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TCP/IP網(wǎng)絡與協(xié)議
本書系統(tǒng)地介紹了TCP/IP的層次結(jié)構和基本原理,主要包括因特網(wǎng)的體系結(jié)構、IP地址、地址與解析、IP協(xié)議、差錯與控制報文協(xié)議、IP路由、傳輸層協(xié)議、域名系統(tǒng)、引導協(xié)議與動態(tài)主機配置協(xié)議、IP組播、文件傳輸協(xié)議、郵件傳輸協(xié)議、遠程登錄協(xié)議、超文本傳輸協(xié)議、簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議、移動IP、因特網(wǎng)服務質(zhì)量、多協(xié)議標簽交換、因特網(wǎng)安全以及新一代因特網(wǎng)協(xié)議等內(nèi)容。
1. 本書是TCP/IP領域的經(jīng)典教材,歷久彌新,針對TCP/IP協(xié)議及網(wǎng)絡的*新進展進行修訂。內(nèi)容*,使用廣泛。榮獲全國高校出版社*書獎,中國大學出版社圖書獎(優(yōu)秀教材)一等獎。
2. 結(jié)構上系統(tǒng)性強。以TCP/IP的層次結(jié)構為主線,自底向上地逐層介紹了TCP/IP協(xié)議族的各個子協(xié)議,層次分明,概念準確,內(nèi)容連貫,邏輯性強。覆蓋TCP/IP的基本內(nèi)容和各個主要方面,并反映了TCP/IP協(xié)議的新發(fā)展和未來趨勢。
3. 敘述上深入淺出,循序漸進,圖文并茂,容易理解,可讀性強。
4. 內(nèi)容上清晰翔實,用例貼切。給出了一些便于理解的實例,使理論內(nèi)容與應用實際緊密結(jié)合。
5. 每章末都有本章要點和習題,便于讀者掌握重點,加深印象,鞏固所學知識。
第2版前言
隨著因特網(wǎng)技術的發(fā)展,TCP/IP協(xié)議以其高效、可靠、實用的特點和得天獨厚的因特網(wǎng)背景,逐漸確立了它在網(wǎng)絡中的統(tǒng)治地位。一系列與因特網(wǎng)密切相關的新技術進一步推動了因特網(wǎng)的普及和應用。物聯(lián)網(wǎng)將人與人聯(lián)結(jié)的因特網(wǎng)延展到了所有智能物;移動互聯(lián)網(wǎng)將因特網(wǎng)的固定聯(lián)結(jié)拓展到了移動和無線聯(lián)結(jié);大數(shù)據(jù)將因特網(wǎng)的應用推進到了更深、更廣和更有效的層次;云計算將因特網(wǎng)的服務提高到了完美的狀態(tài)。而這些技術所基于的網(wǎng)絡的核心就是TCP/IP協(xié)議。
TCP/IP協(xié)議是一個比較龐大的協(xié)議族,協(xié)議層次清晰、功能強大、性能穩(wěn)定。TC/IP協(xié)議是網(wǎng)絡研究工作者智慧的結(jié)晶,很多非常優(yōu)秀的思想方法在該協(xié)議中得到了非常完美的體現(xiàn)。各種新型應用的技術需求推動著TCP/IP協(xié)議的不斷發(fā)展和進步。
了解和掌握TCP/IP協(xié)議的體系結(jié)構、工作原理和實現(xiàn)方法是對每個網(wǎng)絡應用程序開發(fā)人員和網(wǎng)絡管理人員*基本的要求。
本書在介紹TCP/IP的基本概念、原理和方法的同時,注意從以下三個方面突出本書的特點:
、 內(nèi)容上力求全面,涵蓋TCP/IP的基本內(nèi)容和各個主要方面;
、 改編中盡量反映互聯(lián)網(wǎng)的*新發(fā)展;
、 敘述方法上盡量做到深入淺出,理論聯(lián)系實際,圖文并茂,注意內(nèi)容的聯(lián)系、連貫及邏輯性。
第2版保持了第1版的結(jié)構、特點和風格;修訂了原書中的文字錯誤;明確了原書中表述不夠清晰的內(nèi)容;增加了一些TCP/IP協(xié)議發(fā)展中涉及的新技術。
全書共分21章。第1章概述TCP/IP的形成和發(fā)展、相關的組織機構、標準文檔的形成過程以及未來的發(fā)展方向。第2章在回顧計算機網(wǎng)絡基本概念的基礎上,介紹因特網(wǎng)的體系結(jié)構,并將TCP/IP的結(jié)構與ISO/OSI進行比較。第3章介紹IP地址的相關概念,對子網(wǎng)、子網(wǎng)掩碼、超網(wǎng)和無類地址進行討論。第4章介紹地址解析和反向地址解析的原理,給出地址解析的報文格式和處理過程,并對代理ARP技術進行介紹。第5章對TCP/IP網(wǎng)絡層的IP協(xié)議進行介紹,主要圍繞IP數(shù)據(jù)報的格式、IP數(shù)據(jù)報首部的校驗、數(shù)據(jù)的分片與重組、IP 數(shù)據(jù)報的選項以及IP模塊的結(jié)構等問題進行討論。第6章介紹TCP/IP網(wǎng)絡層的另一個重要協(xié)議——因特網(wǎng)控制報文協(xié)議ICMP,詳細闡述ICMP協(xié)議原理、報文格式、差錯報告、控制報文和請求應答報文對。第7章討論TCP/IP的路由功能,給出路由表的基本結(jié)構和路由算法,介紹靜態(tài)路由和動態(tài)路由的概念,重點介紹動態(tài)路由中的路由表的建立和刷新協(xié)議(RIP、OSPF、BGP)。第8章介紹TCP/IP傳輸層協(xié)議——面向連接的TCP協(xié)議、無連接的UDP協(xié)議和流控制傳輸協(xié)議SCTP,重點討論TCP連接、流量控制、擁塞控制和差錯控制問題。第9章討論因特網(wǎng)的域名系統(tǒng),介紹名稱的解析方法、DNS 報文格式、資源記錄以及包含資源記錄信息的數(shù)據(jù)庫文件。第10章討論TCP/IP應用層的BOOTP 和DHCP協(xié)議,DHCP是在BOOTP的基礎上發(fā)展起來的實現(xiàn)主機參數(shù)自動配置的協(xié)議。第11章介紹IP組播的基本概念和模型,重點討論因特網(wǎng)組管理協(xié)議IGMP 和組播路由協(xié)議。第12章討論TCP/IP應用層的文件傳輸協(xié)議,介紹FTP進程通信模型和命令,以及簡單文件傳輸協(xié)議TFTP,并給出FTP 與TFTP 的比較。第13 章討論TCP/IP 應用層的電子郵件系統(tǒng),介紹簡單郵件傳輸協(xié)議SMTP、郵件獲取協(xié)議(POP3、IMAP)和通用因特網(wǎng)郵件擴充MIME。第14章討論TCP/IP應用層的遠程登錄協(xié)議,介紹Telnet概念、命令、選項協(xié)商及操作模式。第15章討論TCP/IP應用層的超文本傳輸協(xié)議HTTP,該協(xié)議是實現(xiàn)WWW全球信息服務系統(tǒng)的基本協(xié)議。第16章討論TCP/IP應用層的簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議SNMP,對簡單網(wǎng)絡管理模型、簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議及其報文格式、管理信息結(jié)構SMI、管理信息庫MIB進行介紹。第17章介紹移動IP的基本概念、工作原理以及相關的技術。第18章討論當前廣泛關注的因特網(wǎng)的服務質(zhì)量問題,介紹服務質(zhì)量的概念以及適應多媒體業(yè)務服務質(zhì)量的實時傳輸協(xié)議RTP和實時傳輸控制協(xié)議RTCP,并重點討論與服務質(zhì)量相關的兩個關鍵技術——集成業(yè)務和區(qū)分業(yè)務。第19章討論能夠靈活地為不同類型的業(yè)務提供支持的多協(xié)議標簽交換(MPLS)技術,介紹MPLS的組件、體系結(jié)構、工作原理和相關協(xié)議。第20章討論因特網(wǎng)的安全問題,介紹當前存在的安全威脅和對抗這些安全威脅的安全服務,講述保證網(wǎng)絡安全的基本技術,并對因特網(wǎng)的IP層安全、傳輸層安全和應用層安全進行深入的討論。第21章討論新一代因特網(wǎng)協(xié)議——IPv6協(xié)議,介紹IPv6的數(shù)據(jù)報格式、擴展首部、IPv6地址和ICMPv6,并討論從IPv4向IPv6過渡的技術。
本書第1版的第1~9章和第20章由蘭少華編寫,第10~19章由楊余旺編寫,第21章由呂建勇編寫。全書由蘭少華統(tǒng)稿。第2版主要由蘭少華在第1版的基礎上編寫修訂完成。
在本書的編寫過程中參閱了大量的RFC文檔,參考了百度百科、百度文庫、Wikipedia以及網(wǎng)上的相關資料,由于這些資料大多沒有原始的出處,所以無法在參考文獻中一一列出,只能在此對這些資料的原始作者表示感謝,對他們所做的工作和貢獻表示敬意。
由于編者水平有限,時間倉促,加之TCP/IP協(xié)議仍在不斷地發(fā)展和完善之中,本書可能在某些點上仍未能反映*新的發(fā)展,甚至難免存在一些缺點和錯誤,殷切希望廣大讀者批評指正。
本書第1版曾榮獲第八屆全國高校出版社*書二等獎,榮獲2007年江蘇省高等學校精品教材獎。
編者2017年2月
第1章概述1
1.1因特網(wǎng)及其相關技術催生新
的時代1
1.1.1信息化時代1
1.1.2適應新時代的國家
戰(zhàn)略5
1.2網(wǎng)絡互聯(lián)的動機和技術7
1.2.1網(wǎng)絡互聯(lián)的動機7
1.2.2網(wǎng)絡互聯(lián)技術8
1.3因特網(wǎng)的形成和發(fā)展9
1.3.1因特網(wǎng)的發(fā)展軌跡9
1.3.2中國互聯(lián)網(wǎng)的
發(fā)展12
1.4有關因特網(wǎng)的組織機構15
1.4.1因特網(wǎng)體系結(jié)構
委員會15
1.4.2因特網(wǎng)協(xié)會16
1.4.3因特網(wǎng)網(wǎng)絡信息
中心16
1.4.4因特網(wǎng)名稱與數(shù)字
地址分配機構17
1.4.5WWW協(xié)會17
1.5請求注解17
1.5.1因特網(wǎng)技術文檔17
1.5.2因特網(wǎng)標準建立
過程18
1.5.3獲取RFC文檔20
1.6下一代因特網(wǎng)21
1.6.1邁向新一代網(wǎng)絡21
1.6.2中國的下一代互聯(lián)
網(wǎng)絡22
本章要點24
習題24
第2章計算機網(wǎng)絡與因特網(wǎng)體系
結(jié)構26
2.1計算機網(wǎng)絡概念26
2.1.1計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生
和發(fā)展26
2.1.2計算機網(wǎng)絡的
分類27
2.1.3網(wǎng)絡協(xié)議與體系
結(jié)構28
2.1.4局域網(wǎng)技術31
2.1.5廣域網(wǎng)技術33
2.1.6無線網(wǎng)絡35
2.1.7因特網(wǎng)接入方式44
2.2因特網(wǎng)體系結(jié)構46
2.2.1因特網(wǎng)的概念46
2.2.2因特網(wǎng)的特點47
2.2.3因特網(wǎng)協(xié)議分層47
2.3開放系統(tǒng)互連參考模型與
TCP/IP的關系48
2.4TCP/IP協(xié)議族49〖3〗本章要點50
習題51
第3章IP地址52
3.1IP地址概述52
3.2分類IP地址53
3.3特殊IP地址55
3.4私有網(wǎng)絡地址57
3.5IP地址配置58
3.6子網(wǎng)及子網(wǎng)掩碼59
3.7超網(wǎng)63
3.8無類地址65
本章要點66
習題67
第4章地址解析68
4.1地址解析協(xié)議68
4.1.1地址解析原理69
4.1.2ARP高速緩存70
4.1.3arp實用程序72
4.1.4地址解析實例73
4.1.5地址解析中的常見
問題77
4.2反向地址解析協(xié)議77
4.3地址解析報文79
4.3.1地址解析報文
格式79
4.3.2地址解析報文
處理79
4.3.3地址解析報文
封裝81
4.4代理ARP82
本章要點83
習題83
第5章IP協(xié)議84
5.1IP數(shù)據(jù)報格式84
5.2無連接數(shù)據(jù)報傳輸88
5.2.1首部校驗88
5.2.2數(shù)據(jù)分片與重組91
5.3IP數(shù)據(jù)報選項93
5.3.1選項格式93
5.3.2選項類型93
5.4IP模塊的結(jié)構97
本章要點98
習題98
第6章差錯與控制報文協(xié)議99
6.1因特網(wǎng)控制報文協(xié)議99
6.2ICMP報文格式與類型100
6.2.1ICMP報文格式100
6.2.2ICMP報文類型100
6.3ICMP差錯報告101
6.3.1信宿不可達報告101
6.3.2數(shù)據(jù)報超時報告103
6.3.3數(shù)據(jù)報參數(shù)錯
報告103
6.4ICMP控制報文104
6.4.1源抑制報文104
6.4.2重定向報文105
6.5ICMP請求與應答報文對106
6.5.1回應請求與應答
報文107〖3〗6.5.2時間戳請求與應答
報文108
6.5.3地址掩碼請求與應答
報文109
6.5.4路由器請求與通告
報文109
6.6ICMP報文封裝110
本章要點111
習題112
第7章IP路由113
7.1直接傳遞與間接傳遞113
7.2IP路由概述113
7.3路由表115
7.3.1路由表的構成115
7.3.2路由算法117
7.4靜態(tài)路由117
7.5動態(tài)路由119
7.5.1路由信息協(xié)議121
7.5.2開放*短路徑
優(yōu)先126
7.5.3增強型內(nèi)部網(wǎng)關路
由協(xié)議EIGRP128
7.5.4邊界網(wǎng)關協(xié)議130
本章要點134
習題135
第8章傳輸層協(xié)議136
8.1進程間通信136
8.2TCP段格式138
8.3TCP連接的建立和拆除142
8.3.1TCP連接的建立142
8.3.2TCP連接的拆除142
8.4TCP流量控制144
8.5TCP擁塞控制145
8.6TCP差錯控制146
8.7TCP狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖147
8.8用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議149
8.8.1UDP數(shù)據(jù)報格式149
8.8.2UDP偽首部150
8.9流控制傳輸協(xié)議SCTP150
8.9.1SCTP相關概念151
8.9.2SCTP功能152
8.9.3SCTP分組153
8.9.4SCTP基本信令
流程155
本章要點156
習題157
第3章IP地址
IP地址是因特網(wǎng)技術中的一個非常重要的概念,IP地址在IP層實現(xiàn)了底層網(wǎng)絡地址的統(tǒng)一,使因特網(wǎng)的網(wǎng)絡層地址具有全局*性和一致性。IP地址含有位置信息,反映了主機的網(wǎng)絡連接,是因特網(wǎng)進行尋址和路由選擇的依據(jù)。本章在介紹IP地址概念、IP地址分類的基礎上,討論了與IP地址相關的子網(wǎng)技術、超網(wǎng)技術以及無類網(wǎng)絡地址。
3.1IP地址概述
地址是標識對象所處位置的標識符。傳輸中的信息帶有源地址和目的地址,分別標識通信的源結(jié)點和目的結(jié)點,即信源和信宿。目的地址是傳輸設備為信息進行尋址的依據(jù)。
不同的物理網(wǎng)絡技術(底層網(wǎng)絡技術)通常具有不同的編址方式,這種差異主要表現(xiàn)在不同的地址結(jié)構和不同的地址長度上。
在一個物理網(wǎng)絡中,每個結(jié)點都至少有一個機器可識別的地址,該地址叫作物理地址。
物理地址有兩個特點: 不一致性和不*性。不一致性是指不同的物理網(wǎng)絡技術采用不同的編址方式;不*性是指不同的物理網(wǎng)絡中結(jié)點的物理地址可能重復。
為了保證尋址的正確性,必須確保一個網(wǎng)絡中結(jié)點地址的*性,這一要求在單一的物理網(wǎng)絡中很容易得到滿足。但是當多個不同的物理網(wǎng)絡進行互聯(lián)時,這種*性就難以得到保證。另外,不同物理網(wǎng)絡在地址編址方式上的不統(tǒng)一會給尋址帶來極大的不便。因此,在進行網(wǎng)絡互聯(lián)時首先要解決的問題是物理網(wǎng)絡地址的統(tǒng)一問題。在第2章我們已經(jīng)提到因特網(wǎng)是在網(wǎng)絡級進行互聯(lián)的,因此,因特網(wǎng)在網(wǎng)絡層(IP層)完成地址的統(tǒng)一工作,將不同物理網(wǎng)絡的地址統(tǒng)一到具有全球*性的IP地址上,IP層所用到的地址叫作因特網(wǎng)地址,又稱為IP地址。實現(xiàn)地址統(tǒng)一的概念模式如圖3.1所示。
圖3.1用IP地址統(tǒng)一物理網(wǎng)絡地址
因特網(wǎng)采用一種全局通用的地址格式,為全網(wǎng)的每一個網(wǎng)絡和每一臺主機都分配一個因特網(wǎng)地址,以此屏蔽物理網(wǎng)絡地址的差異。
早期的ARPANET的主機地址就采用了層次型地址(P,N),這種地址體現(xiàn)了網(wǎng)絡的層次結(jié)構,便于進行尋址。尋址時先找到主機所在的網(wǎng)點P,然后再根據(jù)N找到該網(wǎng)點中的主機。因特網(wǎng)沿用了ARPANET的思想, 仍然采用層次型地址。因特網(wǎng)由網(wǎng)絡互聯(lián)而成,網(wǎng)絡由主機互聯(lián)而成。因此,IP地址由網(wǎng)絡號和主機號構成,如圖3.2所示。IP地址可以表示為:
IP.address∶∶= {,}網(wǎng)絡號(Network.number)主機號(Host.number)圖3.2因特網(wǎng)IP地址結(jié)構TCP/IP網(wǎng)絡與協(xié)議(第2版)第3章IP地址〖3〗其中網(wǎng)絡號的長度決定整個因特網(wǎng)中能包含多少個網(wǎng)絡,主機號的長度決定每個網(wǎng)絡能容納多少臺主機。網(wǎng)絡號的長度并不是固定的。通常因特網(wǎng)中的網(wǎng)絡數(shù)難以確定,但每個網(wǎng)絡的預期規(guī)模卻比較容易確定。
因特網(wǎng)的IP協(xié)議提供了一種整個因特網(wǎng)通用的地址格式(保證一致性),并在統(tǒng)一管理下進行IP地址的分配(保證*性),確保一個地址對應一臺因特網(wǎng)主機(或路由器),這樣,對上層而言物理地址的差異就被IP層屏蔽了。
因特網(wǎng)地址是一種層次型地址,它攜帶了關于對象位置的信息。因特網(wǎng)所要處理的對象比廣域網(wǎng)要復雜得多,無結(jié)構的地址是不能擔此重任的。由于IP地址標識了一個主機的位置(所屬的網(wǎng)絡),當將一臺主機從一個網(wǎng)絡移到另一個網(wǎng)絡時必須改變這臺主機的IP地址。
IPv4規(guī)定,因特網(wǎng)地址長度為32位(IPv6規(guī)定地址長度為128位)。因此,IPv4的地址空間為232,即4 294 967 296個IP地址。本書中所涉及的IP地址若不特別說明,則指IPv4地址。
IP地址一般用點分十進制數(shù)表示,例如202.119.84.120。這4個用點分隔的段分別對應4個字節(jié)。IP地址也可以用二進制(如11001010 01110111 01010100 01111000)或十六進制(如0XCA775478)表示。IP地址的二進制表示法在討論地址類別和掩碼時經(jīng)常會用到,而十六進制表示法則很少使用。
3.2分類IP地址
傳統(tǒng)的因特網(wǎng)采用分類地址。因特網(wǎng)定義了5類IP地址: A類、B類、C類、D類和E類,如圖3.3所示。
圖3.3因特網(wǎng)IP地址類別
其中A、B和C是3個基本的類別,分別代表不同規(guī)模的網(wǎng)絡。A類地址由1個字節(jié)的網(wǎng)絡號和3個字節(jié)的主機號構成,用于少量的大型網(wǎng)絡。B類地址由2個字節(jié)的網(wǎng)絡號和2個字節(jié)的主機號構成,用于中等規(guī)模的網(wǎng)絡。C類地址由3個字節(jié)的網(wǎng)絡號和1個字節(jié)的主機號構成,用于小規(guī)模的網(wǎng)絡。
各類網(wǎng)絡所占因特網(wǎng)地址空間的比例如圖3.4所示。50%25%12.5%6.25%6.25%A類B類C類D類E類231230229228228圖3.4因特網(wǎng)IP地址空間A類地址第1個字節(jié)的*高位固定為0,另外7位可變的網(wǎng)絡號可以標識128個網(wǎng)絡(0~127),0一般不用,127用作環(huán)回地址。所以共有126個可用的A類網(wǎng)絡。A類地址的24位主機號可以標識1 677 216臺主機(224 =1 677 216),主機號為全0時用于表示網(wǎng)絡地址,主機號為全1時用于表示廣播地址,這兩個主機號不能用來標識主機。所以,每個A類網(wǎng)絡*多可以容納1 677 214臺主機。A類地址第1個字節(jié)的取值范圍為0~127。
B類地址第1個字節(jié)的*高2位固定為10,另外14位可變的網(wǎng)絡號可以標識214=16 384個網(wǎng)絡。16位主機號可以標識65 536臺主機(216=65 536),由于主機號不能為全0和全1。所以,每個B類網(wǎng)絡*多可以容納65 534臺主機。B類地址的第1個字節(jié)的取值范圍為128~191。
C類地址第1個字節(jié)的*高3位固定為110,另外21位可變的網(wǎng)絡號可以標識221=2 097 152個網(wǎng)絡。8位主機號可以標識256臺主機(28=256),由于主機號不能為全0和全1。所以,每個C類網(wǎng)絡*多可以容納254臺主機。C類地址的第1個字節(jié)的取值范圍為192~223。
D類地址用于組播(multicasting)。因此,D類地址又稱為組播地址。D類地址的范圍為224.0.0.0~239.255.255.255,每個地址對應一個組,發(fā)往某一組地址的數(shù)據(jù)將被該組中的所有成員接收。D類地址不能分配給主機。D類地址的第1個字節(jié)的取值范圍為224~239。有些D類地址已經(jīng)分配用于特殊用途,如224.0.0.0是保留地址,224.0.0.1是指本子網(wǎng)中的所有系統(tǒng),224.0.0.2是指本子網(wǎng)中的所有路由器,224.0.0.9是指運行RIPv2路由協(xié)議的路由器,224.0.0.11是指移動IP中的移動代理。另外,還有一些D類地址留給了網(wǎng)絡會議,如224.0.1.11用于IETF.1.AUDIO,224.0.1.12用于IETF.1.VIDEO。
E類地址為保留地址,可以用于實驗目的。E類地址的范圍為240.0.0.0~255.255.255.254,E類地址的第1個字節(jié)的取值范圍為240~255。
在分類地址網(wǎng)絡中每個網(wǎng)絡占用一個地址塊。各類網(wǎng)絡地址塊的示例如表3.1所示。表3.1各類網(wǎng)絡地址塊的示例
〖BHDFG2,WK3,K6,K8,K6,K13,KW]類別起始地址結(jié)束地址網(wǎng)絡地址主機地址范圍廣播地址A類86.0.0.086.255.255.25586.0.0.086.0.0.1~86.255.255.25486.255.255.255B類188.6.0.0188.6.255.255188.6.0.0188.6.0.1~188.6.255.254188.6.255.255C類206.8.2.0206.8.2.255206.8.2.0206.8.2.1~206.8.2.254206.8.2.255從表3.1中可看出,每個網(wǎng)絡都要占用兩個IP地址,一個用于標識網(wǎng)絡,另一個用于網(wǎng)絡廣播。每個網(wǎng)絡使用該網(wǎng)絡地址塊的起始地址作為網(wǎng)絡地址,該地址僅作為網(wǎng)絡的標識,主要用在網(wǎng)絡路由中。網(wǎng)絡地址塊的結(jié)束地址被用作該網(wǎng)絡的廣播地址。
在因特網(wǎng)的地址中包含了網(wǎng)絡信息。當一個路由器或網(wǎng)關連到多個網(wǎng)絡上時,每個網(wǎng)絡都會給路由器或網(wǎng)關分配一個IP地址,設備有多少個網(wǎng)絡連接,就有多少個IP地址。而且這些IP地址分別屬于不同的網(wǎng)絡,這對于路由選擇來說是非常有用的。一臺主機也可以連接多個網(wǎng)絡,這種主機叫作多宿主主機(multi.homed host)。多宿主主機擁有多個IP地址,每個地址對應一條物理連接。由此可見,因特網(wǎng)地址的本質(zhì)是標識主機的網(wǎng)絡連接。圖3.5給出了多宿主設備的地址配置。
圖3.5IP地址標識網(wǎng)絡連接
因特網(wǎng)地址是由中央管理機構分配的。一個組織加入因特網(wǎng)時,將會從因特網(wǎng)的網(wǎng)絡信息中心InterNIC獲得網(wǎng)絡前綴,然后負責組織內(nèi)部的地址分配。這樣,既解決了全局*性問題,又分散了管理負擔。
3.3特殊IP地址
在IP地址中有些地址并不是用來標識主機的,這些地址具有特殊意義。這些地址包括網(wǎng)絡地址、直接廣播地址、受限廣播地址、本網(wǎng)絡地址、環(huán)回地址等。
1. 網(wǎng)絡地址
因特網(wǎng)上的每個網(wǎng)絡都有一個IP地址,其主機號部分為0。
網(wǎng)絡地址的一般表達式為:
{,}={,0}
該地址用于標識網(wǎng)絡,不能分配給主機,因此不能作為數(shù)據(jù)的源地址和目的地址。網(wǎng)絡地址的使用可以減小路由表的規(guī)模。
A類網(wǎng)絡的網(wǎng)絡地址為: Network.number.0.0.0。例如120.0.0.0。
B類網(wǎng)絡的網(wǎng)絡地址為: Network.number.0.0。例如139.22.0.0。
C類網(wǎng)絡的網(wǎng)絡地址為: Network.number.0。例如203.120.16.0。
2. 直接廣播地址
直接廣播(direct broadcast)是指向某個網(wǎng)絡上的所有主機發(fā)送報文。TCP/IP規(guī)定,主機號各位全部為1的IP地址用于廣播,稱為直接廣播地址。路由器在目標網(wǎng)絡處將IP直接廣播地址映射為物理網(wǎng)絡的廣播地址,以太網(wǎng)的廣播地址為6個字節(jié)的全1二進制位,即ff:ff:ff:ff:ff:ff。
直接廣播地址的一般表達式為:
{,}={, -1}
這里的-1表示全1。
直接廣播地址只能作為目的地址。
A類網(wǎng)絡的直接廣播地址為: Network.number.255.255.255。例如120.255.255.255。
B類網(wǎng)絡的直接廣播地址為: Network.number.255.255。例如139.22.255.255。
C類網(wǎng)絡的直接廣播地址為: Network.number.255。例如203.120.16.255。
3. 受限廣播地址
直接廣播要求發(fā)送方必須要知道信宿網(wǎng)絡的網(wǎng)絡號。但有些主機在啟動時,往往并不知道本網(wǎng)絡的網(wǎng)絡號,這時候如果想要向本網(wǎng)絡廣播,只能采用受限廣播地址(limited broadcast address)。
受限廣播地址是在本網(wǎng)絡內(nèi)部進行廣播的一種廣播地址。TCP/IP規(guī)定,32位全為1的IP地址用于本網(wǎng)絡內(nèi)的廣播。
受限廣播地址的一般表達式為:
{,}={-1, -1}
受限廣播地址的點分十進制表示為: 255.255.255.255。
受限廣播地址只能作為目的地址。
路由器將隔離受限廣播,不對受限廣播分組進行轉(zhuǎn)發(fā)。也就是說因特網(wǎng)不支持全網(wǎng)絡范圍的廣播,這也是為了對網(wǎng)絡進行保護,以防網(wǎng)絡帶寬被過多地占用。
……
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