第三章 IP 地址规划技术

1.   IP 地址

IPv4 的地址长度为 32bit，每 8 位为一组，用点分十进制表示.

每 8 位为一组，每组最大取值为 28-1=255，每组 取值范围为 0-255。

2.   特殊地址形式

    受限广播地址

受限广播地址（有限广播地址），地址唯一 (255.255.255.255)。此地址用来将一个分组以广播方式发送给本网络中的所有主机（本网内成员向全网广播）。

    直接广播地址

直接广播地址的形式是一个有效的网络号和一个全 l 的主机号，用来使路由器将一个来自其他网络的分组以广播方式发送给特定网络上的所有主机。例如，主机 199.15.123.24 要以广播方式发送一个分组给

221.25.123.0  的特定网络中的所有主机，则需要使用直接广播地址 221.25.123.255。

    “这个网络上的特定主机”地址

“这个网络上的特定主机”地址用于同一网络内部某个主机或某个路由器向另一个主机发送分组。      “这个网络上的特定主机”地址形式:一个全 0 的网络号和一个确定的主机号。这样的分组只能在本网内部由主机号对应的主机接收。例如，主机 199.158.26.25 要向本网络内的 IP 地址为 199.158.26.115 的主机发送一个分组，则目的地址应为 0.0.0.115。

    回送地址。

A 类 IP 地址中的 127.0.0.0 是一个保留地址，它即回送地址。用于网络软件测试和本地进程间通信使用。TCP/IP 协议规定：含网络号为 127 的分组不能出现在任何网络上；主机和路由器不能为该地址广播任何寻址信息。

3.   子网掩码 （子网屏蔽码）

     子网划分后的 IP 地址结构：“网络号—子网号—主机号”的三级结构。

     子网掩码主要是用来区分 IP 地址中的网络号（网络号+子网号）和主机号的。

     子网掩码的结构与形式:与 IP 地址一样，由 32 位的二进制数组成，用点分十进制法表示。

     子网掩码的反码的计算方法：将子网掩码表示成 2 进制，然后各位取反，再转换成 10 进制即可。

     子网掩码与 IP 地址的对应关系:IP 地址中网络号所在位对应的子网掩码中的相应位为 1，IP 地址中主机号所在的位对应的子网掩码中的相应位为 0。

4.   无类域间路由技术（CIDR）

     不按标准的地址分类规则分配剩余的 IP 地址，而是以可变大小的块方法进行分配。

     无类域间路由使用“网络前缀(network     prefix)”，形成新的无分类的二级地址结构，即<网络前缀>，

<主机号>。

     斜线记法：“IP 地址”+ “／”+“网络前缀所占的比特数”。例如，表示前 21 位为网络前缀，后 11

位是主机号，则记为 201.113.22.0/21。

     无类域间路由将网络前缀相同的连续的 IP 地址组成一个“CIDR 地址块”。

     聚合地址后的可分配IP 地址数：

2n-2(n:主机位数，2：全 0 和全 1 的地址不可用)

     无类域间路由中的广播地址主机位全置为 1。

5.专用 IP 地址与全局 IP 地址

     专用 IP 地址不能用于 Internet，它只能用于一个学校或单位的内部网络，当一个分组使用专用 IP 地址时，网络内接入Internet 的路由器不会将该分组转发到 Internet 上。

     全局 IP 地址的使用需要申请，专用 IP 地址不需要申请就可使用

     全局 IP 地址必须保证全网唯一，连接到 Internet 的网络需要按自身的结构与规模，申请公共 IP 地址。

6.   NAT 转换

将专用 IP 转换为公用 IP 地址的技术

如图所示，若内部网络地址为 10.0.1.2 的主机希望访问Internet 上地址为 153.3.11.1 的 Web 服务器，则产生一个分组①，源地址 S=10.0.1.2，端口号为 2322；目的地址 D=153.3.11.1，端口号为 80。当分组①到达执行网络地址转换功能的路由器时，分组①的源地址经 NAT 转换表从内部专用地址转换成可以在外部Internet 上路由的全局IP 地址，这时转换结果构成分组②，记为“S=213.0.11.1,2002，D=153.3.11.1,80”。此处注意，传输层客户进程的端口号也需要同时转换。

7.   IPV6 表示方法

     IPv6 的 128 位地址按每 16 位划分为一个位段，每个位段被转换为一个 4 位的十六进制数，并用冒号“：”隔开，这种表示法称为冒号十六进制(colon hexadecimal)表示法。

     若 IPv6 地址中出现多个连续的 0，通过压缩前导 0 来简化表示。使用零压缩法时，只能压缩前导 0。不能把位段内的有效 0 压缩掉。

     双冒号表示法：将 IPv6 地址中连续位段的 0 简写为“：：”。双冒号“：：”在一个地址中只能出现一次。

     确定“：：”之间到底被压缩了多少位 0，可以用 8 减掉地址中剩余的位段数，再将结果乘以 16 即可。

     IPv6 前缀长度表示法：“地址／前缀长度”来表示。