地址協定
Internet依靠TCP/IP協定,在全球範圍內實現不同硬體結構、不同作業系統、不同網路系統的互聯。在Internet上,每一個節點都依靠唯一的IP位址互相區分和相互聯繫。IP位址是一個32位二進制數的地址,由4個8位欄位組成,每個欄位之間用點號隔開,用於標識TCP/IP宿主機。
每個IP位址都包含兩部分:網路ID和主機ID。網路ID標識在同一個物理網路上的所有宿主機,主機ID標識該物理網路上的每一個宿主機,於是整個Internet上的每個計算機都依靠各自唯一的IP位址來標識。
IP位址構成了整個Internet的基礎,它是如此重要,每一台聯網的計算機無權自行設定IP位址,有一個統一的機構-IANA負責對申請的組織分配唯一的網路ID,而該組織可以對自己的網路中的每一個主機分配一個唯一的主機ID,正如一個單位無權決定自己在所屬城市的街道名稱和門牌號,但可以自主決定本單位內部的各個辦公室編號一樣。
地址類型
MAC地址,處於數據鏈路層.
IP位址,處於網路層.
連線埠號,處於傳輸層.
網路要素
1、通信線路和通信設備
2、有獨立功能的計算機
3、網路軟體的支持
4、實現數據通信與資源共享
IP位址
靜態IP與動態IP
IP位址是一個32位二進制數的地址,理論上講,2013 有大約60億(2的32次方)個可能的地址組合,這似乎是一個很大的地址空間。實際上,根據網路ID和主機ID的不同位數規則,可以將IP位址分為A(8位網路ID和24位主機ID)、B(16位網路ID和16位主機ID)、C(24位網路ID和8位主機ID)三類,由於歷史原因和技術發展的差異,A類地址和B類地址幾乎分配殆盡。
對於一個設立了網際網路服務的組織機構,由於其主機對外開放了諸如WWW、FTP、E-mail等訪問服務,通常要對外公布一個固定的IP位址,以方便用戶訪問。當然,數字IP不便記憶和識別,人們更習慣於通過域名來訪問主機,而域名實際上仍然需要被域名伺服器(DNS)翻譯為IP位址。用戶可以方便地記憶,而對於大多數撥接的用戶,由於其上網時間和空間的離散性,為每個用戶分配一個固定的IP位址(靜態IP)是非常不可取的,這將造成IP位址資源的極大浪費。因此這些用戶通常會在每次撥通ISP的主機後,自動獲得一個動態的IP位址,該地址當然不是任意的,而是該ISP申請的網路ID和主機ID的合法區間中的某個地址。撥號用戶任意兩次連線時的IP位址很可能不同,但是在每次連線時間內IP位址不變。
IPV4與IPV6
1、IPv4地址
網際網路使用的地址都是IPv4地址,32比特,通常用4個點分十進制數表示。為了給不同規模的網路提供必要的靈活性,IP的設計者將IP位址空間劃分為幾個不同的地址類別,地址類別的劃分就針對於不同大小規模的網路。
A類網:網路號為1個位元組,定義最高比特為0,餘下7比特為網路號,主機號則有24比特編址。用於超大型的網路,每個網路有16777216(2^24)台主機(邊緣號碼如全“0”或全“1”的主機有特殊含義,這裡沒有考慮)。全世界總共有128(2^7)個A類網路,早已被瓜分完了。
B類網:網路號為2位元組,定義最高比特為10,餘下14比特為網路號,主機號則可有16比特編址。B類網是中型規模的網路,總共有16384(2^14)個網路,每個網路有65536(2^16)台主機(同樣忽略邊緣號碼),也已經被瓜分完了。
C類網:網路號為3位元組,定義最高三比特為110,餘下21比特為網路號,主機號僅有8比特編址。C類地址適用的就是較小規模的網路了,總共有2097152(2^21)個網路號碼,每個網路有256(2^8)台主機(同樣忽略邊緣號碼)。
D類網:不分網路號和主機號,定義最高四比特為1110,表示一個多播地址,即多目的地傳輸,可用來識別一組主機。
如何識別一個IP位址的屬性?只需從點分法的最左一個十進制數就可以判斷其歸屬。例如, 1~126屬A類地址,128~191屬B類地址,192~223屬C類地址,224~239屬D類地址。除了以上四類地址外,還有E類地址,但暫未使用。
對於網際網路IP位址中有特定的專用地址不作分配:
(1)主機地址全為“0”。不論哪一類網路,主機地址全為“0”表示指向本網,常用在路由表中。
(2)主機地址全為“1”。主機地址全為“1”表示廣播地址,向特定的所在網上的所有主機傳送數據包。
(3)四位元組32比特全為“1”。若IP位址4位元組32比特全為“1”,表示僅在本網內進行廣播傳送。
(4)網路號127。TCP/IP協定規定網路號127不可用於任何網路。其中有一個特別地址:127.0.0.1稱之為回送地址(Loopback),它將信息通過自身的接口傳送後返回,可用來測試連線埠狀態。
2、IPv6地址
IPv6地址的長度為128位,也就是說可以有2的128次方的IP位址,相當於10的後面有38個零;如此龐大的地址空間,足以保證地球上每個人擁有一個或多個IP位址。
(1)IPv6地址類型
在RFC1884中指出了三種類型的IPv6地址,他們分別占用不同的地址空間:
* 單點傳送:這種類型的地址是單個接口的地址。傳送到一個單點傳送地址的信息包只會送到地址為這個地址的接口。
* 任意點傳送:這種類型的地址是一組接口的地址,傳送到一個任意點傳送地址的信息包只會傳送到這組地址中的一個(根據路由距離的遠近來選擇)
* 多點傳送:這種類型的地址是一組接口的地址,傳送到一個多點傳送地址的信息包會傳送到屬於這個組的全部接口。
(2)IPv6地址表示
對於128位的IPv6地址,考慮到IPv6地址的長度是原來的四倍,RFC1884規定的標準語法建議把IPv6地址的128位(16個位元組)寫成8個16位的無符號整數,每個整數用四個十六進制位表示,這些數之間用冒號(:)分開,例如:3ffe:3201:1401:1:280:c8ff:fe4d:db39
希望手動管理IPv6地址的難度太大了,DHCP和DNS的必要性在這裡顯得更加明顯。為了簡化IPv6的地址表示,只要保證數值不變,就可以將前面的0省略。
比如:1080:0000:0000:0000:0008:0800:200C:417A
可以簡寫為:1080:0:0:0:8:800:200C:417A
另外,還規定可以用符號::表示一系列的0。那么上面的地址又可以簡化為:1080::8:800:200C:417A
IPv6地址的前綴(FP, Format Prefix)的表示和IPv4地址前綴在CIDR中的表示方法類似。比如 0020:0250:f002::/48表示一個前綴為48位的網路地址空間。
(3)IPv6地址分配
RFC1881規定,IPv6地址空間的管理必須符合Internet團體的利益,必須是通過一個中心權威機構來分配。這個權威機構就是IANA(Internet Assigned Numbers Authority,Internet分配號碼權威機構)。 IANA會根據IAB(Internet Architecture Board)和IEGS的建議來進行IPv6地址的分配。
IANA已經委派以下三個地方組織來執行IPv6地址分配的任務:
*歐洲的RIPE-NCC
*北美的INTERNIC
* 亞太平洋地區的APNIC