网际协议IP

zhengwenwei_123

                在TCP/IP体系中，IP地址是一个最基本的概念，一定要把它弄清楚。整个的因特网是一个单一的、抽象的网络。IP地址就是给因特网上的每一个主机（或路由器）的每一个接口分配一个在全世界范围内唯一的32位的标识符。IP地址的编址方法共经过了三个历史阶段。这三个阶段是：1）分类的IP地址。最基本的编址方法，已经成为历史。2）子网的划分。对基本的编址方法的改进。3）构成超网。无分类编址方法。得到了广泛应用。分类的IP地址，就是将IP地址划分为若干个固定类，每一类地址都由两个固定长度的字段组成：网络号（net-id)，主机号（host-id）。具体有A类（0-1），B类（01-2），C类（110-3），D类（1110），E类（1111）。0-1表示网络号的固定开头是0，占一个字节。其中A、B、C类是单播地址，D类是多播地址，E类保留。IP地址具有的重要特点：1）IP地址是一种分等级的地址结构。IP地址管理机构在分配IP地址时只分配网络号，主机号由得到该网络号的单位自行分配。便于IP地址的管理。而且路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组，减少了路由表所占的存储空间以及查找路由表的时间。2）IP地址是标志一个主机（或路由器）和一条链路的接口。当一个主机同时连接到两个网络上时，必须同时具有两个相应的IP地址。3）一个网络是具有相同网络号net-id的主机的集合。由转发器或网桥连接起来（在网络层之下）的若干个局域网仍为一个网络。4）在IP地址中，所有分配到网络号的网络（不管是局域网还是广域网）都是平等的。IP地址与硬件地址物理地址是数据链路层和物理层使用的地址，而IP地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻辑地址。使用IP地址的IP数据报一旦交割了数据链路层，就被封装成MAC帧了，MAC帧在传送时使用的源地址和目的地址都是硬件地址，这两个硬件地址都写在MAC帧的首部中。对于数据链路层，IP地址是在MAC帧的数据中，是透明的。主机H1                路由器R1                路由器R2                主机H2
IP数据报：
          --------                 -------                        ---------
        IP1|IP2                  IP1|IP2                        IP1|IP2
        --------                 --------                ---------
   IP1----------IP3   IP4---------------IP5  IP6----------------IP2
   HA1----------HA3   HA4---------------HA5  HA6----------------HA2
MAC帧：
        --------                 --------                 --------
        HA1|HA3                 HA4|HA5                 HA6|HA2       
        --------                 --------                 --------
1)在IP层抽象的互联网上只能看到IP数据报。数据报中间经过的路由器的IP地址并不出现在IP数据报的首部中。
               
               
                2）路由器只根据目的站IP地址的网络号进行路由选择。3）在局域网的链路层，只能看见MAC帧。在不同网络上传送时，其MAC帧首部中的源地址和目的地址要发生变换化。4）尽管互连在一起的网络的硬件地址体系各不相同，但IP层抽象的互联网却屏蔽了下层这些很复杂的细节。地址解析协议ARP和逆地址解析协议RARPIP地址->ARP->物理地址物理地址->RARP->IP地址现在的DHCP协议已经包含了RARP协议的功能，没有单独使用RARP协议了。ARP协议的要点：IP地址和网络的硬件地址不存在简单的映射关系，而且一个网络上可能经常会有新的主机加入或者撤走一些主机。ARP解决这个问题的方法是在主机ARP高速缓存中存放一个从IP地址到硬件地址的映射表，并且这个映射表还经常动态更新。当主机A要向本局域网的主机B发送IP数据报时，就先在ARP cache中查看B的IP地址，如有，就在ARP cache中查找其硬件地址，写入MAC帧，然后把该MAC帧发往此硬件地址。如果查不到B的IP地址，ARP按以下步骤找出B的硬件地址：1)ARP进程在本局域网上广播发送一个ARP请求分组，“我的IP地址是...硬件地址是...我想知道IP地址是...的主机的硬件地址”。2)在局域网上的所有主机上运行的ARP进程都收到此ARP请求分组。3)主机B在ARP请求分组中见到自己的IP地址，就向主机A发送ARP响应分组，写入自己的硬件地址。其余主机不理睬这个请求分组。4)主机A收到B的响应分组后，就在ARP cache中写入主机B的IP地址到硬件地址的映射。同时B也把A的地址映射写入ARP cache中。ARP cache的每一个地址映射都有生存时间，以适应变化的网络拓补结构。ARP是解决同一个局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题。由于异构网络使用不同的硬件地址，所以要相互通信必须进行非常复杂的硬件地址转换工作，统一的IP地址就使得复杂问题简化了。划分子网两级IP地址因为必须给每一个物理网络分配一个网络号，路由表变得太大因而使网络性能变坏。而且不够灵活，要开通一个新的网络必须进行申请。划分子网的方法是将两级IP地址在本单位内变为三级IP地址：网络号、子网号和主机号。子网掩码(subnet mask)和IP地址逐位相与就得到了子网的网络地址。使用子网的网络分组的转发时，路由表必须包括：目的网路地址、子网掩码和下一跳地址。无分类编址CIDR（构造超网）CIDER(音“sider"),没有分类地址和划分子网的概念，把32位的IP地址分成两个部分，前面的部分是”网络前缀“（network-prefix），后面的部分指明主机。用”斜线记法“/指明网络前缀的位数。例如128.14.35.7/20由于一个CIDR地址块中有很多地址，所以路由表中就利用CIDR地址快来查找目的网络。


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