网络基础

1. IP地址

 提起IP地址,我们都不陌生,我们上网必须获取ip地址。 计算机网络层的主要目的是实现两个端系统之间的数据透明传送,具体功能包括寻址和路由选择、连接的建立、保持和终止等。而实现点对点通信的基础,就是每个节点必须有一个IP地址,数据从哪里来(源节点),到哪里去(目的节点)。

2. IP地址的概念及产生

  • MAC地址:物理地址(48位),每台机器出厂时规定的唯一地址。如果根据物理地址来判断某台主机,数据将十分庞大且不利于管理
  • IP地址:逻辑地址 (32位),可以由用户根据规定进行更改和设置。

 这两类地址,需要解析协议 ARP 与逆地址解析协议RARP来进行翻译,由于通过各种物理网络存在异构性,利用 IP 协议就可以使这些性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的、抽象的逻辑互连网络,称之为虚拟互联网。

 IP 地址就是给每个连接在因特网上的主机(或路由器)分配一个在全世界范围是唯一的 32 位的标识符,它一种分等级的地址结构,由因特网名字与号码指派公司ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)进行分配。

3. IP地址格式

 每一类地址都由两个固定长度的字段组成.

  • 网络号 net-id:它标志主机(或路由器)所连接到的网络
  • 主机号 host-id:它标志该主机(或路由器)。

 两级的 IP 地址可以记为: IP 地址 ::= { <网络号>, <主机号>}

 简而言之就是:IP地址 = 网络号+主机号

 IP地址通常由点分十进制的方式来表示。

4. IP地址的分类

 根据网络号和主机号的不同,分为A,B,C,D,E类。其中,A类网络号少,网络内主机号多,通常是比较大的网络,如一个国家或者地区的网络。

 同理,B类或者C类,网络号逐渐增多,但每个网络内的主机号逐渐减少。比如我们某个学校或者公司的网络,可以容纳的数量有限,通常使用的C类网络。

 D类和E类属于比较特殊的网络,分别用于广播和备用 。

IP地址分类 网络取值范围 最大主机数 使用网络类型 例子
A类 126[2^7 -2] 1 ~ 127 16777216 0xxx xxxx.x.x.x/8
B类 16383[2614-1] 128 ~191 65536 10xx xxxx.x.x.x/16
C类 [2^21-1] 224~239 256 110x xxxx.x.x.x/24
D类 224~239 110 xxxx.x.x.x
E类 240~254 111 xxxx.x.x.x

 A类IP地址 一个A类IP地址由1字节的网络地址和3字节主机地址组成,它主要为大型网络而设计的,网络地址的最高位必须是0, 地址范围从1.0.0.0 到127.0.0.0)。可用的A类网络有127个,每个网络能容纳1亿多个主机。其中127.0.0.1是一个特殊的IP地址,表示主机本身,用于本地机器的测试。

地址范围:1.0.0.1-126.255.255.254 (0000 0001.00000000.00000000.00000000~01111110.111111111.11111111.11111110)
地址范围:1.0.0.0-126.255.255.255 (这种写法是把全0全1都算进去了,其它几类类似)
网络号范围: 1~126  [0000 0001 ~ 0111 1110]
默认子网掩码:255.0.0.0 或  0xFF000000(十六进制)
私有号段:10.0.0.0-10.255.255.255
前1个字节(8位)为网络号,后3个字节(24位)为主机号。
A类第1位必须是0。
最大网络数:2^7-2 26个
最大主机数:2^24-2
全0全1的地址不可分配,作为保留地址。 上面减2也是这个原因。
一般用于大型网络。

A:0-127,其中0代表任何地址,127为回环测试地址,因此,A类ip地址的实际范围是1-126.默认子网掩码为255.0.0.0

  B类IP地址 一个B类IP地址由2个字节的网络地址和2个字节的主机地址组成,网络地址的最高位必须是“10”,地址范围从128.0.0.0到191.255.255.255。可用的B类网络有16382个,每个网络能容纳6万多个主机 。

地址范围:128.1.0.1-191.255.255.254 

网络号范围:128.1 ~ 191.255

默认子网掩码:255.255.0.0 或 0xFFFF0000(十六进制)

私有号段:172.16.0.0-172.31.255.255

前2个字节(16位)为网络号,后2个字节(16位)为主机号。

前两位固定为10。

最大网络数:2^14 -1

最大主机数:2^16 -2

一般用于中等规模网络。

注:B:128-191,其中128.0.0.0和191.255.0.0为保留ip,实际范围是128.1.0.0--191.254.0.0

 C类IP地址 一个C类IP地址由3字节的网络地址和1字节的主机地址组成,网络地址的最高位必须是“110”。范围从192.0.0.0到223.255.255.255。C类网络可达209万余个,每个网络能容纳254个主机。

地址范围:192.0.1.1-223.255.255.254

网络号段范围:192.0.1 ~ 223.255.255

子网掩码:255.255.255.0 或  0xFFFFFF00 (十六进制)

私有号段:192.168.0.0-192.168.255.255

前3个字节(24位)为网络号,后1个字节(8位)为主机号。

前3位固定为110。

最大网络数:2^21 -1 

最大主机数:2^8 -2 

一般用于小型网络。

注:C:192-223,其中192.0.0.0和223.255.255.0为保留ip,实际范围是192.0.1.0--223.255.254.0

 D类地址 用于多点广播(Multicast)。 D类IP地址第一个字节以“lll0”开始,它是一个专门保留的地址。它并不指向特定的网络,目前这一类地址被用在多点广播(Multicast)中。多点广播地址用来一次寻址一组计算机,它标识共享同一协议的一组计算机。224.0.0.0到239.255.255.255用于多点广播 。

地址范围:224.0.0.1-239.255.255.254

是多播地址。该类IP地址的最前面为“1110”,所以地址的网络号取值于224~239之间。

一般用于多路广播用户 。
 E类IP地址 以llll0开始,为将来使用保留。240.0.0.0到255.255.255.254,255.255.255.255用于广播地址
是保留地址。该类IP地址的最前面为“1111”,所以地址的网络号取值于240~255之间。
  全零(0.0.0.0)地址对应于当前主机。全1的IP地址(255.255.255.255)是当前子网的广播地址。

  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

回环地址
127.x.x.x        有的资料说,它属于A类。
如127.0.0.1  等效于localhost或本机IP。  一般用于测试使用。
例如:ping 127.0.0.1来测试本机TCP/IP是否正常。http://127.0.0.1:8080 等效 http://localhost:8080

5. 子网划分

 子网划分后,虽然从外界转入的路由器地址不变,但通过路由器转入的数据,可以通过子网掩码来进行分发。

IP地址的分类及子网划分是IPV4的概念,目前IP地址不够,正逐渐向IPV6过渡。IPV6是将来的发展趋势,是逐渐代替IPV4.