3.1.1IP编址(课件）-《计算机网络技术基础》同步教学（高教版）

IP编址 1 IP地址简介 01 IP地址分类 02 目录 CONTENTS 连接在网络中的计算机在互相通信时，每一台通信主机一定要有一个标识符用来唯一标识这台设备（下面把“标识符”称为“地址”）。在以太网中，我们采用MAC地址来标识。 那么每一个中间设备，一定要有一个转发表，用于查找数据该转发给哪一台设备。虽然设备的“地址”是全球唯一，但是你并不知道它所在的具体位置，那么转发表里找不到目的主机“地址”的转发表项时就只能泛洪查找这台主机的位置。 在网络发展初期，一般网络中的主机不是很多，所以，采用这样的机制是可行的。随着网络规模的不断扩大，那就要求中间设备建立一个庞大的MAC地址与计算机所在位置的映射表，这样不仅导致占用大量网络带宽资源，甚至会出现二层中常见的环路等问题，最终整个互联网都会瘫痪。 那么怎么解决转发问题呢？在每一台设备拥有一个全球唯一的标识符（MAC地址）的情况下，将整个互联网划分为若干个网络，给用于连接这些网络的每一台主机分配一个全球唯一的标识符（IP地址），标识符（IP地址）前几位用于锁定目的主机所在网络，后几位用于确定目的主机是网络中具体的哪一台设备，也就是伟大的IP编址技术。 前言 Page 3 灵石县第一职业高级中学 连接在网络中的计算机在互相通信时，每一台通信主机一定要有一个标识符用来唯一标识这台设备（下面把“标识符”称为“地址”）。在以太网中，我们采用MAC地址来标识。 那么每一个中间设备，一定要有一个转发表，用于查找数据该转发给哪一台设备。虽然设备的“地址”是全球唯一，但是你并不知道它所在的具体位置，那么转发表里找不到目的主机“地址”的转发表项时就只能泛洪查找这台主机的位置。 在网络发展初期，一般网络中的主机不是很多，所以，采用这样的机制是可行的。随着网络规模的不断扩大，那就要求中间设备建立一个庞大的MAC地址与计算机所在位置的映射表，这样不仅导致占用大量网络带宽资源，甚至会出现二层中常见的环路等问题，最终整个互联网都会瘫痪。 那么怎么解决转发问题呢？在每一台设备拥有一个全球唯一的标识符（MAC地址）的情况下，将整个互联网划分为若干个网络，给用于连接这些网络的每一台主机分配一个全球唯一的标识符（IP地址），标识符（IP地址）前几位用于锁定目的主机所在网络，后几位用于确定目的主机是网络中具体的哪一台设备，也就是伟大的IP编址技术。 01 IP地址简介 IP地址分为IPv4与IPv6两个大类 IP地址 Page 5 灵石县第一职业高级中学 刚刚我们讲了IP地址产生的由来。IP地址（Internet Protocol Address），缩写为IP Adress，是一种在Internet上的给主机统一编址的地址格式，也称为网络协议（IP协议）地址。它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，常见的IP地址，分为IPv4与IPv6两大类，当前广泛应用的是IPv4，目前IPv4已耗尽，IPv6也已经在大力推广应用中；如无特别注明，一般我们讲的的IP地址所指的是IPv4。 IP协议是TCP IP体系结构的核心协议，而IPV 4地址又是IP协议的重要组成部分。因此，掌握好IPV 4地址的相关内容是非常有必要的。 IP地址对应于OSI参考模型的第三层网络层，工作在网络层的路由器根据目标IP和源IP来判断是否属于同一网段，如果是不同网段，则转发数据包。 IPv4地址由32个二进制位组成，通常用点分十进制形式表示。 IPv4 Page 6 11010011 01000011 11010001 00001011 11010011010000111101000000001011 211 67 11 11 2 1 1 . 6 7 . 1 1 . 1 1 灵石县第一职业高级中学 如图，这是一个32比特的IPV4地址。很显然，无论是书写，阅读还是口头表达出这样的IPV 4地址。都是比较麻烦的。因此，我们需要将32比特的IPV 4地址转换为其他表示形式，以方便我们阅读和书写。 我们将32比特的IPV 4地址，每八个比特分为一组，一共分为四组。然后将每组的八比特转化为十进制数。最后用三个点将四个十进制数隔开。对呀，我们就把一个32比特的IPV 4地址转换成了点分十进制的表示形式 。根据二进制转换，所以这里每一个十进制数不会超过255. IP地址分为网络部分和主机部分。 IP地址 Page 7 IP地址 网络位 主机位 十进制 192 168 1 1 二进制 11000000 10101000 00000001 00000001 灵石县第一职业高级中学 IP地址与日常生活中的电话号码比较类似， IP地址包括两部分，第一部分是网络号，表示IP地址所属的网段，第二部分是主机号，用来唯一标识本网段上的某台网络设备。 同一网段内的主机，网络号相同，网络上的每个主机都有一个主机号与其对应。 在计算机网络中，主机ID全部为0的地址为网络地址，而主机ID全部为1的地址为广播地址，这2个地址是不能分配给主机用的。 网络地址与广播地址 Page 8 .0 192.168.1 .00000000 11000000.10101000.00000001 .255 192.168.1 11111111 11000000.10101000.00000001 网络地址 广播地址 网络位 主机位 网络位 主机位 灵石县第一职业高级中学 每个网段上都有两个特殊地址不能分配给主机或网络设备。 第一个是该网段的网络地址，该IP地址的主机位为全0，表示一个网段。 第二个地址是该网段中的广播地址，目的地址为广播地址的报文会被该网段中的所有网络设备接收。广播地址的主机位为全1。 除网络地址和广播地址以外的其他IP地址可以作为网络设备的IP地址。 02 IP地址分类 其中，只有A类b类和c类地址可用于给网络中的主机编址。 IPv4地址分类 灵石县第一职业高级中学 IPv4 地址的长度为 32bit，那IPv4 地址的空间从0.0.0.0 一直到 255.255.255.255，这么庞大的空间，如果不加以区分和规划，势必不便于统筹管理。 于是人们根据网络规模的大小，把IPv4地址的32位地址信息设成五种定位的划分方式，分别对应为A类、B类、C类、D类、E类地址。其中，只有A类b类和c类地址可用于给网络中的主机编制。 地址的类别上的区分主要体现在第一个八位组（一个 IP 地址拥有 4 个八位组）上，通过网络号码字段的前几个比特就可以判断IP地址属于哪一类，这是区分各类地址最简单的方法。A类b类和c类地址是本节课的重点，我们依次来介绍它们的详细情况。 10 A类地址 灵石县第一职业高级中学 A类地址第1字节为网络地址（最高位固定是0），另外3个字节为主机地址。那么我们就得到一个区间：0.0.0.0一直到127.255.255.255。 A类地址范围：1.0.0.0 - 126.255.255.255，其中0和127作为特殊地址。127.0.0.0/8 作为本地回环使用，例如你 ping 127.0.0.1 实际上 ping 的是本机。 A类网络最大主机数量是256×256×256-2=16777214（减去1个主机位为0的网络地址和1个广播地址）。 所以如果看到一个 IP 地址，它的首个八位组掉落在 1-126 区间内，那么这是一个 A 类地址 11 B类地址 灵石县第一职业高级中学 B类地址第1字节（最高位固定是10）和第2字节为网络地址，另外2个字节为主机地址。 B类地址范围：128.0.0.0 - 191.255.255.255。 B类网络最大主机数量256×256-2=65534。 所以如果看到一个 IP 地址，它的首个八位组掉落在 128-191 区间内，那么这是一个 B 类地址 12 C类地址 灵石县第一职业高级中学 C类地址第1字节（最高位固定是110）、第2字节和第3个字节，另外1个字节为主机地址。 C类地址范围：192.0.0.0 - 223.255.255.255。 C类网络最大主机数量256-2=254。 所以如果看到一个 IP 地址，它的首个八位组掉落在 192-223 区间内，那么这是一个 C 类地址 13 D类地址 灵石县第一职业高级中学 D类地址 D类地址不分网络地址和主机地址，它的第1个字节的最高位固定是1110。 D类地址用于组播（也称为多播）的地址，无子网掩码。 D类地址范围：224.0.0.0 - 239.255.255.255。 14 E类地址 灵石县第一职业高级中学 E类地址 E类地址也不分网络地址和主机地址，它的第1个字节的最高位固定是11110。 E类地址范围：240.0.0.0 - 255.255.255.255。 其中240.0.0.0-255.255.255.254作为保留地址，主要用于Internet试验和开发，255.255.255.255作为广播地址。 15 特殊的IPv4地址 灵石县第一职业高级中学 有一些IP地址具有特殊用途，通常是不能分配给主机用的地址。具体如PPT所示。 如127.0.0.0网段中的地址为环回地址，用于诊断网络是否正常。IPv4中的第一个地址0.0.0.0表示任何网络，这个地址的作用将在路由原理中详细介绍。IPv4中的最后一个地址255.255.255.255是本网络内部进行广播的一种广播地址，不支持全网络范围的广播。 16 私有IP地址 Page 17 灵石县第一职业高级中学 为了解决IP地址短缺的问题，提出了私有地址的概念。私有地址是指内部网络或主机地址，这些地址只能用于某个内部网络，不能用于公共网络。企业网络中普遍使用私网地址，不同企业网络中的私网地址可以重叠。默认情况下，网络中的主机无法使用私网地址与公网通信；当需要与公网通信时，私网地址必须转换成公网地址。 在IP地址3种主要类型里，各保留了3个区域作为私有地址，其地址范围如下：： A类地址：10.0.0.0～10.255.255.255 B类地址：172.16.0.0～172.31.255.255 C类地址：192.168.0.0～192.168.255.255 $$