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Ip地址介绍

来源:爱站旅游
导读Ip地址介绍


Ip地址

Internet 中所谓的「IP 地址(IP Address)」,就像现实生活中每户人家都要拥有唯一的地址一样,传送者可以根据 IP 地址进行辨识,将资料传送到唯一目的地地址完成通讯。世界各地的 IP 地址必须具有一致性,才不会导致辨识上的混乱,故必须依循共同的规范才能达成。

目前我们所使用的 IP 地址为第四版 IP 地址,一般称为 IPv4 地址。为满足使用上的需求,又陆陆续续发展 IPv5、IPv6,IPv5 是提供给 Stream Protocol 实验协议使用,而 IPv6 则是 IPv4 的扩充,为因应地址数量不敷使用的问题,在标头格式也提供动态字段设定。

IPv4 地址是由 32 位所组成,一般以 8 位为单位(octet)将 32 位分成四部份,彼此间以 \".\" 做区隔,例如 \"100100011.00001110.01001000.00011100\",此即为「加点二进制表示法(dotted binary notation)」,由于二进制表示法太长不易记忆,故通常使用十进制来表示,上述的二进制 IP 地址即可表示成 \"163.14.75.28\",此即为「加点十进制表示法(dotted decimal notation)」。由于每一部份均由 8 位所组成,故每个十进制值均介于 0 ~ 255 之间。

IP 地址主要分为两部份:网络位(Network bits)和主机位(Host bits)。网络位主要是用来辨识其 IP 地址是属于哪一个网络系统;而主机位则是用来辨识其 IP 地址在其所属的网络系统中是属于哪一台计算机主机。

IP 地址 = 网络位 + 主机位

IPv4 将地址分成 A、B、C、D、E 五类,分别用来表示不同的网络地址种类,各类的地址型态可从左边固定的位进行判断。以下为各类 IP 地址的格式,其中没有框的位为固定位,用以判别地址是属于哪一类,N 代表网络位,H 代表主机位,而 M 和 R 则分别代表 D 类的多点传送位(Muticast bits)和 E 类的保留位(Reserved bits)。类别 A、B、C IP 地址是最常使用的,而类别 D、E IP地址则是提供特殊用途。

类别 A IP 地址:0NNNNNNN.HHHHHHHH.HHHHHHHH.HHHHHHHH

类别 B IP 地址:10NNNNNN.NNNNNNNN.HHHHHHHH.HHHHHHHH

类别 C IP 地址:110NNNNN.NNNNNNNN.NNNNNNNN.HHHHHHHH

类别 D IP 地址:

1110MMMM.MMMMMMMM.MMMMMMMM.MMMMMMMM

类别 E IP 地址:1111RRRR.RRRRRRRR.RRRRRRRR.RRRRRRRR

N:网络位 H:主机位 M:群播位 R:保留位

在类别 A、B、C(有网络位和主机位)IP 地址中,各含有两个特殊地址不做主机地址使用。一为将 IP 地址中所有主机位均设为 \"0\",即为「网域地址(Domain Address)」,用来判断 IP 地址之所属网域;另将所有主机位值均设为 \"1\",即为「广播地址(Broadcast Address)」,用来对所属网域之所有主机进行广播。以下将分别对各类型的IP地址设定做详细的说明。

类别 A IP 地址

类别 A IP 地址的最左边位固定为 \"0\",后接 7 个网络位及 24 个主机位。由于有 7 个网络位 \"0NNNNNNN\",故可提供 2^7 = 128 个网络系统,该字节的十进制则介于 0 ~ 127 之间,其中 0 和 127 两个网域做特殊用途使用。

除了 \"0.0.0.0\" 和 \"127.0.0.0\" 两个网域外,类别 A IP 地址另外保留网域 \"10.0.0.0\",提供给企业内网络(Intranet)IP 地址设定。由于 Intranet 彼此间独立的网络架构,故分别使用 \"10.0.0.0\" 网域并不会互相冲突。若 Intranet 要与外部的 Internet 连系,必须透过「网络地址转译(Network Address Translation,NAT)」路由器提供一个可辨识使用的 IP 地址与外界沟通。由于各个 Intranet 均可提供以 \"10.0.0.0\" 为网域的所有主机地址,故可改善 IP 地址不足的现象。

由上述可知,原本 128 个网络系统,扣掉 0、10、127 三个特殊网域,故实际上可用的网域为 1 ~ 9、11 ~ 126 共 125 个网域。

类别 A IP 地址的 24 个主机位则可提供 2^24 个主机地址,各字节的十进制值介于 0 ~ 255 之间,其中将所有主机位设为 \"0\",用十进制将 IP 地址表示成 \"N.0.0.0\" 为网域地址;将所有主机位设为 \"1\", 用十进制将 IP 地址表示成 \"N.255.255.255\" 为广播地址。故个主机地址扣掉网域地址和广播地址,实际上可用的主机地址为 2^24 -2 = 16,777,214 个。

从上述得知类别 A IP 地址可提供 125 个网域,而各网域可用( 2^24 - 2)个主机地址,故A类地址共可提供约 125 × 16,777,214 = 2,097,151,750 个 IP 地址。类别 A IP 地址已分配给早期参与 Internet 的组织机构使用,所以现在没有空的类别 A IP 地址以供申请。

类别 A IP 地址保留 \"127.0.0.1\" 用来进行「回路回测(Loopback Testing)」,主要是透过本身主机将讯息送回本身主机,以检查主机的 TCP / IP 的设定是否正确,所使用的指令为 \"ping 127.0.0.1\",若 TCP / IP 设定不完整会出现错误讯息。

类别 B IP 地址

类别 B IP 地址的最左边两个位固定为 \"10\",后接 14 个网络位及 16 个主机位。IP 地址的左边第一个网络字节 \"10NNNNNN\" 可提供 2^6 个组合,该字节的十进制值介于 128 ~ 191 之间,而第二个网络字节 \"NNNNNNNN\" 则可提供 2^8 个组合,十进制值介于 0 ~ 255 之间﹔另外,类别 B IP 地址保留 \"172.16.0.0 ~ 172.31.255.255\" 网域作为企业内网络(Intranet)使用。由此二个网络字节即可提供 2^14 -8 = 16,376 个网络系统(网域)。

类别 B IP 地址的 16 个主机位则可提供 2^16 个主机地址,各字节的十进制值介于 0 ~ 255 之间,同样将所有主机位设为 \"0\",十进制 IP 地址表示法 \"N.N.0.0\" 为网域地址;将所有主机地址设为 \"1\",十进制 IP 地址表示法 \"N.N.255.255\" 为广播地址。故个主机地址扣掉网域地址和广播地址,实际上可用的主机地址有 2^16 - 2 = 65,534 个。类别 B IP 地址也已发送完毕,所以现在没有空的类别 B IP 地址以供申请。

由上述可知,类别 B IP 地址可提供 2^14 个网域,而各网域可用 65,534 个主机地址,故类别 B IP 地址共可提供约 16,376 × 65,534 = 1,073,184,784 个 IP 地址。

类别 C IP 地址

类别 C IP 地址的最左边三个位固定为 \"110\",后接 21 个网络位及 8 个主机位。IP

地址左边第一个网络字节 \"110NNNNN\" 可提供 2^5 = 32 个组合,该字节的十进制值介于 192 ~ 223 之间,而第二、三个网络字节 \"NNNNNNNN\" 则分别可提供 2^8 = 256 个组合,十进制值介于 0 ~ 255 之间,此三个网络字节可提供 2^21 = 2,097,152 个网络系统(网域)。

类别 C IP 地址的 8 个主机位则提供 2^8 = 256 个主机地址,该主机字节的十进制值介于 0 ~ 255 之间,同样将所有主机位设为 \"0\",十进制表示法 \"N.N.N.0\" 为网域地址;将所有主机位设为 \"1\",十进制表示法 \"N.N.N.255\" 为广播地址。故 256 个主机地址扣掉网域地址和广播地址,实际上可用主机地址有 254 个。

另外,类别 C IP 地址保留 \"192.168.0.0\" 网域作为企业内网络(Intranet)使用。由此可知 C 类地址可提供 2,097,152 - 1 = 2,097,151 个网域,而各网域可用 254 个主机地址,故C类地址共可提供约 2,097,151 × 254 = 532,676,354 个 IP 地址。

类别 D IP 地址

类别 D IP 地址的最左边四个位固定为 \"1110\",后接 28 个群播设定位。IP 地址的左边第一群播字节 \"1110MMMM\" 可提供 2^4 个组合,十进制介于 224 ~ 239 之间,其它三个群播字节则分别提供 2^8 个组合,十进制值介于 0 ~ 255 之间,故类别 D IP 地址共可提供 2^28 = 268,435,456 个群播 IP 地址。多点传送操作并没有区分网络位与主机位。

所谓「多点传送(Muticasting)」,或称「群播」,是指一计算机主机可透过「多点传送路由器(MRouter;Muticasting Router)」同时对多部主机传送相同的资料。使用单点传送(1 对 1)将相同资料送到三台主机,需要传送三次才能完成;而多点传送(1 对

多)只需传送一次即可,故多点传送可以降低在网络上的信息传送量。欲进行多点传送的群组必须拥有一个类别 D IP 地址方可彼此连系。

在类别 D IP 地址中,224.0.0.0 ~ 224.0.0.255(224.0.0.0/24)是保留给区域子网络(local subnet)之用,其封包不会被路由器传送出去,不论其 TTL 为何﹔而 IP 地址在 224.0.1.0 ~ 238.255.255.255 是为多点传送正常使用﹔IP 地址在 239.0.0.0 ~ 239.255.255.255(239.0.0.0/8)则是保留给管理用途。

Microsoft 支持类别 D IP 地址,作为应用程序多点传送资料至 Internet 上可多点传送的主机。

类别 E IP 地址

类别 E IP 地址最左边四个位固定为 \"1111\",后接 28 个保留位。IP 地址的左边第一个保留字节 \"1111RRRR\" 之十进制值介 240 ~ 255 之间,类别 E IP 地址和类别 D IP 地址一样,没有网络位和主机位,共可提供 2^28 = 268,435,456 个 IP 地址。类别 E IP 地址是保留给实验网络所使用。

网络 ID 指南

网络 ID 识别位于相同实体网络上的 TCP/IP 主机。位在相同实体网络上的所有主机都必须指派相同的网络 ID,和其它主机通讯。指派网络 ID 时,请遵循以下指南:

网络地址必须是 IP internet 中的唯一值。如果您计划以直接路由联机至公用 Internet,网络 ID 必须是 Internet 上的唯一值。如果您不打算联机至公用 Internet,

局域网络 ID 必须是您的私有 internet 上的唯一值。

网络 ID 不可以数字 127 开头。类别 A 地址中的数字 127 保留给内部反向循环功能使用。

网络 ID 中的所有位不可设定为 1。网络 ID 中的全部 1 保留作为 IP 广播地址使用。

网络 ID 中的所有位不可设定为 0。网络 ID 中的全部 0 是用来表示局域网络上的指定主机,且不会被寻径。

网络 ID 类别范围

地址类别 第一个网络 ID 最后一个网络 ID

───────────────────────

类别 A 1.0.0.0 126.0.0.0

类别 B 128.0.0.0 191.255.0.0

类别 C 192.0.0.0 223.255.255.0

主机 ID 指南

主机 ID 识别网络中的 TCP/IP 主机。 IP 网络 ID 与 IP 主机 ID 的结合即代表 IP

地址。指派主机 ID 时,请遵循以下指南:

主机 ID 必须是网络 ID 中的唯一值。

主机 ID 中的所有位不可设定为 1,因为此主机 ID 保留作为广播地址,传送封包至网络上的所有主机。

主机 ID 中的所有位不可设定为 0,因为此主机 ID 保留用来表示 IP 网络 ID 。

主机 ID 类别范围

地址类别 第一个主机 ID 最后一个主机 ID

────────────────────────

类别 A w.0.0.1 w.255.255.254

类别 B w.x.0.1 w.x.255.254

类别 C w.x.y.1 w.x.y.254

虚拟 IP 地址指南

依据RFC1918:Address Allocation for Private Internets(原为RFC1597),有三个区段的 IP 是作为 Private IP 使用:

地址类别 第一个主机 ID 最后一个主机 ID

────────────────────────

类别 A 10.0.0.1 10.255.255.254

类别 B 172.16.0.1 172.31.255.254

类别 C 192.168.0.1 192.168.255.254

当使用以上的 IP 地址的时候是有所限制的(此部份引自 Albert_Lu):

虚拟 IP 地址的路由信息不能对外散播。

使用虚拟 IP 地址作为来源或目的地址的封包,不能透过 Internet 来转送。

关于虚拟 IP 地址的参考纪录(如 DNS),只能限于内部网络使用。

由于有以上的限制,当我们使用这些虚拟 IP 地址来设定网络的时候,就无需担心会和其它也使用相同地址的网络冲突了。

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