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计算机网络基础课件——IP地址


1、IP地址介绍
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对于任何两个通信的系统,必须能够识别 和定位对方。
因特网是把全世界的无数个网络连接起来 的一个庞大的网间网。TCP/IP协议规定, 每个网络中的计算机通过其自身的IP地址而 被唯一标识。 类比:电话号码03517010755

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例如:一台主机

连接一个网络

例如:一台主机连接多个网络

双宿主设备:
?一台主机可以通过安装 两块网络接口卡连接到 两个不同的网络中。 ?每个网络接口卡连接一 个网络,各自拥有一个 IP地址。 ?网络中的每一个接口都 需要有一个IP地址。

2、点分十进制格式的IP地址
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根据TCP/IP协议规定,IP地址是由32位二进制数表示。例 如: 01100010101000111001010110101101 为了方便记忆,把32位二进制数分成4段,每段8位,中间 用小数点隔开,然后将每8位二进制数转换成十进制数。 例如,上面的地址转换成: 11100010.10100011.10010101.00001101
226 . 163 . 149 . 13

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特殊地址:
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11111111.11111111.11111111.11111111

转换成十进制:255.255.255.255 ? 00000000.00000000.00000000.00000000 转换成十进制:0.0.0.0

3、IP地址的分类
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因特网是把全世界的无数个网络连接起来的一个 庞大的网间网,每个网络中的计算机通过其自身 的IP地址而被唯一标识的。 据此我们也可以设想,在INTERNET上这个庞大 的网间网中,每个网络也有自己的标识符。
这与我们日常生活中的电话号码很相像,例如有 一个电话号码为03517010755,这个号码中的前四 位表示该电话是属于哪个地区的,后面的数字表 示该地区的某个电话号码。

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类似地,我们把计算机的IP地址也分成两部分, 分别为网络标识和主机标识。同一个物理网络上 的所有主机都用同一个网络标识,网络上的一个 主机(包括网络上工作站、服务器和路由器等)都有 一个主机标识与其对应。 IP地址的4个字节划分为2个部分,一部分用以标 明具体的网络段,即网络标识;另一部分用以标 明具体的节点,即主机标识,也就是说某个网络 中的特定的计算机号码。

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例如,山西大学网络中心的服务器的IP地址为 202.207.208.8,对于该IP地址,我们可以把它分成 网络标识和主机标识两部分,这样上述的IP地址 就可以写成:
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网络标识:202.207.208.0 主机标识: 8 合起来写:202.207.208.8

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由于网络中包含的计算机有可能不一样多,有的 网络可能含有较多的计算机,也有的网络包含较 少的计算机,于是按照网络规模的大小,将IP地 址进行分类。 每个32位的IP地址分为网络标识和主机标识。由 每个地址的最高位或起始几位用于标识地址的类 别。

A类地址
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A类地址用来支持超大型网络。 A类地址用第1个八位组用来标识地址的网络部分, 其余3个八位组用来标识地址的主机部分。

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用二进制表示时,A类地址的最高位为0。

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因此第一个八位组的最大值:01111111(转 换成十进制数为127),最小值为00000000 (转换成十进制数为0)。
规定,0和127两个数保留使用,不能用作网 络地址。 所以,任何IP地址的第一个八位组的取值范 围在0—126之间的都是A类地址。

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B类地址
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B类地址用来支持中大型网络的需求。 B类IP地址使用4个八位组的前两个来标识 地址的网络部分。其余的2个八位组用来标 识地址的主机部分。

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用二进制表示时,B类地址的前两位总是10。 因此,第1个八位组的最大值:10111111(转换成 十进制数为191),最小值10000000(转换成十进 制为128)。 任何IP地址的第一个八位组的取值范围在128--191之间的都是B类地址。

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C类地址
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C类地址支持小型网络的需求。 C类IP地址使用4个八位组的前三个来标识 地址的网络部分。其余的一个八位组用来 标识地址的主机部分。

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用二进制表示时,C类地址的前三位总是 110。 因此,第1个八位组的最大值:11011111 (转换成十进制数为223),最小值 11000000(转换成十进制为192)。

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任何IP地址的第一个八位组的取值范围在 192--223之间的都是C类地址。

D类地址
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D类地址用来支持组播。
组播地址是一组网络地址,用来转发目的 地址为预先定义的一组IP地址的分组。

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因此,一台工作站可以将单一的数据流传 送给多个接收者。 用二进制表示时,D类地址的前四位总是 1110。

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因此,D类地址的第1个八位组的最大值: 11101111(转换成十进制数为239),最小 值11100000(转换成十进制为224)。
任何IP地址的第一个八位组的取值范围在 224--239之间的都是D类地址。

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E类地址
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Internet工程任务组保留E类地址作为研究使 用。因此,Internet上没有发布E类地址使用。 用二进制表示时,E类地址的前四位总是 1111。 E类地址第一个八位组的范围是11110000--11111111,转换成十进制是240—255。

总结:

IP地址类型 A类 B类 C类 D类 E类

IP地址范围 1-126(00000001--01111110) 128-191(10000000--101111111) 192-223(11000000—11011111) 224-239(11100000--11101111) 240-255(11110000--11111111)

说明: 可以根据IP地址第一个八位组的值来确定地址的类别。

127用作回环测试,不能分配给网络。

4、保留IP地址
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并不是所有的IP地址都能分配给网络中的设 备。有一些地址保留使用,不能分配。 包括:
网络地址:用于标识网络本身。 ? 广播地址:用于向网络中的所有设备广播分组。
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保留地址(网络地址)

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某一网络中,主机号全为0的IP地址用来指 该网络本身。 上图中,上部的图框表示网络198.150.11.0 上图中,下部的图框表示网络198.150.12.0 从局域网外部看,任何发往上部图框中的 主机的数据,目的网络都是198.150.11.0。只 有数据到达该局域网时,才进行主机位的 匹配。 类比:邮政系统中信件的发送 网络地址常用在路由表中

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通过目的网络标识符,IP协议可以向目的网 络发送分组。当数据分组到达与目的网络 相连接的路由器时,IP协议再定位与目的网 络相连接的主机。

所以,网络地址常用在路由表中

例如,176.10.0.0是一个B类网络地址。

同理,113.0.0.0是一个A类网络地址,在该网络 内,包含主机地址113.1.2.3

保留IP地址(广播地址)
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用于向网络中的所有设备广播分组。 主机号全为1的地址保留作为广播地址。
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上例中的198.150.11.255就表示广播地址。

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网络中的每台主机(198.150.11.1— 198.150.11.254)都会读取发往广播地址的数 据。
当需要向网络中的所有设备发送数据时, 需要用到广播地址。

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例如,176.10.255.255是一个B类广播地址。

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与广播地址相对应,还有单播地址
单播地址指网络中指定的一台设备的地址 ? 例如,176.10.16.1为176.10.0.0网络中设备的IP地址。 其中,176.10是网络部分,16.1是主机部分。
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广播与单播的区别:
广播发生时,从源端发送的分组中目的地址为广 播地址(例如,176.10.255.255),网络中的所有 主机都要对此数据进行处理。 ? 单播发生时,从源端发送的分组中目的地址为确 定主机的IP地址(例如,176.10.16.1),网络中的 只有IP地址为176.10.16.1的主机对此数据进行处理。
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保留地址(环回地址)
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网络前缀127.0.0.0这个属于A类地址范围的值,保 留用于环回(loopback),用来测试TCP/IP以及 本机进程间的通信。 当任何程序使用环回地址作为目的地址时,计算 机上的协议软件直接处理数据,不会把通信量发 送到任何网络。 表明:网络号为“127”的分组永远不会出现在任 何网络上,它不是一个网络地址。 地址127.0.0.1指本机地址。它将信息通过自身的接 口发送后返回,可用来测试端口状态。

5、公有地址和私有地址
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Internet依靠TCP/IP协议,在全球范围内实现 不同硬件结构、不同操作系统、不同网络系统 的互联。在Internet上,每一个节点都依靠唯一 的IP地址互相区分和相互联系。 Intenet的稳定性直接取决于网络地址公布的唯 一性。 如下图所示,当两个网络使用同一个网络地址 198.150.11.0。当外网的数据传送到路由器时, 路由器不知道该把数据转发到与哪个端口连接 的网络。这中问题会大大增加网络的流量,而 且影响路由器的性能。 因此,需要建立一种机制确保地址的唯一性。

举例说明网络需要的唯一的地址:

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IP地址构成了整个Internet的基础,它是如此重要, 每一台联网的计算机无权自行设定IP地址,有一 个统一的机构—IANA负责对申请的组织分配唯一 的网络ID,而该组织可以对自己的网络中的每一个 主机分配一个唯一的主机ID,正如一个单位无权 决定自己在所属城市的街道名称和门牌号,但可 以自主决定本单位内部的各个办公室编号一样。

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由IP地址分配中心完成IP地址的分配。

公有地址
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公有IP地址在全球范围内是唯一的。 没有任何连接到Internet上的两台主机具有 相同的IP地址。 可以向ISP申请IP地址。 但是,随着Internet的快速增长,公有IP地 址已近枯竭。 解决办法:
IPv6机制 ? 使用私有IP地址
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私有地址
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如果私有网络不连接到Internet上,它可以 使用任何的有效的地址。 否则,需要使用专用的私有地址。 协议规定可以使用3块IP地址空间最为私有 地址。 这个范围内的IP地址不能被路由到Internet 上;Internet路由器收到该地址的分组后会 丢弃。

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私有地址范围:
1个A类段地址 ? 16个B类段地址 ? 256个C类段地址
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公有地址和私有地址可以混合使用 若使用私有地址将网络连到Internet,需要 将私有地址转换为公有地址。这个转换的 过程称为网络地址转换(NAT)。 具有NAT功能的设备:路由器、防火墙等。 私有地址使用方式举例如下图:

举例:在广域网内使用私有地址

Internet
222.217.224.21

NAT转换举例:

192.168.100.1 WWW、FTP、EMAIL、 VOD等服务器 192.168.100.1

192.168.100.10


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