2014年计算机四级计算机名师讲义：Internet基础_第2页

一）. IP地址的作用
以太网中利用MAC地址（物理地址）标识网络中的一个结点，两个以太网结点需要知道对方的MAC地址才能通信。
　以太网不是唯一的网络，各种网络技术互不相同，让它们之间通信是需要解决的问题。
　统一物理地址的方法不现实的。在互联网层将各种物理地址统一必须通过上层软件完成。
　两个IP地址；或多个IP地址绑定在一条物理连接上)
　屏蔽各种物理地址的差异，使用IP协议规定的地址（IP地址）。IP地址由管理机构统一管理和分配，保证在网络中的每台计算机不会产生冲突。
　 IP地址的作用是标识网络连接。
(严格地说，IP地址指定的不是一台计算机，而是计算机到一个网络的连接，例如一台计算机有块网卡，有两条连接，有两个IP地址；或多个IP地址绑定在一条物理连接上)
IP地址由32比特的二进制数表示
一个IP地址用于标识一台互联网设备到网络的一个物理连接，因此有多个网络连接的互联网设备就具有多个IP地址。
多宿主主机的每个网卡可以具有一个IP地址。
【例】 关于IP地址的描述中 ，正确的是（　）
IP地址可以替代MAC地址
一条物理连接只能绑定一个IP地址
IP地址是路由的依据
IP地址由48位二进制数组成
答案：C
二）. IP地址的层次结构
IP地址有两层：网络号和主机号。
　　网络号：标识互联网中一个特定的网络；而主机号标识该网络中主机的一个特定连接。
　　 IP地址含有主机的信息和网络的地址信息，所以主机从一个网络移动到另一个网络时，IP地址必须重新分配，否则不能与其他计算机通信。
三）. IP地址的分类
A类地址的前一个字节表示网络地址，且最前端1个二进制位固定是“0”。表示的地址范围是从1.0.0.0～126.255.255.255。A类地址允许有27-2=126个网络（网络地址的0和127保留用于特殊目的），每个网络有224-2=16777214个主机。
　 B类地址的前两个字节表示网络地址，且最前端的2个二进制位固定是“10”。表示的地址范围是从128.0.0.0～191.255.255.255。B类地址允许有214=16384个网络，每个网络有216-2=65534个主机。
　C类地址的前三个字节表示网络地址，且最前端的3个二进制位是“110”。表示的地址范围是从192.0.0.0～223.255.255.255。C类地址允许有221=2097152个网络，每个网络有28-2=254个主机。
四）. IP地址的直观表示法
点分十进制：32为的二进制，8个一组，形式4组，每组二进制转换成十进制，记作w.x.y.z的格式。
五）. 特殊的IP地址形式
1.网络地址：网络位不变，主机位全“0”
2.广播地址
直接广播：网络位不变，主机位全“1”
有限广播：网络位全“1” ，主机位全“1”
3.回送地址:127.0.0.0
4.本地地址:即私有地址
10.0.0.0/8、172.16.0.0/12、192.168.0.0/16
六）. 子网编制
1.子网编制的方法
标准的IP地址分为网络号和主机号两部分，为了避免IP地址的浪费，子网编制将IP地址的主机号部分进一步划分成子网部分和主机部分。
在一个IP网络中划分子网使我们能将一个逻辑上单一的大型网络分成若干个较小的网络，即允许将网络划分成许多个部分供内部使用，但是对于外部网络仍像一个网络一样。
【例】 IP地址126.1.2.129/13的子网掩码可写为（　） A． 255.224.0.0 B． 255.240.0.0 C． 255.248.0.0 D． 255.255.0.0
答案：C
【例】如果借用C类IP地址中的4位主机号划分子网，那么子网掩码应该为（　）
255.255.255.0
255.255.255.128
255.255.255.192
255.255.255.240
答案：D
补充：可变长子网掩码VLSM子网编制
VLSM（Variable Length Subnet Mask，可变长度子网掩码），是在标准的掩码上面再划分的子网的网络号码，无类路由选择网络可以使用VLSM，而有类路由选择网络中不能使用VLSM。
【例】使用192.168.1.192/26划分3个子网，其中第一个子网能够容纳25台主机，另外两个子网分别能够容纳10台主机，请写出子网掩码，各子网网络地址及可用的IP地址段。
解析：
第一步：确定需要从主机号借几位表示子网，因为需要3个子网，所以至少需要借2位。
第二步：计算机新子网的主机号位数是否能满足各个子网的主机数。原本主机号位数为6，借位后为4，支持主机个数为14。不能满足第一个子网的容纳25台主机的需求
第三步：根据上面的分析，需要采取VLSM子网划分方式。划分思想如下：
子网掩码，各子网网络地址及可用的IP地址段分别为：
补充：CIDR（无类域间路由技术）地址规划方法
CIDR的技术特点
它区别于一般的标准分类IP地址概念的“网络前缀”，代替的原来的“网络号+主机号”的结构，形成了无分类的结构，即表示为“网络前缀+主机号”的二级地址结构，也不再使用“子网”的概念。
网络前缀相同的连续的IP地址形成了一个“CIDR地址块”。它是由块起始地址与块地址数来表示的。
CIDR地址规划方法
CIDR的应用
CIDR的基本思想是取消IP地址的分类结构，将多个地址块聚合在一起生成一个更大的网络，以包含更多的主机。也称为“超网”
CIDR支持路由聚合，能够将路由表中的许多路由条目合并为成更少的数目，因此可以限制路由器中路由表的增大，减少路由通告。
CIDR超网示例：
假设有一组C类地址为192.168.8.0－192.168.15.0，如果用CIDR将这组地址聚合为一个网络，其网络地址和子网掩码应该为（ ） A. 192.168.8.0/21 B. 192.168.8.0/20 C. 192.168.8.0/24 D. 192.168.8.15/24
解析：CIDR聚合的方法为“最大前缀匹配法”
第一步：将连续的子网从左向右比较多最多相同的位数(二进制)
192.168.00001 000.0
192.168.00001 001.0
…
192.168.00001 111.0
第二步：相同的位数就是聚合后新网络的网络号位数，即掩码长度为“/21”
第三步：相同位数数值不变，不同位数数值写成“0，
即使网络地址：192.168.8.0/21
CIDR路由聚合示例：路由聚合可减小路由表规模，降低路由更新流量
七）. 地址解析协议ARP
ARP协议的功能
互联网中高层软件通过IP地址来指定源地址和目的地址，而低层的物理网络通过物理地址发送和接收信息。
ARP就是以太网中使用的将IP地址映射到物理地址的实现方法。

一）. IP数据报的格式
IP数据报的格式可以分为报头区和数据区两大部分。
其中数据区包括高层需要传输的数据；
报头区包含了源IP地址、目的IP地址等控制信息。
IP数据报是IP协议使用的数据单元。
IP数据报是IP协议使用的数据单元。
IP数据报各字段的功能:
版本与协议类型
IP版本目前常用的是“4”，协议表示数据区的高级协议类型（如TCP）
2. 长度
总长度(以8b 字节为单位)与报头长度(以32b 双字节为单位) 。
3. 服务类型
规定对本数据报的处理方式。如：分配优先级
4. 生存周期
随时间而递减，为“0”时，报文将被删除。
避免死循环发生。
5. 头部校验和
用于保证IP数据报报头的完整性，注意的是IP数据报没有数据区的校验字段，可以节约路由器处理每一个数据报的时间，允许不同的上层协议选择自己的数据校验方法。
6. 地址
源IP地址和目的IP地址在整个数据报的传输过程中，一直保持不变。
二）. IP封装、分片、重组
IP数据报在互联网上传输，可能跨越多个网络。IP数据报最终需要封装成帧进行传输。
路由器只在内存中保留了IP数据报而没有附加帧头信息，只有IP数据报通过一个物理网络时，才会被封装进帧中，接收路由器会解封装帧。
MTU与分片
根据网络使用的技术不同，每种网络都规定了一个帧最多能够携带的数据量，这一限制称为最大传输单元（MTU）。
在一个互联网中，包含各种异构的网络，MTU限制可能会导致一些问题。特别是由于一个路由器可能连着不同MTU值的多个网络，能从一个网上接收数据报并不意味着一定能在另一个网上发送此数据报。
三）. IP数据报选项
IP数据报选项主要目的：控制和测试
IP数据报选项：选项码、长度、选项数据
选项数据：
源路由
IP数据报穿越互联网所经过的路径由源主机指定，
分为严格源路由选项和松散源路由选项。
记录路由
记录IP数据报经过路径上各个路由器的IP地址。
时间戳
经过每个路由器时的当地时间。
IP层使用的控制与差错协议是ICMP（互联网控制报文协议）。
ICMP报文是作为IP数据报的数据部分而传输的。
ICMP协议的两种典型应用：ping 和traceroute