网络层IP基本概念

时间:2024-03-24 11:35:18

一、网际协议IP

1、网际协议IP是最重要的因特网标准之一,与IP协议配套使用的有三个协议:

  • 地址解析协议ARP(Address Resolution Protocol)
  • 网际控制报文协议ICMP(Internet Control Message Protocol)
  • 网际组管理协议IGMP(Internet Group Management Protocol)

2、一些中间设备:

  • 转发器:物理层使用的中间设备
  • 网桥/转接器:数据链路层使用的中间设备
  • 路由器:网络层使用的中间设备
  • 网关:网络层以上使用的中间设备
用转发器或网桥连接的若干个局域网仍为一个网络;具有不同网络号的局域网必须使用路由器进行互连。

二、IP地址及表示

1、IP地址(IPv4)是32位正整数构成的,并且一个IP地址在整个因特网上是惟一的。

两级的IP地址可以记为:  IP地址::={<网络号>,<主机号>}         

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网络号之前的有A/B/C类的类别位,分别是0、10、110。

2、表示方法---点分十进制

如下图的B类地址所示:

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3、三种类别的IP地址

A类地址网络号占一个字节,只有7位可使用,可指派的网络号为126个(2^7  -2),减2的原因是:第一,IP地址中全0表示本网络;第二,网络号为127(01111111)保留作为本地软件环回测试。

A类地址主机号占3字节,所以最大主机数是2^34  -2,减2原因:全0主机号字段表示IP地址是本主机所连接的单个网络地址(若一主机号的IP是5.6.7.8,则该主机所在的网络地址就是5.0.0.0);全1表示该网络上的所有主机号。

B类不存在网络总数减2的问题,B类网络地址128.0.0.0是不指派的。

C类网络地址192.0.0.0是不指派的。

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4、IP地址(32位)与硬件地址(48位)

物理地址是数据链路层和物理层使用的地址;IP地址是网络层及以上各层使用的地址,是逻辑地址。

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IP地址放在IP数据报的首部,而硬件地址放在MAC帧的首部,路由选择是根据目的IP地址的网络号进行选择的。

三、地址解析协议ARP

地址解析协议是根据在同一个局域网上的主机或者路由器的IP地址,找出其相应的硬件地址。

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ARP协议在主机ARP高速缓存上存放一个从IP地址到硬件地址的映射表,这个映射表是经常动态更新的。

四、IP数据报格式

IP数据报是由首部和数据两部分组成,首部的前一部分是固定长度,共20字节(所有IP数据报必须具有的)。

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五、划分子网(三级IP地址)

子网号是从主机号借用若干位

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把三级IP地址的子网掩码和收到的数据报的目的IP地址145.13.3.10按位相“与”得到子网的网络地址145.13.3.0;

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使用子网掩码的目的是便于查找路由表。A、B、C三类的默认子网掩码分别是:

  • A类:255.0.0.0
  • B类:255.255.0.0
  • C类:255.255.255.0

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例:IP地址是141.14.72.24,子网掩码是255.255.192.0,求网络地址。

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划分子网增加了灵活性,但是却减少了能够连接在网络上的主机总数、

使用划分子网之后,路由表中必须包含:目的网络地址、子网掩码和下一跳地址。

六、无分类编址CIDR(构成超网)

CIDR是无分类的两级编址,

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一般使用斜线记法,比如:

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前20位是网络前缀,后面12位是主机号。