2023-05-25

第二章

Internet地址结构

1.1分类寻址

每个单播IP地址都有网络部分,用于识别接口使用的IP地址在哪个网络中可被发现;以及一个主机地址,用于识别网络部分给出的网络中的特定主机。

IPv4地址空间最初分为五类,ABC是单播地址为Internet中的接口分配地址,D类为组播地址,E类地址保留。

A类:0.0.0.0--127.255.255.255      网络数:128

B类:128.0.0.0--191.255.255.255    网络数:16384

C类:192.0.0.0--223.255.255.255    网络数:2097152

D类:224.0.0.0--239.255.255.255

E类:240.0.0.0--255.255.255.255

A类B类网络号通常浪费太多主机号,而C类网络号不能为很多站点提供足够的主机号。

255.255.255.255

称为有限广播地址,它可以作为IPpacket的目的IP地址使用,当路由器接收到目的IP地址为有限广播地址后,会停止对该IPpacket的转发。

0.0.0.0

把这个地址作为网络地址来对待,意识是“任何网络”的未来地址。如果把这个地址作为一个主机接口地址来对待,意思是“这个网络上这个主机接口的IP地址。例如当一个主机接口在启动过程中尚未获取自己的IP地址时,就可以向网络发送目的IP地址为有限广播地址255.255.255.255,源IP地址为0.0.0.0的DHCP请求报文,希望DHCP服务器在收到自己的请求后,能够给自己分配一个可用的IP地址。

127.0.0.0/8

称为环回地址,其可以作为一个IPpacket的目的IP地址使用,一个设备所产生的、目的IP地址为环回地址的IPpacket是不能离开设备本身的,其作用通常是测试设备自身的软件系统。

169.254.0.0/16

如果一个网络设备获取的IP地址的方式被设置成了自动获取方式,但是该设备在网络上没有找到可用的DHCP服务器,那么该设备会使用169.254.0.0/16网段中的某个地址来进行临时通信。

224.0.0.0/4

组播地址仅作为目的IP地址使用

对于IPv4和IPv6(10/8、172.16/12、192.168/16,以及fc00::/7)被保留用于构建专用网络,这些范围的地址可以用于一个站点或组织内部的主机和路由器之间的通信但不可跨越公网,也就是私有地址

10.0.0.0---10.255.255.255

172.16.0.0---172.31.255.255

192.168.0.0---192.168.255.255


1.2子网寻址

一个站点被分配一个A类、B类或C类的网络号,保留一些剩余的主机号进一步用于站点内分配。

1.3子网掩码

子网掩码是由一台主机或路由器使用的分配位,以确定如何从一台主机对应IP地址中获取网络和子网信息(区分网络位和主机位)。它由连续的1和连续的0组成。

IP地址*子网掩码=网络号

子网掩码在站点之外的路由器做出路由决策只基于地址的网络部分,因此子网掩码纯粹是站点内部的局部问题。

1.4可变长度子网掩码

在同一站点的不同部分,可将不同长度的子网掩码应用于相同网络号。提高子网结构的灵活性例如128.32.0.0/16、/24、/25、/26。每个子网可以提供不同数量的主机。

有一个常见的情况,一个子网中只有两台主机,通常使用IPv4的/31位前缀。

1.5广播地址

广播地址将主机部分的所有位设置为1而形成。

这种广播可以作为一个单独的数据报通过internet路由直至到达目标子网,再作为一组广播数据发送给子网中所有主机。

广播地址通常于某些协议一起使用,例如UDP ,IP 或ICMP,因为这些协议不涉及TCP/IP 的双方会话。IPv6没有任何广播地址。


2.1IPv6地址和接口标识符

IPv6地址使用特殊前缀表示一个地址范围。包括节点本地(只用于同一计算机中通信)、链路本地(只用于同一网络链路或IPv6前缀中的节点)、全球性(Internet范围)。

单播地址

2000::/3---全球单播

fe80::/3---链路本地,只能在本地链路节点之间使用,不会被路,由不同链路可以重复使用,用于自动地址配置、邻居发现、路由器发现

::1/128---回环地址,相当于127.0.0.1

::/128---未指定地址,相当于0.0.0.0  

fc00::/7---私网地址(唯一本地地址)

::/80

组播地址

ff00::/12---多播地址

ff10::/12

ffo2:0:0:0:0:1:ff00::/104

常见的组播地址

ff01::1-------本地接口范围内所有节点

ff01::2--------本地接口范围内所有路由器

ff02::1---------本地链路范围的所有节点

ff02::2----------本地链路范围所有路由器

ff02::5-----------所有OSPF路由器组播地址

ff02::6-----------所有OSPF的DR路由器组播地址

2.2EUI-64扩展唯一标识符

开启IPv6或配置全球单播地址后,接口会采用EUI-64自动生成接口ID,从而生成链路本地地址。

其规则为:1.在接口MAC地址中间插入FF:FE

                  2.把接口MAC地址从左到右第七位二进制翻转(0<-->1)

     3.加fe80前缀。

2.3路由聚合

可以减少路由表中的路由条目

方法是IP地址相同的部分保留,不同的部分变为0。

2.3组播地址

一个IP组播地址(组或组地址)标识一组主机接口,而不是单个接口,不表示具体的主机,而是表示一系列系统的集合,主机加入某个组播组即可声明自己接收目的为某个IP地址的报文。一个组可以跨越整个Internet。一个组所覆盖的网络部分称为组的范围。

在软件的控制下,每个Internet足迹中的协议栈能加入或离开一个组播组。当一台主机向一个组发送数据时,它会创建一个数据报,使用单播IP地址作为源地址,使用组播IP地址作为目的地址。已加入组的所有主机将接收发送到改组的任何数据报。

组播服务模型:针对接收者对源如何进行选择

ASM(任意源组播):任意发送者都可以成为组播源,接收者无法预先知道组播源的位置,接收者可以在任意时间加入或离开该组,但是要求组播地址必须整个组播网络中唯一

SSM(源特定组播):接收者在加入组播组时,可以指定只接收哪些源的数据,加入组播组以后,主机只会收到指定源发送到该组的数据。组播地址不再要求全网唯一,只需要每个组播源上保持唯一。

2.4IP v4组播地址

D类地址空间:224.0.0.0---239.255.255.255,只作为目标地址。

永久组播地址:为路由协议预留的组播地址,用于标识一组特定的网络设备。永久组播地址保持不变,组成员的数量可以是任意的,甚至为零

临时组播地址:为用户组播组临时分配IP地址,组成员的数量一旦为零即取消。

为路由协议预留的永久组地址

224.0.0.0---224.0.0.255

用户可用的ASM临时组地址,全网范围有效

224.0.1.0---231.255.255.255

233.0.0.0---238.255.255.255

用户可用的SSM临时组地址,全网范围内有效

232.0.0.0---232.255.255.255239

用户可用的ASM临时组地址,仅在特定的本地管理域内有效,称为本地管理组播地址。

239.0.0.0---239.255.255.255

224.0.0.1为所有系统包括主机于路由器

224.0.0.2为所有组播路由器

224.0.0.5为OSPF路由器

224.0.0.6为OSPF指定路由器/备用指定路由器

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