文章目录
- 1 概述
- 2 IP 地址结构
- 2.1 IPv4 地址结构
- 2.2 IPv6 地址结构
- 3 IP 地址管理
- 3.1 地址分类策略:A、B、C、D、E 类
- 3.2 无分类策略:CIDR
- 3.3 地址分类策略 和 无分类策略 相结合
1 概述
- IP地址:Internet Protocol Address(互联网协议地址 或 网际协议地址)
- 为互联网上每一个网络和每一台主机分配一个 逻辑地址,以此来屏蔽 物理地址 的差异
2 IP 地址结构
2.1 IPv4 地址结构
地址位数及表示方法:IPv4 地址用 32位二进制数 来表示一台网络设备,为了方便记忆,常用 “点分十进制” 的形式表示
地址数量不够:IPv4 地址最多支持 2^32 ≈ 43亿 个网络设备同时接入,这个数量在最初是够用的,但随着互联网行业的发展,这个数量就不够了。
两种解决办法:
NAT 协议(Network Address Translation,网络地址转换):IP + 端口号,实现 ip 复用
迁移至 IPv6:直接扩充至 128位二进制,2^128 ≈ 世间万物
2.2 IPv6 地址结构
IPv6 的地址长度为 128 位,是 IPv4 地址长度的 4 倍。于是 IPv4 点分十进制格式不再适用,采用十六进制表示,有 3 种表示方法
一、冒分十六进制表示法
格式:X:X:X:X:X:X:X:X,每个 X 表示 16 个二进制数(128 = 16 * 8)
注意:每个 X 的 前导 0 是可以省略的,例如:
2001 : 0DB8 : 0000 : 0023 : 0008 : 0800 : 200C : 417A →
2001 : DB8 : 0 : 23 : 8 : 800 : 200C : 417A
二、0 位压缩表示法
将 连续很长 的一段 0 压缩为 "::"。且为保证地址解析的唯一性,"::" 只能 出现一次,例如:
FF01 : 0 : 0 : 0 : 0 : 0 : 0 : 1101 → FF01 :: 1101
0 : 0 : 0 : 0 : 0 : 0 : 0 : 1 → ::1
0 : 0 : 0 : 0 : 0 : 0 : 0 : 0 → ::
三、内嵌 IPv4 地址表示法
为了实现 IPv4-IPv6 互通,IPv4 地址会嵌入 IPv6 地址中,前 96 位采用 冒分十六进制 表示,最后 32 位 依然采用 IPv4 的 点分十进制
格式:X:X:X:X:X:X:d.d.d.d,例如:
::192.168.0.1 和 ::FFFF:192.168.0.1
3 IP 地址管理
3.1 地址分类策略:A、B、C、D、E 类
类别 | IP 地址范围 | 最大主机数 | 私有 IP 地址范围 |
---|---|---|---|
A | 0.0.0.0 ~ 127.255.255.255 | 2^24 - 2 = 16777214 | 10.0.0.0 ~ 10.255.255.255 |
B | 128.0.0.0 ~ 191.255.255.255 | 2^16 - 2 = 65534 | 172.16.0.0 ~ 172.31.255.255 |
C | 192.0.0.0 ~ 233.255.255.255 | 2^8 - 2 = 254 | 192.168.0.0 ~ 192.168.255.255 |
3.2 无分类策略:CIDR
无分类策略的实现:CIDR 协议(Classless Inter-Domain Routing,无类别域间路由)
无分类策略方案:
32 位 IP 地址被使用者 按需任意划分 为两部分,同样,前面是 网络号,后面是 主机号
提高了 IP 地址的分配效率,解决了 IP 地址资源紧张的局面
无分类策略地址划分
对于人类:采用 a.b.c.d/n 的形式表示,其中 n 表示 前 n 位为网络号
对于机器:采用 子网掩码 的形式表示,网络位均为 1,主机位均为 0。因此,将子网掩码与 IP 地址 相与,即可得到 IP 地址的网络号
参数 | 取值 | 说明 |
---|---|---|
可用地址个数 | 254 | 2^8 - 2(特定地址) |
子网掩码 | 255.255.255.0 | 简称 24,详见下列子网掩码表 |
网络号 | 10.100.122.0 | 特定地址,不做分配 |
第一个可用地址 | 10.10.122.1 | |
最后可用地址 | 10.100.122.254 | |
广播地址 | 10.100.122.255 | 特定地址,不做分配 |
默认子网掩码表:
类别 | 默认子网掩码 | 子网掩码简写 | 二进制表示 |
---|---|---|---|
A 类 | 255.0.0.0 | 8 位 | 11111111 00000000 00000000 00000000 |
B 类 | 255.255.0.0 | 16 位 | 11111111 11111111 00000000 00000000 |
C 类 | 255.255.255.0 | 24 位 | 11111111 11111111 11111111 00000000 |
3.3 地址分类策略 和 无分类策略 相结合
- 由于分类策略已经使用了很长时间,很难直接推倒之前的 ABCDE类网划分
- 可行的做法是将两种分类策略融合在一起工作,而这就是我们今天使用 IP 地址的策略
- 明显的区别:灵活划分若干子网