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简介
IP
IP协议
IP地址
发展历程
IP地址类型
公有地址
私有地址
IP地址编址方式
A类IP地址
B类IP地址
C类IP地址
D类IP地址
特殊的网址
子网
超网
无类间路由
IP地址的分配
IP地址管理
手工管理模式
DHCP分配IP地址的管理模式
通过交换机管理IP 地址…目录
简介
IP
IP协议
IP地址
发展历程
IP地址类型
公有地址
私有地址
IP地址编址方式
A类IP地址
B类IP地址
C类IP地址
D类IP地址
特殊的网址
子网
超网
无类间路由
IP地址的分配
IP地址管理
手工管理模式
DHCP分配IP地址的管理模式
通过交换机管理IP 地址模式 简介
IP
IP指网际互连协议Internet Protocol的缩写是TCP/IP体系中的网络层协议。设计IP的目的是提高网络的可扩展性一是解决互联网问题实现大规模、异构网络的互联互通二是分割顶层网络应用和底层网络技术之间的耦合关系以利于两者的独立发展。根据端到端的设计原则IP只为主机提供一种无连接、不可靠的、尽力而为的数据包传输服务。
IP协议
IP协议是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。在因特网中它是能使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则规定了计算机在因特网上进行通信时应当遵守的规则。任何厂家生产的计算机系统只要遵守IP协议就可以与因特网互连互通。各个厂家生产的网络系统和设备如以太网、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“IP数据报”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。正是因为有了IP协议因特网才得以迅速发展成为世界上最大的、开放的计算机通信网络。因此IP协议也可以叫做“因特网协议”。 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个唯一的地址叫做“IP地址”。由于有这种唯一的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。
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。只不过我们的地址是用文字来表示的计算机的地址用二进制数字表示。
IP地址被用来给Internet上的电脑一个编号。大家日常见到的情况是每台联网的PC上都需要有IP地址才能正常通信。我们可以把“个人计算机”比作“一台电话”那么“IP地址”就相当于“电话号码”而Internet中的路由器就相当于电信局的“程控式交换机”。
IP地址是一个32位的二进制数通常被分割为4个“8位二进制数”也就是4个字节。IP地址通常用“点分十进制”表示成a.b.c.d的形式其中a,b,c,d都是0~255之间的十进制整数。例点分十进IP地址100.4.5.6实际上是32位二进制数01100100.00000100.00000101.00000110。
发展历程
首先出现的IP地址是IPV4它只有4段数字每一段最大不超过255。由于互联网的蓬勃发展IP位址的需求量愈来愈大使得IP位址的发放愈趋严格各项资料显示全球IPv4位址可能在2005至2010年间全部发完实际情况是在2019年11月25日IPv4位地址分配完毕。地址空间的不足必将妨碍互联网的进一步发展。为了扩大地址空间拟通过IPv6重新定义地址空间。IPv6采用128位地址长度。在IPv6的设计过程中除了一劳永逸地解决了地址短缺问题以外还考虑了在IPv4中解决不好的其它问题。 [1]
现有的互联网是在IPv4协议的基础上运行的。IPv6是下一版本的互联网协议也可以说是下一代互联网的协议它的提出最初是因为随着互联网的迅速发展IPv4定义的有限地址空间将被耗尽而地址空间的不足必将妨碍互联网的进一步发展。为了扩大地址空间拟通过IPv6以重新定义地址空间。IPv4采用32位地址长度只有大约43亿个地址估计在20052010年间将被分配完毕而IPv6采用128位地址长度几乎可以不受限制地提供地址。按保守方法估算IPv6实际可分配的地址整个地球的每平方米面积上仍可分配1000多个地址。在IPv6的设计过程中除解决了地址短缺问题以外还考虑了在IPv4中解决不好的其它一些问题主要有端到端IP连接、服务质量QoS、安全性、多播、移动性、即插即用等。
随着互联网的飞速发展和互联网用户对服务水平要求的不断提高IPv6在全球将会越来越受到重视。实际上并不急于推广IPv6只需在现有的IPv4基础上将32位扩展8位到40位即可解决IPv4地址不够的问题。这样一来可用地址数就扩大了256倍
IP地址类型
公有地址
公有地址Public address由Inter NICInternet 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。 私有地址
私有地址Private address属于非注册地址专门为组织机构内部使用。
以下列出留用的内部私有地址
A类 10.0.0.0--10.255.255.255
B类 172.16.0.0--172.31.255.255
C类 192.168.0.0--192.168.255.255
IP地址编址方式
最初设计互联网络时为了便于寻址以及层次化构造网络每个IP地址包括两个标识码ID即网络ID和主机ID。同一个物理网络上的所有主机都使用同一个网络ID网络上的一个主机包括网络上工作站服务器等有一个主机ID与其对应。Internet委员会定义了5种IP地址类型以适合不同容量的网络即A类~E类
其中A、B、C3类如下表格由InternetNIC在全球范围内统一分配D、E类为特殊地址。 A类IP地址
一个A类IP地址是指 在IP地址的四段号码中第一段号码为网络号码剩下的三段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示IP地址的话A类IP地址就由1字节的网络地址和3字节主机地址组成网络地址的最高位必须是“0”。A类IP地址中网络的标识长度为8位主机标识的长度为24位A类网络地址数量较少有126个网络每个网络可以容纳主机数达1600多万台。
A类IP地址 地址范围1.0.0.1到127.255.255.254 [2]二进制表示为00000001 00000000 00000000 00000001 - 01111111 11111111 11111111 11111110。最后一个是广播地址。 B类IP地址
一个B类IP地址是指在IP地址的四段号码中前两段号码为网络号码。如果用二进制表示IP地址的话B类IP地址就由2字节的网络地址和2字节主机地址组成网络地址的最高位必须是“10”。B类IP地址中网络的标识长度为16位主机标识的长度为16位B类网络地址适用于中等规模的网络有16384个网络每个网络所能容纳的计算机数为6万多台。
B类IP地址地址范围128.0.0.1-191.255.255.254 [1]二进制表示为10000000 00000000 00000000 00000001----10111111 11111111 11111111 11111110。 最后一个是广播地址。
B类IP地址的子网掩码为255.255.0.0每个网络支持的最大主机数为256的2次方-265534台。 C类IP地址
一个C类IP地址是指在IP地址的四段号码中前三段号码为网络号码剩下的一段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示IP地址的话C类IP地址就由3字节的网络地址和1字节主机地址组成网络地址的最高位必须是“110”。C类IP地址中网络的标识长度为24位主机标识的长度为8位C类网络地址数量较多有209万余个网络。适用于小规模的局域网络每个网络最多只能包含254台计算机。
C类IP地址范围192.0.0.1-223.255.255.254 [1]二进制表示为: 11000000 00000000 00000000 00000001 - 11011111 11111111 11111111 11111110。
C类IP地址的子网掩码为255.255.255.0每个网络支持的最大主机数为256-2254台 D类IP地址
D类IP地址在历史上被叫做多播地址(multicast address)即组播地址。在以太网中多播地址命名了一组应该在这个网络中应用接收到一个分组的站点。多播地址的最高位必须是“1110”范围从224.0.0.0到239.255.255.255。 特殊的网址
1.每一个字节都为0的地址“0.0.0.0”对应于当前主机
2.IP地址中的每一个字节都为1的IP地址“255255255255”是当前子网的广播地址
3.IP地址中凡是以“11110”开头的E类IP地址都保留用于将来和实验使用。
4.IP地址中不能以十进制“127”作为开头该类地址中数字127001到127255255255用于回路测试如127.0.0.1可以代表本机IP地址用“http://127.0.0.1”就可以测试本机中配置的Web服务器。
5.网络ID的第一个6位组也不能全置为“0”全“0”表示本地网络。 子网
引入子网掩码(NetMask)从逻辑上把一个大网络划分成一些小网络。子网掩码是由一系列的1和0构成通过将其同IP地址做“与”运算来指出一个IP地址的网络号是什么。对于传统IP地址分类来说A类地址的子网掩码是255.0.0.0B类地址的子网掩码是255.255.0.0C类地址的子网掩码是255.255.255.0。例如如果要将一个B类网络166.111.0.0划分为多个C类子网来用的话只要将其子网掩码设置为255.255.255.0即可这样166.111.1.1和166.111.2.1就分属于不同的网络了。像这样通过较长的子网掩码将一个网络划分为多个网络的方法就叫做划分子网(Subnetting)。 [1] 超网
超网(Supernetting)是同子网类似的概念它通过较短的子网掩码将多个小网络合成一个大网络。例如一个单位分到了8个C类地址202.120.224.0 202.120.231.0只要将其子网掩码设置为255.255.248.0就能使这些C类网络相通。 无类间路由
无类域间路由(CIDRClassless Inter-Domain Routing)地址根据网络拓扑来分配可以将连续的一组网络地址分配给一家公司并使整组地址作为一个网络地址(比如使用超网技术)在外部路由表上只有一个路由表项。这样既解决了地址匮乏问题又解决了路由表膨胀的问题。另外CIDR还将整个世界分为四个地区给每个地区分配了一段连续的C类地址分别是欧洲(194.0.0.0195.255.255.255)、北美(198.0.0.0199.255.255.255)、中南美(200.0.0.0201.255.255.255)和亚太(202.0.0.0203.255.255.255)。这样当一个亚太地区以外的路由器收到前8位为202或203的数据报时它只需要将其放到通向亚太地区的路由即可而对后24位的路由则可以在数据报到达亚太地区后再进行处理这样就大大缓解了路由表膨胀的问题。
IP地址的分配
TCP/IP协议需要针对不同的网络进行不同的设置且每个节点一般需要一个“IP地址”、一个“子网掩码”、一个“默认网关”。不过可以通过动态主机配置协议DHCP给客户端自动分配一个IP地址避免了出错也简化了TCP/IP协议的设置。
IP地址现由因特网名字与号码指派公司ICANNInternet Corporation for Assigned Names and Numbers分配。
InterNIC负责美国及其他地区
ENIC负责欧洲地区
APNICAsia Pacific Network Information Center 我国用户可向APNIC申请要缴费
PS1998年APNIC的总部从东京搬迁到澳大利亚布里斯班。
负责A类IP地址分配的机构是ENIC
负责北美B类IP地址分配的机构是InterNIC
负责亚太B类IP地址分配的机构是APNIC
IP地址管理
倘若不能对IP地址进行有效管理可能会造成降低了网络可用性与服务质量严重甚至会导致网络崩溃。
以下是之中主要的IP地址管理模式 手工管理模式
网络管理人员对Excel表格或地址登记簿进行维护是使用 手工维护对某IP地址是不是能有效使用进行查询验证使借助简单PING命令当对IP进行新分配之后对Excel表格或地址登记簿需要进行更新运用手工方式。运用手工方式在接入端对静态IP地址进行配置这就是传统手工管理IP模式。 DHCP分配IP地址的管理模式
DHCP动态分配IP地址的模式的出现是因为信息系统规模是在变大对于实际业务需要手工分配 IP地址的模式已经满足不了了。这样的方式会给网络带来下面一些问题
1对IP地址进行随机分配使用DHCP分配的管理模式各位工作人员使用电脑指定单一IP地址实现不了相关部门分配、绑定IP/MAC地址和审计等措施的要求
2使用过高CPU与系统挂断的情况或用户的数量会大增DHCP请求过高这些情况是因为使用了非专用DHCP服务器最终造成出现不及时的响应与出现中断服务的现象
3不能自动释放租约到期的IP地址无法自动清除记录 IP冲突的表格这是因为一些网络设备的硬件的设置的规定
4对传统DHCP功能而言缺乏外来用户授权与认证安全机制这样一来对MAC地址进行恶意伪造的行为是不能做到阻止也就会用尽IP地址
5对网络管理员而言网络扩容工程的过程比较繁杂琐碎
6准确定位非法接入设备的大量检索工作量也是存在这种管理模式
7安全性能低很容易被攻击 通过交换机管理IP 地址模式
在局域网内使用的方式是创新的借助交换机内部集成的安全特性对IP地址进行有效管理的模式。只是按照安全措施来自认证如IEEE802.1x与访问控制列表对于前文提及的来自网络第2层即数据链路层的安全攻击DHCP服务器欺骗 攻击、IP/MAC地址欺骗、MAC地址的泛滥攻击等等是不能起到阻止的。
