《互联网IP地址》PPT课件
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14
3．受限广播地址
受限广播地址是在本网络内部进行广播的一种广 播地址。TCP/IP规定，32比特全为“1”的IP地址 用于本网络内的广播。 受限广播地址的一般表达式为： {<Network-number>，<Host-umber>}={-1, -1} 其点分十进制表示为：255.255.255.255。 受限广播地址只能作为目的地址。 路由器隔离受限广播，因特网不支持全网络范围 的广播。
13
2．直接广播地址
直接广播向某个网络上所有的主机发送报文。 TCP/IP规定，主机号各位全部为“1”的IP 地址用于广播，叫作广播地址。 直接广播 地址的一般表达式为：
{<Network-number>，<Host-number>}={<Networknumber>, -1}
这里的“-1”表示全“1”。 直接广播地址只能作为目的地址。
21
划分子网的方法是将IP地址的主机号部分划分成两 部分，拿出一部分来标识子网，另一部分仍然作为 主机号。带子网标识的IP地址结构如图3-9所示。
划分后IP地址由三部分组成：网络号、子网号以及 主机号。因此，IP地址可以表示为：
IP-address ::= {<Network-number>，<Subnetnumber>，<Host-number>}
返回 18
3.4 私有网络地址
因特网地址分配机构为私有网络保留了三组IP地址 （RFC 1918），任何位于防火墙和代理服务器后 面的私有网络都可以使用这三组地址。这三组保留 地址如下： A类：10.0.0.0～10.255.255.255 B类：172.16.0.0～172.31.255.255 C类：192.168.0.0～192.168.255.255 节省大量的IP地址，缓解IP地址不足的问题。 借助于代理服务器的网络地址转换（NAT）功能， 隐藏私有网络的地址框架，保证私有网络的安全。
20
3.6 子网及子网掩码
一个标准的A类、B类和C类网络可以进一步划分
为子网。子网划分技术能够使单块网络地址横跨
几个物理网络，这样路由器所连接的多个物理网 络可以是同属于一个网络的不同子网。 划分子网的原因： （1）有效地利用地址空间。 （2）便于进行管理。 （3）可以隔离广播和通信，减少网络拥塞。 （4）出于安全方面的考虑。 （5）由于历史的原因和应用的需要。
16
5．环回地址 环回地址（Loopback Address）是用于网络软 件测试以及本机进程之间通信的特殊地址。 A类网络地址127.X.X.X被用作环回地址。 环回地址的一般表达式为： {<Network-number>，<Host-number>}={127, any>} 习惯上采用127.0.0.1作为环回地址，命名为 localhost。
17
环回接口对IP数据报的处理过程如图3-6所示。
IP 输入函数 IP 输出函数
是
目的 IP 地址是 环回地址？ 否
放入 IP 输入队列
是
目的 IP 地址与 本接口的 IP 地址相同？ 否
是
目的 IP 地址是 广播地址/组播地址？ 否
根据帧类型 进行分用
地址解析
图 3-6
环回接口对 IP 数据报的处理
第3章 IP地址
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 IP地址 分类IP地址 特殊IP地址 私有网络地址 IP地址配置 子网及子网掩码 超网 无类地址
1
3.1 IP地址
地址是标识对象所处位置的标识符。传输中的信 息带有源地址和目的地址，分别标识通信的源结 点和目的结点。
返回
3.3 特殊IP地址
在IP地址中有些地址并不是用来标识主机的， 这些地址具有特殊意义。
特殊地址：
网络地址
直接广播地址
有限广播地址
本网络地址
环回地址
12
1．网络地址
因特网上的每个网络都有一个IP地址，其主机号部 分为“0”。 网络地址的一般表达式为： {<Network-number>，<Host-number>}={<Networknumber>，0} 该地址用于标识网络，不能分配给主机，因此不能 作为数据的源地址和目的地址。
返回 19
3.5 IP地址配置
为了确保网络上的主机能够正常工作，在为主机配 置IP地址时，应遵守以下原则： 同一物理网络上的所有主机应该采用相同的网络号； 在一个网络中主机号必须是惟一的； 主机号不能为全“1”(主机号为全“1”是广播地址)； 主机号不能为全“0”(主机号为全“0”表示网络)； 因特网上的网络号必须是惟一的； 网络号不能为全“1”； 网络号不能为全“0”(“0”表示一个本地网)； 返回 网络号不能以127开头(127是环回地址)。
10
在因特网的地址中包含了网络信息。当一个 路由器或网关连到多个网络上时，每个网络 都会给路由器或网关分配一个IP地址，每个 地址对应于一个物理连接。
因特网地址的本质是标识主机的网络连接。
图3-5给出了多宿主设备的地址配置。
203.16.21.0 203.16.21.1 203.16.20.0 203.16.20.1 203.16.22.1 203.16.22.0 图 3-5 IP 地址标识网络连接 203.16.22.2 路由器 多宿主主机 203.16.21.2
8
D类地址的范围为224.0.0.0～239.255.255.255，每 个地址对应一个组，发往某一组播地址的数据将 被该组中的所有成员接收。D类地址的第一个字 节的取值范围为224～239。有些D类地址已经分 配用于特殊用途。 E类地址为保留地址，可以用于实验目的。 E类地址的范围: 240.0.0.0 ～ 255.255.255.254， E类地址的第一个字节的取值范围为240～255。
（3）综合考虑子网数和子网中的主机数后， 确定一个符合要求的子网掩码。
（4）确定标识每个子网的网络号。 （5）确定每个子网上可以使用的主机号的范 围。
例：假设已经得到一个B类网络地址 160.46.0.0。要求把整个网络划分成18个不 同的子网，该网络的最大的段要求1800个可 供主机寻址的地址。 想要提供18个子网，必须占用主机地址的5 比特。除去子网号为全“0”和全“1”的子网 外，5比特可以提供30个可用的子网（252=30）。这样，子网掩码为： 255.255.248.0。每个子网可以容纳的主机 数为211-2=2046，可以满足要求。表3-3给 出了各个子网的地址、子网中主机IP地址的 范围以及子网的直接广播地址。
不同的物理网络技术（底层网络技术）通常具有 不同的地址结构和不同的地址长度。
在一个物理网络中，每个结点都至少有一个机器可 识别的地址，该地址叫作物理地址。物理地址又称 为硬件地址、MAC地址或第二层地址。
物理地址有两个特点：不一致性和不唯一性。
2
在进行网络互联时首先要解决的问题是物理 网络地址的统一问题。 因特网在网络层（IP层）完成地址的统一工 作，将不同物理网络的地址统一到具有全球 惟一性的IP地址上，IP层所用到的地址叫作 因特网地址，又叫IP地址。
9
表3-1 各类网络地址块的示例
类 别 A类 起始地址
86.0.0.0
结束地址
86.255.255.255 188.6.255.255 206.8.2.255
网络地址
86.0.0.0 188.6.0.0 206.8.2.0
主机地址范围
86.0.0.1～ 86.255.255.254 188.6.0.1～ 188.6.255.254 206.8.2.1～ 206.8.2.254
究竟拿出多少比特作为子网号来标识子网，取决 于子网的数量和子网的规模。
各类网络的主机号的比特数用p表示，如果从p比 特主机号中拿出m比特来划分子网，则剩下n=pm比特用于标识主机。 m比特可以标识2m个子网，但一般不建议使用m 比特子网号为全“0”和全“1”的子网，原因是有 些路由协议并不同时发布网络地址和子网掩码。 这样，m比特实际可以划分2m-2个可用的子网。
n比特可以标识2n台主机，但n比特为全“0”时用 于标识子网，为全“1”时用于表示子网广播地址。 这样，n比特主机号实际可以标识2n-2台主机。
通常规划一个网络时划分子网的步骤如下： （1）确定需要多少个子网号来惟一标识每一 个子网。 （2）确定需要多少个主机号来标识每个物理 网络 (子网)上的每台主机。
网络号 （ Network-number）
主 机 号（ Host-number）
网络号 （ Network-number）子网号 （Subnet-number）主机号（ Host-number） 图 3-9 带子网的 IP 地址结构
在划分子网后，我们如何知道网络号、子网 号以及主机号的长度呢？为此，TCP/IP采用 了子网掩码。 子网掩码是一个32位的二进制数字，指定了 子网标识和主机号的分界点。子网掩码中对 应于网络号和子网号的所有比特都被设为1， 而对应于主机号的所有比特都被设为0。 TCP/IP协议使用子网掩码判断目的主机是位 于本地子网，还是位于远程子网。 获得子网地址的方法是将子网掩码和IP地址 进行按位“与”运算。
IP 层 互联网地址— IP 地址
网络接口层 物理网络 A 地址 物理网络 B 地址
… …
物理网络 N 地址
图 3-1 用 IP 地址统一物理网络地址
因特网沿用了ARPANET的思想，仍然采用 层次型地址。IP地址由网络号和主机号构成。 表示为：
IP-address ::= {<Network-number>, <Host-number>}
返回
5
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3.2
分类IP地址
传统的因特网采用分类地址。IP定义了五类IP地址： A类、B类、C类、D类和E类。
第一字节 A 类： 0 B 类： 10 C 类： 110 D 类： E 类： 1110 1111 图 3-3 互联网 IP 地址类别
6
第二字节
第三字节
第四字节
第一字节取值 0～ 127 128～ 191 192～ 223 224～ 239 240～ 255
网络号 1 字节 2 字节 3 字节
主机号 3 字节 2 字节 1 字节
各类网络所占因特网地址空间的比例如图3-4所示。
50% A类 231 25% B类 230 图 3-4 互联网 IP 地址空间 12.5% C类 229 6.25% 6.25% D 类 E类 228 228
A类地址第一个字节的最高位固定为0，另外7比特可 变的网络号可以标识128个网络（0～127），0一般 不用，127用作环回地址。主机号为全0时用于表示 网络地址，主机号为全1时用于表示广播地址，这两 个主机号不能用来标识主机。
A类地址的第一个字节的取值范围为0～127。
B类地址第一个字节的最高2比特固定为10。 B类地址的第一个字节的取值范围为128～191。 C类地址第一个字节的最高3比特固定为110。 C类地址的第一个字节的取值范围为192～223。 D类地址用于组播（multicasting），因此，D类 地址又称为组播地址。
网络号 （Network-number） 主机号（Host-number）
网络标识(网络号)的长度决定整个因特网中能 包含多少个网络。 主机标识(主机号)的长度决定每个网络能容 纳多少台主机。
IPv4地址长度为32比特（IPv6规定地址长度 为128比特）。 IPv4的地址空间为232，4 294 967 296个IP地址。 IP地址一般用点分十进制数表示，也可以用 二进制或十六进制表示。
15
4．本网络地址 本网络特定主机地址的一般表达式为： {<Network-number>，<Hostnumber>}={0,Hostnumber>} 本网络特定主机地址只能作为目的地址。 本网络本主机地址的一般表达式为： {<Network-number>，<Host-number>}={0, 0} 本网络本主机地址的点分十进制表示为： 0.0.0.0。 本网络本主机地址只能作为源地址。
广播地址
86.255.255.255 188.6.255.255 206.8.2.255
B类 188.6.0.0 C类 206.8.2.0
每个网络都要占用两个IP地址，一个用于标识 网络，一个用于网络广播。每个网络使用该网 络地址块的起始地址作为网络地址，该地址仅 作为网络的标识，主要用在网络路由中。网络 地址块的结束地址被用作该网络的广播地址。
3．受限广播地址
受限广播地址是在本网络内部进行广播的一种广 播地址。TCP/IP规定，32比特全为“1”的IP地址 用于本网络内的广播。 受限广播地址的一般表达式为： {<Network-number>，<Host-umber>}={-1, -1} 其点分十进制表示为：255.255.255.255。 受限广播地址只能作为目的地址。 路由器隔离受限广播，因特网不支持全网络范围 的广播。
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2．直接广播地址
直接广播向某个网络上所有的主机发送报文。 TCP/IP规定，主机号各位全部为“1”的IP 地址用于广播，叫作广播地址。 直接广播 地址的一般表达式为：
{<Network-number>，<Host-number>}={<Networknumber>, -1}
这里的“-1”表示全“1”。 直接广播地址只能作为目的地址。
21
划分子网的方法是将IP地址的主机号部分划分成两 部分，拿出一部分来标识子网，另一部分仍然作为 主机号。带子网标识的IP地址结构如图3-9所示。
划分后IP地址由三部分组成：网络号、子网号以及 主机号。因此，IP地址可以表示为：
IP-address ::= {<Network-number>，<Subnetnumber>，<Host-number>}
返回 18
3.4 私有网络地址
因特网地址分配机构为私有网络保留了三组IP地址 （RFC 1918），任何位于防火墙和代理服务器后 面的私有网络都可以使用这三组地址。这三组保留 地址如下： A类：10.0.0.0～10.255.255.255 B类：172.16.0.0～172.31.255.255 C类：192.168.0.0～192.168.255.255 节省大量的IP地址，缓解IP地址不足的问题。 借助于代理服务器的网络地址转换（NAT）功能， 隐藏私有网络的地址框架，保证私有网络的安全。
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3.6 子网及子网掩码
一个标准的A类、B类和C类网络可以进一步划分
为子网。子网划分技术能够使单块网络地址横跨
几个物理网络，这样路由器所连接的多个物理网 络可以是同属于一个网络的不同子网。 划分子网的原因： （1）有效地利用地址空间。 （2）便于进行管理。 （3）可以隔离广播和通信，减少网络拥塞。 （4）出于安全方面的考虑。 （5）由于历史的原因和应用的需要。
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5．环回地址 环回地址（Loopback Address）是用于网络软 件测试以及本机进程之间通信的特殊地址。 A类网络地址127.X.X.X被用作环回地址。 环回地址的一般表达式为： {<Network-number>，<Host-number>}={127, any>} 习惯上采用127.0.0.1作为环回地址，命名为 localhost。
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环回接口对IP数据报的处理过程如图3-6所示。
IP 输入函数 IP 输出函数
是
目的 IP 地址是 环回地址？ 否
放入 IP 输入队列
是
目的 IP 地址与 本接口的 IP 地址相同？ 否
是
目的 IP 地址是 广播地址/组播地址？ 否
根据帧类型 进行分用
地址解析
图 3-6
环回接口对 IP 数据报的处理
第3章 IP地址
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 IP地址 分类IP地址 特殊IP地址 私有网络地址 IP地址配置 子网及子网掩码 超网 无类地址
1
3.1 IP地址
地址是标识对象所处位置的标识符。传输中的信 息带有源地址和目的地址，分别标识通信的源结 点和目的结点。
返回
3.3 特殊IP地址
在IP地址中有些地址并不是用来标识主机的， 这些地址具有特殊意义。
特殊地址：
网络地址
直接广播地址
有限广播地址
本网络地址
环回地址
12
1．网络地址
因特网上的每个网络都有一个IP地址，其主机号部 分为“0”。 网络地址的一般表达式为： {<Network-number>，<Host-number>}={<Networknumber>，0} 该地址用于标识网络，不能分配给主机，因此不能 作为数据的源地址和目的地址。
返回 19
3.5 IP地址配置
为了确保网络上的主机能够正常工作，在为主机配 置IP地址时，应遵守以下原则： 同一物理网络上的所有主机应该采用相同的网络号； 在一个网络中主机号必须是惟一的； 主机号不能为全“1”(主机号为全“1”是广播地址)； 主机号不能为全“0”(主机号为全“0”表示网络)； 因特网上的网络号必须是惟一的； 网络号不能为全“1”； 网络号不能为全“0”(“0”表示一个本地网)； 返回 网络号不能以127开头(127是环回地址)。
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在因特网的地址中包含了网络信息。当一个 路由器或网关连到多个网络上时，每个网络 都会给路由器或网关分配一个IP地址，每个 地址对应于一个物理连接。
因特网地址的本质是标识主机的网络连接。
图3-5给出了多宿主设备的地址配置。
203.16.21.0 203.16.21.1 203.16.20.0 203.16.20.1 203.16.22.1 203.16.22.0 图 3-5 IP 地址标识网络连接 203.16.22.2 路由器 多宿主主机 203.16.21.2
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D类地址的范围为224.0.0.0～239.255.255.255，每 个地址对应一个组，发往某一组播地址的数据将 被该组中的所有成员接收。D类地址的第一个字 节的取值范围为224～239。有些D类地址已经分 配用于特殊用途。 E类地址为保留地址，可以用于实验目的。 E类地址的范围: 240.0.0.0 ～ 255.255.255.254， E类地址的第一个字节的取值范围为240～255。
（3）综合考虑子网数和子网中的主机数后， 确定一个符合要求的子网掩码。
（4）确定标识每个子网的网络号。 （5）确定每个子网上可以使用的主机号的范 围。
例：假设已经得到一个B类网络地址 160.46.0.0。要求把整个网络划分成18个不 同的子网，该网络的最大的段要求1800个可 供主机寻址的地址。 想要提供18个子网，必须占用主机地址的5 比特。除去子网号为全“0”和全“1”的子网 外，5比特可以提供30个可用的子网（252=30）。这样，子网掩码为： 255.255.248.0。每个子网可以容纳的主机 数为211-2=2046，可以满足要求。表3-3给 出了各个子网的地址、子网中主机IP地址的 范围以及子网的直接广播地址。
不同的物理网络技术（底层网络技术）通常具有 不同的地址结构和不同的地址长度。
在一个物理网络中，每个结点都至少有一个机器可 识别的地址，该地址叫作物理地址。物理地址又称 为硬件地址、MAC地址或第二层地址。
物理地址有两个特点：不一致性和不唯一性。
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在进行网络互联时首先要解决的问题是物理 网络地址的统一问题。 因特网在网络层（IP层）完成地址的统一工 作，将不同物理网络的地址统一到具有全球 惟一性的IP地址上，IP层所用到的地址叫作 因特网地址，又叫IP地址。
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表3-1 各类网络地址块的示例
类 别 A类 起始地址
86.0.0.0
结束地址
86.255.255.255 188.6.255.255 206.8.2.255
网络地址
86.0.0.0 188.6.0.0 206.8.2.0
主机地址范围
86.0.0.1～ 86.255.255.254 188.6.0.1～ 188.6.255.254 206.8.2.1～ 206.8.2.254
究竟拿出多少比特作为子网号来标识子网，取决 于子网的数量和子网的规模。
各类网络的主机号的比特数用p表示，如果从p比 特主机号中拿出m比特来划分子网，则剩下n=pm比特用于标识主机。 m比特可以标识2m个子网，但一般不建议使用m 比特子网号为全“0”和全“1”的子网，原因是有 些路由协议并不同时发布网络地址和子网掩码。 这样，m比特实际可以划分2m-2个可用的子网。
n比特可以标识2n台主机，但n比特为全“0”时用 于标识子网，为全“1”时用于表示子网广播地址。 这样，n比特主机号实际可以标识2n-2台主机。
通常规划一个网络时划分子网的步骤如下： （1）确定需要多少个子网号来惟一标识每一 个子网。 （2）确定需要多少个主机号来标识每个物理 网络 (子网)上的每台主机。
网络号 （ Network-number）
主 机 号（ Host-number）
网络号 （ Network-number）子网号 （Subnet-number）主机号（ Host-number） 图 3-9 带子网的 IP 地址结构
在划分子网后，我们如何知道网络号、子网 号以及主机号的长度呢？为此，TCP/IP采用 了子网掩码。 子网掩码是一个32位的二进制数字，指定了 子网标识和主机号的分界点。子网掩码中对 应于网络号和子网号的所有比特都被设为1， 而对应于主机号的所有比特都被设为0。 TCP/IP协议使用子网掩码判断目的主机是位 于本地子网，还是位于远程子网。 获得子网地址的方法是将子网掩码和IP地址 进行按位“与”运算。
IP 层 互联网地址— IP 地址
网络接口层 物理网络 A 地址 物理网络 B 地址
… …
物理网络 N 地址
图 3-1 用 IP 地址统一物理网络地址
因特网沿用了ARPANET的思想，仍然采用 层次型地址。IP地址由网络号和主机号构成。 表示为：
IP-address ::= {<Network-number>, <Host-number>}
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Biblioteka Baidu
3.2
分类IP地址
传统的因特网采用分类地址。IP定义了五类IP地址： A类、B类、C类、D类和E类。
第一字节 A 类： 0 B 类： 10 C 类： 110 D 类： E 类： 1110 1111 图 3-3 互联网 IP 地址类别
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第二字节
第三字节
第四字节
第一字节取值 0～ 127 128～ 191 192～ 223 224～ 239 240～ 255
网络号 1 字节 2 字节 3 字节
主机号 3 字节 2 字节 1 字节
各类网络所占因特网地址空间的比例如图3-4所示。
50% A类 231 25% B类 230 图 3-4 互联网 IP 地址空间 12.5% C类 229 6.25% 6.25% D 类 E类 228 228
A类地址第一个字节的最高位固定为0，另外7比特可 变的网络号可以标识128个网络（0～127），0一般 不用，127用作环回地址。主机号为全0时用于表示 网络地址，主机号为全1时用于表示广播地址，这两 个主机号不能用来标识主机。
A类地址的第一个字节的取值范围为0～127。
B类地址第一个字节的最高2比特固定为10。 B类地址的第一个字节的取值范围为128～191。 C类地址第一个字节的最高3比特固定为110。 C类地址的第一个字节的取值范围为192～223。 D类地址用于组播（multicasting），因此，D类 地址又称为组播地址。
网络号 （Network-number） 主机号（Host-number）
网络标识(网络号)的长度决定整个因特网中能 包含多少个网络。 主机标识(主机号)的长度决定每个网络能容 纳多少台主机。
IPv4地址长度为32比特（IPv6规定地址长度 为128比特）。 IPv4的地址空间为232，4 294 967 296个IP地址。 IP地址一般用点分十进制数表示，也可以用 二进制或十六进制表示。
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4．本网络地址 本网络特定主机地址的一般表达式为： {<Network-number>，<Hostnumber>}={0,Hostnumber>} 本网络特定主机地址只能作为目的地址。 本网络本主机地址的一般表达式为： {<Network-number>，<Host-number>}={0, 0} 本网络本主机地址的点分十进制表示为： 0.0.0.0。 本网络本主机地址只能作为源地址。
广播地址
86.255.255.255 188.6.255.255 206.8.2.255
B类 188.6.0.0 C类 206.8.2.0
每个网络都要占用两个IP地址，一个用于标识 网络，一个用于网络广播。每个网络使用该网 络地址块的起始地址作为网络地址，该地址仅 作为网络的标识，主要用在网络路由中。网络 地址块的结束地址被用作该网络的广播地址。