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IP协议
路由器及 A8010 用服人员培训教材 IP 协议
Internet 的互连网协议 IP
全球 INTERNET 网的广泛应用使 IP 协议深入人心。IP 协议以其简单、有效、
开放性成为事实上的工业标准。IP 协议使异种网互联方便可行,尤其值得一提
的是它对下层通信技术的巨大包容性。
IP 协议作为通信子网的最高层,提供无连接的数据报传输机制。IP 协议是
点到点的,核心问题是寻径。它向上层提供统一的 IP 数据报,使得各种物理帧
的差异性对上层协议不复存在。
互连网协议 IP 是 TCP/IP 体系中两个最重要的协议之一。与 IP 协议配套使
用的还有三个协议:
地址转换协议 ARP(Address Resolution Protocol)
反向地址转换协议 RARP(Reverse Address Resolution Protocol)
Internet 控制报文协议 ICMP(Internet Control Message Protcol)
图 1 画出了这三个协议和 IP 协议的关系。在这一层中,ARP 和 RARP 画在
最下面,因为 IP 经常要使用着两个协议。ICMP 画在这一层的上部,因为它要
使用 IP 协议。这三个协议将在后面陆续介绍。
顺便指出,有时会听到一种不准确的说法:“我们用 TCP/IP 协议进行网络
互连”。我们要请读者注意,TCP 是与互连网协议 IP 配套使用的一个运输协议。
TCP 相当与 OSI 的运输层协议而不是一个互连网协议。因此 TCP 和网络互连并
没有直接的关系,只不过是 TCP 与 IP 经常配合起来使用而已。
一、IP 地址及其转换
在 TCP/IP 体系中,IP 地址是一个很重要的概念。一定要把它弄清楚。
1.IP 地址的表示方法
我们把 Internet 看成为一个网络。所谓 IP 地址就是给每一个连接在 Internet
2
TELNET , FTP..
.
TCP , UDP
IP
ICMP
RARP ARP
与各种网络接口
图 1 IP 及其配套协议
路由器及 A8010 用服人员培训教材 IP 协议
上的主机分配一个唯一的 32bit 地址。IP 地址的结构使我们可以 Internet 上很方
便地进行寻址,这就是:先按 IP 地址中的网络号码 net-id 把网络找到,再按主
机号码 host-id 把主机找到。所以 IP 地址并不只是一个计算机的号码,而是指出
了连接到某个网络上的某个计算机。IP 地址有美国国防数据网 DDN 的 网络信
息中心 NIC 进行分配。
为了便于对 IP 地址进行管理,同时还考虑到网络的差异很大,有的网络拥
有很多的主机,而有的网络上的主机则很少。因此 Internet 的 IP 地址就分成为
五类,即 A 类到 E 类。这样,IP 地址(图 2)由三个字段组成,即:
类别字段(又称为类别比特),用来区分 IP 地址的类型;
网络号码字段 net-id;
主机号码字段 host-id。
D 类 地 址 是 一 种 组 播 地 址 , 主 要 是 留 给 Internet 体 系 结 构 委 员 会
IAB(Internet Architecture Board)使用。E 类地址保留在今后使用。目前大量 IP 地
址仅 A 至 C 类三种。如图 2 所示:
A 类 IP 地址的网络号码数不多。目前几乎没有多余的可供分配。现在能够
申请到的 IP 地址只有 B 类和 C 类两种。当某个单位向 IAB 申请到 IP 地址时,
实际上只是拿到了一个网络号码 net-id。具体的各个主机号码 host-id 则由该单
位自行分配,只要做到在该单位管辖的范围内无重复的主机号码即可。
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路由器及 A8010 用服人员培训教材 IP 协议
为方便起见,一般将 32bit 的 IP 地址中的每 8 个比特用它的等效十进制数
字表示,并且在这些数字之间加上一个点。例如,有下面这样的 IP 地址:
10000000 00001011 00000011 00011111
这是一个 B 类 IP 地址,可记为 128.11.3.31,这显然更方便得多。
在使用 IP 地址时,还要知道下列地址是保留作为特殊用途的,一般不使用。
全 0 的网络号码,这表示“本网络”或“我不知道号码的这个网络”。
全 1 的网络号码。
全 0 的主机号码,这表示该 IP 地址就是网络的地址。
全 1 的主机号码,表示广播地址,即对该网络上所有的主机进行广播。
全 0 的 IP 地址,即 0.0.0.0。
网络号码为 127.X.X.X.,这里 X.X.X 为任何数。这样的网络号码用作
本地软件回送测试(Loopback test)之用。
全 1 地址 255.255.255.255,这表示“向我的网络上的所有主机广播”。原
先是使用 0.0.0.0。
这样,我们就可得出表 1 所示的 IP 地址的使用范围。
表 1 IP 地址的使用范围
网络
类别
最大
网络数
第一个可用的
网络号码
最后一个可用的
网络号码
每个网络中的
最大主机数
A 126 1 126 16.777.214
B 16.382 128.1 191.254 65.534
C 2.097.150 12.0.1 223.255.254 254
IP 地址有一些重要的特点。
(1)IP 地址有一些是一种非等级的地址结构。这就是说,和电话号码的
结构不一样,IP 地址不能反映任何有关主机位置的地理信息。
(2)当一个主机同时连接到两个网络上时(作路由器用的主机即为这种情
况),该主机就必须同时具有两个相应的 IP 地址,其网络号码 net-id 是不同的,
这种主机成为多地址主机(multihomed host).
(3)按照 Internet 的观点,用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为
一个网络,因此这些局域网都具有同样的网络号码 net-id.
(4)在 IP 地址中,所有分配到网络号码 net-id 的网络(不管是小的局域网
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