<TCP/IP原理> (四) IP编址

1.IP地址的基本概念：作用、结构、类型

2.特殊地址：作用、特征

网络地址、广播地址（直接、受限）

0.0.0.0 环回地址

3.单播、多播、广播地址：特征

4.专用地址：作用、范围

5.计算和应用

确定类别，提取net id和host id

确定网络地址、直接广播地址、主机地址

第4章 IP编址

4.0 引言

1. IP地址——通用标识符

唯一标识互联网（不同的网络上）上的主机或路由器。（唯一、通用（可以包含不同类型的物理网络）、网络连接）

2. 主机标识符

1）Name：是什么，可读性强

2）Address：在哪里，软件效率高

3）Route：怎样到达

4.1 IP地址结构

32bit 二进制地址

1. 模拟物理网的编址机制

Hierarchical addressing

网络id：标识ip地址位于的网络信息

主机id：在该网络范围内某一台特定的主机

网络位置：当一个主机从一个网络改接到另一网络时，其IP地址必须改变

2. IP地址标识——点分十进制

机器内部识别和标识用二进制

4.2 IP地址分类——Classful IP（ABC类进行网络标识节点）

Class A：（最高位为0）0.0.0.0 ~ 127.255.255.255

Net=2^7 Host=2^24

Class B：（类型表示前两个bit为10） 128.0.0.0~191.255.255.255

Net=2^14 Host=2^16

Class C：（标识为前三个bit为110） 192.0.0.0~223.255.255.255

Net=2^21 Host=2^8

Class D：（标识为前四个bit为1110）224.0.0.0~239.255.255.255

标识组播应用的用户，不是用来标识网络连接

Class E：（标识为前四个bit为1111） 240.0.0.0~255.255.255.255

作为网络应用实验

确定一个IP地址的类

提取Net id和Host id（针对ABC类）

Eg：

1）142.34.2.17

2）

特殊概念：多接口设备

1）多接口（multihomed）计算机（通信中的终端节点）

可以连接到多个网络，但不会为多个网络进行互连

每个网络连接分配一个IP地址，可属于不同的类（ABC类）

2）路由器（通信中继节点）

必须连接到多个网络，互连多个网络

每个网络连接分配一个IP地址，可属于不同的类（ABC类）

对于每一个IP地址，应用Net id标识来标识所位于的网络，用Host id标识网络内的信息，主机id

4.3 特殊地址

并不是用来标识网络连接的地址（A、B、C类内的特殊地址）

特定的：不是全0或全1

1.网络地址（既不能作为源标识，也不能作为目的标识，为数据转发提供信息）

Nerwork address

用来标识整个网络，而不是某个网络连接，网络内的所有网络连接节点的Net id相同，Host id不同，用来标识不同的节点

A类：

B类：

C类：

2. 直接广播地址（DIrect broadcast address）（作为目的标识，不能作为源标识）

单播（标识单个接收者）、组播（标识一组接收者）、广播（标识所有接收者）

标识对一个特定网络（IP网络）中的广播，针对该网络内的所有主机（接收者）

地址特征

149.14.255.255

216.45.7.255

3. 受限广播地址（本地广播地址）（在源所在的网络内广播，路由器不会转发受限广播地址）

Limited broadcast address

255.255.255.255

标识对本地网络的广播

目的IP地址不转发，在源所在的网络内广播

4. 本网络上的本主机

The host on this network  0.0.0.0（A类第一个地址）（Net id包含了分类标识）

只能作为源地址

为了获取自己的IP地址来借用这个临时地址，一旦被分别配地址以后，就用新地址进行通信

动态分配DHCP方式，分配之前即为0.0.0.0

5.本网络上的特定主机

Specific host on this network

很少用这个方式来标记通信对象

6. 环回地址 测试机器的软件

Loopback address 127.X.Y.Z

从Process 1 到 IP层返回到Process 2

可以作为分组的目的地址，但永远不会在网络中出现，只会出现在一个机器内部

4.4 互联网实例

IP网络中可以有主机也可以没有主机，没有主机时要有路由器的接口

在一个IP网络内，需要网络地址标识整个网络（Host id全0），需要网络广播地址来标识对整个网络的广播信息（Host id全1），都不是用来标识一个通信节点

路由器不同网络接口连接不同的网络（Net id不一样），网络类可以不同，Host id由网络内的主机地址分配决定。

路由器的一个接口有可能接在两个甚至多个IP网络上。

路由器的多个接口不可能接在一个IP网上的可能性。IP分组的选路：基于IP网络的选路。

IP地址因功与网络层，标识网络连接（逻辑而非物理）。

4.5 单播、多播和广播地址

1. 单播（Unicast）

通信：一对一，源或目的地址。

因特网上的所有系统必须至少有一个唯一的单播地址。

可以是A、B或C类。

2. 多播（Multicast） 支持多播应用，才有多播地址

通信：一对多，目的地址。

因特网上的系统可以有一个或多个多播地址。

是D类，本地级或全局级。

3. 广播（Broadcast）

通信：一对所有（一个IP网络范围内），目的地址。

受限广播和直接广播，本地级。

4.6 申请/分配IP地址

1.标识网络连接的IP地址数目

A类：Net id Host id全0 全1 不行，所以要-2

B类：Host id 全0 全1 不行，所以要-2

C类：Host id 全0 全1 不行，所以要-2

2.网络信息中心为每个网络分配唯一的net

3.该网络的管理机构为运行TCP/IP的主机和路由器分配网内唯一的Host id

4.7 专用网

1.专用网（Private network）

不许接入Internet，但需要用TCP/IP通信

编址方案（在专用网内IP地址唯一就好）

申请，并使用A、B、C类地址（全局唯一）

不申请，直接使用A、B、C类地址（本组织唯一，全局不唯一）（Net id在专用网内唯一，但可能和互联网中冲突）

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，第三种编址方案）

在专用网内部，不需要申请，可以直接使用。

永远不能访问因特网，即只有第一种编址方案可以访问因特网。

NAT技术将私有地址转换为公有地址（因特网内唯一）进行在因特网中通信。