電腦網路——網際層簡介

標籤：網路

網際協議IP是TCP/IP體系中兩個最主要的協議之一。也是最重要的網際網路標準協議之一。

• 位址解析通訊協定ARP
• 網際控制報文協議ICMP
• 網際組管理協議IGMP
  

虛擬互連網路

沒有一種單一的網路能夠適應所有使用者的需求。
從一般的概念上來講，將網路互相串連起來要使用一些中間裝置。根據中間裝置所在的層次，可以有四種中間裝置：
（1）物理層使用的轉寄站
（2）資料連結層使用的橋接器或橋接器
（3）網路層使用的路由器
（4）網路層以上使用的網關
當中間裝置是轉寄站或是橋接器時，僅僅將網路擴大，而從網路層的角度看，仍然是一個網路，並不稱之為網路互連。
互連起來的各種物理網路的異構性本來是客觀存在的，但是我們利用IP協議就可以使這些效能各異的網路在網路層上看起來好像是一個統一的網路。使用IP協議的虛擬互連網路可以簡稱為IP網。使用IP網的好處是：當IP網上的主機進行通訊時，就好像在一個單個網路上通訊一樣，它們看不見互連的各網路的具體異構細節。

分類的IP地址（IPv4）

在TCP/IP體系中，IP地址是一個最基本的概念。

IP地址及其表示方法

整個網際網路就是一個單一的、抽象的網路。IP地址就是給網際網路上的每一個主機（或路由器）的每一個介面分配一個在全世界範圍是唯一的32位標識符。
IP地址的編址方法共經過了三個曆史階段：
（1）分類的IP地址（1981年）
（2）子網的劃分（1985年）
（3）構成超網（1993年）

分類的IP地址

將IP地址劃分為若干個固定類，每一類地址都由兩個固定長度的欄位組成，其中第一個欄位為網路號，標識主機所在的網路，在整個互連網範圍內必須唯一。第二個是主機號，標識該主機（或路由器），在所在網路內必須唯一。由此可見IP地址在整個網際網路範圍內是唯一的。
IP地址 ::={<網路號>,<主機號>}

其中A、B、C三類為單播地址，D類用於組播，E類留以後用（1981年的以後，此圖中有誤，E類地址僅規定前四位為1）。
從IP地址結構來看，IP地址並不僅僅指明一個主機，而且還指明了主機所串連到的網路。

A類地址的網路號欄位佔1個位元組，只有7位可用，可以指派的網路數為126個。由於IP地址中全0表示“this”。網路號全0表示為“本網路”，網路號位127保留作為本地軟體環回測試本主機的進程之間通訊使用。這就是為什麼為126個的原因。
C類地址的網路號佔24位（3個位元組），所以主機號僅佔據1個位元組，可以指派253個主機。由於IP地址中，全0的主機號欄位表示該IP地址是“本主機”所串連到的單個網路地址，而全1表示所有的，因此全1的主機號表示該網路上的所有主機。

IP地址有以下特點：
（1）每個IP地址都由網路號和主機號組成。 IP地址是一種分等級的地址結構。（便於IP地址管理機構分配IP地址，節省路由器查表時間）
（2）實際上IP地址是標誌一個主機（或路由器）和一條鏈路的介面。（註：路由器至少有兩個IP地址）
（3）按照網際網路的觀點，一個網路是指具有相同網路號的主機的集合，因此用轉寄站或橋接器串連起來的若干個區域網路仍為同一個網路。
（4）在IP地址中，所有分配到的網路號的網路都是平等的。

IP地址與硬體地址

從層次角度看，物理地址是資料連結層和物理層使用的地址，而IP地址是網路層和以上各層使用的地址，是一種邏輯地址。

1. 在IP層抽象的互連網上只能看到IP資料報。
2. 路由器只根據目的站的IP地址的網路號進行路由選擇。
3. 在區域網路的鏈路層，只能看見MAC幀。
4. IP層抽象的互連網卻屏蔽了下層這些很複雜的細節。只要在網路層上討論問題，就能夠使用統一的、抽象的IP地址研究主機和主機或路由器之間的通訊。

電腦網路——網際層簡介