IPv4

OSI(Open System Internetwork), 有ISO负责主持研发,定制标准;根据功能进行层次划分,一共划分了7个功能层;

分层,接口,服务;

应用层

表示层

会话层

传输层

网络层

数据链路层

物理层


封装和解封

对等通信


Internet Protocol -- IP


ARP:地址解析协议

逻辑地址 --> 物理地址

已知逻辑地址的情况下,获取对应该逻辑地址的物理地址;

如何解析:

1.每一个参与网络功能的设备中,都有一个ARP库;

2.ARP缓存:通过ARP协议进行广播,指定的目标主机进行回应,本机缓存对应的结果信息;


RARP:反向地址解析协议

物理地址 --> 逻辑地址

已知本地物理地址,获取合法的逻辑地址;

用于无盘工作站;


面向无连接:

1.无需在通信之前建立通信连接,也无需维护连接稳定,通信结束也无需拆除连接;

2.无序数据传输

3.无数据恢复和数据可靠性保证


平面编址和分层编址:

平面编址:将所需管理的资源,从头到尾按照固定大小分为若干个cell,每个cell进行独立编址;

特点:编址容易,寻址需要遍历,效率很低;


分层编址:将所需管理的资源先进行各种分类,按照对应的类别进行编址;

特点:编址复杂,但是寻址高效;


ping值:2000 53


IP地址由两部分组成:

网络部分:用来描述指定主机所在网络范围;

主机部分:用来描述指定主机在特定的网络范围中的具体位置;


IP地址:是由IPv4协议定义的,IPv4地址

整个地址由32位二进制构成;


网络位+主机位 = 32


00000000.00000000.00000000.00000000


01111111.11111111.11111111.11111111


43亿


IP地址分类:

A类:第一个二进制位必须为0,并且网络位8位;

B类:前二个二进制位必须为10,并且网络位16位;

C类:前三个二进制位必须为110,并且网络位24位;

D类:前四个二进制位必须为1110,并且网络位32位;通常用于组播通信;

E类:前四个二进制位必须为1111,保留用于科学研究;


IP地址的点分十进制表示法:

1.将32位的IP地址位,以8位为一组,共划分为4组;

2.每一组之间使用.符号进行分隔;

3.将每个8位组转换为十进制表示;


使用点分十进制表示法表示的各类IP地址范围:

A类:0.0.0.0 ~ 127.255.255.255

00000000.00000000.00000000.00000000


01111111.11111111.11111111.11111111

第一个8位组全为0的,是无效IP,因为其表示整个IP地址栈;

第一个8位组中除了第一位以为全部为1,称为环回地址;

有效的A类地址:1.0.0.0 ~ 126.255.255.255


B类:128.0.0.0 ~ 191.255.255.255

10000000.00000000.00000000.00000000


10111111.11111111.11111111.11111111


C类:192.0.0.0 ~ 223.255.255.255

11000000.00000000.00000000.00000000


11011111.11111111.11111111.11111111


D类:224.0.0.0 ~ 239.255.255.255

11100000.00000000.00000000.00000000


11101111.11111111.11111111.11111111


E类:240.0.0.0 ~ 255.255.255.255

11110000.00000000.00000000.00000000


11111111.11111111.11111111.11111111




保留地址:不能选择为其他主机配置使用的IP地址;

0.0.0.0-0.255.255.255

127.0.0.0-127.255.255.255


自动分配地址段:

169.254.0.0-169.254.255.255


网络地址:主机位全为0的地址;

1.0.0.0:表示一个范围的名称  16777736


广播地址:主机位全为1的地址;

1.255.255.255:作为目的地址代表整个网段中的所有IP地址;


定向广播地址:

255.255.255.255:作为目的地址代表整个IP地址栈中的所有IP地址;


IPv4的地址总数:2^32 = 42亿9400万

去除的IP地址:

D类和E类:5亿+

0和127网段的地址:3500万

169.254网段地址:65536

网络地址:126+16384+209万

广播地址:126+16384+209万


可以分配给主机使用的IP地址36亿:

为了解决IP地址枯竭的问题:

增加IP地址的复用次数:

私有IP地址:可以重复使用,互联网无法为其路由;

A: 10.0.0.0 ~ 10.255.255.255

B: 172.16.0.0 ~ 172.31.255.255

C: 192.168.0.0 ~ 192.168.255.255

共有IP地址:可以在互联网中使用,但必须唯一;

NAT:Network Address Translation

SNAT:源地址转换,使用公有IP地址替换数据包中的私有IP地址;

DNAT:目的地址转换,使用私有IP地址替换数据包中的公有IP地址;


研究更加庞大的地址栈;

IPv6:128bit,2^128=3.4×10^38,10^80

冒号分十六进制:


IPv4和IPv6共存:

1.地址转换

2.IPv6地址包含IPv4地址:IPv6地址的最右侧的32位就是IPv4地址


IP首部格式:

Version:4bits,协议版本信息;ipv4:0100  ipv6:0110

IHL:4bits,Internet Protocol Header Length,IP首部长度,15行

20Byte ~ 60Byte,必须为4的整数倍;

服务类型:

4bits:服务类型

0000,0001,0010,0100,1000

最大带宽,最小延迟,最大吞吐量,最高可靠性

1bit:保留位

3bits:优先级

000,001,010,011,100,101,110,111

数据包长度:16bits,65536Byte,包括首部;64KB 

标识:16bits,标识数据的来源,标识指定的数据是由哪个源数据分片得到的;

标志:3bits,

第1位:保留

第2位:是否分片

第3位:更多分片,表示数据是否为最后一个分片;

000, 010, 011

片偏移:13bits,IP协议对数据包进行分片之后的序号;

生存时间(Time To Live, TTL):8bits,计数器,

每个数据包都会获得一个初始化的TTL值,在每次经过路由设备之后,都会自减1,0表示该数据包为不可用数据,下一次路由设备将其获得后,会直接丢弃;可以有效防止数据包的无限循环传输;

通常的TTL的初始值可以为:255,128,64;

协议号:8bits,互联网层和传输层直接的通信接口,根据协议号指示的内容,正确接收数据之后,向上交给传输层的哪个协议进行进一步解封处理;

TCP:6

UCP:17

OSPF:89

EIGRP:88

首部校验和:16bits,进行首部的可靠性校验;

源地址:32bits,发送方地址

目的地址:32bits,接收方地址


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