IP地址的学习与分析 |
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目录 一、什么是IP地址 二、IP地址的分类与配置 2.1 IPv4地址、IPv6地址的区别 2.2 IPv4 地址的分类 三、本地私有地址 3.1 169.254.x.x/16 本地私有地址 一、什么是IP地址IP地址(Internet Protocol Address)是指互联网协议地址,又称网际协议地址。IP地址是IP协议提供的一种统一的地址格式,它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址,以此来屏蔽物理地址的差异。因此,IP地址是逻辑地址,每台主机的网卡上的MAC地址才是物理地址 IP地址其实是一串32位的二进制数,为了方便我们记忆我们以8位一组进行划分,中间用小数点分割,类似:172.20.5.6(10110110.00010100.00000101.00000110) 二、IP地址的分类与配置 2.1 IPv4地址、IPv6地址的区别IPv4和IPv6是不同类型的IP地址。它们的主要用途相同,标记不同的用户,并且让用户能通过IP进行通信。主要区别在于IPv6是最新一代的IP地址,因为IPv4地址组合的数量是有限的他终究是会耗尽的,所以开发IPV6旨在为防止IPV4彻底耗尽的解决方案 IPv4地址--32位的二进制数,由点分十进制的书写方法表示 教大家一个IP地址二进制与十进制之间的轻松转换 例:(1)将该地址 192.168.1.1 转换成二进制表示出来以下是一串32位的二进制数,为了方便我们记忆我们以8位一组进行划分,中间用小数点分割。 其中每8位二进制中的数又可以用2^n表示,即 与2^7 ---2^0分别相对应 10101000.00000000.00000000.00000000 128 64 32 16 8 4 2 1(2^7 ---2^0的十进制数) 10101000=128*1+64*0+32*1+16*0+8*1+0*(4+2+1)=168 10101000.00000000.00000000.00000000=168.0.0.0 同理 128*1+64*1+0*(32+16+8+4+2+1) =11000000=192 所以192.168.1.1=11000000.10101000.00000001.00000001 一个完整的IP地址需要子网掩码/网络掩码 (mask/netmask) 而配置地址时,子网掩码是必不可少的 那么ip地址中的“子网掩码”是做什么用的呢? 举个熟悉的例子小明是大一新生,小明的学号是05510050433 20212194 小明看到另一个学号,立即可以知道另一个同学和自己是不是同班同学。 比如好看的女生小红20212133是同班同学 好看的男生小蓝20221144不是同班同学 怎么看出的呢,学号前面部分数字相同就是同班同学 学号大致分为两部分,前面部分是班级编号,后面部分是个人编号。 现在回到ip地址和子网掩码电脑、手机 都要联网,联网就会有ip地址,ip地址一般是自动获取的,但是如果用手动配置的话,会发现必须填写子网掩码,否则是不让确认的。 小明必须知道自己的班级,电脑也必须知道自己的网段。 小明学号的前4位代表班级编号,这个是学校制定的 那么ip地址的前多少位代表网段呢,这个就得看子网掩码了。 ip地址分为两部分,前面部分叫“网络位”,类似于学号中的班级编号,只要两个ip的网络位相同,那么他们就是同网段。 ip地址后面的部分叫“主机位”,代表这个主机的个体编号,类似学号中老师每次点名喊的数字。 那么两个ip是否同网段,要看他们的网络位是否相同 网络掩码的作用 区分网络位和主机位 网络位:标识此IP地址处于哪个广播域内 主机位:可以给主机分配的IP地址 子网掩码中为1 代表网络位 子网掩码中为0 代表主机位 例如: 该IP地址:192.168.1.1 其子网掩码:255.255.255.0 换算成2进制后如下 11111111.11111111.11111111.00000000 所以前24位是它的网络位,剩下的8位是主机位 表示方法为: 192.168.1.1/24 2.2 IPv4 地址的分类根据使用场景(范围) IPv4地址 有限地址 2^32 --约42亿 私有地址 --免费使用、本地唯一性 公有地址 --付费使用、全球唯一性 IPv4地址根据网络ID的不同分为5种类型,A类地址、B类地址、C类地址、D类地址和E类地址。 1、A类IP地址:一个A类IP地址由1字节(8位)的网络地址和3字节主机地址组成,网络地址的最高位必须是“0”, 地址范围从1.0.0.0 ~126.0.0.0。可用的A类网络有126(2^7-2)个,每个网络能容纳1亿多(2^24-2)个主机。 2、B类IP地址:一个B类IP地址由2个字节的网络地址和2个字节的主机地址组成,网络地址的最高位必须是“10”,地址范围从128.0.0.0~191.255.255.255。可用的B类网络有16382(2^14-1)个,每个网络能容纳6万多(2^16-2)个主机 。 3、 C类IP地址:一个C类IP地址由3字节的网络地址和1字节的主机地址组成,网络地址的最高位必须是“110”。范围从192.0.0.0~223.255.255.255。C类网络可达209万余(2^21-1)个,每个网络能容纳254(2^8-2)个主机。 4、 D类地址:D类IP地址第一个字节以“lll0”开始,它是一个专门保留的地址。它并不指向特定的网络 5、 E类IP地址:以“llll0”开始,为将来使用保留。 全零(“0.0.0.0”)地址对应于当前主机。全“1”的IP地址(“255.255.255.255”)是当前子网的广播地址。 其中ABC三类地址为单播地址、D类地址为多(组)播地址、E类地址科研使用,保留 单播地址:既可以作为源地址,也可以作为目标地址使用 多(组)播地址:只能作为目标地址去使用 主类网:默认情况下,ABC三类地址的网络位、拥有默认的子网掩码长度 A /8 255.0.0.0 B /16 255.255.0.0 C /24 255.255.255.0 私有地址范围: A:10.0.0.0/8 B:172.16.0.0/16-172.31.0.0/16 C:192.168.0.0/24-192.168.255.0/24 特殊的IP地址: 0.0.0.0/0 无效地址/默认地址/缺省地址 作用:在网络中表示所有IP地址 255.255.255.255 受限广播地址 作用:广播地址,只能作为目标地址使用,表示目标为所有IP地址 127.0.0.1 本地环回地址 作用:用于检测TCP/IP协议栈道是否能够正常的封装和解封装数据,PC在系统安装完成之后默认存在 用于检测网卡的好坏 ---使用测试连通性指令PING Ping 127.0.0.1 作用:当PC无法通过自动获取IP地址的方式获取到IP地址时,PC会自动产生一个IP地址,即169.254.x.x/16 192.168.1.0/24 主机位全 0 的地址-网络地址 主机位全0 的地址代表一个网段,代表本网段内的所有IP地址 ---xxx班全体同学 代表地址范围:192.168.1.1/24-192.168.1.255/24 此地址不能给主机使用 192.168.1.255/24 主机位全 1 的地址-广播地址 主机位全1 的地址代表本网段内的广播地址,只能作为目标地址使用;也不能给主机使用 ---xx班班群内@所有人 在一个网段内,除了主机位全0和主机位全1 的地址外,剩下的地址均可给主机使用 例1.写出192.168.1.0/24的可用地址范围、可用主机数量、以及广播地址和网络地址 可用主机数量: 254 =2^主机位-2= 2^8-2 可用地址范围: 192.168.1.1/24-192.168.1.254/24 网络地址 192.168.1.0/24 广播地址 192.168.1.255 例2. 写出172.16.3.0/16 的可用地址范围、可用主机数量、以及广播地址和网络地址 172.16.3.0/16、 可用主机数量: 65534=2^16-2 可用地址范围: 172.16.0.1/16-172.16.255.254/16 2^主机位-2 网络地址 172.16.0.0/16 广播地址 172.16.255.255/16 为了解决私有地址少,灵活应用的需求 VLSM 可变长子网掩码 --子网划分 将原来的一个大的广播域逻辑的划分为若干个小的广播域 做法:通过借用主机位来充当网络位,实现 例1. 借1位 划分2个广播域--2个网段 192.168.1.0/24 192.168.1.00000000/24+1=25 192.168.1.10000000/24+1=25 192.168.1.0/25 可用地址范围:192.168.1.1/25-192.168.1.126/25 可用主机数量:126=2^25-2 网络地址:192.168.1.0/25 广播地址:192.168.1.127/25 192.168.1.128/25 可用地址范围:192.168.1.129/25-192.168.1.254/25 可用主机数量:126 网络地址:192.168.1.128/25 广播地址:192.168.1.255/25 例2. 借2位 划分 4个广播域-- 4个网段 192.168.1.0/24 192.168.1.00000000/24+2=26 192.168.1.01000000/24+2=26 192.168.1.10000000/24+2=26 192.168.1.11000000/24+2=26 192.168.1.0/26 网络地址:192.168.1.0/26 广播地址:192.168.1.63/26 可用地址范围:192.168.1.1/26 - 192.168.1.62/26 可用地址数量:62 = 2^6-2 192.168.1.64/26 网络地址:192.168.1.64/26 广播地址:192.168.1.127/26 可用地址范围:192.168.1.65/26 - 192.168.1.126/26 可用地址数量:62 = 2^6-2 192.168.1.128/26 网络地址:192.168.1.128/26 广播地址:192.168.1.191/26 可用地址范围:192.168.1.129/26 - 192.168.1.190/26 可用地址数量:62 = 2^6-2 192.168.1.192/26 借3位 划分 8个广播域-- 8个网段 192.168.1.0/24 192.168.1.00000000/24+3=27 192.168.1.00100000/24+3=27 192.168.1.01000000/24+3=27 192.168.1.01100000/24+3=27 192.168.1.10000000/24+3=27 192.168.1.10100000/24+3=27 192.168.1.11000000/24+3=27 192.168.1.11100000/24+3=27 192.168.1.0/27 网络地址:192.168.1.0/27 广播地址:192.168.1.31/27 可用地址范围:192.168.1.1/27 - 192.168.1.30/27 可用地址数量:30 = 2^5-2 192.168.1.32/27 192.168.1.64/27 192.168.1.96/27 192.168.1.128/27 192.168.1.160/27 192.168.1.192/27 192.168.1.224/27 划分网段数量=2^借位 可用主机数量=2^主机位-2(网络地址、广播地址) 可用地址范围=网络地址+1 - 广播地址-1 划分网段之间的关系: 简便算法: 首先:必须要找到首段地址,之后递增网段,递增的数值就是借位的最低位(最右边那位)的代表数字(也就是掩码:例:/27 就是第27位的代表数字) 172.16.00000001.00000000/22 借3位 --8个网段172.16.0.0/25 172.16.0.128/25 172.16.1.0/25 172.16.1.128/25 172.16.2.0/25 172.16.2.128/25172.16.3.0/25 172.16.3.128/25 (2)CIDR 无类域间路由---汇总 将多个小的广播域汇总为一个大的广播域 做法:母网号一致,取相同位,去除不同位 192.168.00000001.0/24 192.168.00000010.0/24 192.168.00000011.0/24 192.168.0.0/24 前22位相同: 192.168.0.0/22 < 24 超网--汇总后的子网掩码长度小于主类网的子网掩码长度 主类网---默认的子网掩码长度 C类 /24 |
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