IP數據報首部格式&爲什麼要有IP地址&IP地址演化過程

一、IP數據報首部格式

抓包後得到的IP數據報

 

這裏就不對每部分一一贅述了。

 

二、IP地址表示演化過程(從主機到CIDR)

 

(1)什麼是IP地址?

 

IP地址就是給互聯網上每一個接口定義的一個32位標識符來唯一的標識每一個接口。

這裏所謂的接口就是能在因特網上傳輸消息的端口,可能一臺電腦或者服務器有多個網卡,意味着這臺設備也分配了多個IP地址。並且,路由器是工作在網絡層連接多個網絡的能使多個網路互相通信的設備,那麼意味着路由器也必須有多個接口分別連接到多個網絡中,也就是說,一個路由器有多個IP地址。

 

(2)爲什麼要有IP地址?

 

Ip地址與硬件地址相比,IP地址是人們自定義的邏輯上的地址,而硬件地址是實實在在寫入mac(網卡)硬件上的物理上的地址並且不同的網絡存在異構性,IP地址一般32位而硬件地址爲48位。

 

如何理解這裏的邏輯上和物理上呢?硬件地址就好比每個人的門牌號(假設全球唯一,是由每個地區的民政局設置的,每個地區設置的門牌號的類型規格表示方式等都不一樣(沒有組織性))是全球唯一的。此時,人A要發快遞到人B手中,不能在快遞單上寫上B的門牌號2378,因爲通過這個門牌號找到B這個人太困難(最大的難處就是快遞公司要時不時的和各個地區民政局溝通,各個地區的門牌號存在差異)但是不能說找不到。爲了能夠好的能夠在兩個人之間發送快遞並且高效的話,快遞公司就爲每一個人賦予一個邏輯上的地址就好比每個人的家庭住址 山東省青島市市南區****,雖然這個家庭住址和門牌號一樣也是對應於一個人並且是唯一的,但是由於這個家庭住址是快遞公司定義的所以快遞公司可以更好地管理維護。

 

回過頭來,這就引出了一個問題,硬件地址是全球唯一的,IP地址也是全球唯一的,爲什麼不乾脆使用硬件地址,而使用IP地址呢? 如果讀者能夠很好的明白上述快遞這個例子就不難回答這個問題了。

全世界存在大大小小各種各樣的網絡,這個網絡之間存在很多不同,即所謂的網絡之間的異構性,這些網絡在硬件地址定義上存在不同,沒有所謂的規律可言,如果使用硬件地址的話不是說不能通信,只是可能給路由器帶來了很大的負擔。同時,對於計算機網絡是劃分層次的,網絡層,數據鏈路層獨立開來,他們之間僅僅是服務與被服務的關係,所以從這方面講也不應該在網絡層使用屬於數據鏈路層的物理地址。

網絡層使用IP協議很大一部分工作對地址的維護上。但是話又說回來,在數據鏈路層以下僅僅只能使用物理地址,所以當一個IP數據報直接交付的時候要將IP地址通過ARP轉化爲硬件地址,所以說IP地址是邏輯上的而硬件地址是物理上的實實在在存在的。

 

(3)怎麼定義IP地址(IP地址定義的發展過程)

 

 

階段一、主機號階段

 

所謂的主機號意思是說,對於多個網絡之間通過路由器相連接,然後路由表中的新會市對應的網絡中的每一個主機,如果一共有4個網絡的話,每一個網絡中有1萬臺主機,意味着每一個路由器中的路由表的大小爲4*10000=40000.如果對於因特網的話,必然每一個路由器的條目多大上億,對路由器的性能帶來嚴重的挑戰。

 

階段二、分類的IP地址

 

在分類的IP地址中,進入了網絡號的概念,這就解決了階段一中對網絡沒有管理的尷尬的局面,同時可以在路由器中一條信息(目的網絡號)代表了一個網絡中的所有的主機信息。這大大減小了路由器的壓力。但是這個壓力僅僅環節了早期的入網的主機較少的時代。

但是存在的問題是雖然給一個網絡分配了一個網絡號,可能明明主機數很少但是硬是要用A類地址。

 

階段三、劃分子網

劃分子網提出了子網的概念,增加了個網絡的靈活性,同時特在一步的提高了地址的利用率。在路由表中提取一個地址的網絡號是同國內子網掩碼的方式。

 

階段四、構成超網

劃分子網在一定程度上緩解了因特網在發展中遇到的困難,但因特網依然要面臨幾個必須儘早解決的問題:因特網主幹網上的路由表中的項目數急劇增長,、整個IPv4的地址空間最終將全部耗盡。所以在IPv6工作組研究新版本IP協議時,IETF研究出無分類域間路由選擇(CIDR)來進一步提高IP地址的利用率。 CIDR的主要特點是:消除了傳統的A類、B類、C類和劃分子網的概念,因而更加有效地分配IPv4的地址空間。現在CIDR已成爲因特網建議標準協議。同時在CIDR中也可以使用子網、子網掩碼的概念只不過對於網絡號不再是固定的了。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章