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Internet網(wǎng)絡(luò)上所使用的協(xié)議TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）協(xié)議，即傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議，是在20世紀(jì)60年代后期開發(fā)出來了用于“異構(gòu)”網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的TCP/IP協(xié)議。也就是說，TCP/IP協(xié)議可以在各種硬件和操作系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)，并且TCP/IP協(xié)議已成為建立計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)的首選協(xié)議。 1. I P IP協(xié)議要求在每次與TCP/IP網(wǎng)絡(luò)建立連接時(shí)，每臺(tái)主機(jī)都必須為這個(gè)連接分配一個(gè)唯一的32位地址，因?yàn)樵谶@個(gè)32位IP地址中，不但可以用來識(shí)別某一臺(tái)主機(jī)，而且還隱含著網(wǎng)際間的路徑信息。需要強(qiáng)調(diào)指出的，這里的主機(jī)是指網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，不能簡(jiǎn)單地理解為一臺(tái)計(jì)算機(jī)，實(shí)際上IP地址是分配給計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)適配器（即網(wǎng)卡）的，一臺(tái)計(jì)算機(jī)可以有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)適配器，就可以有多個(gè)IP地址，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)適配器就是一個(gè)節(jié)點(diǎn)。 IP地址的結(jié)構(gòu)如下所示： 網(wǎng)絡(luò)類型 || 網(wǎng)絡(luò)ID || 主機(jī)ID 網(wǎng)絡(luò)類型字段用于標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)的類型，到目前為止網(wǎng)絡(luò)劃分為A~E五類；網(wǎng)絡(luò)ID則標(biāo)識(shí)該主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)，由網(wǎng)絡(luò)類型字段和網(wǎng)絡(luò)ID字段構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)；主機(jī)ID是該主機(jī)在某個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的標(biāo)識(shí)。按照IP地址的結(jié)構(gòu)和其分配原則，可以在Internet上很方便的尋址：先按IP地址中的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)號(hào)找到相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)，再在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)上利用主機(jī)ID找到相應(yīng)的主機(jī)。 組建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，為了避免該網(wǎng)絡(luò)所分配的IP地址與其他網(wǎng)絡(luò)上的IP地址發(fā)生沖突，必須為該網(wǎng)絡(luò)向InterNIC（Internet網(wǎng)絡(luò)信息中心）組織申請(qǐng)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)號(hào)，這也就是組建的網(wǎng)絡(luò)必須使用一個(gè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)號(hào)，此時(shí)，應(yīng)該考慮該種類型的網(wǎng)絡(luò)可以容納的主機(jī)數(shù)量和自己的實(shí)際需求，避免浪費(fèi)。然后再給該網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)主機(jī)設(shè)置一個(gè)唯一的主機(jī)號(hào)碼，這樣網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)主機(jī)都擁有一個(gè)唯一的IP地址。另外，國(guó)內(nèi)用戶可以通過中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心（CNNIC）來申請(qǐng)IP地址和域名。當(dāng)然，如果網(wǎng)絡(luò)不想與外界通信，就不必申請(qǐng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)號(hào)，而自行選擇一個(gè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)號(hào)即可，只是網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的主機(jī)的IP地址不可相同。 2. 特殊的IP地址 ① 如果網(wǎng)絡(luò)ID為127，主機(jī)地址任意，這種地址是用來做循環(huán)測(cè)試用的，不可用作其他用途。例如，127.0.0.1是用來將消息傳給自己的。 ② 在IP地址中，如果某一類網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)地址為全1，則該IP地址表示是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)的廣播地址。例如，192.168.101.255，分析可知它是C類網(wǎng)絡(luò)地址，其主機(jī)地址為最后一個(gè)字節(jié)，即255，二進(jìn)制為11111111B，表示將信息發(fā)送給該網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)主機(jī)。 ③ 在IP地址中，如果某一類網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)地址為全0，則該IP地址表示為網(wǎng)絡(luò)地址或子網(wǎng)地址。例如，192.168.101.0，分析可知它是C類網(wǎng)絡(luò)地址，其主機(jī)地址為最后一個(gè)字節(jié)即0，二進(jìn)制為00000000B，表示一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址。 說明： 1. 正是由于地址不允許全0（表示網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)地址）或全1（表示廣播地址），所以其網(wǎng)絡(luò)數(shù)目和主機(jī)數(shù)目都要減2。例如，C類網(wǎng)絡(luò)只能支持28-2=254個(gè)主機(jī)地址。 2. 如果要使網(wǎng)絡(luò)直接連入Internet，應(yīng)使用由InterNIC分配的合法IP地址（不想連入internat就用申請(qǐng)合法IP地址，例如：不入internat 的局域網(wǎng)）。如果通過代理服務(wù)器連入Internet，也不應(yīng)隨便選擇IP地址，應(yīng)使用由IANA（因特網(wǎng)地址分配管理局）保留的私有IP地址，以避免與Internet上合法的IP地址相沖突。這些私有地址的范圍是： l 10.0.0.1 ~ 10.255.255.254 （A類,網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)范圍：0.xxx.xxx.xxx ~~~ 127.xxx.xxx.xxx）； l 172.13.0.1 ~ 172.32.255.254 （B類,網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)范圍：128.xxx.xxx.xxx ~~~ 191.xxx.xxx.xxx）； l 192.168.0.1 ~ 192.168.255.254 （C類,網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)范圍：192.xxx.xxx.xxx ~~~ 223.xxx.xxx.xxx）。 綜合來看，IP地址具有以下一些重要特點(diǎn)： ① IP地址是一種非等級(jí)的地址結(jié)構(gòu)。這就是說，和電話號(hào)的結(jié)構(gòu)不一樣，IP地址不能反映有關(guān)主機(jī)位置的地理信息。 ② 當(dāng)一個(gè)主機(jī)同時(shí)連接到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)上時(shí)（作路由器用的主機(jī)即為這種情況），該主機(jī)就必須同時(shí)具有兩個(gè)相應(yīng)的IP地址，其網(wǎng)絡(luò)號(hào)是不同的（顯然，要有兩個(gè)網(wǎng)卡，IP地址與網(wǎng)卡一一對(duì)應(yīng)）。這種主機(jī)稱為多地址主機(jī)。 ③ 按照Internet的觀點(diǎn)，用轉(zhuǎn)發(fā)器或網(wǎng)橋連接起來的若干個(gè)局域網(wǎng)仍為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，因此這些局域網(wǎng)都具有同樣的網(wǎng)絡(luò)號(hào)碼。 ④ 在IP地址中，所有分配到網(wǎng)絡(luò)號(hào)的網(wǎng)絡(luò)都是平等的。 3.子網(wǎng)及子網(wǎng)掩碼 （1）網(wǎng)絡(luò)類型分類 網(wǎng)絡(luò)類型有限，只有5種，A,B,C,C,E.分別介紹如下： A： 網(wǎng)絡(luò)類型0（0） || 網(wǎng)絡(luò)ID（1~~~7） || 主機(jī)ID（8~~~31） ； 容量 ： 2^( 24 ) B： 網(wǎng)絡(luò)類型10（0~~~1） || 網(wǎng)絡(luò)ID（2~~~15） || 主機(jī)ID（16~~~31）； 容量 ： 2^（16） C： 網(wǎng)絡(luò)類型110（0~~~2） || 網(wǎng)絡(luò)ID（3~~~23） || 主機(jī)ID（24~~~31）； 容量 ： 2^（8） D： 網(wǎng)絡(luò)類型1110（0~~~3） || 廣播地址ID（4~~~31） E： 網(wǎng)絡(luò)類型11110（0~~~4） || 保留地址ID（5~~~31） 其中，IP地址的32位分為上面的三部分，每個(gè)類型的都不同，顯然A類型的主機(jī)容量最大，C類型最小，但是盡管如此，C類型的容量254臺(tái)主機(jī)，可能對(duì)你組網(wǎng)的需求仍然大的多，你如果去申請(qǐng)個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)，浪費(fèi)的很，一方面你浪費(fèi)錢，另一方面，IP網(wǎng)絡(luò)地址也被浪費(fèi)，出于這種考慮，我們采用子網(wǎng)。 （2）子網(wǎng)。 子網(wǎng)是指在一個(gè)IP地址上生成的邏輯網(wǎng)絡(luò)，它使用源于單個(gè)IP地址的IP尋址方案，把一個(gè)網(wǎng)絡(luò)（網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)）分成多個(gè)子網(wǎng)，要求每個(gè)子網(wǎng)使用不同的網(wǎng)絡(luò)ID，通過把主機(jī)號(hào)（主機(jī)ID）分成兩個(gè)部分，為每個(gè)子網(wǎng)生成唯一的網(wǎng)絡(luò)ID。一部分用于標(biāo)識(shí)作為唯一網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)，另一部分用于標(biāo)識(shí)子網(wǎng)中的主機(jī)，這樣原來的IP地址結(jié)構(gòu)變成如下三層結(jié)構(gòu)： 網(wǎng)絡(luò)地址部分 || 子網(wǎng)部分 || 主機(jī)地址部分 －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ ||＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝ 原IP地址結(jié)構(gòu) ： 網(wǎng)絡(luò)類型 || 網(wǎng)絡(luò)ID || 主機(jī)ID （3）子網(wǎng)掩碼。 子網(wǎng)掩碼是一個(gè)32位地址，它的主要用途如下： 1.它用于屏蔽IP地址的一部分以區(qū)別網(wǎng)絡(luò)ID和主機(jī)ID； 2.用來將網(wǎng)絡(luò)分割為多個(gè)子網(wǎng)； 3.判斷目的主機(jī)的IP地址是在本局域網(wǎng)或是在遠(yuǎn)程網(wǎng)。 在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上的每一個(gè)主機(jī)都要求有子網(wǎng)掩碼。這樣當(dāng)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)相互通信時(shí)，就可用子網(wǎng)掩碼來判斷這些主機(jī)是否在相同的網(wǎng)絡(luò)段內(nèi)。 各類IP地址所默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼如下：(結(jié)合上面的IP地址的分段) 網(wǎng)絡(luò)類型 || 子網(wǎng)掩碼 || 子網(wǎng)掩碼二進(jìn)碼 －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ A || 255.0.0.0 || 11111111.00000000.00000000.00000000 B || 255.255.0.0 || 11111111.11111111.00000000.00000000 C || 255.255.255.0 || 11111111.11111111.11111111.00000000 如果某臺(tái)主機(jī)的IP地址為192.168.101.5，通過分析可以看出它屬于C類網(wǎng)絡(luò)，所以其子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0，則將這兩個(gè)數(shù)據(jù)作邏輯與（AND）運(yùn)算后結(jié)果為192.168.101.0，所得出的值中非0位的字節(jié)即為該網(wǎng)絡(luò)的ID。默認(rèn)子網(wǎng)掩碼用于不分子網(wǎng)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)。 例如：192.168.101.5的二進(jìn)制表示為 11000000 10101000 01100101 00000101B；子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0，其二進(jìn)制值為11111111 11111111 11111111 00000000，則當(dāng)192.168.101.5和255.255.255.0進(jìn)行邏輯與運(yùn)算 11000000 10101000 01100101 00000000 （192.168.101.5） + 11111111 11111111 11111111 00000000 ( 255.255.255.0 ) --------------------------------------------------------------------------------------------------- 11000000 10101000 01100101 00000000 后，所得出結(jié)果為11000000 10101000 01100101 00000000，其中非0的三個(gè)字節(jié)，即192.168.101為該網(wǎng)絡(luò)ID，剩余的字節(jié)（即5）為主機(jī)ID。若該網(wǎng)絡(luò)的另一臺(tái)的IP地址為192.168.101.250，子網(wǎng)掩碼也為255.255.255.0，則同樣會(huì)得到網(wǎng)絡(luò)ID為192.168.101，因此這兩臺(tái)主機(jī)在同一網(wǎng)段內(nèi)。 子網(wǎng)掩碼的另一個(gè)用途就是可將網(wǎng)絡(luò)分割為多個(gè)以IP路由連接的子網(wǎng)。如果某單位僅申請(qǐng)了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)ID號(hào)，但其網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大，需要按照部門劃分出多個(gè)子網(wǎng)段，此時(shí)可以借助子網(wǎng)掩碼來實(shí)現(xiàn)需求。從IP地址的三層結(jié)構(gòu)可以看出，用于子網(wǎng)掩碼的位數(shù)決定可能的子網(wǎng)數(shù)目和每個(gè)子網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)數(shù)目。在定義子網(wǎng)掩碼之前，必須弄清楚網(wǎng)絡(luò)中使用的子網(wǎng)數(shù)目和主機(jī)數(shù)目，這有助于今后當(dāng)網(wǎng)絡(luò)主機(jī)數(shù)目增加后，重新分配IP地址的時(shí)間，子網(wǎng)掩碼中如果設(shè)置的位數(shù)使得子網(wǎng)越多，則對(duì)應(yīng)的其網(wǎng)段內(nèi)的主機(jī)就越少。 4．IP路由 路由是數(shù)據(jù)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)搅硪粋€(gè)節(jié)點(diǎn)的過程。例如，要出發(fā)到某地，一般先確定到達(dá)目的地的路線。在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中，同一網(wǎng)絡(luò)區(qū)段中的計(jì)算機(jī)可以直接通信，不同網(wǎng)絡(luò)區(qū)段中的計(jì)算機(jī)要相互通信，則必須借助于IP路由。 在網(wǎng)絡(luò)中要實(shí)現(xiàn)IP路由必須使用路由器，而路由器可以是專門的硬件設(shè)備，如Cisco公司的路由器等；若沒有專用的路由設(shè)備，也可以將某臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)置為路由器。不論用何種方式實(shí)現(xiàn)，路由器都是靠路由表來確定數(shù)據(jù)報(bào)的流向的，IP路由表實(shí)際上是相互鄰接的網(wǎng)絡(luò)IP地址的列表，當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)接收到一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，便查詢路由表，判斷目的地址是否在路由表中，如果是，則直接送給該網(wǎng)絡(luò)，否則轉(zhuǎn)發(fā)給其他網(wǎng)絡(luò)，直到最后到達(dá)目的地。 在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中，IP路由器又叫IP網(wǎng)關(guān)。每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都有自己的網(wǎng)關(guān)。IP報(bào)頭指定的目的地址不在同一網(wǎng)絡(luò)區(qū)段中，就會(huì)將數(shù)據(jù)報(bào)傳送給該節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)關(guān)，如果網(wǎng)關(guān)知道數(shù)據(jù)報(bào)的去向，就將其轉(zhuǎn)發(fā)到目的地。每一網(wǎng)關(guān)都有一組定義好的路由表，指明網(wǎng)關(guān)到特定目的地的路由。網(wǎng)關(guān)不可能知道每一個(gè)IP地址的位置，因此網(wǎng)關(guān)也有自己的網(wǎng)關(guān)，通過不斷轉(zhuǎn)發(fā)、尋找路徑，直到數(shù)據(jù)報(bào)到達(dá)目的地為止. 如圖4-2所示，通過設(shè)置為路由器的計(jì)算機(jī)X來實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)網(wǎng)段202.204.58與202.204.60（它們的子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0）的互聯(lián)。這兩個(gè)網(wǎng)段的計(jì)算機(jī)可以互相發(fā)送與接受信息。 一般的，作為路由器的計(jì)算機(jī)中都安裝有兩塊網(wǎng)卡，這兩塊網(wǎng)卡的IP分別是要路由的兩個(gè)網(wǎng)段中的一個(gè)IP地址，這樣該計(jì)算機(jī)就好比一座橋梁一樣用來連接兩個(gè)不同的網(wǎng)段，完成路由的功能。 5 .下一代的網(wǎng)際協(xié)議IPv6 現(xiàn)在看來，當(dāng)初IP地址的設(shè)計(jì)確實(shí)有不夠合理的地方。1995年以后陸續(xù)公布了一系列有關(guān)IPv6的協(xié)議、編址方法、路由選擇以及安全等問題的RFC文檔。IPv6主要在以下幾個(gè)方面進(jìn)行擴(kuò)充和改進(jìn)： （1）IPv6把原來IPv4地址增大到了128bit，其地址空間大于3.4×1038，是原來IPv4地址空間的296倍。 （2）這種下一代的IP協(xié)議并不是完全拋棄了原來的IPv4，且允許與IPv4在若干年內(nèi)共存。它使用一系列固定格式的擴(kuò)展首部取代了IPv4中可變長(zhǎng)度的選項(xiàng)字段。 （3）IPv6對(duì)IP數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議單元的頭部與原來的IPv4相比進(jìn)行了相應(yīng)的簡(jiǎn)化，僅包含7個(gè)字段（IPv4有13個(gè)），這樣，數(shù)據(jù)報(bào)文經(jīng)過中間的各個(gè)路由器時(shí)，各個(gè)路由器對(duì)其處理的速度加快，提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐率。 ( 4）IPv6另一個(gè)主要的改善方面是在它的安全方面。在許多報(bào)紙和文章都看見過某某軍事機(jī)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)被黑客入侵，某某銀行的錢款被人劃進(jìn)某人自己的賬戶等等，所以IPv6從一開始就致力于提高網(wǎng)絡(luò)的安全性，身份驗(yàn)證和隱私權(quán)是新IP的關(guān)鍵特性。 一般來講，一個(gè)IPv6數(shù)據(jù)報(bào)的目的地址可以是以下三種基本類型地址之一：?jiǎn)尾サ刂?、多播地址和任播地址。單播地址是傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。多播地址是一個(gè)站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，屬于同一個(gè)工作組的每一個(gè)計(jì)算機(jī)都能接收。在IPv4中采用的廣播一詞IPv6沒有采用，而是將廣播地址看作多播地址的一個(gè)特例。任意播送的目的地址是一個(gè)工作組地址，但它并不是將數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送給該工作組的每一成員，而是將數(shù)據(jù)報(bào)在交付時(shí)只交付給其中的一個(gè)，通常是距離最近的一個(gè)。 |
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