弱电工程师必知必会的IP地址知识,非常的全面!
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2022年09月07日 09:25:27
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什么是IP地址? IP地址协议 互联网协议地址(英语:Internet Protocol Address,又译为 网际协议地址 ),缩写为IP地址(英语:IP Address),是分配给用户上网使用的网际协议(英语:Internet Protocol, IP)的设备的数字标签。 网络互联 网络互连设备,如以太网、分组交换网等,它们相互之间不能互通,不能互通的主要原因是因为它们所传送数据的基本单元(技术上称之为“帧”)的格式不同。IP协议实际上是一套由软件、程序组成的协议软件,它把各种不同“帧”统一转换成“网协数据包”格式,这种转换是因特网的一个最重要的特点,使所有各种计算机都能在因特网上实现互通,即具有“开放性”的特点。

什么是IP地址?

IP地址协议

互联网协议地址(英语:Internet Protocol Address,又译为 网际协议地址 ),缩写为IP地址(英语:IP Address),是分配给用户上网使用的网际协议(英语:Internet Protocol, IP)的设备的数字标签。

网络互联

网络互连设备,如以太网、分组交换网等,它们相互之间不能互通,不能互通的主要原因是因为它们所传送数据的基本单元(技术上称之为“帧”)的格式不同。IP协议实际上是一套由软件、程序组成的协议软件,它把各种不同“帧”统一转换成“网协数据包”格式,这种转换是因特网的一个最重要的特点,使所有各种计算机都能在因特网上实现互通,即具有“开放性”的特点。

数据包

数据包也是分组交换的一种形式,就是把所传送的数据分段打成 “包”,再传送出去。但是,与传统的“连接型”分组交换不同,它属于“无连接型”,是把打成的每个“包”(分组)都作为一个“独立的报文”传送出去,所以叫做“数据包”。这样,在开始通信之前就不需要先连接好一条电路,各个数据包不一定都通过同一条路径传输,所以叫做“无连接型”。这一特点非常重要,它大大提高了网络的坚固性和安全性。

每个数据包都有报头和报文这两个部分,报头中有目的地址等必要内容,使每个数据包不经过同样的路径都能准确地到达目的地。在目的地重新组合还原成原来发送的数据。这就要IP具有分组打包和集合组装的功能。

在传送过程中,数据包的长度为30000字节(Byte)(1字节=8二进制位)。

另外,特别注意的是,ip数据包指一个完整的ip信息,即ip数据包格式中各项的取值范围或规定,如版本号可以是4或者6,ip包头长度可以是20字节-60字节,总长度不超过65535字节,封装的上层协议可以是tcp和udp等。

IP地址

IP协议中还有一个非常重要的内容,那就是给因特网上的每台计算机和其它设备都规定了一种地址,叫做“IP 地址”。由于有这种地址,才保证了用户在连网的计算机上操作时,能够高效而且方便地从千千万万台计算机中选出自己所需的对象来。如今电信网正在与 IP网走向融合,以IP为基础的新技术是热门的技术,如用IP网络传送话音的技术(即VoIP)就很热门,其它如IP overATM、IPoverSDH、IP over WDM等等,都是IP技术的研究重点。

所谓IP地址就是给每个连接在互联网上的主机分配的一个 32位 地址。

IP地址就好像电话号码(地址码):有了某人的电话号码,你就能与他通话了。同样,有了某台主机的IP地址,你就能与这台主机通信了。

按照 TCP/IP (Transport Control Protocol/Internet Protocol,传输控制协议/Internet协议)协议规定,IP地址用二进制来表示,每个IP地址长32bit,比特换算成字节,就是4个字节。

一个采用二进制形式的IP地址是一串很长的数字,人们处理起来也太费劲了。为了方便人们的使用,IP地址经常被写成十进制的形式, 中间使用符号“.”分开不同的字节 。于是,上面的IP地址可以表示为“10.0.0.1”。IP地址的这种表示法叫做“点分十进制表示法”,这显然比1和0容易记忆得多。

有人会以为,一台计算机只能有一个IP地址,这种观点是错误的。我们可以指定一台计算机具有多个IP地址,因此在访问互联网时,不要以为一个IP地址就是一台计算机;另外,通过特定的技术,也可以使多台服务器共用一个IP地址,这些服务器在用户看起来就像一台主机似的。

IP地址基本格式

如今的IP网络使用32位地址,以点分十进制表示,如192.168.0.1。

地址格式为:

IP地址 = 网络地址 + 主机地址 

IP地址 = 网络地址 + 子网地址 + 主机地址

网络地址是因特网协会的ICANN(the Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)分配的,下有负责北美地区的InterNIC、负责欧洲地区的RIPENIC和负责亚太地区的APNIC 目的是为了保证网络地址的全球唯一性。主机地址是由各个网络的系统管理员分配。因此,网络地址的唯一性与网络内主机地址的唯一性确保了IP地址的全球唯一性。

地址分配

根据用途和安全性级别的不同,IP地址还可以大致分为两类:公共地址和私有地址。公共地址在Internet中使用,可以在Internet中随意访问。私有地址只能在内部网络中使用,只有通过代理服务器才能与Internet通信。

IP地址查询

开始—运行,输入cmd—在弹出的对话框里输入ipconfig /all (网协配置、参数变量为全部),然后回车出现列表. 其中:ip address就是ip地址

运行ifconfig(网协配置)其中以太网下面 inet地址即为IP地址

IP协议

1、 Internet体系结构

一个TCP/IP互联网提供了三组服务。最底层提供无连接的传送服务为其他层的服务提供了基础。第二层一个可靠的传送服务为应用层提供了一个高层平台。最高层是应用层服务。

2、 IP协议 :这种不可靠的、无连接的传送机制称为Internet协议。

3、 IP协议三个定义
(1)IP定义了在TCP/IP互联网上数据传送的基本单元和数据格式。

(2)IP软件完成路由选择功能,选择数据传送的路径。 
(3)IP包含了一组不可靠分组传送的规则,指明了分组处理、差错信息发生以及分组的规则。


4、 IP数据包 :联网的基本传送单元是IP数据包,包括数据包头和数据区部分。

5、 IP数据包封装 :物理网络将包括数据包包头的整个数据包作为数据封装在一个帧中。

6、 MTU网络最大传送单元 :不同类型的物理网对一个物理帧可传送的数据量规定不同的上界。

7、 IP数据包的重组 :一是在通过一个网络重组;二是到达目的主机后重组。后者较好,它允许对每个数据包段独立地进行路由选择,且不要求路由器对分段存储或重组。

8、 生存时间 :IP数据包格式中设有一个生存时间字段,用来设置该数据包在联网中允许存在的时间,以秒为单位。如果其值为0,就把它从互联网上删除,并向源站点发回一个出错消息。

9、 IP数据包选项

分类

IP地址分为五类,A类保留给政府机构,B类分配给中等规模的公司,C类分配给任何需要的人,D类用于组播,E类用于实验,各类可容纳的地址数目不同。

A、B、C三类IP地址的特征:当将IP地址写成二进制形式时,A类地址的第一位总是0,B类地址的前两位总是10,C类地址的前三位总是110。

A类地址
(1)A类地址第1字节为网络地址,其它3个字节为主机地址。它的第1个字节的第一位固定为0.  
(2)A类地址网络号范围:0.0.0.0—127.0.0.0 地址范围0.0.0.0到127.255.255.255
(3)A类地址中的私有地址和保留地址: 
①  10.X.X.X 是私有地址(所谓的私有地址就是在互联网上不使用,而被用在局域网络中的地址)。
范围( 10.0.0.0—10.255.255.255 )  
②  127.X.X.X 是保留地址,用做循环测试用的。

B类地址
(1) B类地址第1字节和第2字节为网络地址,其它2个字节为主机地址。它的第1个字节的前两位固定为10.  
(2) B类地址网络号范围:128.0.0.0—191.255.0.0。地址范围128.0.0.0到191.255.255.255。
(3) B类地址的私有地址和保留地址  
①  172.16.0.0—172.31.255.255 是私有地址  
②  169.254.X.X 是保留地址。如果你的IP地址是自动获取IP地址,而你在网络上又没有找到可用的DHCP服务器。就会得到其中一个IP。 

191.255.255.255 是广播地址,不能分配。

C类地址
(1)C类地址第1字节、第2字节和第3个字节为网络地址,第4个字节为主机地址。另外第1个字节的前三位固定为110。 
(2)C类地址网络号范围: 192.0.0.0—223.255.255.0 。地址范围 192.0.0.0到223.255.255.255  
(3) C类地址中的私有地址:
192.168.X.X是私有地址。( 192.168.0.0—192.168.255.255 )

D类地址
(1) D类地址不分网络地址和主机地址,它的第1个字节的前四位固定为1110。 
(2) D类地址范围: 224.0.0.0—239.255.255.255

E类地址
(1) E类地址不分网络地址和主机地址,它的第1个字节的前五位固定为11110。
(2) E类地址范围: 240.0.0.0—255.255.255.254

IP地址如果只使用ABCDE类来划分,会造成大量的浪费:一个有500台主机的网络,无法使用C类地址。但如果使用一个B类地址,6万多个主机地址只有500个被使用,造成IP地址的大量浪费。因此,IP地址还支持VLSM技术,可以在ABC类网络的基础上,进一步划分子网。

无类地址
除ABCDE以外的IP地址段划分方式,如: 192.168.1.0 255.255.255.252 等分成C段划分的地址

实体IP

在网络的世界里,为了要辨识每一部计算机的位置,因此有了计算机 IP 位址的定义。一个 IP 就好似一个门牌!例如,你要去微软的网站的话,就要去『 64.4.11.42 』这个 IP 位置!这些可以直接在网际网络上沟通的 IP 就被称为『实体 IP 』了。

虚拟IP

不过,众所皆知的,IP 位址仅为 xxx.xxx.xxx.xxx 的资料型态,其中, xxx 为 1-255 间的整数,由于计算机的成长速度太快,实体的 IP 已经有点不足了,好在早在规划 IP 时就已经预留了三个网段的 IP 做为内部网域的虚拟 IP 之用。这三个预留的 IP 分别为:

上述中最常用的是192.168.0.0这一组。不过,由于是虚拟 IP ,所以当您使用这些地址的时候﹐当然是有所限制的,限制如下:

由于虚拟 IP 的计算机并不能直接连上 Internet ,因此需要特别的功能才能上网。不过,这给我们架设IP网络提供了很大的方便﹐比如﹕您的公司还没有连上Internet﹐但这不保证将来不会。使用公共IP的话﹐如果没经过注册﹐在以后真正连上网络的时候﹐就很可能和别人冲突了。也正如前面所分析的﹐到时候再重新规划IP的话﹐将是件非常头痛的问题。这时候﹐我们可以先利用私有位址来架设网络﹐等到真要连上internet的时候﹐我们可以使用IP转换协定﹐如 NAT (Network Addresss Translation)等技术﹐配合新注册的IP就可以了。

掩码

为了标识IP地址的网络部分和主机部分,要和地址掩码(Address Mask)结合,掩码跟IP地址一样也是32 bits,用点分十进制表示。IP地址网络部分对应的掩码部分全为“1”,主机部分对应的掩码全为“0”。

缺省状态下,如果没有进行子网划分,A类网络的子网掩码为255.0.0.0,B类网络的子网掩码为255.255.0.0,C类网络的子网掩码为255.255.255.0。利用子网,网络地址的使用会更加有效。

有了子网掩码后,IP地址的标识方法如下:

例: 192.168.1.1 255.255.255.0 或者标识成 192.168.1.1/24 (掩码中“1”的个数)

固定IP与动态IP

基本上,这两个东西是由于网络公司大量的成长下的产物,例如,你如果向中国电信申请一个商业型态的 ADSL 专线,那他会给你一个固定的实体 IP ,这个实体 IP 就被称为『 固定 IP  』了。而若你是申请计时制的 ADSL ,那由于你的 IP 可能是由数十人共同使用,因此你每次重新开机上网时,你这部计算机的 IP 都不会是固定的!于是就被称为『动态 IP』或者是『浮动式IP』。基本上,这两个都是『实体IP』,只是网络公司用来分配给用户的方法不同而产生不同的名称而已!

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