IPV4地址和子網理解

1. 前言

雖然IPv6會在未來逐漸替代IPV4,但是IPV4還會在還當長的時間內存在,並繼續發揮作用,所以有必要對IPV4地址和子網有個比較清晰的理解。

2. 關於IPV4地址的表示這裏不在詳述,主要是怎麼去理解地址的分類和子網劃分。

關於IP地址分類,一般有兩種方法,一種是有分類的地址,如分成A,B,C,D,E類地址;另一種是無分類的地址,即把地址看成不固定的分類。一般比較好理解的分類是更傾向於無分類的地址,而把分類地址看成是無分類地址的特殊情況。

3. 無分類地址的思想:

把整個地址空間分成變長的地址塊,前綴(prefix)定義網絡,後綴(suffix)定義一個節點或設備。這個prefix長度可以是0至32。分類地址可以看成是無分類地址的特殊情況。

A類地址可以看成prefix長度爲8的無分類地址;

B類地址可以看成prefix長度爲16的無分類地址。

4. 無分類地址的斜線表示法:

對於無分類地址,定義網絡時必須給出前綴長度(記爲n),即前綴長度唯一地定義了這個網絡地址塊。

byte

.

byte

.

byte

.

byte

.

/

n (prefix length)

 

斜線記法(slash notation)的正式名稱爲無分類域間路由(classless interdomain routing)或者簡稱爲CIDR,發音同單詞cider。

網絡地址,常常又分爲兩個部分:一是代表公網的網絡ID,一是代表本地主機的主機ID.

>> IP地址:網絡ID:主機ID

網絡ID:標識一個網絡,用於公網傳輸,即唯一標識一個網絡,其長度爲這裏的前綴長度n,所以,網絡ID有時候又稱其爲網絡前綴(或者稱爲網絡地址),標識主機連入的網絡

主機ID:僅在本地網絡內部唯一即可,是局域網內部的ID。

任意地址:

5. 使用地址掩碼

將前綴部分位設置爲全1,後綴部分設置爲全0,就形成地址掩碼,提出地址掩碼主要是方便使用與或排操作計算首末地址,使用地址掩碼可以計算如下:

5.1 計算塊中的地址數:NOT(Mask)+1

因爲除去前綴部分,地址數據即爲主機部分的所有組合再加上首地址。

5.2 塊的首地址(網絡地址):塊中的任意地址 AND Mask

5.3  塊的尾地址:塊中的任意地址 OR [NOT(Mask)]

6.  網絡地址:即這塊地址的首地址。其優點在於,網絡上發送數據包時,路由器在路由表中只需要記住這個網絡的首地址,住這個網絡發送即可,因爲主機部分都是相同的,這樣大大減小了路由表記錄數。

7. 地址塊分配原則:

7.1 請求地址址塊N:必須是2的冪,原因是上面說過,地址數, 或者反過來,從兩公式看出,N必須爲2的冪。

7.2  分配的地址塊必段是地址空間內連續的地址塊,另外,塊的首地址必須能被塊地址數整除,原因爲首地塊必須是前綴後面跟32-n個0位構成。即

首地址=10進制前綴x=10進制前綴XN

 

8. 子網:將地址塊再劃分成多個更小的網絡,將子網分給各個組織使用,即子網,這正是網絡分層結構的體現,劃分子網時同樣需要遵循幾個原則。即

8.1 每個子網的地址數應爲2的冪。

8.2 每個子網的前綴長度計算公式爲

8.3 每個子網的起始地址應該被這個子網的地址總數整除。

9. 專有地址及其說明

專有地址分爲5類,分別說明如下:

9.1 this-host address(本機地址)

只有一個地址,即:0.0.0.0/32。爲什麼這樣設計,因爲如果主機想要發送數據報,又不知道本機地址,那麼使用這個地址作爲源地址。

9.2 limited-broadcast(受限的廣播地址)

只有一個地址,卻255.255.255.255/32。用於向網絡中的所有設備發送數據報,路由器會阻止目標主機爲該地址的數據包發往本網絡之外,即受限的廣播,只能在本網絡中發送。

9.3 private-address(私有地址)

4個地址塊被劃分爲作爲私有地址,分別爲:

10.0.0.0/8

172.16.0.0/12

192.168.0.0/6

169.254.0.0/6

9.4 multicast address(多播地址)

   地址塊爲224.0.0.0/4

9.5 loopbacj address(環回地址)

環回地址爲127.0.0.0/8,其作用爲在本機測試基於tcp/ip的程序以及主機內進程間通信,本機即作爲服務器,又作爲客戶端,本地址作爲目標地址的數據包不會離開本機,默認使用127.0.0.1,因爲首地址是網絡地址不能佔用,故而從127.0.0.1開始。其實,主機地址可以使用任意地址,不一定要使用127.0.0.1,例如使用127.0.0.2也是可以的,因爲tcp/ip協議軟件並不會檢查主機部分。ping 127.0.0.1和ping 127.0.0.2是一樣的效果。

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