IP编址
TCP/IP协议栈中的IP协议为标识主机而采用的地址格式，该地址由32位(4B)无符号二进制数表示。这种互联网上通用的地址叫做IP地址，IP地址由IP地址管理机构进行统一管理和分配，以保证互联网上运行的设备(如主机、路由器等)不会产生地址冲突。
在互联网上，主机可以利用IP地址来标识。但是，一个IP地址标识一台主机的说法并不准确。严格地讲，IP地址指定的不是一台计算机，而是计算机到一个网络的连接。因此，具有多个网络连接的互联网设备就应具有多个IP地址。在图2-7中，路由器分别与两个不同的网络连接，因此它应该具有两个不同的IP地址。装有多块网卡的多宿主主机，如图2-7所示，由于每一块网卡都可以提供一条物理连接，因此它也应该具有多个IP地址。在实际应用中，还可以将多个IP地址绑定到一条物理连接上，使一条物理连接具有多个IP地址。
1. IP地址的组成
互联网是具有层次结构的，一个互联网包括了多个网络，每一个网络又包括了多台主机。与互联网的层次结构对应，互联网使用的IP地址也采用了层次结构，如图2-8所示。
⑴ 组成
IP地址由网络号(Net id)和主机号(Host id)两个层次组成。
网络号用来标识互联网中的一个特定网络，而主机号则用来表示该网络中主机的一个特定连接。因此，IP地址的编址方式明显地携带了位置信息。如果给出一个具体的IP地址，立刻就可以知道它位于哪个网络，这给IP互联网的路由选择带来很大好处。
⑵ 优点
给出IP地址就能知道它位于哪个网络，因此路由比较简单。
⑶ 缺点
主机在网络间移动，IP地址必须跟随变化。事实上，由于IP地址不仅包含了主机本身的地址信息，而且还包含了主机所在网络的地址信息，因此，在将主机从一个网络移到另一个网络时，主机IP地址必须进行修改以正确地反映这个变化。在图2-9中，如果具有IP地址202.100.100.11的计算机需要从网络1移动到网络2，那么，当它加入网络2后，必须为它分配新的IP地址(如202.102.224.67)，否则就不可能与互联网上的其他主机正常通信。
IP地址与生活中的邮件地址非常相似。生活中的邮件地址描述了信件收发人的地理位置，也具有一定的层次结构(如城市、区、街道等)。如果收件人的位置发生变化(如从一个区搬到了另一个区)，那么邮件的地址就必须随之改变，否则邮件就不可能送达收件人。
2. IP地址的划分
在长度为32位的IP地址中，哪些位代表网络号，哪些代表主机号呢？这个问题看似简单，意义却很重大，只有明确其网络号和主机号，才能确定其通信地址；同时当地址长度确定后，网络号长度又将决定整个互联网中能包含多少个网络，主机号长度则决定每个网络能容纳多少台主机。
根据TCP/IP协议规定，IP地址由32bit组成，它们被划分为3个部分：地址类别、网络号和主机号。如图2-10所示。
在互联网中，网络数是一个难以确定的因素，而不同种类的网络规模也相差很大。有的网络具有成千上万台主机，而有的网络仅仅有几台主机。为了适应各种网络规模的不同，IP协议将IP地址划分为5类网络(A、B、C、D和E)，它们分别使用IP地址的前几位(地址类别)加以区分，如图2-11所示。常用的为A、B和C三类。
⑴ A类：以第一字节的0开始，7位表示网络号(0～126)，后24位表示主机号。
⑵ B类：以第一字节的10开始，14位表示网络号(128～191)，后16位表示主机号。
⑶ C类：以第一字节的110开始，21位表示网络号(192～223)，后8位表示主机号。
⑷ D类：以第一字节的1110开始，用于因特网多播。
⑸ E类：以第一字节的11110开始，保留为今后扩展使用。
⑹ 00000000(0)、01111111(127)、11111111(255)有特殊的用法。
IP地址的分类是经过精心设计的，它能适应不同的网络规模，具有一定的灵活性。表2-1简要地总结了A、B和C 3类IP地址可以容纳的网络数和主机数。
表2-1 A、B、C3类IP地址可以容纳的网络数和主机数
类别 第一字节范围 网络地址长度 最大的主机数目 适用的网络规模
ABC 1 --- 126128 --- 191192 --- 223 1个字节 2个字节 3个字节 16 777 214 65 534 254 大型
网络 中型网络 小型网络
3. IP地址的直观表示法
IP地址由32位二进制数值组成，但为了方便用户的理解和记忆，它采用了点分十进制标记法，即将4字节的二进制数值转换成4个十进制数值，每个数值小于等于255，数值中间用“.”隔开，表示成的形式。如图2-12所示。
例如二进制IP地址：
字节1 字节2 字节3 字节4
11001010 01011101 01111000 00101100
用点分十进制表示法表示成：202.93.120.44
4. 特殊的IP地址形式
IP地址除了可以表示主机的一个物理连接外，还有几种特殊的表现形式。
⑴ 网络地址
在互联网中，经常需要使用网络地址，那么，怎么来表示一个网络呢?IP地址方案规定，网络地址包含了一个有效的网络号和一个全“0”的主机号。
例如，地址113.0.0.0就表示该网络是一个A类网络的网络地址。而一个具有IP地址为202.100.100.2的主机所处的网络地址为202.100.100.0，它是一个C类网络，其主机号为2。
⑵ 广播地址
当一个设备向网络上所有的设备发送数据时，就产生了广播。为了使网络上所有设备能够注意到这样一个广播，必须使用一个可进行识别和侦听的IP地址。通常，这样的IP地址以全“1”结尾。
IP广播有两种形式，一种叫直接广播，另一种叫有限广播。
① 直接广播
如果广播地址包含一个有效的网络号和一个全“1“的主机号，那么技术上称之为直接广播(Dire
tcpip协议中ip负责什么cted broadcasting)地址。在IP互联网中，任意一台主机均可向其他网络进行直接广播。
例如C类地址202.100.100.255就是一个直接广播地址。互联网上的一台主机如果使用该IP地址作为数据报的目的IP地址，那么这个数据报将同时发送到202.100.100.0网络上的所有主机。
直接广播的一个主要问题是在发送前必须知道目的网络的网络号。
② 有限广播
32位全为“1“的IP地址(255.255.255.255)用于本网广播，该地址叫做有限广播(Limited broadcasting)地址。实际上，有限广播将广播限制在最小的范围内。如果采用标准的IP编址，那么有限广播将被限制在本网络之中；如果采用子网编址，那么有限广播将被限制在本子网之中。
有限广播不需要知道网络号。因此，在主机不知道本机所处的网络时(如主机的启动过程中)，只能采用有限广播方式。
⑶ 回送地址
A类网络地址127.0.0.0是一个保留地址，用于网络软件测试以及本地机器进程间通信。这个IP地址叫做回送地址(Loop back address)。无论什么程序，一旦使用回送地址发送数据，协议软件不进行任何网络传输，立即将之返回。因此，含有网络号127的数据报不可能出现在任何网络上。
2.5.2　子网地址与子网掩码
在IP互联网中，A类、B类和C类IP地址是经常使用的。由于经过网络号和主机号的层次划分，它们能适应于不同的网络规模。使用A类IP地址的网络可以容纳1600万台主机，而使用C类IP地址的网络仅仅可以容纳254台主机。但是，随着计算机的发展和网络技术的进步，个人计算机应用迅速普及，小型网络(特别是小型局域网络)越来越多。这些网络多则拥有几十台主机，少则拥有两三台主机。对于这样一些小规模网络即使采用一个C类地址仍然是一种浪费，因而在实际应用中，人们开始寻新的解决方案以克服IP地址的浪费现象。其中子网编址就是方案之一。
1. 子网地址
我们已经知道，IP地址具有层次结构，标准的IP地址分为网络号和主机号两层。为了避免IP地址的浪费，子网编址将IP地址的主机号部分进一步划分成子网部分和主机部分，如图2-13所示。
一个子网地址包括了网络号、子网号和主机号三个部分。
子网划分的规则如下：
⑴ 在利用主机号划分子网时，全部为“0”的表示该子网网络，全部为“1”的表示子网广播，其余的可以分配给子网中的主机。
⑵ 二进制全“0”或全“1”的子网号不能分配给实际的子网。全0子网会给早期的路由选择协议带来问题，全l子网与所有子网的直接广播地址冲突。
为了创建一个子网地址，网络管理员从标准IP地址的主机号部分借位并把它们指定为子网号部分。其中，B类网络的主机号部分只有两个字节，故而最多只能借用14位去创建子网。而在C类网络中，由于主机号部分只有一个字节，故最多只能借用6位去创建子网。
专家提示：根据子网划分的规则，在“借”用主机号作为子网号时必须给主机号部分剩余2位；在“借”用时至少要借用2位。
例如，130.66.0.0是一个B类IP地址，它的主机号部分有两个字节。在图2-14中，借用了左边的一个字节分配子网。其子网地址分别为130.66.2.0和130.66.3.0。
其中，130.66.2.216的网络地址为130.66.0.0，子网号为2，主机号为216。
当然，如果从IP地址的主机号部分借用来创建子网，相应子网中的主机数目就会减少。例如一个C类网络，它用一个字节表示主机号，可以容纳的主机数为254台。当利用这个C类网络创建子网时，如果借用2位作为子网号，那么可以用剩下的6位表示各子网中的主机，每个子网可以容纳的主机数为62台；如果借用3位作为子网号，那么仅可以使用剩下的5位来表示子网中的主机，每个子网可以容纳的主机数也就减少到30台。
假设有一个网络号为202.113.26.0的C类网络，可以借用主机号部分的3位来划分子网，其子网号、主机号范围、可容纳的主机数、子网地址、子网广播地址如表2-2所示。
表2-2 对一个C类网络进行子网划分
子网 二进制子网号 二进制主机号范围 十进制主机号范围 可容纳的主机数 子网地址 广播地址
第1个子网 001 00000--11111 .32--.63 30 202.113.26.32 202.113.26.63
第2个子网 010 00000--11111 .64--.95 30 202.113.26.64 202.113.26.95

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