链路层

Posted 2020-10-16 游戏进行中

　　IP路由器实现的转发程序使用IP地址来识别流量去向。IP地址也表示流量来源。

2.1 IP地址的表示

　　IPV4地址通常采用点分四组或点分十进制表示法，如192.168.1.1。

　　点分四组表示法由四个用点分隔的十进制数组成。　　

　　IPV4 地址为32位

　　IPV6的地址长度位128位，IPV6地址的传统表示方法是采用称为块或字段的四个十六进制数，这些被称为块或字段的数由冒号分个。如5f05:2000:80ad:5800:0058:0800:2023:1d71就是包含8个块的IPV6地址。

• IPV6地址的标准化：
  • 一个块中的前导零不必书写
  • 全零的块可以省略，并用冒号：：代替。如 0：0：0：0：0：0：0：1，书写位：：1。一个IPV6地址中符号：：只能出现一次。
  • 在IPV6格式中可使用混合符号形式嵌入IPV4地址，紧接着IPV4部分的地址块的值为ffff，地址的其余部分使用点分四组格式。如IPV6地址，：：ffff:10.0.0.1，可表示IPV4的地址10.0.0.1。这称为IPV4映射的IPV6地址
  • IPV6地址的低32位通常采用点分四组表示法。因此，IPV6地址 ：：0102：f001，相当于地址：：1.2.240.1。它被称为IPV4兼容的IPV6地址。
  • 在某些情况下（例如表示一个包含地址的URL时），IPV6地址中的冒号分隔符可能与其他分隔符混淆，如地址和端口号之间使用的冒号。在这种情况下，用括号字符 [ 和 ]　包围IPV6地址。

2.2 IP地址的结构

• IPV4地址空间中由4294967296个可能的地址，IPV6的个数位 340282366920938463463374607431768211456。
• IP地址可根据类型和大小分组。
• 单播地址：大多数IPV4地址块最终被细分为一个地址，用于识别Internet连接或某些专用的内联网的计算机网络接口。这些地址称为单播地址。IPV4地址空间中大部分是单播地址空间

2.2.1 IP地址分类

　　IPV4地址空间分为五大类：

　　

　　A,B,C类用于internet（单播地址）中的接口分配地址，以及其他一些特殊情况下使用。类由地址中的头几位来定i

2.2.2 子网寻址

　　通过子网寻址，一个站点被分配给一个A类、B类或C类的网络号，保留一些剩余主机号进一步用于站点内分配。该站点可能将基础地址中的主机部分进一步划分为一个子网号和一个主机号。

　　

 2.2.3 子网掩码

• 子网掩码是由一台主机或路由器使用的分配位，以确定如何从一台主机对应IP地址中获得网络和子网信息。
• 掩码由路由器和主机使用，以确定一个IP地址的网络/子网部分的结束和主机部分的开始
• 子网掩码中的一位设为1表示一个IP地址的对应位与一个地址的网络/子网部分的对应位像结合，并将结果作为转发数据报的基础
• 子网掩码中的一位设为0表示一个IP地址的对应位作为主机ID的一部分。

　　

• VLSM：可变长度子网掩码。用于分割一个网络号，使每个子网支持不同数量的主机。

2.2.4 广播地址

• 子网广播地址：此地址是在每个IPV4子网中的一个被保留的特殊地址
  • 子网广播地址通过将IPV4地址的网络/子网部分设置为适当值，以及主机部分的所有为设置为1而形成。　　
  • 使用子网广播地址作为目的地数据报的广播称为定向广播

　　　　

• 本地网络广播：255.255.255.255，此广播不会被路由器转发
• IPV6仅使用组播地址，广播地址用于IPV4

2.3 CIDR和聚合

• CIDR：无类别域间路由
• CIDR掩码：使用CIDR，未经过预定义的任何地址范围可作为一个类的一部分，但需要一个类似于子网掩码的掩码，这个掩码未CIDR掩码。
• CIDR 掩码不局限于一个站点，对全球性路由系统都是可见的。
• 网络前缀：核心Internet路由器用于解释和处理掩码的一组数字组合，用于IPV4和IPV6的地址管理
• 聚合：将相邻的多个IP前缀合并成一个短前缀

2.4 特殊用途地址

　　IPV4 地址用于特殊用途的地址

　　

　　IPV6 中用于特殊用途的地址

　　

• 在IPV4和IPV6中，没有指定作为特殊、组播和保留地址的地址范围可供单播使用。

2.4.1 IPV4 组播地址

• IPV4和IPV6支持组播寻址。
• 对于IPV4，D类空间（224.0.0.0 ~ 239.255.255.255）被保留支持组播。28位空闲意味着可提供 2 的 28次方 即 268 435 456 个主机组（每个组是一个IP地址）。这个组被分为几个主要部分，它建立在对路由分配和处理的基础上。

　　

2.4.2 IPV6组播地址

• 前缀 ff00::/8 预留给组播地址，并且112 位可用于保存组号，可提供的组数位 2的 112次方。一般格式如下

　　

• 4个标志位
  • 0：保留
  • R：包含会合点
  • P：使用单播前缀
  • T：临时的　

　　　　

• 4位范围值表示组播的范围（全球，本地等），范围字段表示到某些组播地址的数据报的分配限制。十六进制0、3和F保留。IPV6范围字段的值如下图：

　　　　　

　　IPV6 组播地址空间中的保留地址