4.1.2 IP地址（课件） -《计算机网络技术基础》同步教学(上海交通大学出版社)

计算机网络技术基础 第四章 TCP/IP协议簇 章节导读 不同的厂家生产的计算机运行的操作系统可能完全不同，却因为有了TCP/IP协议簇而能够进行相互通信。TCP/IP协议簇包含很多协议，其中最核心的3个协议是网际协议（internet protocol，IP）、传输控制协议（transmission control protocol，TCP）和用户数据报协议（user datagram protocol，UDP）。 本章就来介绍这3个较核心的协议，以及地址解析协议（address resolution protocol，ARP）和网际控制报文协议（internet control message protocol，ICMP）。 * 学 习 目 标 掌握IP数据报的格式。 掌握IPv4地址的结构和分类。 掌握TCP传输连接的建立和释放过程。 理解子网掩码的概念，掌握子网划分的方法。 理解地址解析协议ARP和网际控制报文协议ICMP的工作原理和应用。 了解IPv6地址的结构和特点。 掌握UDP的概念、特点、端口号分配和数据报格式。 掌握TCP的概念、特点、端口号分配和数据报格式。 掌握TCP传输连接的建立和释放过程。 * 4.1 网际协议IP 4.1.2 IP地址 当网络中的两台主机要进行通信时，必须知道通信双方各自的地址，这就是我们所理解的Internet地址，即IP地址。IP地址实际上是一种标识符，TCP/IP协议通过IP地址来识别网络中不同的主机。 IP地址的表示 1 IP地址由32位二进制数组成。例如，某台主机的IP地址为1100000100100000110110 0000001001。为了记忆方便，可以将IP地址的32位二进制数进行分段，每段8位，共4段，然后将每段8位二进制数转换为相应的十进制数，中间用“﹒”间隔，这种表达方式称为“点分十进制”。也就是说，上述IP地址可以表示成193.32.216.9，如图4-2所示。 4.1 网际协议IP 图4-2 点分十进制表示IP地址 从概率学的角度看，32位二进制数能表达232种不同的情况。也就是说，按照IP地址的设计初衷考虑，32位的地址空间可以表达4 294 967 296个不同的Internet地址。 4.1 网际协议IP IP地址的分类 2 每个IP地址内部分成两部分，即网络号和主机号，如图4-8所示。 网络号：也叫做网络地址，用于标识大规模TCP/IP网际网络（即由网络组成的网络）内的单个网段。 主机号：也叫做主机地址，用于识别每个网络内部的TCP/IP节点，如工作站、服务器、路由器或其他TCP/IP设备。 图4-8 IP地址的结构 4.1 网际协议IP IP地址中的网络号和主机号总共32位（4个字节），那么，如果网络号占总地址空间比较少，相应的主机号位数就增多，这样的网络容纳的主机数就比较多，也就是说网络规模就比较大；反之亦然。因网络规模有所不同，为了方便网络的管理，IP地址分为A、B、C、D、E五类，如图4-4所示。 图4-4 IP地址分类 4.1 网际协议IP A、B、C类地址称之为单目传送地址，这些地址通常只能分配给唯一的主机；D类地址是组播地址；E类地址则是在IP地址设计之初保留作为科学研究用的。各类IP地址类别详述如表4-3所示。 表4-2 IP地址类别详述 IP地址类型 二进制固定最高位 二进制网络位 二进制主机位 网络号地址范围 每个网络中最多可容纳主机数 A类 0 8位 24位 1.0.0.0～126.0.0.0 224-2 B类 10 16位 16位 128.0.0.0～191.255.0.0 216-2 C类 110 24位 8位 192.0.0.0～223.255.255.0 28-2（254） D类 1110 组播地址 224.0.0.0~239.255.255.255 —— E类 11110 保留地址 240.0.0.0~247.255.255.255 —— 4.1 网际协议IP 特殊IP地址 3 在IP地址中，有一些特殊地址被赋予特殊的作用。 主机地址全为1的IP地址称为广播地址。广播地址专门用于同时向网络中所有主机发送数据。例如，对于IP地址为192.168.10.0的C类网段，当发出一个目的地址为192.168.10.255的分组时，它将被分发给该网段上的所有主机。 广播地址又分为直接广播地址和有限广播地址两种。直接广播地址有网络号，但主机字段通常全为1，这类广播会被送到专门网络（由网络号决定）上的每台主机。有限广播地址是指网络字段和主机字段全为1的地址，即255.255.255.255，它不被路由但会被送到相同物理网络段上的所有主机。 1）广播地