【電腦網路】IPv4編址及子網劃分

標籤：

　　在討論IP編址之前，我們需要討論一下主機與路由器連入網路的方法。一台主機通常只有一條鏈路連結到網路；當主機中的IP想發送一個資料報時，它就在鏈路上發送，主機與物理鏈路之間的邊界叫做介面（interface）。現在考慮一套路由器及其介面。因為路由器的任務是從鏈路上接收資料報並將這些資料報從某些其他鏈路轉寄出去，所以路由器必須擁有兩條或更多條鏈路與它連結。路由器與它的任意一條鏈路之間的邊界也叫做介面。因此，一台路由器有多個介面，每個路由器有一條鏈路。因為每台主機與路由器都能發送和接收IP資料報，所以IP要求每台主機和路由器介面都擁有自己的IP地址。因此，一個IP地址在技術上是與一個介面相關聯的，而不是與包括該介面的主機或路由器相關聯的。

　　每個IP地址長度為32位元（等於4位元組），因此總共有大概40（232）億個可能的IP地址。這些地址一般按照所謂點分十進位記法（dotted-decimal notation）的方式書寫，即地址中的每個位元組用十進位形式書寫，各位元組之間用句號（點）隔開。例如，地址193.32.216.9的二進位記法是：11000001 00100000 11011000 00001001。在全球網際網路中，每台主機和路由器上的每個介面都必須有一個全球唯一的IP地址（在NAT後面的除外。

　　傳統的IP地址是分類的地址。分為A、B、C、D、E五類。無論哪類IP地址，都是由網路號和主機號兩部分組成。其中，網路號代表主機所串連的網路，主機號代表該主機或路由器中的地址。

　　分類的IP地址如下所示：

 

特殊的IP地址：

有一些IP地址用於表示特殊用途，不用作主機IP地址：

　　

　　與子網相關：

　　主機號全為0表示網路本身。比如，在192.168.0.0/24的子網中，192.168.0.0表示這個子網本身。

　　主機號全為1表示本網路的廣播位址。比如，在192.168.0.0/24的子網中，192.168.0.255表示這個子網的廣播位址。

　　0.0.0.0表示整個TCP/IP網路。

　　255.255.255.255表示整個TCP/IP網路的廣播位址。對本機來說，這個地址指本網段內（同一廣播域）的所有主機。這個地址不能被路由器轉寄。

 

　　保留地址：

　　A類：127.X.X.X （127.0.0.0~127.255.255.255）是為環回介面預留的。根據慣例，大多數系統把IP地址127.0.0.1分配給這個介面，並命名為localhost。一個傳給環回介面的IP資料報不能在任何網路上。

　　B類：169.42.X.X 如果主機使用了動態主機設定協議（Dynamic Host Configuration Protocol, DHCP）功能自動獲得一個IP地址，那麼當動態主機設定協議伺服器（DHCP伺服器）發生故障，或回應時間太長而超出了一個系統規定的時間，系統會分配這樣一個地址。如果發現主機IP地址是一個這樣的地址，該主機的網路大都不能正常運行。

　　私人地址：

　　私人IP地址值用於LAN,不用於WLAN串連。因此私人IP地址不能直接用於Internet，必須通過網關理由NAT把私人IP地址轉換為Internet中合法的全球IP地址後才能用於Internet。私人IP地址有效解決了IP地址不足的問題，私人IP地址網段如下：

　　A類：10.0.0.0 ~ 10.255.255.255

　　B類：172.16.0.0 ~ 172.31.255.255

　　C類：192.168.0.0 ~ 192.168.255.255

 

CIDR：

　　CIDR（無類別域間選路，Classless Interdomain Routing)是在使用變長子網路遮罩(VLSM)的基礎上提出的一種消除A、B、C類網路劃分，並且可以在軟體的支援下實現超網構造的一種IP地址的網路劃分方法。這樣可以大幅度提高IP地址空間的利用率，並減小路由表的大小，提高路由器的路由轉寄能力。

　　注意，路由協議可以分為有類路由協議和無類路由協議。有類路由協議的資料包中不包括子網路遮罩。所以只有無類路由協議才（RIPv2, BGP,OSPF）才可以支援CIDR。

　　CIDR的主要特點如下:

　　1) 消除了傳統的A、B、C類地址以及子網的概念。這樣IP地址分為兩部分：網路首碼、主機號。

　　CIDR使用斜線記法，即IP地址/網路首碼所佔位元數。其中，網路首碼所佔位元數對應於網路號的部分，等效於子網路遮罩中連續1的部分。

　　2）將網路首碼都相同的連續的IP地址組合成“CIDR地址塊”。一個CIDR地址塊可以包括多個A、B、C類地址，這種地址的彙總稱為路由彙總，或稱為構成超網。路由彙總使得路由表中的一個項目可以表示很多個原來傳統分類地址的路由，有利於減少路由之間的路由選擇資訊的交換，從而提高網路效能。

 

參考資料：

　　1.《電腦網路-自頂向下方法》（第四版） 2.7/4.4

　　2. 《王道程式員求職寶典》

　　3. http://baike.baidu.com/view/39496.htm

　　4. http://baike.baidu.com/view/2558390.htm

【電腦網路】IPv4編址及子網劃分