掩码与ip地址做按位与运算时用0遮住原主机数，而不改变原网络段数字，而且很容易通过0的位数确定子网的主机数（2的主机位数次方-2，因为主机号全为1时表示该网络广播地址，全为0时表示该网络的网络号，这是两个特殊地址）。只有通过子网掩码，才能表明一台主机所在的子网与其他子网的关系，使网络正常工作。

我们知道当主机ID为全0时表示网络ID，全1时表示广播地址。在RFC950标准中，不建议使用全0和全1的子网ID。

例如把最后一个字节的前3位借给网络ID，用后面的5位来表示主机ID，这样就会产生2^3=8个子网，子网ID就分别为000、001、010、011、100、101、110、111这样8个，在RFC950标准中只能使用中间的6个子网ID。

这么做的原因是：

设我们有一个网络：192.168.0.0/24（即子网掩码的前24位为1，255.255.255.0），我们需要两个子网，那么按照RFC950，应该使用/26而不是/25，得到两个可以使用的子网192.168.0.64和192.168.0.128

对于192.168.0.0/24，网络地址是192.168.0.0，广播地址是192.168.0.255
对于192.168.0.0/26，网络地址是192.168.0.0，广播地址是192.168.0.63
对于192.168.0.64/26，网络地址是192.168.0.64，广播地址是192.168.0.127
对于192.168.0.128/26，网络地址是192.168.0.128，广播地址是192.168.0.191
对于192.168.0.192/26，网络地址是192.168.0.192，广播地址是192.168.0.255

你可以看出来，对于第一个子网，网络地址和主网络的网络地址是重叠的，对于最后一个子网，广播地址和主网络的广播地址也是重叠的。在CIDR流行以前，这样的重叠将导致极大的混乱。比如，一个发往192.168.0.255的广播是发给主网络的还是子网的？这就是为什么在当时不建议使用全0和全1子网。在今天，CIDR已经非常普及了，所以一般不需要再考虑这个问题。

CIDR

CIDR 对原来用于分配A类、B类和C类地址的有类别路由选择进程进行了重新构建。CIDR用 13-27位长的前缀取代了原来地址结构对地址网络部分的限制（3类地址的网络部分分别被限制为8位、16位和24位）。

在管理员能分配的地址块中，主机数量范围是32-500,000，从而能更好地满足机构对地址的特殊需求。 CIDR 地址中包含标准的32位IP地址和有关网络前缀位数的信息。以CIDR地址222.80.18.18/25为例，其中“/25”表示其前面地址中的前25位代表网络部分，其余位代表主机部分。

CIDR建立于“超级组网”的基础上，“超级组网”是“子网划分”的派生词，可看作子网划分的逆过程。子网划分时，从地址主机部分借位，将其合并进网络部分；而在超级组网中，则是将网络部分的某些位合并进主机部分。这种无类别超级组网技术通过将一组较小的无类别网络汇聚为一个较大的单一路由表项，减少了Internet路由域中路由表条目的数量。

例如一个ISP被分配了一些C类网络,这个ISP准备把这些C类网络分配给各个用户群,已经分配了三个C类网段给用户,如果没有实施CIDR技术.ISP的路由器的路由表中会有三条下连网段的路由条目,并且会把它通告给Internet上的路由器.通过实施CIDR技术,我们可以在ISP的路由器上把这三个网段198.168.1.0,198.168.2.0,198.168.3.0汇聚成一条路由(重要概念)198.168.0.0/16.这样ISP路由器只向Internet通告198.168.0.0/16这一条路由,大大减少了路由表的数目.从而为网络路由器节省出了存储空间。 值得注意的是,使用CIDR技术汇聚的网络地址的比特位必须是一致的,如上例所示.如果上例所示的ISP连接了一个172.178.1.0网段,这些网段路由将无法汇聚,无法实现CIDR技术.