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了解IPv4地址(一)

了解IPv4地址(一)

作者: 流年排队 | 来源:发表于2019-09-29 09:43 被阅读0次

随着科学技术的发展,计算机已经成为我们日常生活中不可或缺的工具。同样的,一些有关计算机的常用术语也流行开来,比如浏览器、IP等。

在我们平常的工作或是生活中,最常见的IP地址便是192.168.1.1之类的。就比如我们的计算机,在本机的网络配置中的网络连接的详细信息中,就可以看到相关的IP地址。

个人电脑网络连接详细信息

如图所示,IP地址便是192.168.43.5,并且可以看到这一类的IP地址是IPv4地址

192.168.43.5,用十进制的数字表达,被称为点分十进制表示法(dotted decimal notation),格式为n.n.n.n,并且对于每一个n,其范围都在0-255之间。

一般我们看到的数字IP地址都是用点分十进制表示法,但除了十进制外,也可以用二进制或是十六进制来表示。

192.168.43.5,用二进制表示的话就是11000000.10101000.00101011.00000101,可以看到,当用二进制表示时,每一个数字都是8位数,即八位元组,四个数字一共32个位。

用十六进制表示则是C0.A8.2B.05,也是四个数字。

因此,对IPv4而言,不管用多少进制来表示,其逻辑数字地址是由一组4个数字组成,各个数字之间用圆点分隔开。


IPv4地址被分为5类,从A类到E类,我们用到比较多的是前三类,可以表示为:

常用的三类网络地址

其中n表示网络地址部分,是network portion的首写字母,h表示主机地址部分,是host portion的首写字母。

用二进制的表示方法来理解IPv4地址的分类最合适。

五类地址划分

网络地址部分,对于A类地址,网络地址为1个位,数值为0;B类地址,网络地址为2个位,数值为10;C类地址,网络地址为3个位,数值为110;D类地址,网络地址为4个位,数值为1110;E类地址,网络地址为4个位,数值为1111

主机地址部分,A类地址,主机地址为24个位;B类地址,主机地址为16个位;C类地址,主机地址为8个位

IP地址192.168.43.5属于C类地址,网络地址部分为192.168.43,主机地址部分为5。

D类地址用于多播通信,在多播通信下,单个IPv4地址可以与多个网络主机相关联。一般来讲,只有当信息备一次广播到多个接收方一组预定选定的接收方时,多播通信才派上用场,比如视频和电视电话会议会使用多播地址。

E类地址保留为今后所用,一般只有在用于IP相关的开发工作或实验中可以看到。


从IPv4地址的结构来看,IPv4地址不仅仅指明一个主机,同时也指明了主机所连接到的网络

A类地址的网络位仅为1个位,而整个网络地址部分有8位,还余7个位可供使用。按照二进制表示的方式,一共可以使用的网络数为27个,但实际可使用的有27-2个,即126个。

原因有两个,一是IP地址全为0,在网络中表示“这个(this)”,0.0.0.0是一个保留地址,指“本网络”;二是网络地址为127的IP地址作为本地软件环回测试(loopback test),范围为127.0.0.0-127.255.255.255,用作主机的进程之间通信。

若主机发送一个目的地址为环回地址的数据,则该主机中的协议软件就处理了数据,而不会把数据发送到任何网络。目的地址为环回地址的IP数据不会出现在任何网络上。

以127.0.0.1为例,可以在本机上ping该IP地址,用来检测电脑网卡和相关网络软件是否正常。

本机环回地址测试

A类地址的主机地址有24个位,按照二进制的算法,每一个A类网络的主机数为224个,但实际能使用的最大主机数是224-2(16777214)个。

原因也有两个,主机地址全0,表示该IP地址是本主机所连接到的网络地址主机地址全1,表示“所有的(all)”,即该网络上的所有主机,主机地址全1的IP地址也叫作广播地址(Broadcast Address)

同样的,B类地址的网络位为2个位,网络地址为16个位,由于128.0.0.0不被用作地址使用,故可使用的网络数为214-1(16383)个,每个B类网络的主机数为216-2(65534)个。

C类地址的网络位为3个位,网络地址为24个位,且192.0.0.0不被当作地址使用,网络数为221-1(2097151)个,每个C类网络的主机数为28-2(254)个。

三类地址可用数目

在网络上,还有一种IP地址被称为私有IP地址(private IP address),也叫私网地址,只在私有局域网或内部局域网中使用,不会出现在公网中。

A类地址的私有网段为10.0.0.0-10.255.255.255,B类地址的私有网段为172.16.0.0-172.31.255.255,C类地址的私有网段为192.168.0.0-192.168.255.255。

使用私有IP地址的内网或私网,要与外部网络进行通信,必须通过网络地址转换(NAT)

现在计算机网络广泛使用的是无分类IP地址的路由选择,上述对IPv4地址的分类不常用,但分类有助于对公网地址和私网地址两个概念的理解。

对于IPv4地址,每一个地址都由网络地址和主机地址两部分构成。特别是网络地址部分,路由器根据目的主机所了解的网络地址来转发数据,从而减小了路由表所占的存储空间查找路由表的时间

在网络中,IP地址是标志一台终端(主机、路由器等)和一条链路的接口。当一台主机同时连接到两个网络上时,该主机必须同时具有两个相应的IP地址,网络地址必须是不同的。这一类主机称为多归属主机(multihomed host)

同样的,一台路由器若是接到两个或多个以上的网络中,那这一台路由器也至少应当有两个或多个网络地址不同的IP地址。

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