2_华为IPRAN培训文档：TCP&IP
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Internet互联网功能特征描述灵活性 自由免费Fra bibliotekIP技术
可扩展性
全球化的公有性技术
开放性
可互通性 异构介质互通
灵活、开放、扩展是Internet发展壮大的根本原因
Page 7
互联网标准组织IETF的组织架构
• • 互联网协会（ISOC：Internet SOCiety）
• 国际的、非盈利组织，其作用是促进互联网 在全球范围的应用。
• 地址转换（NAT）
实现采用私网访问互联网
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特殊IP地址
网络部分 Any Any 127 全”0” 主机部分 全”0” 全”1” Any 地址类型 网络地址 广播地址 环回地址 所有网络 用途 代表一个网段 特定网段的所有节点 环回测试 华为VRP路由器 用于指定默认路由
全”1”
Class C
1 1 1 0
Multicast Address
Class D
1 1 1 1 0
Reserved
Class E
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IP地址类型
• 公有地址
公有地址（Public address）由Inter NIC（Internet Network Information Center 因特网信息中心）负责。这些IP地址分配给注册并向Inter NIC提出申请的 组织机构。通过它直接访问因特网
5
4 3
公司中跑邮局的送信职员
邮局中的排序、调度工人 邮局中的装拆箱工人 邮局中的搬运工人
Page 12
2 1
将数据转换为可通过物理介质 传送的电子信号（比特流）
TCP/IP模型
主机A 4 3 2 1 应用层 路由器 网络层 主机B 应用层
传输层
网络层 网络 接口层 网络 1
传输层
网络层 网络 接口层 网络 2
•众所周知，在电话通讯中，电话用 户是靠电话号码来识别的。同样， 在网络中为了区别不同的计算机， 也需要给计算机指定一个号码，这 个号码就是“IP地址”。
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IP地址－互联网的门牌号
• IP地址唯一标识一台网络设备，由4个字节，32 比特组成
192 .
8 bits
168 .
8 bits
1 .
广播地址
本网段所有节点
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掩码（Address Mask）
• 掩码用来标识IP地址的网络部分和主机部分。 • 32 bits长，用点分十进制表示 A类地址掩码：255.0.0.0，用/8表示 B类地址掩码：255.255.0.0，用/16表示 C类地址掩码：255.255.255.0，用/24表示
Host(24bits)
Class A
1 0
Host(16bits)
Class B
192.0.0.0~ 223.255.255.255 224.0.0.0~ 239.255.255.255 240.0.0.0~ 255.255.255.255
1 1 0
Network(21bits)
Host(8bits)
IP
以太网尾部 4B
以太网驱动程序
IP头部 20-60B
TCP头部
用户数据
20-60B Ethernet Frame 46-1500字节
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小结
OSI 7 6 5 4 应用层 表示层 TCP/IP
VS
应用层
5
会话层
传输层 网络层 数据链路层 物理层
路由器 交换机
传输层
网络层 数据链路层 物理层
8 bits
1 1 1 1 1 1 1 1
2
7
2
6
2
5
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4
2 16
3
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1
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0
128
64
32
1
128 + 64 + 32 + 16 + 8 + 4 + 2 + 1 = 255 8 bits
1 1 1 0 1 0 0 1
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2
2
2
1
2
0
1*128
1*64
1*32
0*16
1*8
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目 录
1
IP网络的起源和背景 TCP/IP协议 IP地址简介
2
3
Page 3
IP技术的发展历程
1969年：ARPAnet 成为计算机网络诞 生的标志 计算机文本交互： 56Kbps，4个节点 网络的健壮性，高 度自愈宗旨（冷战 产物，军事用途）
分组技术产生
1983年，ARPAnet 从NCP完成到 TCP/IP的迁移，互 联网雏形形成 数据通讯标准 TCP/IP建立（IPv4） 1984年，斯坦福大 学教授成立思科公司 T1--1.544Mpps
• 负责IETF活动和标准制定程序的管理工作，8 大领域
•
互联网编号分配机构（IANA：Internet Assigned Number authority）
• 负责分配和互联网协议相关的参数，如IP地 址、自治域号（AS number）等
IP技术相关协议大都遵从RFC标准
• •
工作组（WG：Work Group） 互联网研究任务组（IRTF: Internet Research Task Force）
4 3 2 1
3
2 1
•TCP/IP成功的关键的End-to-End的架构原则，简单来说就是负责的 业务处理尽量放到主机上，让网络尽量简单，只处理报文转发。
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目 录
1
IP网络的起源和背景 TCP/IP协议 IP地址简介
2
3
Page 17
地址的概念
• Internet 上的每台主机(Host)都有 一个唯一的IP地址。IP协议就是使 用这个地址在主机之间传递信息， 这是Internet 能够运行的基础。 • IP地址就像是我们的家庭住址一样， 如果你要写信给一个人，你就要知 道他（她）的地址，这样邮递员才 能把信送到。计算机发送信息是就 好比是邮递员，它必须知道唯一的 “家庭地址”才能不至于把信送错 人家。只不过我们的地址使用文字 来表示的，计算机的地址用十进制 数字表示。
老板
公司中简报老板、 替老板写信的助理 公司中收寄信、写信封与 拆信封的秘书
高层: 负责 主机 之间 的数 据传 输
底层: 负责 网络 数据 传输
7 6
提供应用程序间通信 处理数据格式、数据加密等 建立、维护和管理会话 建立主机端到端连接 （数据段） 寻址和路由选择（三层包） 提供介质访问、链路 管理等（二层帧）
• 专业研究小组
Page 8
IP技术的发展趋势及走向
电信化 - MPLS-TP/OAM - 安全: 如LTE的IPSec 等 - 扩展性
IPv6 - 双栈 （IPv4/IPv6） - 过渡及转换技术： DS-Lite，6RD， CGN等
移动化 - 支持固定互联网 向移动互联网的 转变 - 移动IP
IP & ATM之争 IP成为承载网主流 技术 宽带接入技术逐步 出现，ISDN、xDSL、 Cable Modem、 以太网技术 千兆以太网（1G）
视频存储（3D及高 清视频） IPv6规模试点 云计算、物联网起 步 100G/200G/400G
移动回传IP化
60年代
2010年代
未来
运营商转型（固网智能化、 核心网IP化）：长途语音 的分组化及IP承载） WWW产生，互联网 基站IP化（WCDMA R5） 开始向社会大众普及 分组化的视频业务（IPTV） HTTP、FTP技术规模应用， IPv6试验网建设 内容以文本、图片为主 万兆以太网（10G）及 IPv6进入标准制定阶段 40G POS T3--45Mpps
• 私有IP地址
私有地址（Private address）属于非注册地址，专门为组织机构内部使用 A类网段： 10.0.0.0~10.255.255.255 B类网段： 172.16.0.0~172.31.255.255 C类网段： 192.168.0.0~192.168.255.255
2012-10-24
Security Level:
TCP&IP 技术基础
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Huawei Confidential
前
言
• IP RAN以分组传送的方式实现对业务的承载，IP技术是整个分组传 送的基础。 • 本课程在介绍IP网络的起源和背景的同时，重点介绍TCP/IP模型， IP地址的结构和分类。
0*4
0*2
1*1
128 + 64 + 32 + 0 + 8 + 0 + 0 + 1 = 233
Page 20
IP地址分类
• 首字节法则
1.0.0.0~ 126.255.255.255 128.0.0.0~ 191.255.255.255
0
Network (7bits) Network(14bits)
ISOC
IAB
IRTF IANA IANA RFC
WG WG
“the IETF”
互联网架构委员会（IAB：Internet Architecture Board）
• 技术咨询团体，负责定义整个互联网的架构 和长期发展规划。
IESG
Area Area Area
•
互联网工程指导组（IESG：Internet Engineering Steering Group）
TCP 提供进程间 可靠传输服务； UDP 提供进程间 数据包传输服务， 不保证可靠，也 尽力而为。
Page 14
TCP/IP协议栈的封装
用户数据 应用程序 App头部 TCP头部 TCP头部 用户数据
TCP
TCP Segment
IP Packet 以太网头部 14B IP头部 用户数据 用户数据
网络 接口层
TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol)的简写， 传输控制协议/因特网互联协议，又叫网络通讯协议，这个协议是 Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础。
Page 13
TCP/IP协议体系
IP 提供“尽力而 为”数据包传递 服务。无连接， 为每个包确定路 径，不保证可靠。
未来业务需求 未来业务需求 展望 展望
云承载 - 数据中心互联网 - 物联网 - 云网络的需求
视频 - 支持互联网业 务向视频业务 转变 - 视频存储
Page 9
小结
• 经过近40年的发展，电信业发生了三大变革：从模拟到 数字、从TDM到IP/Internet、从固定到移动，IP技术均 渗透其中 • 基于TCP/IP的Internet，逐步壮大和完善，从固定互联 网逐步向移动互联网演进 • 物联网/云计算的承载技术依然是IP技术（IPv4/IPv6）
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目 录
1
IP网络的起源和背景
2
3
TCP/IP协议
IP地址简介
Page 11
OSI参考模型
• OSI RM－开放系统互连参考模型（Open System Interconnection Reference Model）：层次化设计，降低复杂度。实现开放系统环境中的互
连性、互操作性和应用的可移植性。 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
1992年，Internet主干 网ANSNET建立
Page 4
计算机网络和互联网推动了IP的高速发展
LAN
LAN
本地资源共享
音乐
① ④
② ③
局域网（local Area Network）
影视
应用
报刊
LAN
书籍
LAN LAN WAN
LAN
LAN WAN
物联网（Internet of things）
70年代
1973年，Vint Cerf 和Robert kahn开发 TCP/IP协议（传输控 制协议/网际协议） 网络模型（OSI/RM） 1974年，OSI 七层开 放系统互连参考模型 层次化设计：互通性、 互操作性和应用的可 移植性 1976年，以太网出现
80年代
90年代
2000年代
Internet 互联网
遵从TCP/IP协议，将大大小小计算机网络互联为全球的Internet。
Page 5
当前Internet互联网的规模
2010年的INTERNET 12亿计算机用户，20亿互联网用户，50亿移动用户
2008年的INTERNET流量约5～6EB（1EB＝ 10亿GB），2013年预计达56EB
IP地址
192
168
1
1
And
192
168
1
0
地址掩码
255
255
255
0
网络地址
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IP地址及子网掩码
8 bits
5
8 bits
11000000 10101000 00000001 00000101
32比特
• IP地址分为两部分：网络部分和主机部分 IP地址 网络地址 主机地址
• 网络地址：唯一标识一个网段（比如区号） • 主机地址：唯一标识网段内的主机设备（楼栋和门牌号）
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二进制和十进制转化
Internet互联网功能特征描述灵活性 自由免费Fra bibliotekIP技术
可扩展性
全球化的公有性技术
开放性
可互通性 异构介质互通
灵活、开放、扩展是Internet发展壮大的根本原因
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互联网标准组织IETF的组织架构
• • 互联网协会（ISOC：Internet SOCiety）
• 国际的、非盈利组织，其作用是促进互联网 在全球范围的应用。
• 地址转换（NAT）
实现采用私网访问互联网
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特殊IP地址
网络部分 Any Any 127 全”0” 主机部分 全”0” 全”1” Any 地址类型 网络地址 广播地址 环回地址 所有网络 用途 代表一个网段 特定网段的所有节点 环回测试 华为VRP路由器 用于指定默认路由
全”1”
Class C
1 1 1 0
Multicast Address
Class D
1 1 1 1 0
Reserved
Class E
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IP地址类型
• 公有地址
公有地址（Public address）由Inter NIC（Internet Network Information Center 因特网信息中心）负责。这些IP地址分配给注册并向Inter NIC提出申请的 组织机构。通过它直接访问因特网
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公司中跑邮局的送信职员
邮局中的排序、调度工人 邮局中的装拆箱工人 邮局中的搬运工人
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将数据转换为可通过物理介质 传送的电子信号（比特流）
TCP/IP模型
主机A 4 3 2 1 应用层 路由器 网络层 主机B 应用层
传输层
网络层 网络 接口层 网络 1
传输层
网络层 网络 接口层 网络 2
•众所周知，在电话通讯中，电话用 户是靠电话号码来识别的。同样， 在网络中为了区别不同的计算机， 也需要给计算机指定一个号码，这 个号码就是“IP地址”。
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IP地址－互联网的门牌号
• IP地址唯一标识一台网络设备，由4个字节，32 比特组成
192 .
8 bits
168 .
8 bits
1 .
广播地址
本网段所有节点
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掩码（Address Mask）
• 掩码用来标识IP地址的网络部分和主机部分。 • 32 bits长，用点分十进制表示 A类地址掩码：255.0.0.0，用/8表示 B类地址掩码：255.255.0.0，用/16表示 C类地址掩码：255.255.255.0，用/24表示
Host(24bits)
Class A
1 0
Host(16bits)
Class B
192.0.0.0~ 223.255.255.255 224.0.0.0~ 239.255.255.255 240.0.0.0~ 255.255.255.255
1 1 0
Network(21bits)
Host(8bits)
IP
以太网尾部 4B
以太网驱动程序
IP头部 20-60B
TCP头部
用户数据
20-60B Ethernet Frame 46-1500字节
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小结
OSI 7 6 5 4 应用层 表示层 TCP/IP
VS
应用层
5
会话层
传输层 网络层 数据链路层 物理层
路由器 交换机
传输层
网络层 数据链路层 物理层
8 bits
1 1 1 1 1 1 1 1
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64
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128 + 64 + 32 + 16 + 8 + 4 + 2 + 1 = 255 8 bits
1 1 1 0 1 0 0 1
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目 录
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IP网络的起源和背景 TCP/IP协议 IP地址简介
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IP技术的发展历程
1969年：ARPAnet 成为计算机网络诞 生的标志 计算机文本交互： 56Kbps，4个节点 网络的健壮性，高 度自愈宗旨（冷战 产物，军事用途）
分组技术产生
1983年，ARPAnet 从NCP完成到 TCP/IP的迁移，互 联网雏形形成 数据通讯标准 TCP/IP建立（IPv4） 1984年，斯坦福大 学教授成立思科公司 T1--1.544Mpps
• 负责IETF活动和标准制定程序的管理工作，8 大领域
•
互联网编号分配机构（IANA：Internet Assigned Number authority）
• 负责分配和互联网协议相关的参数，如IP地 址、自治域号（AS number）等
IP技术相关协议大都遵从RFC标准
• •
工作组（WG：Work Group） 互联网研究任务组（IRTF: Internet Research Task Force）
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•TCP/IP成功的关键的End-to-End的架构原则，简单来说就是负责的 业务处理尽量放到主机上，让网络尽量简单，只处理报文转发。
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目 录
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IP网络的起源和背景 TCP/IP协议 IP地址简介
2
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地址的概念
• Internet 上的每台主机(Host)都有 一个唯一的IP地址。IP协议就是使 用这个地址在主机之间传递信息， 这是Internet 能够运行的基础。 • IP地址就像是我们的家庭住址一样， 如果你要写信给一个人，你就要知 道他（她）的地址，这样邮递员才 能把信送到。计算机发送信息是就 好比是邮递员，它必须知道唯一的 “家庭地址”才能不至于把信送错 人家。只不过我们的地址使用文字 来表示的，计算机的地址用十进制 数字表示。
老板
公司中简报老板、 替老板写信的助理 公司中收寄信、写信封与 拆信封的秘书
高层: 负责 主机 之间 的数 据传 输
底层: 负责 网络 数据 传输
7 6
提供应用程序间通信 处理数据格式、数据加密等 建立、维护和管理会话 建立主机端到端连接 （数据段） 寻址和路由选择（三层包） 提供介质访问、链路 管理等（二层帧）
• 专业研究小组
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IP技术的发展趋势及走向
电信化 - MPLS-TP/OAM - 安全: 如LTE的IPSec 等 - 扩展性
IPv6 - 双栈 （IPv4/IPv6） - 过渡及转换技术： DS-Lite，6RD， CGN等
移动化 - 支持固定互联网 向移动互联网的 转变 - 移动IP
IP & ATM之争 IP成为承载网主流 技术 宽带接入技术逐步 出现，ISDN、xDSL、 Cable Modem、 以太网技术 千兆以太网（1G）
视频存储（3D及高 清视频） IPv6规模试点 云计算、物联网起 步 100G/200G/400G
移动回传IP化
60年代
2010年代
未来
运营商转型（固网智能化、 核心网IP化）：长途语音 的分组化及IP承载） WWW产生，互联网 基站IP化（WCDMA R5） 开始向社会大众普及 分组化的视频业务（IPTV） HTTP、FTP技术规模应用， IPv6试验网建设 内容以文本、图片为主 万兆以太网（10G）及 IPv6进入标准制定阶段 40G POS T3--45Mpps
• 私有IP地址
私有地址（Private address）属于非注册地址，专门为组织机构内部使用 A类网段： 10.0.0.0~10.255.255.255 B类网段： 172.16.0.0~172.31.255.255 C类网段： 192.168.0.0~192.168.255.255
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Security Level:
TCP&IP 技术基础
HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.
Huawei Confidential
前
言
• IP RAN以分组传送的方式实现对业务的承载，IP技术是整个分组传 送的基础。 • 本课程在介绍IP网络的起源和背景的同时，重点介绍TCP/IP模型， IP地址的结构和分类。
0*4
0*2
1*1
128 + 64 + 32 + 0 + 8 + 0 + 0 + 1 = 233
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IP地址分类
• 首字节法则
1.0.0.0~ 126.255.255.255 128.0.0.0~ 191.255.255.255
0
Network (7bits) Network(14bits)
ISOC
IAB
IRTF IANA IANA RFC
WG WG
“the IETF”
互联网架构委员会（IAB：Internet Architecture Board）
• 技术咨询团体，负责定义整个互联网的架构 和长期发展规划。
IESG
Area Area Area
•
互联网工程指导组（IESG：Internet Engineering Steering Group）
TCP 提供进程间 可靠传输服务； UDP 提供进程间 数据包传输服务， 不保证可靠，也 尽力而为。
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TCP/IP协议栈的封装
用户数据 应用程序 App头部 TCP头部 TCP头部 用户数据
TCP
TCP Segment
IP Packet 以太网头部 14B IP头部 用户数据 用户数据
网络 接口层
TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol)的简写， 传输控制协议/因特网互联协议，又叫网络通讯协议，这个协议是 Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础。
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TCP/IP协议体系
IP 提供“尽力而 为”数据包传递 服务。无连接， 为每个包确定路 径，不保证可靠。
未来业务需求 未来业务需求 展望 展望
云承载 - 数据中心互联网 - 物联网 - 云网络的需求
视频 - 支持互联网业 务向视频业务 转变 - 视频存储
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小结
• 经过近40年的发展，电信业发生了三大变革：从模拟到 数字、从TDM到IP/Internet、从固定到移动，IP技术均 渗透其中 • 基于TCP/IP的Internet，逐步壮大和完善，从固定互联 网逐步向移动互联网演进 • 物联网/云计算的承载技术依然是IP技术（IPv4/IPv6）
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目 录
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IP网络的起源和背景
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TCP/IP协议
IP地址简介
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OSI参考模型
• OSI RM－开放系统互连参考模型（Open System Interconnection Reference Model）：层次化设计，降低复杂度。实现开放系统环境中的互
连性、互操作性和应用的可移植性。 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
1992年，Internet主干 网ANSNET建立
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计算机网络和互联网推动了IP的高速发展
LAN
LAN
本地资源共享
音乐
① ④
② ③
局域网（local Area Network）
影视
应用
报刊
LAN
书籍
LAN LAN WAN
LAN
LAN WAN
物联网（Internet of things）
70年代
1973年，Vint Cerf 和Robert kahn开发 TCP/IP协议（传输控 制协议/网际协议） 网络模型（OSI/RM） 1974年，OSI 七层开 放系统互连参考模型 层次化设计：互通性、 互操作性和应用的可 移植性 1976年，以太网出现
80年代
90年代
2000年代
Internet 互联网
遵从TCP/IP协议，将大大小小计算机网络互联为全球的Internet。
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当前Internet互联网的规模
2010年的INTERNET 12亿计算机用户，20亿互联网用户，50亿移动用户
2008年的INTERNET流量约5～6EB（1EB＝ 10亿GB），2013年预计达56EB
IP地址
192
168
1
1
And
192
168
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地址掩码
255
255
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网络地址
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IP地址及子网掩码
8 bits
5
8 bits
11000000 10101000 00000001 00000101
32比特
• IP地址分为两部分：网络部分和主机部分 IP地址 网络地址 主机地址
• 网络地址：唯一标识一个网段（比如区号） • 主机地址：唯一标识网段内的主机设备（楼栋和门牌号）
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二进制和十进制转化