TCP/IP协议原理与应用笔记17：IP编址（重点）

1. IP地址（通用标识符）

对于同一个网络设备（主机或路由器）的不同网络连接，需要不同的IP地址进行标识

2. 主机标识符

主要有下面三种方式的主机标识方式：

（1）Name：是什么，可读性强（了解主机的属性或者用途）

（2）Address：在哪里，软件效率高。

（3）Route（路由的标识）：怎样到达

3. IP地址结构

（1）32 bit二进制地址

它模拟物理网的编址机制，如下示意图：

（2）IP地址分类，如下：

TCP/IP协议原理与应用笔记03：IP地址分类

4. 多接口设备

（1）多接口计算机（终端节点）

• 可以连接多个网络

• 每个网络连接分配一个IP地址，可属于不同的类

（2）路由器（中介节点）

• 必须连接到多个网络

• 每个网络连接分配一个IP地址，可属于不同的类

5. 特殊地址（特殊用途的地址）

（1）网络地址（Network address）：

这里网络地址中的Netid是特定的（不全为0），Hostid全为0。此时网络地址标识的是整个网络（不是网络中的某个网络连接）

举例如下：

（2）直接广播地址（Direct broadcast address）：

直接广播地址作用：标识对特定网络的广播

举例说明：

• 假设此时路由器产生一个分组，这个分组的目的IP地址是如下的 " 216.45.7.255 "；如下：

•此时路由器会根据根据目的IP中的Netid区别找到对应的网络，然后发送到对应的网络（此时并没有判断Hostid），如下：

•此时网络"216.45.7.0"再根据物理网的访问技术解析出来，目的IP中的Hostid全是1，如下就会将消息数据发送到网络"216.45.7.0"中所有主机，如下：

（3）受限广播地址（本地广播地址）：

受限广播地址的作用：标识对本地网络的广播。

32 位全是1

举例说明：

• 此时主机"149.14.45.9"产生一个IP地址分组，为"255.255.255.255"，如下：

•主机"149.14.45.9"将产生的网络IP分组"255.255.255.255"，发送到网络"149.14.0.0"之中，同时该网络"149.14.0.0"也会解析这个目的IP分组，发现它是一个受限广播地址，就会发送到本地网络"149.14.0.0"所有的通信节点（主机和路由器），注意的是，路由器接收到这个受限广播分组就会到此为止，不会转发。如下：

（4）本网络上的本主机（This host on this network）：

本网络上的本主机，它只可能作为通信的源地址。

32位全为0

举例说明：

•打开一个主机，主机本身不知道自己IP地址，需要远端服务器请求获取一个IP地址。如下此时源IP地址就是"0.0.0.0"，目的IP地址是"255.255.255.255"，如下：

•引导服务器再将分配好IP地址回送给本主机，此后本主机就使用这个分配好IP地址进行网络通信。

（5）本网络上的特定主机（Specific host on this network）：

举例说明：

（6）环回地址（Loopback address）：

环回地址的作用：测试机器的软件。

举例说明：

•在一个网络"216.45.7.0"中（C类），存在一台主机"216.45.7.20"，同时列举了这台主机TCP/IP网络分层（部分），如下：

•此时该主机中一个进程Process1产生数据，如下：

•这个数据在传送到IP层的时候，IP层就会解析出来这个数据目的IP地址，发现这个目的IP地址是127.X.Y.Z（环回地址），如下：

•此时又通过传输层（TCP or UDP）将数据传送给了Process2，数据并没有离开本机，如下：

备注：数据在一台主机的协议栈中进行了传输。

6. 互联网实例

思考1：

思考2：

7. 单播、多播和广播地址（目的地址）

除地址类别外，还可根据传输的消息特征将IP地址分为单播、广播或多播。

详见：TCP/IP协议原理与应用笔记12：单播、多播和广播地址（目的地址）

8. 申请IP地址

（1）标识网络连接的IP地址数目：

（2）网络信息中心为每个网络分配唯一的net id

（3）该网络的管理结构为运行的TCP/IP的主机和路由器分配网内唯一的host id

9. 专用网

（1）专用网（Private network）：

•不需要接入Internet，但是需要用TCP/IP通信

•编址方案：

      -->1. 申请，并使用A、B、C类地址　　　　（全局唯一）

      -->2. 不申请，直接使用A、B、C类地址　　（本组织唯一，全局不唯一）

      -->3. 不申请，直接使用专用地址　　　　   （本组织唯一，全局不唯一）

（2）专用地址（Private address，私有地址）

在Internet上，有些不需要与 Internet通讯的设备，如打印机、可管理集线器等也可以使用Private address，以节省IP地址资源。