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網工:IP協議與IP地址

IP協議(Internet Protocol)

TCP/IP體系中的網路層協議,是方便計算機網路通訊息的協議。
IP協議報頭資料結構

  1. 版本:4位二進位制,標識版本號。
  2. 頭部長度:標識IP協議對的頭部長度,該欄位表示的的單位數是32bit,常用值為5,也是可取值的最小值,表示報頭為20位元組,最大值是15,表示報頭60位元組;如果有額外的 IP 的 options 選項,還得加上 option 的長度。
  3. 服務型別:8位,指定特殊欄位的處理方式。分為兩部分:優先權和Tos。後改為區分服務(Differentiated Services,DS)。前6位構成了區分程式碼點(Distinguish Services Code Points,DSCP)和顯示擁塞通知(Explicit Congestion Notification,ECN)欄位,DSCP用於定義64個不同服務類別,而ECN用於通知擁塞。
  4. 總長度:16位,單位為位元組。頭部加資料的長度,所以資料報最大的長度為2的16次冪減1等於6535位元組,又由於MTU限制,乙太網單個IP資料報的長度不能高於1500位元組,所以超過部分進行分段,則總長度為所有分片資料包的和。
  5. 識別符號:長度16位,同一資料分段後其識別符號一致,便於重灌成原來的資料報。
  6. 標識欄位:3位,第一位不使用。第二位為0表示不分片,1表示允許分片。第三位,1表示該分片後還有其他分片,0表示該分片為資料報的最後一個分片。
  7. 分片偏移欄位:13位,單位為8位元組,每個分片長度是8位元組的整數倍。用以標識該分片在其分片前所在的資料中的位置。當某個 IP 大包分成多片時,各個分片是不按順序達到目的地的,IP 包根據分片的偏移量進行重組包。
  8. 生存時間:8位,用來設定資料報最多所經過的網路節點數,用於防止無限轉發。每經過一個節點生存時間減1,變成0時資料報會被拋棄。
  9. 頭部校驗:16位,校驗 IP 協議頭,判斷IP協議頭是否正確傳輸。沒有采用複雜的CRC編碼,而是對頭部中16位元進行二進位制反碼求和。
  10. 協議欄位:8位,指明IP所封裝大的上層協議型別。
  11. 源地址、目的地址:各32位,用來標識資料的傳送主機和接收主機的ip。
  12. 可選欄位(options):長度可變1-40位元組不等,用來定義一些任選項(記錄路徑、時間戳等)。

IPV4地址

類似於電話話號碼,有了電話號碼你就能與該電話的主人通話。擁有一個主機的IP地址就能與目標主機通訊。TCP/IP協議規定用32位2進位制數標識主機的地址。形式為:1100 0110.0000 0000.0000 0000.0000 0001,中間使用“.”分開不同的位元組。由於資料太長帶來了操作和記憶上的不方便,於是上面的地址又可以表示為198.0.0.1,所以我們就將IP的這種表示方法稱為“點分十進位制

  1. IP地址分類
    在這裡插入圖片描述

A類地址

  • 二進位制時固定最高1位為0。
  • 第一個位元組的後7位用來標識網路,後三個位元組用來標識主機。
  • 常用於大型網路
  • 範圍:1.0.0.0-126.255.255.255
  • 10.0.0.0-10.255.255.255為私有地址不在網際網路上使用,只用在區域網中。
  • 127.X.X.X為迴環地址,(典型127.0.0.1,向自己傳送流量)傳送資料到該地址不會離開裝置到網路中,而是直接送回本主機。該地址既可以作為自己的目標地址又可以作為源地址,是一個虛地址。

B類地址

  • 最高2位為10。
  • 前兩個位元組用來標識網路,後兩個位元組用來標識主機。
  • 常用於大、中型網路。
  • 範圍:128.0.0.0-191.255.255.255
  • 私有地址:172.16.0.0-172.31.255.255
  • 保留地址:169.254.X.X。如果PC上設定IP地址的是自動獲取,而PC又沒有找到合法的IP地址,那麼最後PC機會獲得保留地址中的一個IP地址。

C類地址

  • 二進位制時固定最高2位為110
  • 前三個位元組用來標識網路,最後一個位元組用來標識主機
  • 主要用於小型網路
  • 範圍:192.0.0.0-223.255.255.255
  • 私有地址192.168.0.0-192.168.255.255

D類地址

  • 二進位制時固定最高4位位1110
  • 組播地址,用作組播
  • 不區分網路地址與主機地址
  • 範圍:224.0.0.0-239.255.255.255

E類地址

  • 二進位制時固定最高5位為11110
  • 範圍:240.0.0.0-247.255.255.255

幾類特殊的IP地址

地址名稱地址格式特點可否作為源地址可否作為目的地址
有限廣播255.255.255.255(網路與主機欄位全1)不被路由,會被送到相同物理網段上的所有主機NY
直接廣播主機欄位全1,如:192.1.1.255廣播會被路由,並會發送到專門網路上的每臺主機NY
網路地址主機位全0,如192.168.1.0表示一個子網NN
全0地址0.0.0.0代表任意主機YN
迴環地址127.X.X.X向自己傳送資料YY