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计算机网络使用的编址机制有三种

发布时间:2023-03-19 16:46:36

1. 计算机网络ip地址划分的方法

ip地址是指互联网协议地址,是ip address的缩写,ip地址是ip协议提供的一种统一的地址格式,它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址,以此来屏蔽物理地址的差异。

ip是网络之间互连的协议,也就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。

ip地址被用来给因特网上的电脑一个编号,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。

ip地址是一个32位的二进制数,通常被分割为四个八位二进制数,ip地址,常用点分十进制表示成abcd的形式。其中abcd都是0-255之间的十进制整数。

ip地址是一种在internet上的给主机编址的方式,也称为网络协议地址,常见的ip地址分为ipv4与ipv6两大类。

ip地址编址方案,ip地址编制方案,将ip地址空间划分为A,B,C,D,E 5类,其中A,B,C是基本类,D,E类是作为多播和保留使用。

ip v4就是有四段数字,每一段最大不超过255,由于互联网的蓬勃发展,ip位址的需求量越来越大,使得ip位址的发放愈趋严格。

ip地址的分类。

1.a类地址:

a类地址,第一字节为网络地址,其他三个字节为主机地址,它的第一个字节的第一位,固定为零,a类地范围,1.0.0.1-126.255.255.254。

2. B类地址:第一字节和第二字节为网络地址,其它两个字节为主机地址。他的第一个字节的前两位固定为10。

B类地址的范围:128.0.0.1----191.255.255.254。

3. C类地址:第一字节,第二字节和第三个字节为网络地址,第四个字节为主机地址,另外第一个字节的前三位固定为110。

c类地址范围:192.0.0.1-223.255.255.254。

D类地址和E类地址,不分主机地址和网络地址。

2. IP地址采用什么样的编址结构,可以分为哪几类,如何进行分类

A类~E类。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。如果用二进制表示拆弯搜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7位,主机标识的长度为24位,A类网络地址数量较少,可以用于主机数达1600多万台的大型网络。 A类IP地址 地址范围1.0.0.1-126.255.255.254(二进制表示为:00000001 00000000 00000000 00000001 - 01111110 11111111 11111111 11111110)。 A类IP地址的子网掩码为255.0.0.0,每个网络支持旅历的最大主机数为256的3次方-2=16777214台。 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14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,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128.1.0.1-191.254.255.254(二进制表示为:10000000 00000001 00000000 00000001 - 10111111 11111110 11111111 11111110)。 B类IP地址的子网掩码为255.255.0.0,每个网闹穗络支持的最大主机数为256的2次方-2=65534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21位,主机标识的长度为8位,C类网络地址数量较多,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192.0.1.1-223.255.254.254(二进制表示为: 11000000 00000000 00000001 00000001 - 11011111 11111111 11111110 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256-2=254台 由InternetNIC在全球范围内统一分配,D、E类为特殊地址。

3. 计算机的I/O过程中的编址方式有哪些各有什么特点

I/O接口独立编址方式这种编址方式是将存储器地址空间和I/O接口地址空间分开设置,互不影响。设有专门的输入指令(IN)和输出指令(OUT)来完成I/O操作,2、I/O接口与存储器统一编址方式这种编址方式不区分存储器地址空间和I/O接口地址空间,把所有的I/O接口的端口都当作是存储器伍大的一个单元对待,每个接口芯片都安排一个或几个与存储器统一编号的地址号。也不设专门的输入/输出指令,所有传送和访问存储器的指令都可用来对I/O接口操作。两种编址方式有各自的优缺点,独立编址方式的主要优点是内存地址空间与I/O接口地址空间分开,互不影响,译码电路较简单,并设有专门的I/O指令,所编程序易于区分,且执行时间短,快速性好。其缺点是只用I/O指令访问I/O端口,功能有限且要采腔没竖用专用I/O周期和专用的I/O控制线,使微处理器复杂化。统一编址方式的主要优点是访问内存的指令都可用于I/O操作,数据处理功能强;同时I/O接口可与存储器部分公用译码和控制电路。其缺点是:I/O接口要占用存察携储器地址空间的一部分;因不用专门的I/O指令,程序中较难区分I/O操作

4. 计算机网络

应用层(数据):确定进程之间通信的性质以满足用户需要以及提供网络与用户应用
表示层(数据):主要解决用户信息的语法表示问题,如加密解密
会话层(数据):提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制,如服务器验证用户登录便是由会话层完成的
传输层(段):实现网络不同主机上用户进程之间的数据通信,可靠
与不可靠的传输,传输层的错误检测,流量控制等
网络层(包):提供逻辑地址(IP)、选路,数据从源端到目的端的
传输
数据链路层(帧):将上层数据封装成帧,用MAC地址访问媒介,错误检测与修正
物理层(比特流):设备之间比特流的传输,物理接口,电气特性等

IP 地址编址方案将IP地址空间划分为 A、B、C、D、E 五类,其中 A、B、C 是基本类,D、E 类作为多播和保留使用,为特殊地址。
A 类地址:以 0 开头,第一个字节范围:0~127 。
B 类地址:以 10 开头,第一个字节范围:128~191 。
C 类地址:以 110 开头,第一个字节范围:192~223。
D 类地址:以 1110 开头,第一个字节范围:224~239 。
E 类地址:以 1111 开头,保留地址。

物理地址(MAC 地址),是数据链路层和物理层使用的地址。
IP 地址是网络层和以上各层使用的地址,是一种逻辑地址。
其中 ARP 协议用于 IP 地址与物理地址的对应。

网络层的 ARP 协议完成了 IP 地址与物理地址的映射。

TCP(Transmission Control Protocol),传输控制协议,是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。
主要特点如下:

FTP :定义了文件传输协议
Telnet :它是一种用于远程登陆
SMTP :定义了简单邮件传送协议
POP3 :它是和 SMTP 对应,POP3 用于接收邮件
HTTP :从 Web 服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。

防止了服务器端的一直等待而浪费资源

服务器端准备为每个请求创建一个链接,并向其发送确认报文,然后等待客户端进行确认后创建。如果此时客户端一直不确认,会造成 SYN 攻击,即SYN 攻击,英文为 SYN Flood ,是一种典型的 DoS/DDoS 攻击。

TCP 协议是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的运输层通信协议。TCP 是全双工模式,这就意味着:

TIME_WAIT 表示收到了对方的 FIN 报文,并发送出了 ACK 报文,就等 2MSL后即可回到 CLOSED 可用状态了。如果 FIN_WAIT_1 状态下,收到了对方同时带 FIN 标志和 ACK 标志的报文时,可以直接进入到 TIME_WAIT 状态,而无须经过 FIN_WAIT_2 状态。
如果不等,释放的端口可能会重连刚断开的服务器端口,这样依然存活在网络里的老的 TCP 报文可能与新 TCP 连接报文冲突,造成数据冲突,为避免此种情况,需要耐心等待网络老的 TCP 连接的活跃报文全部死翘翘,2MSL 时间可以满足这个需求(尽管非常保守)!

建立连接后,两台主机就可以相互传输数据了。如下图所示:

因为各种原因,TCP 数据包可能存在丢失的情况,TCP 会进行数据重传。如下图所示:

TCP 协议操作是围绕滑动窗口 + 确认机制来进行的。
滑动窗口协议,是传输层进行流控的一种措施,接收方通过通告发送方自己的窗口大小,从而控制发送方的发送速度,从而达到防止发送方发送速度过快而导致自己被淹没的目的。
TCP 的滑动窗口解决了端到端的流量控制问题,允许接受方对传输进行限制,直到它拥有足够的缓冲空间来容纳更多的数据。

计算机网络中的带宽、交换结点中的缓存及处理机等都是网络的资源。在某段时间,若对网络中某一资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分,网络的性能就会变坏,这种情况就叫做拥塞。

通过拥塞控制来解决。拥堵控制,就是防止过多的数据注入网络中,这样可以使网络中的路由器或链路不致过载。注意,拥塞控制和流量控制不同,前者是一个 全局性 的过程,而后者指 点对点 通信量的控制。

拥塞控制的方法主要有以下四种:

1)慢开始
不要一开始就发送大量的数据,先探测一下网络的拥塞程度,也就是说由小到大逐渐增加拥塞窗口的大小。

2)拥塞避免
拥塞避免算法,让拥塞窗口缓慢增长,即每经过一个往返时间 RTT 就把发送方的拥塞窗口 cwnd 加 1 ,而不是加倍,这样拥塞窗口按线性规律缓慢增长。

3)快重传
快重传,要求接收方在收到一个 失序的报文段 后就立即发出 重复确认 (为的是使发送方及早知道有报文段没有到达对方),而不要等到自己发送数据时捎带确认。
快重传算法规定,发送方只要一连收到三个重复确认,就应当立即重传对方尚未收到的报文段,而不必继续等待设置的重传计时器时间到期。

4)快恢复
快重传配合使用的还有快恢复算法,当发送方连续收到三个重复确认时,就执行“乘法减小”算法,把 ssthresh 门限减半。

UDP(User Data Protocol,用户数据报协议),是与 TCP 相对应的协议。它是面向非连接的协议,它不与对方建立连接,而是直接就把数据包发送过去。
主要特点如下:

DNS :用于域名解析服务
SNMP :简单网络管理协议
TFTP:简单文件传输协议

TCP 只支持点对点通信;UDP 支持一对一、一对多、多对一、多对多的通信模式。
TCP 有拥塞控制机制;UDP 没有拥塞控制,适合媒体通信,对实时应用很有用,如 直播,实时视频会议等

既使用 TCP 又使用 UDP 。

HTTP 协议,是 Hyper Text Transfer Protocol(超文本传输协议)的缩写,是用于从万维网服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。
主要特点如下:

请求报文包含三部分:
a、请求行:包含请求方法、URI、HTTP版本信息
b、请求首部字段
c、请求内容实体
响应报文包含三部分:
a、状态行:包含HTTP版本、状态码、状态码的原因短语
b、响应首部字段
c、响应内容实体

GET: 对服务器资源的简单请求。
POST: 用于发送包含用户提交数据的请求。
HEAD:类似于 GET 请求,不过返回的响应中没有具体内容,用于获取报头。
PUT:传说中请求文档的一个版本。
DELETE:发出一个删除指定文档的请求。
TRACE:发送一个请求副本,以跟踪其处理进程。
OPTIONS:返回所有可用的方法,检查服务器支持哪些方法。
CONNECT:用于 SSL 隧道的基于代理的请求。

1.明文发送,内容可能被窃听
2.不验证通信方的身份,因此可能遭遇伪装
3.无法证明报文的完整性,可能被篡改

综上所述:
需要 IP 协议来连接网络,TCP 是一种允许我们安全传输数据的机制,使用 TCP 协议来传输数据的 HTTP 是 Web 服务器和客户端使用的特殊协议。HTTP 基于 TCP 协议,所以可以使用 Socket 去建立一个 TCP 连接。

HTTPS ,实际就是在 TCP 层与 HTTP 层之间加入了 SSL/TLS 来为上层的安全保驾护航,主要用到对称加密、非对称加密、证书,等技术进行客户端与服务器的数据加密传输,最终达到保证整个通信的安全性。

端口不同:HTTP 与 HTTPS 使用不同的连接方式,端口不一样,前者是 80,后者是 443。
资源消耗:和 HTTP 通信相比,HTTPS 通信会由于加解密处理消耗更多的 CPU 和内存资源。
开销:HTTPS 通信需要证书,而证书一般需要向认证机构申请免费或者付费购买。

SSL 协议即用到了对称加密也用到了非对称加密

1)客户端发起 https 请求(就是用户在浏览器里输入一个 https 网址,然后连接到 server
的 443 端口)
2)服务端的配置(采用 https 协议的服务器必须要有一套数字证书,可以自己制作,
也可以向组织申请,这套证书就是一对公钥和私钥,这是非对称加密)。
3)传输证书(这个证书就是公钥,只是包含了很多信息)
4)客户端解析证书(由客户端 tls 完成,首先验证公钥是否有效,若发现异常,则弹出
一个警示框,提示证书存在问题,若无问题,则生成一个随机值(对称加密的私钥),然后用证书对随机值进行加密)
5)传输加密信息(这里传输的是加密后的随机值,目的是让服务端得到这个随机值,以后客户端和服务端的通信就可以通过这个随机值来进行加密了)
6)服务端解密信息(服务端用私钥(非对称加密)解密后得到了客户端传来的随机值(对称加密的私钥),然后把通信内容通过该值(对称加密的私钥随机值)进行对称加密。所谓对称加密就是,将信息和私钥(对称加密的私钥)通过某种算法混在一起,这样除非知道私钥(对称加密的私钥),不然无法获取内容,而正好客户端和服务端都知道这个私钥(对称加密的私钥),所以只要加密算法够彪悍,私钥够复杂,数据就够安全)
7)传输加密的信息
8)客户端解密信息,用随机数(对称加密的私钥)来解。

默认情况下建立 TCP 连接不会断开,只有在请求报头中声明 Connection: close 才会在请求完成后关闭连接。
在 HTTP/1.0 中,一个服务器在发送完一个 HTTP 响应后,会断开 TCP 链接。但是这样每次请求都会重新建立和断开 TCP 连接,代价过大。所以虽然标准中没有设定,某些服务器对 Connection: keep-alive 的 Header 进行了支持。意思是说,完成这个 HTTP 请求之后,不要断开 HTTP 请求使用的 TCP 连接。这样的好处是连接可以被重新使用,之后发送 HTTP 请求的时候不需要重新建立 TCP 连接,以及如果维持连接,那么 SSL 的开销也可以避免.

如果维持持久连接,一个 TCP 连接是可以发送多个 HTTP 请求的。

HTTP/1.1 存在一个问题,单个 TCP 连接在同一时刻只能处理一个请求,在 HTTP/1.1 存在 Pipelining 技术可以完成这个多个请求同时发送,但是由于浏览器默认关闭,所以可以认为这是不可行的。在 HTTP2 中由于 Multiplexing 特点的存在,多个 HTTP 请求可以在同一个 TCP 连接中并行进行。

TCP 连接有的时候会被浏览器和服务端维持一段时间。TCP 不需要重新建立,SSL 自然也会用之前的。

有。Chrome 最多允许对同一个 Host 建立六个 TCP 连接。不同的浏览器有一些区别。

如果图片都是 HTTPS 连接并且在同一个域名下,那么浏览器在 SSL 握手之后会和服务器商量能不能用 HTTP2,如果能的话就使用 Multiplexing 功能在这个连接上进行多路传输。不过也未必会所有挂在这个域名的资源都会使用一个 TCP 连接去获取,但是可以确定的是 Multiplexing 很可能会被用到。

如果发现用不了 HTTP2 呢?或者用不了 HTTPS(现实中的 HTTP2 都是在 HTTPS 上实现的,所以也就是只能使用 HTTP/1.1)。那浏览器就会在一个 HOST 上建立多个 TCP 连接,连接数量的最大限制取决于浏览器设置,这些连接会在空闲的时候被浏览器用来发送新的请求,如果所有的连接都正在发送请求呢?那其他的请求就只能等等了

5. ip编址技术包括哪些技术

IP地址的定义(什么是IP地址?) 就是网络中用于区分每一台主机的唯一标识,即通常所说的逻辑地址。 IP地址的标识方法 1) 采用4个8位二进制旅拆数字(8位组),即32位二进制数字分为四组标识IP地址 2) 为了符合人们的思维方式,将二进制数字用转化成十进制数字标示,即点分十进制Dotted Decimal)表示法。 IP地址的分类 参考图片,你到书上看吧 子网掩码的介绍 我们通过IP地址的组成可以知道,IP地址由网络地址和主机地址两部分组成,而计算机是如何知道那部分是网络地址、那部分是游镇毁主机地址呢?这就需要子网掩码来帮忙了——其实这点也非常好理解,在我们配置TCP/IP属性时都是IP地址和子网掩码共同来使用的。计算机通过将子网掩码与IP地址作逻辑与运算,得到的结果就是网络地址,也就是我们通常所说的该主机所在的网段。 缺省情况下按照A、B、C类地址划分,子网掩码对应为255.0.0.0、255.255.0.0、255.255.255.0。而在实际使用中,我们常划分子网来更有效的使用IP地址资源。 划分IP子网的目的(为什么要划分子网?) 减少网络流量 优化网络性能 简化网络管理 能使网络跨越较大的地理距离 如何划分IP子网 划分子网的步骤 基本步骤: (1)确定需要多少网络ID 每个子网都需要一个 每个广域网连接需要一个 (2)确定每个子网的主机数量 每个主机需要一个 每个路由器接口需要一个 (3)根据以上需求创建 整个网络的子网掩码 每个子网 ID 每个子网的主机范围 划分子网的快捷方法 回答五个问题 1、 子网掩码能够提供多少个子网? 2、 每个子网有多少个主机? 3、 每个子网有效的IP地址是什么? 4、 每个子网中的主机地址范围? 5、 每个子网的广播地址是多少? 下面还是以实例来说明划分子网的快捷方法(只是个人习惯的一种方式,感觉很好用~~) C类IP地址 192.168.10.0 子网掩码255.255.255.224(/27) 我们一看子网掩码便知不是缺省情况下的,“/27”表明网络位占32位中的27位,其余5位为主机位。 每个子网的主机数为:2的5次方(32-27)=32 子网数:2的3次方(27-24)=256/32=8 子网掩码的最后一位224=256-每个子网的主机数=256-32=224 每个子网中的主机地址范围:0~31、32~63、64~95、神备96~127、128~159、160~191、192~223、224~255; 主机地址范围与广播地址 子网地址 0 32 64 96 128 160 192 224 第一个主机号 1 33 65 97 129 161 193 225 最后主机号 30 62 94 126 158 190 222 254 广播地址 31 63 95 127 159 191 223 255 其中在子网划分中会涉及到可变长度子网掩码(VLSM)和无类域间路由(CIDR)两个重要应用,有兴趣的朋友可以去查查相关资料。

6. 计算机网络——4.网络层

将网络互连并能够互相通信,会遇到许多问题,例如:不同的寻址方案(不同的网络可能地址的表示位数不同),不同的最大分组长度(最大帧长),不同的网络接入机制,不同的超时控制,不同的差错恢复方法......

如何 将异构的网络互相连接起来 :使用一些 中间设备(中间系统)(中继系统)

1.IP地址及其表示方法
IP地址就是给每个连接在互联网上的 主机(或路由器) 分配一个在全世界范围内是 唯一的32位 的标识符。IP地址由互联网名字和数字分配机构(ICANN)进行分配。分配给ISP,然后用户再通过ISP申请到一个IP地址。
2.IP地址的编址方式

后续还有 NAT IPv6 这些方法

正常使用ABC三类,DE两类用作科研或者其他一般不开放使用。D类地址还是多播地址

A类地址:

B类地址:

C类地址:

3.特殊IP地址

4.IP地址的一些重要特点

IP地址与硬件地址是不同的地址

通信时使用的两个地址:

每个接口都有两个地址,网络层及以上的使用IP地址,数据链路层和物理层使用MAC地址(物理地址)
1.地址解析协议ARP的作用

3.ARP分组的传输

4.ARP高速缓存的作用

5.ARP欺骗
网络上的任意一台主机,在 没有接收到ARP请求 的情况下,可以 主动发送ARP响应

6.应当注意的问题

7.使用ARP的四种典型情况

假设现在有四个A类网络通过三个路由器连接在一起,而每个网络上都有成千上万台主机,如果按照目的主机的主机号来制作路由表,那么一个路由表就有 成千上万行 ,这样路由表的内存会过于庞大,因此我们按照 目的主机所在网络地址 来制作路由表,相当于 归类纪录 ,这样的话每个路由表只需要几行就可以,会大大简化。如下图:

2.特定主机路由 :虽然互联网所有的分组转发都是基于 目的主机所在的网络 ,但是在大多数情况下,都允许有一个特例,即 指定某个网络中的某一台主机填入路由表 ,采用特定主机路由可以使网络管理人员 更方便地控制网络和测试网络 ,同时也考虑到某种 安全问题
3.默认路由 :假如现在有一个分组的地址为1.2.3.4那么它的网络地址就是1.0.0.0,但是在路由表中没有记录,那么路由器就不知道该转发给谁,怎么转发,就会将这个分组丢弃,为了避免这种情况,有了默认路由,一旦出现 找不到目的地址的分组 ,就 由默认路由转发 (或者说 默认路由能够匹配所有的地址 )。但同时 默认路由的优先级是最小的 ,也就是 只有在找不到的情况下才会使用 ,找到了的话就不会用默认路由。采用默认路由可以 减少路由表所占用的空间和搜索路由表所用的时间 ,如果主机连接在一个 小网络 上,并且这个网络只用一个路由器与互联网连接,那么这种情况非常适合使用默认路由。例如下图:

1.从两级IP地址到三级IP地址
早期IP地址的不合理设计:IP地址浪费极大,因此对分类的IP地址做了一个改进,划分子网:在IP地址中增加一个"子网号字段",使原本的两级地址(网络号,主机号)变成三级地址(网络号,主机号,子网号),如下图所示:

例如:

3.子网掩码

规则:

(6).报告转发分组出错

1.网络前缀
划分子网虽然在一定程度上解决了困难,但是并 没有从根本上解决 ,仍然有几个问题:

2.CIDR的特点
CIDR是在 变长子网掩码(VLSM) 的基础上进一步提出的,它的全称为 无分类域间选择(CIDR)
主要特点:

3.路由聚合

4.CIDR记法的其它形式

5.CIDR地址块划分

7. 计算机网络-网络层-超网

在一个划分子网的网络中可同时使用几个不同的子网掩码。使用变长子网掩码VLSM(Variable Length Subnet Mask)可进一步提高IP地址资源的利用率。在VLSM的基础上又进一步研究出无分类编址方法,它的正式名字是 无分类域间路由选择CIDR (Classless Inter-Domain Routing,CIDR的读音是“sider'”)。

CIDR最主要的特点有两个汪团:

(I)CIDR把32位的IP地址划分为前后两个部分。前面部分是“网络前缀”(network-prefix)(或简称为“前缀”),用来指明网络,后面部分则用来指明主机。因此CIDR使IP地址从三级编址(使用子网掩码)又回到了两级编址,但这已是无分类的两级编址。其记法是:

            IP地址:={<网络前缀>,<主机号>}   (4-3)

CIDR还使用“斜线记法”(slash notation),或称为CIDR记法,即在IP地址后面加上斜线“/”,然念稿后写上网络前缀所占的位数。

(2)CIDR把网络前缀都相同的连续的IP地址组成一个“CIDR地址块”。我们只要知道CIDR地址块中的任何一个地址,就可以知道这个地址块的起始地址(即最小地址)和最大地址,以及地址块中的地址数。例如,已知IP地址128.14.35.7/20是某CIDR地址块中的一个地址,现在把它写成二进制表示,其中的前20位是网络前缀,而后面的12位是主机号:

            128.14.35.7/20= 1000 0000 0000 1110 0010 0011 0000 0111

这个地址所在的地址块中的最小地址和最大地址可以很方便地得出:找出 地址掩码(斜线后面的数字个数是掩码地址1的个数, 20位)中1和0的交界处 发生在地址中的哪一个字节。现在是在第三个字节,取后面12 都写成0是最小地址,写成1为最大地址。

最小地址:128.14.32.0       1000  0000 0000 1110 0010 0000 0000 0000

最大地址:128.14.47.255   1000 0000 0000 1110 0010 1111 1111 1111

以上这两个特殊地址的主机号是全0和全1的地址。一般并不使用。通常只使用在这两个特殊地址之间的地址。 这个地址块共有2^12个地址(2 的主机号位数次幂) 。我们可以用地址块中的最小地址和网络前缀的位数指明这个地址块。例如,上面的地址块可记为128.14.32.0/20。在不需要指出地址块的起始地址时,也可把这样的地址块简称为“/20地址块”。

为了更方便地进行路由选择,CIDR使用32位的地址掩码(address mask)。地址掩码由一串1和一串0组成,而1的个数就是网络前缀的长度。虽然CIDR不使用子网了,但由于目前仍有一些网络还使用子网划分和子网掩码,因此CIDR使用的地址掩码也可继续称为子网掩码。例如,/20地址块的地址掩码是:1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000 0000(20个连续的1)。 斜线记法中,斜线后面的数字就是地址掩码中1的个数。

在“CIDR不使用子网”是指CIDR并没有在32位地址中指明若干位作为子网字段。但分配到一个CIDR地址块仔陵孝的单位,仍然可以在本单位内根据需要划分出一些子网。这些子网也都只有一个网络前缀和一台主机号字段,但子网的网络前缀比整个单位的网络前缀要长些。例如,某单位分配到地址块/20,就可以再继续划分为8个子网(即需要从主机号中借用3位来划分子网)。这时每一个子网的网络前缀就变成23位(原来的20位加上从主机号借来的3位),比该单位的网铭前缀多了3位。

由于一个CIDR地址块中有很多地址,所以在路由表中就利用CIDR地址块来查找目的网络。这种地址的聚合常称为 路由聚合 (route aggregation),它使得路由表中的一个项目可以表示原来传统分类地址的很多个(例如上干个)路由, 路由聚合也称为构成超网 (supemetting)。路由聚合有利于减少路由器之间的路由选择信息的交换,从而提高了整个互联网的性能。

CIDR记法有多种形式,例如,地址块10.0.0.0/10可简写为10/10,也就是把点分十进制中低位连续的0省略。另一种简化表示方法是在网络前缀的后面加一个星号*,如:0000101000*意思是:在星号*之前是网络前缀,而星号◆表示P地址中的主机号,可以是任意值。

前缀位数不是8的整数倍时,需要进行简单的计算才能得到一些地址信息。表47给出了最常用的CIDR地址块。表中的K表示2^10=1024,网络前缀小于13或大于27都较少使用。在“包含的地址数”中没有把全1和全0的主机号除外。

从表4-7可看出,每一个CIDR地址块中的地址数一定是2的整数次幂。CIDR地址块多数可以包含多个C类地址(是一个C类地址的2”倍,n是整数),这就是“ 构成超网 ”这一名词的来源。

使用CIDR的一个好处就是可以更加有效地分配PV4的地址空间,可根据客户的需要分配适当大小的CIDR地址块。假定某ISP已拥有地址块206.0.64.0/18(相当于有64个C类网络)。现在某大学需要800个IP地址。ISP可以给该大学分配一个地址块206.0.68.0/22,它包括1024(即2^10)个1P地址,相当于4个连续的C类(/24地址块),占该ISP拥有的地址空间的1/16。这个大学然后可自由地对本校的各系分配地址块,而各系还可再划分本系的地址块。

从图4-25可以清楚地看出地址聚合的概念。这个ISP共拥有64个C类网络。如果不采用CIDR技术,则在与该SP的路由器交换路由信息的每一个路由器的路由表中,就需要有64个项目,但采用地址聚合后,就只需用路由聚合后的一个项目206.0.64.0/18就能找到该ISP,同理,这个大学共有4个系,在1SP内的路由器的路由表中,也需使用206.0.68.022这个项目。这个项目好比是大学的收发室。凡寄给这个大学任何一个系的邮件,邮递员都不考虑大学各个系的地址,而是把这些邮件集中投递到大学的收发室,然后由大学的收发室再进行下一步的投递。这样就减轻了v递员的工作量(相当于简化了路由表的查找)。

从图4-25下面表格中的二进制地址可看出,把四个系的路由聚合为大学的一个路由(即构成超网),是将网络前缀缩短。 网络前缀越短,其地址块所包含的地址数就越多。而在三级结构的P地址中,划分子网是使网铬前缀变长。

在使用CIDR时,由于采用了网络前缀这种记法,IP地址由网络前缀和主机号这两个部分组成,因此在路由表中的项目也要有相应的改变。这时, 每个项目由“网络前缀”和“下一跳地址”组成 。但是在查找路由表时可能会得到不止一个匹配结果。这样就带来一个间题:我们应当从这些匹配结果中选择哪一条路由呢?

答案是:应当从匹配结果中 选择具有最长网络前缀的路由 。这叫做 最长前缀匹 配longest-.prefix matching) ,这是因为网铬前缀越长,其地址块就越小,因而路由就越具体(more specific)。最长前缀匹配又称为最长匹配或最佳匹配,为了说明最长前缀匹配的概念。

假定大学下属的四系希望IS把转发给四系的数据报直接发到四系面不要经过大学的路由器,但又不愿意改变自己使用的P地址块。因此,在SP的路由器的路由表中,至少要有以下两个项目,即206.0.68.0/22(大学)和206.0.71.128/25(四系)。现在假定ISP收到一个数据报,其目的IP地址为D=206.0.71.130。把D分别和路由表中这两个项目的掩码逐位相“与”(AND操作)。将所得的逐位AND操作的结果按顺序写在下面:

D和 1111 1111 1111 1111 1111 11 00 0000  0000逐位相“与” = 206.0.68.0/22 匹配

D和 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1 000 0000逐位相“与” = 206.0.71.128/25 匹配

不难看出,现在同一个IP地址D可以在路由表中找到两个目的网络(大学和四系)和该地址相匹配。根据 最长前缀(1的位数) 匹配的原理,应当选择后者,把收到的数据报转发到后一个目的网络(四系),即选择两个匹配的地址中更具体的一个。

从以上的讨论可以看出,如果IP地址的分配一开始就采用CIDR,那么我们可以按网络所在的地理位置来分配地址块,这样就可大大减少路由表中的路由项目。例如,可以将世界划分为四大地区,每一地区分配一个CIDR地址块:

地址块194/7(194.0.0.0至195255.255,25)分配给欧洲:

地址块198/7(198.0.0.0至199.255.255,255)分配给北类洲

地址块2007(200.0.0.0至201255.255.255)分配给中美洲和南美洲:

地址块202/7(202.0.0.0至203255.255.255)分配给亚洲和太平洋地区,

上面的每一个地址块包含有钓3200万个地址,这种分配地址的方法就使得IP地址与地理位置相关联。它的好处是可以大大压缩路由表中的项目数。例如,凡是从中国发往北美的IP数据报(不管它是地址块198/7中的哪一个地址)都先送交位于美国的一个路由器,因此在路由表中使用一个项目就行了。

使用CIDR后,由于要寻找最长前缀匹配,使路由表的查找过程变得更加复杂了。当路由表的项目数很大时,怎样设法减小路由表的查找时间就成为一个非常重要的问题。例如,连接路由器的线路的速率为10Gbit/s,而分组的平均长度为2000bit,那么路由器就应当平均每秒钟能够处理500万个分组(常记为5Mpps)。或者说,路由器处理一个分组的平均时间只有200s(1ns=10^-9秒)。因此,查找每一个路由所需的时间是非常短的。

对无分类编址的路由表的最简单的查找算法就是对所有可能的前缀进行循环查找。例如,给定一个目的地址D。对每一个可能的网络前缀长度M,路由器从D中提取前M个位成一个网络前缀,然后查找路由表中的网络前缀。所找到的最长匹配就对应于要查找的路由。

"这种最简单的算法的明显缺点就是查找的次数太多。最坏的情况是路由表中没有这个路由。在这种情况下,算法仍要进行32次(具有32位的网络前缀是一个特定主机路由)。就是要找到一个传统的B类地址(即/16),也要查找16次。对于经常使用的歌认路由,这种算法都要经历31次不必要的查找。"

为了进行更加有效的查找,通常是把无分类编址的路由表存放在一种层次的数据结构中,然后自上而下地按层次进行查找。这里最常用的就是 二叉线索 (binary trie),它是一种特殊结构的树。IP地址中从左到右的比特值决定了从根节点逐层向下层延伸的路径,而二叉线索中的各个路径就代表路由表中存放的各个地址。

图4-26用一个例子来说明二叉线索的结构。图中给出了5个IP地址。为了简化二叉线索的结构,可以先找出对应于每一个P地址的唯一前缀(unique prefix)。所谓唯一前缀就是在表中所有的P地址中,该前缀是唯一的。这样就可以用这些唯一前缀来构造二叉线索。在进行查找时,只要能够和唯一前缀相匹配就行了。

从二叉线索的根节点自顶向下的深度最多有32层,每一层对应于IP地址中的一位。一个IP地址存入二叉线索的规则很简单。先检查IP地址左边的第一位,如为0,则第一层的节点就在根节点的左下方;如为1,则在右下方。然后再检查地址的第二位,构造出第二层的节点。依此类推,直到唯一前缀的最后一位。由于唯一前缀一般都小于32位,因此用唯一前缀构造的二叉线索的深度往往不到32层。图中较粗的折线就是前缀0101在这个二叉线索中的路径。二叉线索中的小圆圈是中间节点,而在路径终点的小方框是叶节点(也叫做外部节点)。每个叶节点代表一个唯一前缀。节点之间的连线旁边的数字表示这条边在唯一前缀中对应的比特是0或1。

假定有一个IP地址是1001 1011    0111 1010   0000 0000     0000 0000,需要查找该地址是否在此二叉线索中。我们从最左边查起。很容易发现,查到第三个字符(即前缀10后面的0)时,在二叉线索中就找不到匹配的,说明这个地址不在这个二叉线索中。

以上只是给出了二叉线索这种数据结构的用法,而并没有说明“与唯一前缀匹配”和“与网络前缀匹配”的关系。显然,要将二叉线索用于路由表中,还必须使二叉线索中的每一个叶节点包含所对应的网络前缀和子网掩码。当搜索到一个叶节点时,就必须 将寻找匹配的目的地址和该叶节点的子网掩码进行逐位“与”运算,看结果是否与对应的网络前缀相匹配 。若匹配,就按下一跳的接口转发该分组。否则,就丢弃该分组。

总之,二叉线索只是提供了一种可以快速在路由表中找到匹配的叶节点的机制。但这是否和网络前缀匹配,还要和子网掩码进行一次逻辑与的运算。

“为了提高二叉线索的查找速度,广泛使用了各种 压缩技术 。例如,在图4-26中的最后两个地址,其最前面的4位都是1011。因此,只要一个地址的前4位是1011,就可以跳过前面4位(即压缩了4个层次)而直接从第5位开始比较。这样就可以减少查找的时间。当然,制作经过压缩的二叉线索需要更多的计算,但由于每一次查找路由表时都可以提高查找速度,因此这样做还是值得的。”

8. 2022计算机考研_计算机网络第四章知识梳理:构造超网(无分类编址CIDR)

4.3 构造超网(无分类编址CIDR)

**CIDR(无分类域间路由选择)**的主要特点:

CIDR消除了传统的A、B、C类地址以及划分子网的概念,用网络前缀代替网络号和子网号,后面的部分指明主机。因此,CIDR使IP地址从三级编址(使用子网掩码),又回到了两级编址,但这已是无分类的两级编址。

CIDR把网络前缀相同的连续的IP地址组成一个”CIDR地址块旅谨中”只要知道CIDR地址块中的任何一个地址,就可以知道这地址块的起始地址(即最小地址)和最大地址,以及地址块中的地址数。

地址掩码:是一连串的1和0组成,而1的个数救赎网络前缀长度。在斜线记法中。斜线后面的数字就是地址掩码中1的个数。拆山

构成超网:由于一个CIDR地址块中含有很多地址,所以在路由表中就利用CIDR地址块来查找目标网络,这种地晌做址的聚合常称为路由聚合,也称构成超网。

9. ip地址的编址方式有哪几种

ip地址是四段式10进制数字表示的,但是他实质上是一串32位的二进制码,每段从0-255,例如:192.168.1.2,掩码的格式跟IP地址差不多,但是他更多的时候表示为255.255.255.0,由于二进制的关系,她是不连续的,只是用来划分网段的,最后一节的0表示这个网段有255台主机,如果最后一段是240,那就是15台主机了
如今的IP网络使用32位地址,以点分十进制表示,如192.168.0.1。
地址格式为:IP地址=网络地址+主机地址或 IP地址=网络地址+子网地址+主机地址。
网络地址是因特网协会的ICANN(the Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)分配的,下有负责北美地区的InterNIC、负责欧洲地区的RIPENIC和负责亚太地区的APNIC 目的是为了保证网络地址的全球唯一性。主机地址是由各个网络的系统管理员分配。因此,网络地址的唯一性与网络内主机地址的唯一性确保了IP地址的全模前银球唯一性。
根据用途和安全性级别的不同,IP地址还可以大致分为两类:公共地址和私有地址。公用地旦宴址在Internet中使用,可以在Internet中随意访问。私有地址只能在内部网络中使用,只有通过代理服务器才能与Internet通信
网络号

ip分类编址
用于识别主机所在的网络;

主机号
用于识别该网络中的主机。
IP地址分为五类,A类保留给政府机构,B类分配给中等规模的公司,C类分配给任何需要的人,D类用于组播,E类用于实验,各类可容纳的地址数目不同。
A、B、C三类IP地址的特征:当将IP地址写成二进制形式时,A类地址的第一位总是0,B类地址的前两位总是10,C类地址的前三位总是110。

A类地址
(1)A类地址第1字节为网络地址,其它3个字节为主机地址。它的第1个字节的第一位固定为0.
(2)A类地址网络号范围:1.0.0.0---126.0.0.0
(3)A类地址中的私有地址和保留地址:
① 10.X.X.X是私有地址(所谓的私有地址就是在互联网上不使用,而被用在局域网络中的地址)。
范围(10.0.0.0---10.255.255.255)
② 127.X.X.X是保留地址,用做循环测试用的。

B类地址
(1) B类地址第1字节和第2字节为网络地址,其它2个字节为主机地址。它的第1个字节的前两位固定为10.
(2) B类地址网络号范围:128.0.0.0---191.255.0.0。
(3) B类地址的私有地址和保留地址
① 172.16.0.0---172.31.255.255是私有悔悔地址
② 169.254.X.X是保留地址。如果你的IP地址是自动获取IP地址,而你在网络上又没有找到可用的DHCP服务器。就会得到其中一个IP。
191.255.255.255是广播地址,不能分配。

C类地址
(1)C类地址第1字节、第2字节和第3个字节为网络地址,第4个字节为主机地址。另外第1个字节的前三位固定为110。
(2)C类地址网络号范围:192.0.0.0---223.255.255.0。
(3) C类地址中的私有地址:
192.168.X.X是私有地址。(192.168.0.0---192.168.255.255)

D类地址
(1) D类地址不分网络地址和主机地址,它的第1个字节的前四位固定为1110。
(2) D类地址范围:224.0.0.0---239.255.255.255

E类地址
(1) E类地址不分网络地址和主机地址,它的第1个字节的前五位固定为11110。
(2) E类地址范围:240.0.0.0---255.255.255.254
IP地址如果只使用ABCDE类来划分,会造成大量的浪费:一个有500台主机的网络,无法使用C类地址。但如果使用一个B类地址,6万多个主机地址只有500个被使用,造成IP地址的大量浪费。因此,IP地址还支持VLSM技术,可以在ABC类网络的基础上,进一步划分子网。
无类地址
除ABCDE以外的IP地址段划分方式,如:192.168.1.0 255.255.255.252等分成C段划分的地址

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