IP地址分配與中繼設備頭條網

2021-03-19 07:00:57 佚名

1. TCP/IP模型

TCP/IP協議是在OSI參考模型出現之間就被開發的，並廣泛部署在計算機網絡中。但是，後來由於概念混淆，TCP/IP模型的層次和名稱往往與OSI模型的層次名稱相互借用。如圖1.所示，該模型可能和之前介紹的TCP/IP模型相一致，但是並不妨礙我們對於協議的理解，可以參考歷史文章《TCP/IP模型(詳細介紹)》。

圖1. OSI模型與TCP/IP模型對比

TCP/IP是一個由許多單獨協議組成的開放的協議棧，TCP/IP四層協議分別是指：應用層、傳輸層（也稱，主機到主機層）、網際層和網絡接入層，各層的協議如圖2.所示。

圖2. TCP/IP協議棧包含的協議

2 IP地址表示及分類

IP地址等於網絡地址加上主機地址，網絡地址表示其屬於互聯網的哪一個網絡，主機地址表示其屬於該網絡中的哪一臺主機。二者是主從關係。IP被分為A、B、C、D、E五類，如表所示。其中D類子網被用於多播，E類子網被保留將來使用。IP地址由四段組成，每段一個字節八位。

圖3. IP地址分類

A類：(1.0.0.0-126.0.0.0)第一個字節為網絡號，後三個字節為主機號。該類IP地址的最前面為“0”，所以地址的網絡號取值於1~126之間。一般用於大型網絡。

默認子網掩碼：255.0.0.0或 0xFF000000

其中私有地址範圍是：10.0.0.0～10.255.255.255

B類：(128.0.0.0-191.255.0.0)前兩個字節為網絡號，後兩個字節為主機號。該類IP地址的最前面為“10”，所以地址的網絡號取值於128~191之間。一般用於中等規模網絡。

默認子網掩碼：255.255.0.0或0xFFFF0000

其中私有地址範圍是：172.16.0.0～172.31.255.255

C類：(192.0.0.0-223.255.255.0)前三個字節為網絡號，最後一個字節為主機號。該類IP地址的最前面為“110”，所以地址的網絡號取值於192~223之間。一般用於小型網絡。

子網掩碼：255.255.255.0或 0xFFFFFF00

其中私有地址範圍是：192.168.0.0～192.168.255.255

D類：是多播地址。該類IP地址的最前面為“1110”，所以地址的網絡號取值於224~239之間。一般用於多路廣播用戶。

E類：是保留地址。該類IP地址的最前面為“1111”，所以地址的網絡號取值於240~255之間。

在這些IP地址中，按照用途的範圍又可以分為公有地址和私有地址兩大類，公用地址在Internet中使用，可以在Internet中隨意訪問。私有地址只能在內部網絡中使用，只有通過代理服務器才能與Internet通信。使用保留地址的網絡只能在內部進行通信，而不能與其他網絡互連。因為本網絡中的保留地址同樣也可能被其它網絡使用，如果進行網絡互連，那麼尋找路由時就會因為地址的不唯一而出現問題。

子網掩碼的作用是計算網絡標識，即IP地址 & 子網掩碼 = 網絡標識。

圖4. 網絡標識計算

3. 網絡中繼設備

計算機網絡由不同類型的網絡相互連接組成，將這些網絡單元連接起來的設備稱之為中繼，根據中繼系統所在的層次，可以將中繼分為如下幾類：

圖5. 中繼設備的分類

各類設備的功能可以概括為：

轉發器：用於連接多個以太網段並且偵聽每個網段，主要功能是延伸網段和改變傳輸媒體，從而實現信息位的轉發。

交換機：交換機工作於OSI參考模型的第二層。交換機內部的CPU會在每個端口成功連接時，通過ARP協議學習它的MAC地址，保存成一張ARP表。在今後的通訊中，發往該MAC地址的數據包將僅送往其對應的端口。如果MAC地址表中沒有，將數據發給所有端口進行廣播。如果廣播後還沒有回應，則將數據發送給上級的路由器。

路由器：連接廣域網使用，接收到LAN口的數據，轉發給WAN口，然後根據路由表來選擇路徑進行轉發。

網關：一種複雜的網絡連接設備，可以支持不同協議之間的轉換，實現不同協議網絡之間的互連。網關具有對不兼容的高層協議進行轉換的能力，能夠實現異構設備之間的通信。

下圖為網絡設備連接拓撲圖：