ip 寻址

硬件地址
说明： （1）IP地址放在IP数据报的首部 （在网络层以上使用）。 （2）硬件地址放在MAC帧的首部 （在链路层以下使用）。
从不同层次上看IP地址和硬件地址
H1 IP1
路由器R1 路由器R2 IP1→IP2 IP1→IP2 IP1→IP2
H2
IP2
IP3
IP4 IP5
HA4 HA5
IP6 IP2
①
主机A运行
ARP
注意：
为了减少网络之 一的通信量，主机A的 发送ARP请求分组时， 并将自己的IP和物理 映射地址写入ARP请求， 当 B 收到后，将A的 IP和物理地址写到B的 Cache中。
②
广播发送一个ARP请求分组 （如B主机的IP地址）
③
B收到ARP请求分组 发现自己的IP 向A发送一个ARP响应分组
E类
11110
现在仅能申请到的B、C类实际上只是获得一个网络号 net—id，各主机号host—id，则由单位自行分配。
IP地址的使用范围 地址 最大 类别 网络 数 第一个可 最后一个可 用的网络 用的网络号 号 每个网络中 的最大主机 数
A
B C
27-2
214 221
1
128.0 192.0.0
DNS 全称是Domain Name System，域名系统。 它的作用是将一个域名转换成 IP 地址。 早期的时候大家使用 IP 地址通信，那个时候 Web 技术还没有出现， Internet 还只是一个小 圈子里的玩意儿。在相互通信的时候使用 IP 地 址也没有什么问题。不过 IP 地址不方便记忆， 人们还是使用了一种叫做主机名 (Host Name) 的 方式来代替 IP 地址。这种机制很简单，就是在 本机存放一个 Hosts 文件，该文件以文本方式存 放 IP 地址和主机名之间的对应关系。
当一个 TCP/IP 命令使用了主机名作为参数的 时候，系统会自动在 Hosts 文件中查找相应的记 录。如果找到则将对应的 IP 地址传递给实际通信 的程序。在 WinNT/2000 的操作系统中这个文件存 放在 System32\drivers\etc 目录下，而 Windows9X 或 Windows Me 则存放在 Windows 目 录下。大家可以打开这个文件看一下，默认情况下 该文件只有一项： 127.0.0.1 Local host 。所以 大家访问 Local Host 实际上就是访问 127.0.0.1 ，即本机。
经过这些复杂的过程后用户才能够使用主机名 访问 Internet 上的其他主机。当 Internet 的 主机数逐渐增加的时候 Hosts 文件也不断增加， 后来的 Hosts 文件足足有几十兆，维护和管理都 十分麻烦。 于是技术人员开发了 DNS ，完全抛 弃了落后的 Hosts 文件方式，并且使得名字可以 增加许多新的属性。
② 在一个网络上可能经常会有新的用户加入（计算 机）或撤走，更换网卡也会使其物理地址改变，那么， 由ARP地址解析协议动态更新IP地址→物理地址的转 换表.
4.ARP中的地址转换表更新： 问题：
• 设主机B才入网，主机A中的ARP有B的IP，无B的物理
地址。
地址如何更新?
①A发布ARP请求（有请求的IP) ②B收到ARP请 求分组发现有 自己的IP地址
全1（有限广 全1 播地址）
Net-id（广播 全1 不可 地址或直接 广播） 127 任何数 可以
可以
可以
问题6-16：全1的IP地址是否是向整个因特网 进行广播的一种地址？ 答：不是。 如果是向整个因特网进行广播的地址，则会在 因特网上产生极大的通信量，严重地影响因特网 的正常工作，甚至还会使因特网瘫痪。
② 较大网络中，通过域名系统DNS服务器进行转 换.DNS：Domain Name System
原主机的名字
DNS域名服务器
IP地址转换映射表
Βιβλιοθήκη Baidu
例：主机A→主机B的 通信 步骤：
（1）通过DNS域名系统，查找主机B的IP地址
B ： IP=209.0.0.6
（2）通过解析协议ARP，完成从IP到物理地址的
主要由于全世界存在各式各样的网络，它们使 用不同的硬件地址。要使这些异构网络能够互相通 信，就必须进行非常复杂的硬件地址转换工作。
因此，在IP地址中的全1地址（255.255.255.255 ）表示仅在本网络上（就是本主机所连接的局域网） 进行广播。这种广播叫做有限的广播(limited broadcast)，只在本网络上进行广播（各路由器均不 转发）。
如果net-id是具体的网络号，而host-id是全1（如 210.31.233.255），就叫做直接广播(directed broadcast)，因为这是对某一个具体的网络（即netid指明的网络）上的所有主机进行广播的一种地址。
一般不使用特殊IP 地址 Net-id Host-id 源地 址使 用 0 可以 Host-id 可以 不可 目的 地址 使用 不可 不可 可以 代表的意义
0 0
在本网络的本主机 在本网络的某个主机 只在本网络上进行广 播（各路由器均不转 发） 对net-id 上的所有主机 进行广播 用作本地软件环回测 试
A ④A收到B的 响应分组，将 其IP写入Cache
C
③B发送一个 B ARP响应分组 写入：IP08002B00EE0A
IP 物理地址 202.114.0.225 08002B00EE0A …………….. ………………
IP地址映射表
如果主机B地址更新，或者说 查不到主机B。 情况：①主机B才入网 ②也可能主机A刚加电， 缓冲区为空等。
转换： 物理地址=08002B00EE0A
（2）转换过程 分析：执行过程 结果： DNS host.edu.cn(网址）目的主机名
ARP
202.114.0.245（IP）IP地址 （4×8=32bit）
04002A00E037 (物理地址） （48bit）
3.说明： ① 由于IP地址为32bit，而物理地址是48bit，因此， 它们之间的转换不是一个简单的转换；
*广播地址：主机号全为“1”的网络地址用于广播 之用，叫做广播地址。所谓广播，指同时向网上所 有主机发送报文。 *有限广播： 前面提到的广播地址包含一个有效 的网络号和主机号，技术上称为直接广播地址。在 网间网上的任何一点均可向其他任何网络进行直接 广播，但直接广播有一个缺点，就是要知道信宿网 络的网络号。有时需要在本网络内部广播，但又不 知道本网络网络号。TCP/IP规定，32比特全为“1” 的网间网地址用于本网广播，该地址叫做有限广播 地址（limited broadcast address）。
传递过程：
1.在IP层抽象的互连网上只能看到的只是IP数据报； 2.虽然在IP数据报首部有源站IP地址，但路由器只 根据目的站的IP地址的网络号进行路由选择。 3.在具体的物理网络的链路层，看到的只是MAC帧。 4.尽管互连在一起的网络的硬件地址体系各不相同， 但IP层抽象的互联网却屏蔽了下层这些很复杂的 细节。只要在网络层上讨论问题，就能够使 用统一的、抽象的IP地址研究主机和主机或路由 器之间的通信。
HA6
HA1
MAC帧
HA3
HA2
MAC帧
MAC帧
在网络层 在数据链路层 写入IP数据报 写入MAC帧首部的 首部的 目的地址 源地 目的 源地址 址 地址
从H1到R1 从R1到R2 从R2到R3 IP1 IP1 IP1 IP2 IP2 IP2 HA1 HA4 HA6 HA3 HA5 HA2
在不同层次、不同区间的源地址和目的地址
126
191.255
224-2
216-2
223.255.255 28-2
A类地址的net-id 占一个字节，可提供使用的 网络号是27-2=126。 减2的原因： 1、IP地址中的全0表示“这个(this）”。 net-id 为全0的IP地址是个保留地址，意思是“本网络” 。 2、net-id 为127（即01111111）保留作为本地软 件环回测试（loop back test)本主机之用。后三 个字节不能是全0或全1，即除了127.0.0.0和 127.255.255.255以外都可以。测试主机的TCP/IP 是否正确工作或该协议是否安装正确。

A类
网络号1~126
0
net—id
1字节 网络号字段
host —id
3字节 主机号字段 （host —id）
B类
10 Net-id
2字节
host —id
2字节 host —id
128.1~191.254网号
C类
110
Net-id
3字节 1字节 192.0.1~223.255.254（网号范围） D类 是广播地址，留Internet的IAB使用 1110 组播地址 保留
4、从IP地址到硬件地址的解析是自动进行的。 用户对解析过程是不知道的。只要主机或路由 器和本网络上的另一个已知IP地址的主机 或路 由器进行通信，ARP协议就会自动地将该IP地 址解析为硬件地址。
既然在网络链路上传送的帧最终是按照硬件地 址找到目的主机的，那么为什么不直接使用硬件 地址进行通信，而要使用抽象的IP地址并调用 ARP来寻找响应的硬件地址？
企业网络内部使用的专用（私有）地址空间： A类： 10.0.0.0 到 10.255.255.255 B类： 172.16.0.0 到 172.31.255.255 C类： 192.168.0.0到 192.168..255.255
2、IP地址的转换
以下图说明
首部 应用层数据
IP地址 首部 TCP报文 数据 IP数据报 首部 MAC帧 尾部 链路层及以下 使用硬件地址 网络层及以上 使用IP地址
④
注意： 1、ARP请求分组是广播发送的，但ARP响应分组 是普通的单播。 2、ARP将保存在高速缓存中的每一个映射地址都 设置生存时间（例如：10到20分钟）。凡超过生 存时间的项目就从高速缓存中删除。
3、ARP 是解决同一局域网的主机或路由器的IP 地址和硬件地址的映射问题。如果要找的目的 主机和源主机不在一个局域网，则ARP无法解 析目的主机的硬件地址。需要借助路由器来转 发。
第2章 IP寻址
1. IP地址及其表示方法：
方法：采用点分十进制记法（即将32bit的IP地址 中的每8位用等效的十进制表示，并每8位之间加上 一个点。
例：10000001
129
00001011 00000011 00011111
11 3 31
IP=129.11.3.31
Internet的IP地址分成5类 A、B、C、D、E类，其中， A、B、C为常用类，都由二个字段组成。
当时为了方便 Internet 上的用户使用主机 名访问计算机，每个网络管理员每天必须将本地 的 Hosts 文件上传给 Internet 的网管（实际 上当时还没有 Internet 这个专有名词，这里仅 仅是为了方便描述，熟悉 Internet 历史的朋友 不要死抠），然后 Internet 网管将各地的 Hosts 文件合并，排除名字冲突。然后将合并的 Hosts 文件传送给各地的网管，然后各地网关再 将这些文件分发给本地的用户，用户更新自己的 Hosts 文件。
（1）TCP/IP体系中的转换机制. ①在较小网络，用hosts文件进行转换 访问网站的原理： 用IE浏览器访问网站时，首先通过网络上的 DNS服务器把网址（如www.sina.com.cn）解析成 61.172.201.227的IP地址，然后浏览器才能访问 它。因此访问网络的效率是比较低的。
而根据Windows系统规定，在浏览器 进行DNS请求以前，Windows系统会先检查 自己的本地硬盘上的hosts文件中是否有 这个网址映射关系，如果有就先调用这个 IP地址映射，如果没有再向已知的DNS服 务器提出域名解析。也就是说Hosts的请 求级别比DNS高。Hosts文件中存在这个网 址的IP地址映射的话，浏览器就是直接访 问这个IP地址，而不去请求DNS解析了。
A类地址的 host-id 占三个字节，每一个A类网 络的最大主机数是224-2=16777214。 减2的原因： 1、全0的host-id 字段表示该IP地址是“本主机 ”所连接的单个网络地址。 如：一主机的IP地址是5.6.7.8，则该主机所在的 网络地址就是5.0.0.0。 2、全1表示 “所有的”，因此全1的host-id字段 表示该网络的所有主机。