INTERNET计算机网络技术及应用 第二章 IP地址与域名
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第二章 IP地址与域名
§2.1 IP地址
一、IP地址 地址 •IP地址 地址是一个32位的二进制地址，它唯一的标识 地址 了一台主机，用于主机与主机之间的通信。 Internet网是由若干台计算机互联而成的，机器间 采用TCP/IP协议进行通信。为了能正确访问每台机器， 必须能唯一标识每一台计算机。在Internet网中，我们 采用IP地址。
机构性域 COM EDU GOV INT MIL NET ORG 表示的机构或组织类型(美国 表示的机构或组织类型 美国) 美国 盈利性的商业实体 教育机构或设施 非军事性政府或组织 国际性(NATO)机构 军事机构或设施 网络资源或组织 非盈利性组织机构
图2-4 DNS主要的机构性顶级域域名
地理性的顶级域： Internet给每一个国家(美国除外)分配了一个 顶级域名，例如中国的顶级域名为cn。 我国的二级域名注册也遵循机构性域名 和地理性域名注册办法。在我国的二级域名 中，按机构性注册的有edu(教育)，com(商业)， Go(政府)，AC(科研)，Net(网络)等，按地理 位置的有BJ(北京)，gs(甘肃)等。
(网络号，0)，表明是远地网络 (本地网络，主机号)，表明是本地网络
当一个IP分组到达时，依据它的目的地址查询 路由表。若是远地网络，则转发至下一个路由器； 若是本地网络，则送至相应的主机。若找不到， 则按某种方式转发。采用这种方式构造的路由表 空间极省。 但当引入子网概念后，路由表中本地网的 路由格式略有改变，格式为： (本地网，子网，0)，表明是本地网中其它子网 (本地网，本地子网，主机号)，表明是本地网中本子网
•IP地址的层次结构 为便于寻址，IP地址分为二部分编码：网络 号和主机号。在Internet网中，IP地址是唯一的， 即没有两台主机有相同的IP地址，但可能存在这 样的情况，一台主机同时联入了多个网络，这时， 这台主机就会有多个IP地址。
•IP地址的分类：
Internet体系结构委员会规定IP地址分为A， B，C，D，E等5类，分别对应于不同类型的网 络，如下图2-1所示：
Network 0 A B C D E 0 1 7 8 Network Host 31
1.0.0.0 －127. 255. 255. 255
12 15 16 0 10 Network Host 0 2 3 110 Network 23 Biblioteka Baidu4 Host
31
128.0.0.0－191. 255. 255. 255
•地址空间的分配
地址类 A B C
网络号 7 14 21
最大网络数 128 16384 2097152
主机号 24 16 8
最大主机数 1677216 65536 256
•IP地址授权 由ISP(Internet Service Providers)分配IP地址。 ISP与IANA(Internet Assigned Number Authority)协调，保证了Internet网上网络号一致。
§2.2 DNS域名系统
一、引论
• 机器间采用IP地址进行通信。 • 应用程序允许用户输一个域名来表示计算机。
例如，当我们要标明一个E-mail的接收者时，可以 输入一个字符串(yang@mail.lzu.edu.cn)来标 识，其中@的左部标识了E-mail的接收者， @的右部标识了接收者所使用的E-mail服务 @ E-mail 器。同样，在 http://www.lzu.edu.cn 中， http://的右部也标识了一个www服务器的位 置。
mechanical
geography
int
com
edu
gov
mil
org
net
cn com
us
nl
edu lzu
…
phy wolf fluit
图2-3 Internet的域名空间
在上图的树型结构中，所有的叶节点表示的 域不再包子域(但可能有多台机器)，即一个叶节 点域可能只含有一台机器，但也可能表示一个 学校，拥有若干台主机。 顶级域可分为二类：机构性或地理性。机 构性的顶级域如下图2-4所示：
•IP地址的十进制数表示 IP地址可分类四个十进制数字字段，中间用点隔开。
32 位的二进制 IP 地址 00110100 00000110 00000101 00000010 00001010 10000000 00110000 00000000 00000010 11111111 等价的十进制 IP 地址 00000000 129.52.6.0 00000011 00100101 00000011 00000000 192.5.48.3 10.2.0.37 128.10.2.3 128.12.8255.0
这样，该公司可建62个LAN(0，63保留)，每 一个可有1022台主机(0，1023保留)。
按这种方式，从外界是看不到子网的， 因此，建立一个新的子网不需要NIC分配网 络号，也不需要改变外部数据库。下面我们 简单讨论子网的寻址过程。首先说明IP分组 在路由器(Router)中的处理过程。每个路由 器都有一张路由表，格式是：
这样，子网K的路由器就可将IP分组分发到 其它子网和本子网的所有主机上，而不需知道其 它子网的任何细节。事实上，子网K的路由器只 需与上表(称为子网掩码 Subnet mask)作一次AND 运算，滤去主机号就可得出IP分组所要到达的子 网号。
例如，一个IP分组到达某一子网的路由器， 该分组的目的地址为130.50.15.6，与子网掩码 (255.255.252.0)作AND运算后： 10000010.00110010.00001100.00000110 11111111.11111111.11111100.00000000 10000010.00110010.00001100.00000000 得到130.50.12.0(即后二字节为00001100.00000000， 子网网络号为3)。查路由表后将IP分组转发到子网 上3上去，再由子网3的路由器分发到相应的主机。
尽管域名对用户很方便，但计算机却不使用它。 这主要有二方面的原因，第一：计算机操作二进制 形式的IP地址更为方便。第二IP地址相对于域名可 占用较少的存贮空间，需要较少的传输时间。因此， 尽管应用程序允许用户使用域名，但基本的网络协 议却使用IP地址。这要求我们在进行计算机间通信 以前，需将域名转换成对应的IP地址。在多数情况 下，这种转换是自动的，对用户透明，IP地址存在 内存中，只用于收发数据报。
10000001 11000000 00001010 10000000 10000000
•IP地址分类与十进制表示 网络号的分配由NIC(Network Information Center) 完成，这样可以保证IP地址的唯一性。 区分给定的IP地址是属于哪一类可以通过其第 一个字段的十进制值来区分：
地址分配：NIC Network Information Center 全0 本主机 即0.0.0.0 全1 本地广播 即255.255.255.255 Host 全1 远地广播 Network 全0 本地网 前7位为1 测试地址 即127.0.0.0 图2-1 IP地址分类
A类地址：第一个字节为网络号，高端第1位为0， 后三个字节为主机号，用于大型网络，主机数可达 224台； B类地址：前二个字节为网络编号，高端前二位 为10，后二个字节为主机号，用于中型网络，主机 数可达216台； C类地址：前三个字节为网络编号，高端前三位 为110，最后一个字节为主机号，用于较小型网络， 主机数可达28台； D类地址：高端前四位为1110，后面是成组地址， 作为网络测试用； E类地址：高端为前五位为11110，保留。
当我们要产生一个新域时，必需申请一个域 名。例如：兰州大学希望在CERNET上注册 lzu.edu.cn，它必需获得edu.cn的同意。按这种方 式，域名不会产生冲突，每个域都管理着它的子 域。一旦新域产生并注册，它可产生子域，且不 需上级域认可。例如，lzu.edu.cn可产生 CS.lzu.edu.cn，CS：计算机科学系； net.lzu.edu.cn，NT: 网络中心。
31
192.0.0.0－223. 255. 255. 255
0 3 4 1110 Multicast address 0 4 5 1111 Reserved for future use
31
224.0.0.0－239. 255. 255. 255
31
224.0.0.0－247. 255. 255. 255
•寻址例解：
prefix 128.10
router
prefix 128.211
128.10.0.1
128.10.0.2
128.211.6.115 128.211.28.4
prefix 10
prefix 195.5.48
10.0.0.37
10.0.0.49
192.5.48.3
192.5.48.45
二、子网 如上所述，一个网络中的所有主机都具有相 同的网络号。当网络数增加时，IP地址的这种特 性可能令产生问题。例如：某单位开始时有一个 C类地址的局域网在Internet上，随后，由业务发 展，它拥有的机器数超过254台。这时，它需要 第二个C类地址，同时它还可能建立了不同类型 的LAN也需要不同的IP地址。网络号是由NIC分 发的，分发范围是世界性的，不断申请IP地址不 是个好方法。
二、DNS的名字空间 的名字空间 管理一个巨大而又时刻在变化的名字集极为复 杂，在邮政系统中，信件的名字管理要求寄信人填 写清楚国家、省(或州)、城市、街道等信息。很明显， 采用这种方式，如下的二个地址是不会混淆的。 1.甘肃兰州大学物理学院 杨孔庆 2.甘肃兰州大学计算机系 李志斌
DNS的域名管理方式与邮政系统相同，Internet 被分成若干个顶级域(top_level domains)，每个域包 含若干台机器，每个顶级域可被为若干个子域，子 域可再划分，所有这些域可如下图2-3表示：
将计算机的域名转换成对应的IP地址的过程 是一个典型的C/S过程。域名数据库并没放在单 一的机器上，而是分布在Internet上，形成一个树 型结构，当一个应用程序需要进行转换时，它成 为DNS的客户(C)，向名字服务器发送一个转换请 求，服务器根据客户提供的域名找到相应的IP地 址，并将IP地址作为应答信息，传回给应用程序， 若服务器不能完成转换，则它也将成为另一服务 器的客户，这个过程一直到转换完成。
对于这个问题，我们考虑这样一种解决途径： 允许一个网络在内部分裂成若干个网络，而对外 部网络却仍维持一个独立的网络。在Internet中， 我们将这若干个网络都称为子网(Subnet)。 例如：若某单位开始时有一B类地址，它可以对 B 主机从1～256编号，这时，若需建第二个 LAN，它可将16位主机号分为二部分，上6 位定为子网号，而下10位定为主机号，如 下图2-2所示：
若为1～127，则该IP地址为A类地址； 若为128～191，则该IP地址为B类地址； 若为192～233，则该IP地址为C类地址； 若为224～239，则该IP地址为D类地址； 若为240～254，则该IP地址为E类地址；
•例： 兰州大学的E-mail服务器地址为：202.201.0.131， 其第一字段为202在192到233之间，因此，该IP地址 为C类地址。
机器名可以根据爱好起名，对于提供Internet 服务的机器而言，一般按机器的提供服务进行注 册。例如： mail.lzu.edu.cn。 cn：中国的域名 edu：教育机构或设施的域名 lzu：兰州大学的域名 mail：E-mail邮件服务器 FTP.hunu.edu.cn: FTP文件传输服务器 www.hunu.edu.cn: www服务器
三、资源记录(Resource record) 资源记录 每个域，无论是一台主机或是一个顶级域， 都有相关的资源记录集。对于单台主机，最普 通的资源记录是IP地址，但也存在着许多其他 种类的资源记录。当解析器请求DNS解析一个 域名时，它所得到的是与该域名有关的资源记 录。因此，DNS的功能实际上就是把域名映射 到资源记录上。
§2.1 IP地址
一、IP地址 地址 •IP地址 地址是一个32位的二进制地址，它唯一的标识 地址 了一台主机，用于主机与主机之间的通信。 Internet网是由若干台计算机互联而成的，机器间 采用TCP/IP协议进行通信。为了能正确访问每台机器， 必须能唯一标识每一台计算机。在Internet网中，我们 采用IP地址。
机构性域 COM EDU GOV INT MIL NET ORG 表示的机构或组织类型(美国 表示的机构或组织类型 美国) 美国 盈利性的商业实体 教育机构或设施 非军事性政府或组织 国际性(NATO)机构 军事机构或设施 网络资源或组织 非盈利性组织机构
图2-4 DNS主要的机构性顶级域域名
地理性的顶级域： Internet给每一个国家(美国除外)分配了一个 顶级域名，例如中国的顶级域名为cn。 我国的二级域名注册也遵循机构性域名 和地理性域名注册办法。在我国的二级域名 中，按机构性注册的有edu(教育)，com(商业)， Go(政府)，AC(科研)，Net(网络)等，按地理 位置的有BJ(北京)，gs(甘肃)等。
(网络号，0)，表明是远地网络 (本地网络，主机号)，表明是本地网络
当一个IP分组到达时，依据它的目的地址查询 路由表。若是远地网络，则转发至下一个路由器； 若是本地网络，则送至相应的主机。若找不到， 则按某种方式转发。采用这种方式构造的路由表 空间极省。 但当引入子网概念后，路由表中本地网的 路由格式略有改变，格式为： (本地网，子网，0)，表明是本地网中其它子网 (本地网，本地子网，主机号)，表明是本地网中本子网
•IP地址的层次结构 为便于寻址，IP地址分为二部分编码：网络 号和主机号。在Internet网中，IP地址是唯一的， 即没有两台主机有相同的IP地址，但可能存在这 样的情况，一台主机同时联入了多个网络，这时， 这台主机就会有多个IP地址。
•IP地址的分类：
Internet体系结构委员会规定IP地址分为A， B，C，D，E等5类，分别对应于不同类型的网 络，如下图2-1所示：
Network 0 A B C D E 0 1 7 8 Network Host 31
1.0.0.0 －127. 255. 255. 255
12 15 16 0 10 Network Host 0 2 3 110 Network 23 Biblioteka Baidu4 Host
31
128.0.0.0－191. 255. 255. 255
•地址空间的分配
地址类 A B C
网络号 7 14 21
最大网络数 128 16384 2097152
主机号 24 16 8
最大主机数 1677216 65536 256
•IP地址授权 由ISP(Internet Service Providers)分配IP地址。 ISP与IANA(Internet Assigned Number Authority)协调，保证了Internet网上网络号一致。
§2.2 DNS域名系统
一、引论
• 机器间采用IP地址进行通信。 • 应用程序允许用户输一个域名来表示计算机。
例如，当我们要标明一个E-mail的接收者时，可以 输入一个字符串(yang@mail.lzu.edu.cn)来标 识，其中@的左部标识了E-mail的接收者， @的右部标识了接收者所使用的E-mail服务 @ E-mail 器。同样，在 http://www.lzu.edu.cn 中， http://的右部也标识了一个www服务器的位 置。
mechanical
geography
int
com
edu
gov
mil
org
net
cn com
us
nl
edu lzu
…
phy wolf fluit
图2-3 Internet的域名空间
在上图的树型结构中，所有的叶节点表示的 域不再包子域(但可能有多台机器)，即一个叶节 点域可能只含有一台机器，但也可能表示一个 学校，拥有若干台主机。 顶级域可分为二类：机构性或地理性。机 构性的顶级域如下图2-4所示：
•IP地址的十进制数表示 IP地址可分类四个十进制数字字段，中间用点隔开。
32 位的二进制 IP 地址 00110100 00000110 00000101 00000010 00001010 10000000 00110000 00000000 00000010 11111111 等价的十进制 IP 地址 00000000 129.52.6.0 00000011 00100101 00000011 00000000 192.5.48.3 10.2.0.37 128.10.2.3 128.12.8255.0
这样，该公司可建62个LAN(0，63保留)，每 一个可有1022台主机(0，1023保留)。
按这种方式，从外界是看不到子网的， 因此，建立一个新的子网不需要NIC分配网 络号，也不需要改变外部数据库。下面我们 简单讨论子网的寻址过程。首先说明IP分组 在路由器(Router)中的处理过程。每个路由 器都有一张路由表，格式是：
这样，子网K的路由器就可将IP分组分发到 其它子网和本子网的所有主机上，而不需知道其 它子网的任何细节。事实上，子网K的路由器只 需与上表(称为子网掩码 Subnet mask)作一次AND 运算，滤去主机号就可得出IP分组所要到达的子 网号。
例如，一个IP分组到达某一子网的路由器， 该分组的目的地址为130.50.15.6，与子网掩码 (255.255.252.0)作AND运算后： 10000010.00110010.00001100.00000110 11111111.11111111.11111100.00000000 10000010.00110010.00001100.00000000 得到130.50.12.0(即后二字节为00001100.00000000， 子网网络号为3)。查路由表后将IP分组转发到子网 上3上去，再由子网3的路由器分发到相应的主机。
尽管域名对用户很方便，但计算机却不使用它。 这主要有二方面的原因，第一：计算机操作二进制 形式的IP地址更为方便。第二IP地址相对于域名可 占用较少的存贮空间，需要较少的传输时间。因此， 尽管应用程序允许用户使用域名，但基本的网络协 议却使用IP地址。这要求我们在进行计算机间通信 以前，需将域名转换成对应的IP地址。在多数情况 下，这种转换是自动的，对用户透明，IP地址存在 内存中，只用于收发数据报。
10000001 11000000 00001010 10000000 10000000
•IP地址分类与十进制表示 网络号的分配由NIC(Network Information Center) 完成，这样可以保证IP地址的唯一性。 区分给定的IP地址是属于哪一类可以通过其第 一个字段的十进制值来区分：
地址分配：NIC Network Information Center 全0 本主机 即0.0.0.0 全1 本地广播 即255.255.255.255 Host 全1 远地广播 Network 全0 本地网 前7位为1 测试地址 即127.0.0.0 图2-1 IP地址分类
A类地址：第一个字节为网络号，高端第1位为0， 后三个字节为主机号，用于大型网络，主机数可达 224台； B类地址：前二个字节为网络编号，高端前二位 为10，后二个字节为主机号，用于中型网络，主机 数可达216台； C类地址：前三个字节为网络编号，高端前三位 为110，最后一个字节为主机号，用于较小型网络， 主机数可达28台； D类地址：高端前四位为1110，后面是成组地址， 作为网络测试用； E类地址：高端为前五位为11110，保留。
当我们要产生一个新域时，必需申请一个域 名。例如：兰州大学希望在CERNET上注册 lzu.edu.cn，它必需获得edu.cn的同意。按这种方 式，域名不会产生冲突，每个域都管理着它的子 域。一旦新域产生并注册，它可产生子域，且不 需上级域认可。例如，lzu.edu.cn可产生 CS.lzu.edu.cn，CS：计算机科学系； net.lzu.edu.cn，NT: 网络中心。
31
192.0.0.0－223. 255. 255. 255
0 3 4 1110 Multicast address 0 4 5 1111 Reserved for future use
31
224.0.0.0－239. 255. 255. 255
31
224.0.0.0－247. 255. 255. 255
•寻址例解：
prefix 128.10
router
prefix 128.211
128.10.0.1
128.10.0.2
128.211.6.115 128.211.28.4
prefix 10
prefix 195.5.48
10.0.0.37
10.0.0.49
192.5.48.3
192.5.48.45
二、子网 如上所述，一个网络中的所有主机都具有相 同的网络号。当网络数增加时，IP地址的这种特 性可能令产生问题。例如：某单位开始时有一个 C类地址的局域网在Internet上，随后，由业务发 展，它拥有的机器数超过254台。这时，它需要 第二个C类地址，同时它还可能建立了不同类型 的LAN也需要不同的IP地址。网络号是由NIC分 发的，分发范围是世界性的，不断申请IP地址不 是个好方法。
二、DNS的名字空间 的名字空间 管理一个巨大而又时刻在变化的名字集极为复 杂，在邮政系统中，信件的名字管理要求寄信人填 写清楚国家、省(或州)、城市、街道等信息。很明显， 采用这种方式，如下的二个地址是不会混淆的。 1.甘肃兰州大学物理学院 杨孔庆 2.甘肃兰州大学计算机系 李志斌
DNS的域名管理方式与邮政系统相同，Internet 被分成若干个顶级域(top_level domains)，每个域包 含若干台机器，每个顶级域可被为若干个子域，子 域可再划分，所有这些域可如下图2-3表示：
将计算机的域名转换成对应的IP地址的过程 是一个典型的C/S过程。域名数据库并没放在单 一的机器上，而是分布在Internet上，形成一个树 型结构，当一个应用程序需要进行转换时，它成 为DNS的客户(C)，向名字服务器发送一个转换请 求，服务器根据客户提供的域名找到相应的IP地 址，并将IP地址作为应答信息，传回给应用程序， 若服务器不能完成转换，则它也将成为另一服务 器的客户，这个过程一直到转换完成。
对于这个问题，我们考虑这样一种解决途径： 允许一个网络在内部分裂成若干个网络，而对外 部网络却仍维持一个独立的网络。在Internet中， 我们将这若干个网络都称为子网(Subnet)。 例如：若某单位开始时有一B类地址，它可以对 B 主机从1～256编号，这时，若需建第二个 LAN，它可将16位主机号分为二部分，上6 位定为子网号，而下10位定为主机号，如 下图2-2所示：
若为1～127，则该IP地址为A类地址； 若为128～191，则该IP地址为B类地址； 若为192～233，则该IP地址为C类地址； 若为224～239，则该IP地址为D类地址； 若为240～254，则该IP地址为E类地址；
•例： 兰州大学的E-mail服务器地址为：202.201.0.131， 其第一字段为202在192到233之间，因此，该IP地址 为C类地址。
机器名可以根据爱好起名，对于提供Internet 服务的机器而言，一般按机器的提供服务进行注 册。例如： mail.lzu.edu.cn。 cn：中国的域名 edu：教育机构或设施的域名 lzu：兰州大学的域名 mail：E-mail邮件服务器 FTP.hunu.edu.cn: FTP文件传输服务器 www.hunu.edu.cn: www服务器
三、资源记录(Resource record) 资源记录 每个域，无论是一台主机或是一个顶级域， 都有相关的资源记录集。对于单台主机，最普 通的资源记录是IP地址，但也存在着许多其他 种类的资源记录。当解析器请求DNS解析一个 域名时，它所得到的是与该域名有关的资源记 录。因此，DNS的功能实际上就是把域名映射 到资源记录上。