HCIA-Datacom 网络层_IPv4地址基础

Posted 2022-05-27 wax1223

一、什么是IP地址

IP地址在网络中用来标识一个节点，用于在网络中IP报文寻址。

IP地址是网络接口属性，不是网络设备属性

给设备分配IP地址，指给这台设备的接口分配IP地址，设备多接口，分配多个IP地址。

如：给一台路由器分配IP地址，是给这个路由器的某个接口配置一个IP地址。

二、IP地址表示

IP地址长度32bit，由4个字节组成，分为4段，每段占8bit

IP地址采用点分十进制表示， 分为4段，中间用（.）分割，每段范围0~255

 如：192.168.0.1

IP地址范围：0.0.0.0-255.255.255.255

三、IP地址构成

1、网络部分

 网络部分用来标识一个网络

（1）IP地址不能反应任何有关主机位置的地理信息，只能通过网络号码字段判断主机属于哪一个网络。

（2）网络号相同的设备，无论实际的物理位置在哪，它们都是处于同一个网络中

2、主机部分

 用来区分一个网络中的不同主机

3、网络掩码（又称子网掩码）

 网络掩码占32bit，通常以点分十进制形式表示，机器中采用连续的1，后接连续的0表示

 网络掩码不是IP地址，在二进制中是连续的1，后接连续的0

 网络掩码长度：通常将网络掩码中1的个数表示网络掩码的长度

   如：0.0.0.0.0长度是0

   如：255.255.255.0长度是24

 网络掩码作用 ：与IP地址结合使用

（1）值为1的比特对应IP地址中的网络位 ，即1的个数是IP地址中网络号的位数

（2）值为0的比特对应IP地址中的主机位 ，即0的个数是IP地址中主机号的位数

示例

可以写成如下形式：

192.168.0.1 255.255.255.0

192.168.0.1/24

四、IP地址寻址

1、网络部分

 用来标识一个网络，代表IP地址所属的网络

2、主机部分

 用来区分一个网络中的不同主机，能唯一标识网络上的某台设备

3、网络寻址

 二层网络寻址：直接通过IP地址，找到对应的主机接口

 三层网络寻址：利用网关转发来自不同网段间的数据包

4、网关

接收并处理本网段主机发送的报文并转发到目的的网络设备。网关必须知道目的网段的路由。网关上连接本网段的接口地址即为该网段的网关地址

网关的作用：报文转发的过程中，首先要确定转发的路径以及通往目的网段的接口，目的主机与源主机不在同一网段，报文需要先转发到网关，然后通过网关将报文转发到目的网段。

五、IP地址分类（有类编址）

A类 分配主机使用

类别字段二进制0，即：0******.****.****.******

范围：0.0.0.0~127.255.255.255 默认掩码 255.0.0.0

B类 分配主机使用

类别字段二进制10，即：10*****.****.****.******

范围：128.0.0.0~191.255.255.255 默认掩码 255.255.0.0

C类 分配主机使用

类别字段二进制110，即：110****.****.****.******

范围：192.0.0.0~223.255.255.255 默认掩码 255.255.255.0

主要关注A、B、C三类

D类 用于组播 范围 224.0.0.0~239.255.255.255

E类 用于实验研究 范围 240.0.0.0~255.255.255.255

六、IP地址类型

1、网段

 通常把一个网络号所定义的网络范围称为一个网段

2、网络地址

 用于标识一个网络。网络号为x，主机号的每个比特都为0

 不能分配给具体的主机使用

 如：192.168.0.0/24

3、广播地址

 用于向该网络中所有主机发送数据的特殊地址

 网络号为x，主机号的每个比特都为1

 不能分配给具体的主机使用

 如：192.168.0.255/24

4、可用地址

 可以分配给网络中的节点或网络设备接口的地址

 如：192.168.0.1/24

5、一个网段的可用地址数量计算

 一个网段主机位有n位，则IP地址数为2^n，可用的IP地址为2^n - 2（需要减去网络地址和广播地址）

 如：192.168.0.0/24，IP地址数2^8 = 256，可用IP地址256 - 2 = 254

七、私网IP地址

1、公网IP地址

 由IANA（因特网地址分配组织）统一分配，以保证IP地址在Internet上的唯一性

2、私网IP地址

 一些网络不需要连接到Internet，只需要同一网络中的IP地址不发生冲突即可。在A、B、C三类IP地址中预留了地址。

  A类 10.0.0.0~10.255.255.255

  B类 172.16.0.0~172.31.255.255

  C类 192.168.0.0~192.168.255.255

 同一个私网地址可以在不同的私有网络中重复使用

3、私网连接Internet

  使用NAT（网络地址转换），实现私网IP和公网IP之间的转换

八、特殊IP地址

1、有限广播地址

 255.255.255.255

 可以作为一个IP报文的目的IP地址使用

 路由器接收到目的IP为有限广播地址的IP报文后，会停止对该IP报文的转发

2、任意地址

 0.0.0.0

 作为网络地址，标识任意网络的网络地址

 作为主机接口地址，表示这个网络上主机接口的IP地址

3、环回地址

 127.0.0.0/8

 可以作为一个IP报文的目的IP地址使用，可以测试设备自身的软件系统

 一个设备产生的，目的IP地址为环回地址的IP报文是不可能离开这个设备本身

4、本地链路地址

 169.254.0.0/16

 如果一个网络设备自动获得IP，但该设备在网路上没有找到可用的DHCP服务器，那么该设备就会使用168.254.0.0/16网段中某个地址进行通信