第一章:网络概述

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物理地址的长度根据网络系统的不同而不同，但是以太网和其他一些网络使用48位。为了进行通信，需要两个地址:发送设备和接收设备各一个。IEEE分配一个24位的组织唯一标识符(OUI)，这样组织就可以分配剩余的24位来满足他们的独特需求。指定为OUI的24位中有两位是控制位。IEEE以太网和相关标准使用另一个地址作为链路服务接入点(LSAPs)，为第三层协议提供服务。

IP地址

IPv4格式的TCP/IP使用32位地址来标识网络上的一台机器及其所连接的网络。IP地址标识的是机器与网络的连接，而不是机器本身。IP地址是许多人在他们的工作站上看到的一组数字，例如127.40.8.72，它唯一地标识设备。当这样的设备连接到互联网，而不是一个封闭的企业，它在全球地址分配层次结构的底部。最终用户从他们的互联网服务提供商(ISP)“租用”一个IP地址，ISP从权威注册中心的全球网络接收地址分配，其协议相关的操作由IANA协调。注册组织可以是本地互联网注册中心(LIR)、区域互联网注册中心(RIR)或国家互联网注册中心(NIR)。现将现有的登记册及其覆盖范围开列如下:

AfriNIC。非洲地区。
APNIC。亚太地区。
后面瞎跑。北美地区。
LACNIC。拉丁美洲和某些加勒比岛屿。
成熟的NCC。欧洲，中东和中亚。

其中，两个可用的IP协议版本- ipv4和IPv6-IPv4是目前使用最广泛的。它最初被组织成班级:

A类(0.0.0.0至127.255.255.255)。A类地址用于大型网络;网络ID使用8位，主机ID使用24位。
B类(128.0.0.0至191.255.255.255)作一般用途。B类地址用于中间网络;它们使用16位主机地址和16位网络地址。
C类(192.0.0.0至223.255.255.255)。C类地址仅具有8位的主机地址，将设备的数量限制为256.网络地址有24位。
类D(224.0.0.0到239.255.255.255)组播。类D只作多播用途;其操作方式是每个多播地址代表一组特定的主机。IANA通过注册表网络分配永久地址和瞬态地址。
类E(240.0.0.0至255.255.255.255)保留。类E地址历来被IETF保留用于实验目的，但IANA目前正在将其名称更改为私人使用．在撰写本文时，尚不清楚具体情况私人使用在这种情况下意味着，这可能是避免在世界等待IPv6时避免在地址耗尽的停止标准。

在可用空间内的某些地址块是为私有互联网保留的。例如，C类范围(192.168.0.0到192.168.255.255)是可用的，这是许多ISP客户在其家庭网络的计算机上看到的。

类A、B和C与本文的讨论密切相关，特别是作为理解无类域间路由(Classless Inter-Domain Routing, CIDR)的基础，这将在本节的末尾进行讨论。读者可以看到，在过去几十年里为互联网服务的有类寻址方案实际上正在不知不觉地溜走。现在它被正式认定为具有“历史”地位。

这个词典型的寻址来自特定数量的比特将地址分配给类，并且根据每个组的可能网络和主机的组合。该设计通过提供与自己的分布式计算环境匹配的选项，满足组织的独特网络需求。例如，在1000个城市中具有小型业务的国家销售部队需要大量的网络地址，但很少的主机地址。这就是它如何将五个或六名员工连接到公司其余部分。另一方面，集中式业务操作需要相反的大量主机地址和少数网络地址。表1-7总结了通用类的典型网络地址。

表1-7有类网络寻址

类	总网络ID位	类标识位	网络ID八位字节	可能的网络		主机ID位总数	可能的主机
一个	＊8	0	0nnn	8 - 1 = 7	2⁷- 2 = 126	* 24.	2²⁴- 2 = 16,277,214
B	* 16.	10	10nn.nnnn.	16 - 2 = 14	2¹⁴= 16,384	* 16.	2¹⁶- 2 = 65,534
C	* 24.	110	110n.nnnn。nnnn.	24 -3 = 21	2²¹= 2097152	＊8	2⁸2 =中立

无法分配所有0s和所有1s的主机ID，从而减少了两个可能的主机的数量。

A类网络ID号0和127被保留，因此在计算中要减去2位。

因为即使是集中运营，公司的大部分员工都在同一个城市，也可能需要一个校园网，分类寻址可以将一个网络细分为几个更小的网络，称为子网．子网划分是通过子网掩码来改变IP地址的含义来实现的。子网掩码定义了一个关联地址中的网络和主机位，是一种可以一眼看出哪个类正在使用的方法。表1-8显示了点分十进制形式和它们的完全二进制等效的默认掩码。习惯上使用点分十进制形式中的一个零来表示八位元组中的8个零。

表1-8子网掩码转换

子网掩码	点十进制形式	二进制等效
类子网掩码	255.0.0.0	11111111.00000000.00000000.00000000
B类子网掩码	255.255.0.0	11111111.11111111.0000000000.000000
C类别子网掩码	255.255.255.0	11111111.11111111.11111111.00000000

这里显示的面罩的视觉检查，以及网络ID位总数在表1-7中，显示与与网络ID对齐的位位置填充的位位置。反面是真的，并以可能的主机的数量显示。该方案的视觉部分中不隐含的是，对子网掩码的变化可以增加/减少主机的数量，而不是可能的网络数量。

以下示例使用B类子网掩码，其中

n=网络八位字节中的十进制位置
x主机八位中的小数位

点分十进制二进制默认B类网络掩码：255.255.0.0 1111111.11111111.0000000000.000000网络和主机八位字节：nnn.nnn.x.x

对掩码的修改会影响地址，如下所示：

修改B类网络掩码:255.255.224.0 11111111.11111111.11111111.11100000.00000000网络、子网和主机字节:nnn.nnn.x.x 11111111.11111111.00000000.00000000

网络和主机八位元没有改变，因为根据旧的类寻址系统，这仍然是一个B类地址。变化必须以不同的方式表示:

默认B类掩码地址:， 新增子网掩码地址:， ，

这种形式的符号用于其他文件RFC 1812，⁶“对IP版本4路由器的要求”，其中列出了在CIDR环境中使用这个历史方案的规则。CIDR寻址使用长度/前缀表示法来表示子网掩码中位数的地址，但是现在，它是寻址的官方约定的一部分。CIDR地址描述为

IP地址= ，

在路由器配置中= n.n.0.0/16

这个CIDR命名约定看起来与传统的B类掩码(如果它是这样写的)完全一样，但它不是B类地址。子网允许用户从分配的地址空间获得更多信息在他们自己的网络中．具有Internet连接的设备只需要使用范围内由其本地注册中心分配的地址。

每个IP地址段的长度都经过仔细选择，以便在分配网络和本地地址时提供最大的灵活性。总长度固定为32位，并根据在键盘上输入地址或写在纸上的符号分为四个八位。为了把这个描述放在上下文中，这里有一个基本的例子，说明IP地址如何从人们看到的四个八进制转换为机器可以读取的1和0。本例中使用的是普通内部IP地址。

IP地址写为四个字节，如下所示:

192.168.1.101

图1 - 7显示了一种方法来转换这个IP地址，而不需要计算器或转换图表。

图1 - 7

快速转换一个IP地址从八位到位

要手动使用此快捷方式，请在纸上写下地址'十进制版本，然后在每个值之间留下空间。因为每个十进制值表示八位字节，所以在下一行中填充8位位置，如图1 - 7表演。最后一步是添加来自8位位置的任何数字等于十进制值;在那些值下面的1S中填充1S，在未使用的那些值下面。结果是IP地址的32位二进制表示。

通过IP地址，网络可以确定数据是否将通过网关发送出去。如果网络地址与当前地址相同(路由到本地网络设备，称为直接主机)，则避免网关，但所有其他网络地址都路由到网关，以离开本地网络(间接主机)。接收要传输到另一个网络的数据的网关必须从数据的IP地址和提供路由信息的内部表确定路由。

如果将IP地址设置为所有的1，则该IP地址适用于网络中所有的地址，如果IP地址长度为32个1，则视为向所有网络和所有设备广播消息。通过将本地地址或主机地址改为所有1，可以向网络中的所有机器广播，以便B类网络的地址147.10.255.255被所有设备接收。将地址全部编码为0仅指原始设备。当网络IP地址未知，但网络上的其他设备仍然可以解释本地地址时，使用全零格式。按照惯例，没有本地设备的物理地址是0。如果一个设备连接到多个网络，它可能有多个IP地址，就像网关一样。这有时被称为多居。

地址127.0.0.1保留为设备的环回地址。它用于测试目的，不能分配为主机ID，但这是在路由器上配置用于网络管理目的的附加环回地址的方法。考虑一个具有八个接口的路由器，所有这些都具有唯一的IP地址。远程网络管理系统（NMS）需要目标地址来到达路由器以查询其MIB。使用的地址基本上只是NMS的开放门，以收集关于整个路由器的MIB表，而不仅仅是与地址相关联的接口。如果电路关闭了遇到目标地址的接口，则会中断数据收集。大多数路由器供应商提供使用任何有效IP地址配置虚拟接口的功能，作为网络管理目的的环回接口。主要好处是它是可用的，只要路由器正在运行即可。