【云计算 IT 基础知识】5.3.3 IPv4

muzilan 2016-05-30 11:28:40

IP地址
表示形式
IPv4中IP地址由32位二进制数值组成，通常采用“点分十进制表示法”表示。采用了这种表示法的IP地址由4个由点分隔的十进制整数来表示，每个十进制整数对应一个字节。例如，A主机的IP地址使用二进制的表示形式为00001010 00000001 00000001 00000010，采用点分十进制表示法表示为10.1.1.2。

结构
IPv4地址由如下两部分组成：
l 网络号码字段：用于区分不同网络。其中前几位称为类别字段，用来区分IP地址的类型。
l 主机号码字段：用于区分一个网络内的不同主机。为了方便IP地址的管理及组网，IP地址分成5类，如图5-10所示。

通过网络号码字段的前几个比特就可以判断IP地址属于哪一类，这是区分各类地址最简单的方法。目前大量使用中的IP地址属于A、B、C三类IP地址中的一种。D类地址是组播地址，E类地址保留。
在使用IP地址时要注意，一些IP地址是保留作为特殊用途的，一般的用户不能使用。各类IP地址的范围如表5-2所示。

特殊IP地址
l 网络地址：主机号码为全0的IP地址作为网络本身的标识，用于网络路由。
l 直接广播地址：主机号码为全1的IP地址用作广播地址，该网络上所有的主机进行广播。
l 当前主机地址：网络号码为0的IP地址表示当前网络的主机，可以让机器引用自己的网络而不必知道其网络号。
l 有限广播地址：32位为全1的IP地址（255.255.255.255）通常由无盘工作站启动时使用，希望从网络IP地址服务器处获得一个IP地址。
l 主机本身地址：32位全0的IP地址（0.0.0.0）仅在采用DHCP方式的系统启动时允许本主机利用它进行临时的通信，并且永远不是有效目的地址。
l 回送地址：所有形如127.X.Y.Z的地址都保留作环回测试，发送到这个地址的分组不会输出到线路上，它们被内部处理并当作输入分组。
私有IP地址
为了解决IP地址短缺的问题，提出了私有地址的概念。私有地址是指内部网络或主机地址，这些地址只能用于某个内部网络，不能用于公共网络。私有IP地址范围如表5-3所示。

子网划分
IP地址的网络部分称为网络地址，网络地址用于唯一的标识一个网段。通过将网络地址进一步划分为若干个子网，实现在不同子网之间隔离广播报文。
现在所有的主机都要求支持子网编址。从地址分配的角度来看，子网是网段地址的扩充。为了使IP地址的使用更加灵活，主机号码再分成一个子网号码和一个主机号码。例如，把一个B类网络地址的16位主机号分成8位子网号和8位主机号，允许有254个子网，每个子网可以有254台主机。如图5-11所示。

子网掩码（32bit）用于表示IP地址中有多少bit用于网络号码（包括子网号码），多少bit用于主机号码。其中值为1的bit对应网络号码（包括子网号码），为0的bit对应主机号码。图5-12是一个B类地址的两种不同的子网掩码。

给定目的IP地址和子网掩码以后，主机就可以确定IP数据报的目的地是本子网上的主机、本网络中其他子网中的主机或者其他网络上的主机。
因此，若知道了本机的IP地址，则就可以知道它为哪类地址，也就知道网络号和子网号之间的分界线。而根据子网掩码就可知道子网号与主机号之间的分界线。
子网掩码除了可以用“点分十进制”方式表示外，还可以在IP地址后用一个斜线（/）后面写明子网掩码的位数的方法来表示。例如，192.168.1.25/24表示IP地址192.168.1.25的掩码为255.255.255.0。

数据报格式
IPv4数据报由IPv4首部和数据组成。普通的IPv4首部长度为20个字节（若没有可选项字段）至60字节。IPv4数据报的格式如图5-13所示。