因特网原理与应用(四)——网络互联层

IP协议的特性:

1非连接性:通过IP协议处理后的数据分组都是相互独立的,每个分组的传输路由可以完全不相同,而且分组抵达的先后顺序也不一定,换句话说,先发送的分组不一定会最先到。

2不可靠性:IP协议没有提供对数据流在传输时的质量控制,如错误检测、重传要求、流量控制等。也就是说,分组在传输过程中并不能保证不会遗失、不会重复,这样一来,分组不一定可以完整地送到目的地。


IP协议的分组格式

TTL:存活时间

字段大小:8位

范围:0-255秒

是一个计数器,最大值为255秒,当分组每经过一个路由器时,计数器自动减1,直到零为止,若未达到目的为止,则将分组去掉。

IP地址是一个4字节的数字,由网络地址和主机地址组合而成,每个字节的IP地址以点分开。

规定:

每个IP地址的网络区段必须有相同的网络地址。

每个主机上的IP地址必须是唯一的。

IP地址的申请:

全球IP地址的分配是由NIC决定的,根据申请的需求来分配大型网络A类地址、中型网络B类地址、小型网络C类地址。

国内则是向因特网服务供应商提出申请IP地址,学生可以向学校或教育部申请IP地址。



A类

第一位为0,剩余7个位,有128个A段网络。后面24个位是机器的地址,共有16777216个机器地址。

B类

前16位由NIC决定,前2个位固定为10,剩14个位,有16384个B段网络。后16位是机器地址,共有65535个机器地址。

C类

前24位由NIC决定,前2个位为11,剩22个位,有4194304个C类网络。但是,前4个位中的1110保留给multicast,1111保留给试验用的地址。所以真正的C类网络应该有2097152个网络地址。后8个位是机器地址,有256个机器地址,但必须扣除网络地址1个,广播地址1个,所以真正的C类网络的机器地址至多254个。

快速判定网络的类:

IP地址开头是0-127的A类

128-191的B类

192-223的C类

目前申请地址多是C 类

D类224-239保留给multicast使用的

E类240-255保留给实验用


子网地址:

IP地址=网络地址+主机地址

当需要切割成几个子网时:

IP地址=网络地址+子网地址+主机地址

切割成2个子网时,将原来的后16位或后8位的最高位拿来当子网地址;切割成4个子网时,将最高两位拿来当子网地址。

子网掩码是前面固定的位为1,后面可变的位为0.

网络编号是由IP地址和子网地址AND的结果,计算机甲和计算机乙的网络编号相同,表示是在同一个子网内。

路由器地址:当子网内计算机送出一个分组地址不在相同的子网时,利用路由器地址传送出去。

计算机甲203.66.47.50

ping 168.95.192.1时,分组会利用203.66.47.49传送到路由器去找168.95.192.1的IP主机。

广播地址:相同子网内的计算机会使用广播地址广播给其他计算机,通过广播地址知道其他计算机是否存在。

可用的IP地址数:使用软件当作路由器,所以可用的IP地址数为14个,原有16个,减网络编号再减广播地址后为14个。若使用硬件路由器,则必须再减路由器地址,那就剩13个了。


IP multicast的地址是属于IP地址中的D级(224.0.0.0-239.255.255.255)


D类

有些multicast group ID已经分配给特定的功能所使用,称为well-known class D address。

除此之外,IANA还保留了给域管理和维护的地址范围224.0.0.0~224.0.0.255,保留了给管理范围的地址239.0.0.0~239.255.255.255,其余的multicast group ID则留给multicast应用程序使用。


ICMP协议:

因特网上的数据传输主要是通过网关的选择路由功能,当某个网关在传送分组的时候,发现因某些问题,数据分组无法继续正常地往下传送到目的地主机时,便可利用ICMP协议来提供错误控制消息给来源主机,此消息也是以分组的形式来传送,称为ICMP分组。ICMP协议的使用是建立在IP协议之上,换言之,ICMP协议时无法单独运作的,甚至可以将ICMP作为IP协议的一部分。因此,ICMP分组时内嵌在IP分组中传送的,IP分组的数据区部分是由整个ICMP分组组成。

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