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1、第1章 IP专业1.1计算机网络基本原理1.1.1计算机网络的定义与特点在计算机网络出现的前期，计算机都是独立的设备，每台计算机独立工作，互不联系。计算机与通信技术的结合，对计算机系统的组织方式产生了深远的影响，使计算机之间的相互访问成为可能。不同种类的计算机通过同种类型的通信协议（protocol）相互通信，产生了计算机网络（computer network）。计算机网络的主要特点是：用通信信道把拥有信息、硬件资源的计算机相互连接起来，共享网上的各种资源。随着社会及科学技术的发展，对计算机网络的发展提出了更高的要求，同时也为其发展提供了更加有利的条件。计算机网络与通信网的结合，可以使众多的个
2、人计算机不仅能够同时处理文字、数据、图像、声音等信息，而且还可以使这些信息四通八达，及时地与全国乃至全世界的信息进行交换。 一般来说，计算机网络可以提供以下一些主要功能： (1)资源共享 (2)信息传输与集中处理 (3)均衡负荷与分布处理 (4)综合信息服务 通过计算机网络可以向全社会提供各种经济信息、科研情报和咨询服务。其中国际互联网Internet上的环球信息网(WWW World Wide Web)服务就是一个最典型也是最成功的例子。还例如，综合业务数字网络(ISDN)就是将电话、传真机、电视机和复印机等办公设备纳入 计算机网络中，提供了数字、语音、图形图像等多种信息的传输。 计算机网络
3、目前正处于迅速发展的阶段，网络技术的不断更新，进一步扩大了计算机网络的应用范围。除了前面提到的资源共享和信息传输等基本功能外，计算机网络还具有以下几个主要方面的应用。 (1)远程登录 计算机网络，就是把分布在不同地理区域的计算机以及专门的外部设备利用通信线路互连成一个规模大、功能强的网络系统，从而使众多的计算机可以方便地互相传递信息，共享信息资源。（注：我们给出一个如此广泛的定义是因为IT业迅速发展，各种网络互连终端设备层出不穷，像计算机、打印机、WAP（Wireless Application Protocol）手机、PDA（Personnal Digital Assistate）、网络电话
4、等等各种支持网络互连的设备。远程登录是指允许一个地点的用户与另一个地点的计算机上运行的应用程序进行交互对话。(2)传送电子邮件 计算机网络可以作为通信媒介，用户可以在自己的计算机上把电子邮件(Email)发送到世界各地，这些邮件中可以包括文字、声音、图形图像等信息。 (3)电子数据交换 电子数据交换(EDI)是计算机网络在商业中的一种重要的应用形式。它以共同认可的数据格式，在贸易伙伴的计算机之间传输数据，代替了传统的贸易单据，从而节省了大量的人力和财力，提高了效率。 (4)联机会议 利用计算机网络，人们可以通过个人计算机参加会议讨论。联机会议除了可以使用文字外，还可以传送声音和图像。 总之，计
5、算机网络的应用范围非常广泛，它已经渗透到国民经济以及人们日常生活的各个方面。 1.1.2 ISO/OSI网络体系结构OSI参考模型依层次结构来划分：第一层，物理层（Physical layer）；第二层，数据链路层（data link layer）；第三层，网络层（network layer）；第四层，传输层（transport layer） ；第五层，会话层（session layer）；第六层，表示层（presentation layer）；第七层，应用层（application layer）。 通常，我们把OSI参考模型第一层到第三层称为底层（lower layer），又叫介质层(Med
6、ia Layer)。这些层负责数据在网络中的传送，网络互连设备往往位于下三层。底层通常以硬件和软件相结合的方式来实现。OSI参考模型的第五层到第七层称为高层（upper layer），又叫主机层（host layer）。高层用于保障数据的正确传输，通常以软件方式来实现。如图21所示。应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层1234567底层:负责网络数据传输高层:负责主机之间的数据传输图21 OSI参考模型七层OSI参考模型具有以下优点：1. 简化了相关的网络操作；2. 提供即插即用的兼容性和不同厂商之间的标准接口；3. 使各个厂商能够设计出互操作的网络设备，加快数据通信网络发展；4.
7、防止一个区域网络的变化影响另一个区域的网络，因此，每一个区域的网络都能单独快速升级；5. 把复杂的网络问题分解为小的简单问题，易于学习和操作。需要注意的是，由于种种原因，现在还没有一个完全遵循OSI七层模型的网络体系，但OSI参考模型的设计蓝图为我们更好的理解网络体系，学习计算机通信网络奠定了基础。 各层介绍应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层123 456处理数据格式、数据加密等建立、维护和管理会话建立主机端到端连接寻址和路由选择提供介质访问、链路管理等比特流传输7提供应用程序间通信图22 OSI参考模型各层功能如图22所示，物理层涉及到在通信信道（channel）上传输的原始比特
8、流，它实现传输数据所需要的机械、电气、功能特性及过程等手段。物理层涉及电压、电缆线、数据传输速率、接口等的定义。物理层的主要网络设备为中继器、集线器等。数据链路层的主要任务是提供对物理层的控制，检测并纠正可能出现的错误，使之对网络层显现一条无错线路，并且进行流量调控（可选）。流量调控可以在数据链路层实现，也可以由传输层实现。数据链路层与物理地址、网络拓扑、线缆规划、错误校验、流量控制等有关。数据链路层主要设备为以太网交换机。网络层检查网络拓扑，以决定传输报文的最佳路由，其关键问题是确定数据包从源端到目的端如何选择路由。网络层通过路由选择协议来计算路由。存在于网络层的设备主要有路由器、三层交换机
9、等。 后面您将学习到更多关于网络层的知识。传输层的基本功能是从会话层接受数据，并且在必要的时候把它分成较小的单元，传递给网络层，并确保到达对方的各段信息正确无误。传输层建立、维护虚电路，进行差错校验和流量控制。会话层允许不同机器上的用户建立、管理和终止应用程序间的会话关系，在协调不同应用程序之间的通信时要涉及会话层，该层使每个应用程序知道其它应用程序的状态。同时，会话层也提供双工（duplex）协商、会话同步等等。表示层关注于所传输的信息的语法和意义，它把来自应用层与计算机有关的数据格式处理成与计算机无关的格式，以保障对端设备能够准确无误地理解发送端数据。同时，表示层也负责数据加密等。应用层是
10、OSI参考模型最靠近用户的一层，为应用程序提供网络服务。应用层识别并验证目的通信方的可用性，使协同工作的应用程序之间同步。物理层物理层的功能是在终端设备间传输比特流，是OSI参考模型的基础。为了达到数据传输的目的，物理层定义了电压、接口、电缆标准、传输距离等。目前，大家常用的数据信号传输介质主要有同轴电缆（coaxical cable）、双绞线（twisted pair）、光纤（fibre）、无线电波（wireless radio）等。本部分重点介绍双绞线和光纤。在线缆选择上，您应该综合考虑传输距离、价格、带宽需求、网络设备支持的线缆标准等选择恰当的线缆。Xerox公司制定的以太网和IEEE
11、802.3 标准定义了以太网物理层常用的线缆标准。其中常用的接口线缆标准有：10Base-T、100Base-T、100Base-TX/FX、1000Base-T、1000Base-SX/LX。局域网物理层常见的网络设备有：中继器、集线器等。广域网物理层协议描述了数据终端设备（DTE，Data Terminal Equipment）和数据电路终端设备（DCE，Data Circuit Equipment）之间的接口。DTE指位于用户网络接口用户端设备；DCE提供到网络的物理连接口，提供了用于同步DTE和DCE设备之间数据传输的时钟信号。总之，DTE设备接近用户侧，DCE设备接近网络侧。常用于D
12、TE设备的有：终端主机、路由器；常用于DCE设备的有：广域网交换机、Modem、CSU/DSU（Channel Service Unit/Data Service Unit）。广域网物理层规定了以下常用接口：EIA/TIA-232，又称RS-232，是一个公共物理层标准，用来支持信号速率高达64kbps的非平衡电路。V.24标准：由ITU-T定义的DTE和DCE设备间的接口。 电缆可以工作在同步和异步两种方式下。V.35标准：为描述网络接入设备和分组网间通信的同步物理层协议而制定的标准。 V.35普遍用在美国和欧洲。 V.35 电缆传输（同步方式下）的公认最高速率是2048000bps（2Mb
13、ps）。 数据链路层OSI参考模型的每一层为上一层提供服务。数据链路层的主要功能就是保证将源端主机网络层的数据包准确无误地传送到目的主机的网络层。数据链路层的帧使用物理层提供的比特流传输服务来到达目的主机数据链路层。为了保证数据传输的准确无误，数据链路层还负责网络拓扑、差错校验、流量控制等。数据链路层分为两个子层：逻辑链路控制子层（LLC，Logic Link Control sublayer），介质访问控制子层（MAC，Media Access Control sublayer）。逻辑链路控制子层提供了面向连接与面向无连接的网络服务环境的需要。该层用于管理通过单一链路连接的两个系统间的通讯，
14、它允许多个高层网络协议共享一条链路。LLC子层位于网络层和MAC子层之间，是上层和下一层的管理层，负责流量控制、同步等。LLC子层通过SSAP（源服务访问点，Source Service Access Point）和DSAP（目的服务访问点，Destination Service Access Point）负责底层协议与网络层协议的通信。MAC子层负责把物理层的“0”，“1”比特流组建成帧，并且通过帧尾部的CRC（Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验）子段进行错误检测。总之，MAC子层定义了网络对共享介质的访问。像每一个人都有一个名字一样，每一台网络设备都用物理地址来标
15、识自己，这个地址就是MAC地址。网络设备的MAC地址是全球唯一的。MAC地址由48个二进制位组成，通常我们用十六进制数字来表示。其中前6位十六进制数字由IEEE统一分配给设备制造商，后6位十六进制数由各个厂商自行分配。例如，华为的网络产品的MAC地址前六位十六进制数是0x00e0fc。网络接口卡（NIC，Network Interface Card），又称网卡，有一个固定的MAC地址。大多数网卡厂商把MAC地址烧入ROM中。当网卡初始化时，ROM中的MAC物理地址读入RAM中。如果把新的网卡插入计算机中，计算机的物理地址就变成了新的网卡的物理地址。值得注意的是，如果您的计算机插了两个网卡，那么
16、就有两个MAC地址。所以有些网络设备可能有多个MAC地址。目前，我国应用最为广泛的LAN标准是基于IEEE802.3的以太网标准。在数据链路层常见的局域网设备有以太网交换机等。广域网常见的数据链路层标准有：HDLC（High-level Data Link Control，高级数据链路控制）、PPP（Point-to-Point Protocol，点到点协议）、ISDN（Intergated Service Data Network，综合业务数据网络）、X.25、帧中继（Frame Relay，FR）协议等。HDLC是ISO开发的一种面向位同步的数据链路层协议，它规定了使用帧字符和校验和的同步
17、串行链路的数据封装方法。PPP协议支持同步和异步连接，支持多种网络层协议。广域网常见的数据链路层设备有Modem（调制解调器）、CSU/DSU、ISDN终端适配器、广域网交换机等。网络层网络层位于OSI参考模型第三层，利用下两层提供的服务来实现传输层的通信，将数据包从源网络发送到目的网络。 我们常见的位于网络层的设备有路由器和三层交换机。网络层检查网络拓扑，以决定传输报文的最佳路由，转发数据包。其关键问题是确定数据包从源端到目的端如何选择路由。网络层设备通过运行路由协议（routing protocol）来计算到目的地的最佳路由，找到数据包应该转发的下一个网络设备，然后利用网络层协议封装数据包
18、，利用下层提供的服务把数据发送到下一个网络设备。一般说来，网络层设备的每一个接口都有一个唯一的网络层地址，又称逻辑地址。在Internet中，网络设备的网络层地址必须是全球唯一的。OSI参考模型以及其他协议栈提供的服务可以分为两种方式，即面向连接的服务和无连接的服务。n 面向连接的服务（Connect-oriented Service）：面向连接的服务含义指在使用该服务之前用户首先要建立连接，而在使用完服务之后，用户应该释放连接，当被叫用户拒绝连接时，连接宣告失败。n 无连接的服务（Connectionless Service）：在无连接服务（Connectionless Service）的情
19、况下，两个实体之间的通信不需要先建立好一个连接，因此其下层的有关资源不需要事先进行预定保留，这些资源是在数据传输时动态的进行分配的。并不是所有的应用程序都需要连接。例如，电子邮件越来越普及，电子邮件发送者可能不希望仅为了发一条消息而去经历建立和拆除连接的麻烦。百分之百的可靠性也没有必要；特别是如果要多花钱时更没必要。这里所需要的仅是发送一个报文，只要到达的可能性很大就行了，不需要保证一定收到。对于一些允许延迟的应用程序，例如文字处理等，往往也使用无连接的服务。传输层传输层位于OSI参考模型第四层，最终目标是向用户-一般指应用层的进程，提供有效、可靠的服务。传输层主要定义了主机应用程序间端到端的
20、连通性，它一般包含四项基本功能。1将应用层发往网络层的数据分段或将网络层发往应用层的数据段合并。2建立端到端的连接，主要是建立逻辑连接以传送数据流。3将数据段从一台主机发往另一台主机。在传送过程中通过计算校验和以及通过流控制的方式保证数据的正确性，流控制可以避免缓冲区溢出。4部分传输层协议保证数据传送正确性。主要是在数据传送过程中确保同一数据既不多次传送也不丢失。同时还要保证数据包的接收顺序与发送顺序一致。传输层协议主要有TCP/IP协议栈的TCP协议和UDP协议，IPX/SPX协议栈的SPX协议等。其中，TCP协议和SPX协议为应用程序提供可靠的、面向连接的服务；UDP协议提供不可靠的、无连
21、接的服务。会话层、表示层和应用层会话层是OSI参考模型的第五层，通过执行多种机制在应用程序间建立、维持和终止会话。常见的会话层协议有：结构化查询语言（SQL，Structed Query Language）、网络文件系统（NFS，Network File System）、远程过程调用（RPC，Remote Procedure Call）、X Windows系统等。表示层保证源端数据能够被目的端表示层理解和识别，对应用程序透明。表示层提供数据格式转换服务，数据加密、数据表示标准等服务。表示层确定了数据传输时数据的组织方式。常见的表示层协议有：数据结构标准，EBCDIC（extended bina
22、ry coded decimal interchange code）、ASCII（Amercia Standard Code for Information Interchange）；图像标准：JPEG（Joint Photographic Experts Group）、TIFF（Tagged Image File Format）、GIF；视频标准：MIDI（Musical Instrument Digital Interface）、MPEG（Motion Picture Experts Group）、QuickTime等。应用层是OSI参考模型最接近用户的一层，应用层支持应用程序，例如文字处
23、理、电子邮件、表格处理等。1.1.3 TCP/IP协议族TCP/IP起源于60年代末美国政府资助的一个分组交换网络研究项目，到90年代已发展成为计算机之间最常用的组网形式。它是一个真正的开放系统，因为协议族的定义及其多种实现可以不用花钱或花很少的钱就可以公开地得到。它成为被称作“全球互联网”或“因特网（Internet）”的基础。与OSI参考模型一样，TCP（Transfer Control Protocol）/IP（Internet Protocol）协议（传输控制协议/网际协议）也分为不同的层次开发，每一层负责不同的通信功能。但是，TCP/IP协议简化了层次设计，只有五层：应用层、传输层、
24、网络层、数据链路层和物理层。从图31可以看出，TCP/IP协议栈与OSI参考模型有清晰的对应关系，覆盖了OSI参考模型的所有层次。应用层包含了OSI参考模型所有高层协议。7654321OSI参考模型TCP/IP应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层传输层数据链路层物理层54321网络层图31 TCP/IP协议和OSI参考模型OSI参考模型与TCP/IP协议栈的异同点：相同点 都是分层结构，并且工作模式一样，都要求层和层之间具备很密切的协作关系； 有相同的应用层，传输层，网络层，数据链路层，物理层；（注意：这里为了方便比较，才将TCP/IP分为5层，在其他很多文献资料里都把数据链路
25、层和物理层合并为数据链路层或网络接口层Network Access Layer），如图61所示； 都使用包交换技术（Packet-Switched）；不同点 TCP/IP把表示层和会话层都归入了应用层； TCP/IP的结构比较简单，因为分层少； TCP/IP标准是在Internet网络不断的发展中建立的，基于实践，有很高的信任度。相比较而言，OSI参考模型是基于理论上的，是作为一种向导TCP/IP协议栈应用层传输层网络层数据链路层提供应用程序网络接口建立端到端连接寻址和路由选择物理介质访问二进制数据流传输物理层HTTP、Telnet、FTPTFTP、Ping、etcTCP/UDPIPEther
26、net、802.3、PPP接口和线缆图32 TCP/IP协议栈物理层和数据链路层涉及到在通信信道上传输的原始比特流，它实现传输数据所需要的机械、电气、功能性及过程等手段，提供检错、纠错、同步等措施，使之对网络层显现一条无错线路；并且进行流量调控。网络层检查网络拓扑，以决定传输报文的最佳路由，执行数据转发。其关键问题是确定数据包从源端到目的端如何选择路由。网络层的主要协议有IP（Internet protocol）、ICMP（Internet Control Message Protocol，互联网控制报文协议）、IGMP（Internet Group Management Protocol，互
27、联网组管理协议）、ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）和RARP（Reverse Address Resolution Protocol，反向地址解析协议）等。传输层的基本功能是为两台主机间的应用程序提供端到端的通信。传输层从应用层接受数据，并且在必要的时候把它分成较小的单元，传递给网络层，并确保到达对方的各段信息正确无误。传输层的主要协议有TCP（Transfer Control Protocol，传输控制协议）、UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议）。应用层负责处理特定的应用程序细节。应用层显示接收到的信息，把用户的
28、数据发送到低层，为应用软件提供网络接口。应用层包含大量常用的应用程序，例如HTTP（Hypertext Transfer Protocol，超文本传输协议）、Telnet（远程登录）、FTP（File Transfer Protocol，文件传输协议）、TFTP（Trivial File Transfer Protocol，简单文件传输协议）等。网间互联协议IPIP协议是INTERNET网上最重要的协议软件之一。它详细规定了INTERNET网上的计算机进行通信时应当遵守的规则。IP负责在网络上传诵由TCP或UDP生成的数据段。IP协议对网络上的设备使用统一的网间网地址，即IP地址，并且根据IP
29、地址确定路由和目的主机。地址解析协议ARP/RARPARP实现IP地址到物理地址的转换，RARP实现物理地址到IP地址的转换。他们起着屏蔽物理地址的重要作用。物理地址，即为通常所说的MAC地址。MAC地址长48位（12个十六进制数字），IEEE定义了前6个十六进制数字表示制造商，后6个十六进制数字表示接口数或其他有用信息。末端设备一般只有一个MAC地址。Router和其它连网设备通常有多个MAC地址。传输控制协议TCPTCP的目的是保证可靠数据传输，提供无差错的通信服务。它把从上层应用程序传来的数据装配成标准的数据报，保证数据的正确传输。TCP是一种可靠的、面向连接的协议，并可以实现流控和差错
30、控制。TCP提供的可靠性是利用一种称为“重传肯定确认(PAR）”机制来实现的。TCP是面向连接的，它在两个通信主机之间建立一个逻辑的端对端连接，通过握手来实现。TCP的流控是通过窗口来实现。TCP提供的服务包括数据流传送、可靠性、有效流控、全双工操作和多路复用。建立TCP连接：为了使用可靠的传输服务，TCP主机之间必须建立面向连接的会话。连接是通过使用“三路握手”机制建立的。用户数据报协议UDP与TCP协议类似，UDP把应用程序传来的数据装配成标准的数据报，但它不确认保证报文到达。因此UDP不是很可靠，但效率较高。UDP是无连接的第四层协议。与TCP不同，UDP不提供到IP的可靠性、流控和差错
31、控制等功能。由于UDP的简明性，可以节约网络开销。在高层协议已经提供差错和流控情况下，可以使用UDP。NFS、SNMP、DNS、TFTP等高层协议的传输层使用UDP。UDP是无连接的传输层协议（第四层），它属于互联网络协议家族。UDP是IP与上层进程之间的一个基本接口。UDP协议端口将运行在一个设备上的多个应用程序相互区分开。在不需要TCP可靠机制的情况下，可以使用UDP，例如在高层协议已经提供差错和控制的情况下。UDP是几种常用应用层协议使用的传输协议，如网络文件系统（NFS）、简单网络管理协议（SNMP）、主域名称系统（DNS）和通用文件传输协议（TFTP）。应用层协议应用层为用户的各种网
32、络应用开发了许多网络应用程序，例如文件传输、网络管理等，甚至包括路由选择。这里我们重点介绍常用的几种应用层协议。FTP（文件传输协议、File Transfer Protocol）是用于文件传输的Internet标准。FTP支持一些文本文件（例如ASCII、二进制等等）和面向字节流的文件结构。FTP使用传输层协议TCP在支持FTP的终端系统间执行文件传输，因此，FTP被认为提供了可靠的面向连接的服务，适合于远距离、可靠性较差线路上的文件传输。TFTP（Trivial File Transfer Protocol，简单文件传输协议）也是用于文件传输，但TFTP使用UDP提供服务，被认为是不可靠的
33、，无连接的。TFTP通常用于可靠的局域网内部的文件传输。SMTP（Simple Mail Transfer Protocol。简单邮件传输协议）支持文本邮件的Internet传输。POP3（Post Office Protocol）是一个流行的Internet邮件标准。SNMP（Simple Network Management Protocol。简单网络管理协议）负责网络设备监控和维护，支持安全管理、性能管理等。Telnet是客户机使用的与远端服务器建立连接的标准终端仿真协议。Ping命令是一个诊断网络设备是否正确连接的有效工具。Tracert命令和Ping命令类似，tracert命令可以显
34、示数据包经过的每一台网络设备信息，是一个很好的诊断命令。HTTP协议支持WWW（World Wide Web，万维网）和内部网信息交互，支持包括视频在内的多种文件类型。HTTP是当今流行的Internet标准。DNS（Domain Name System，域名系统）把网络节点的易于记忆的名字转化为网络地址。WINS（Windows Internet Name Server，Windows Internet命名服务器），此服务可以将NetBIOS 名称注册并解析为网络上使用的IP地址。BootP（Bootstrap Protocol，引导协议）是使用传输层UDP协议动态获得IP地址的协议。INT
35、ERNET的地址系统INTERNET网是通过网关将物理网络互联在一起的虚拟网。在任何一个物理网络中，各节点计算机都有一个机器可识别的物理地址。物理网络技术不同，物理地址的结（长度、结构等）也就不同。相同类型不同网络的计算机又可能拥有相同的物理地址。这就给异网互通带来困难。在INTERNET网中，解决这一困难的办法是使用统一的网间网地址。IP协议提供一种全网间网通用的地址格式，并在统一的管理下进行地址分配，使网上的每一台计算机或其他设备都有一个唯一的网间网地址（即IP地址）与它相对应。而原来的物理地址保持不变。这样，物理地址的差异就被IP地址所屏蔽。IP地址结构与表示（一）IP地址的结构IP地址
36、是一种层次结构的地址，它的组成如下：网络号+主机号 其中，网络号确定计算机所在的网络，主机号确定计算机在该网络中的所处的位置。在INTERNET网中，根据TCP/IP协议规定，每个IP地址是由32bit的二进制数组成的。主要分为三类：图3-8 IP地址类型A类地址：前8位代表网络。第0位为特征位，内容为0，表明它是A类地址。A类地址共有128个，每个A类地址可带16777124个IP主机，所以A类地址主要用于大型网络，每个网络可包含大量的主机，但网络数量较少。B类地址：前16位代表网络，第0位和第1位为特征位，内容为10，表明它是B类地址；B类地址共有16384个，每个B类地址可带65534个
37、IP主机和网络。B类地址主要用于中型网络。C类地址：前24位代表网络，第0位、第1位和第2位为特征位，内容为110，表明 它是C类地址。C类地址共有2097152个，每个C类地址可带254个IP主机和网络。C类地址主要用于小型网络。每个网络所带的主机数量较少，但可支持的网络数较多。除了以上A、B、C三类地址外，网间网还有另外两类地址，其中D类地址位多点传送地址，用来支持多目传输技术；E类地址用于将来的扩展之用。(二）IP地址的表示为了便于记忆和书写，IP地址可以写成4个用小数点隔开的十进制整数，每个整数对应一个字节。列如：某主机的IP地址为： 11001010 01100000 0001111
38、0 00000101 通常写成 202.96.30.5A类地址的第一位表示网络号，后三位表示网内主机号；B类地址的前两位表示网络号，后两位表示网内主机号；C类地址的前三位表示网络号，最后一位表示网内主机号。如：A类地址10.28.1.2表示网络号为10，网内主机号为28.1.2。 结合IP地址的特征位和IP地址的十进制整数表示法，我们可以很方便地区分类IP地址，如表31所示：表3-1 IP地址表示表特征位二进制表示的前八位码组范围十进制表示的前八位码组范围地址类别010110011111111100000001码组范围法，我们可110000001码组范围法，我们可010001280000192
39、0000A类B类C类（三）IP地址举例下列表格列述不同类型的IP地址表3-2 IP地址类型实例地址类别网络地址主机地址10.2.1.37A10.0.0.00.2.1.37128.63.1.1B128.63.0.00.0.1.1130.113.28.54B 130.113.0.00.0.28.54202.10.127.68C202.10.127.00.0.0.68192.9.200.101C192.9.200.00.0.0.101256.64.119.6不存在子网掩码（一）子网掩码的作用因特网的地址分配是由专门机构进行分配的。地址分配一般以网络为单位（一个A类、B类或C类网）进行分配。对于一个A
40、类网或B类网来说，每个IP网络中包含了巨大的主机地址（A类1600多万，B类6万多），一旦该网络ID为某机构或地区所申请，其它机构就不能使用。可以想像，没有一个机构或部门的网络主机数量会到达1600多万个。因此一般来说，对于A类网络和B类网络都存在巨大的IP地址浪费问题。同时，在一个IP网络中，主机数量过于庞大，也不利于网络的管理。为解决此IP地址浪费问题以及解决管理问题，可以将标准的A类、B类或C类网络再分成若干子网。方法是从标准的标准的A类、B类或C类网络中的主机ID部分，划分出连续的若干比特表示子网络号。那么我们需要从主机ID中划分出多少比特呢？这是由具体管理网络的人员根据网络需要进行划
41、分的。划分方案确定后，用子网掩码来表示。如下图所示。图39 子网掩码（二）子网掩码的使用假如一个单位申请了一个 C 类地址 202.112.109 ，在此单位有 8 个部门。为了便于管理，准备把 C 类地址分为 8 个子网，其子网掩码是什么？图310 一个C类网络分为8个子网分析：根据地址类别的定义，一个 C 类地址的标准子网掩码是 FF.FF.FF.00（或255.255.255.0），为了把 202.112.109 的 C 类网分为 8 个子网，我们需要 3 个比特来表示子网。如图610。结果：子网掩码是 FF.FF.FF.E0 （或255.255.255.224）几种特殊的IP地址（一）
42、直接广播地址（directed broadcasting）TCP/IP规定，主机号各位全为“1C的IP地址用于广播之用，叫做直接广播地址。所谓广播，即同时向网上的所有主机发送报文，当一个分组被发送给直接广播地址时，这个分组的拷贝便被发送到该网络的所有主机。对一个广播型的物理网络（如以太网），直接广播很容易地通过硬件实现，对一个非广播象网络，必须通过软件将分组的拷贝发往网内各个主机，实现直接广播功能。（二）有限广播地址 TCP/IP规定，32比特全为“1“的IP地址用于本网广播，该地址叫做有限广播地址（limited broadcast address）.主机在启动过程中，往往不知道本网的网络号
43、，这时候，若想向本网广播，就要使用有限广播地址。（三）本机地址TCP/IP规定，各位全为“0C的网间网地址被解释成“本”主机。主机在启动过程中，通过一系列TCP/IP协议获得自己的IP地址，而这些启动协议间又需要IP地址进行通信，显然，这时主机不能提供一个正确的本机IP地址，为了解决这个矛盾，就要使用这个全“0解的本机地址。（四）回送地址（Loopback IP）A类网络地址127是一个保留地址，用于网络软件测试以及本机进程间的通信，叫做回送地址。无论什么程序，一旦使用回送地址发送数据，协议软件立即返回之，不进行任何网络传输。TCP/IP规定，含网络号127的分组不能出现在任何网络上，主机和网
44、关不能为该地址广播任何寻径信息。子网规划1、 网络地址的计算192.168.1.0/2811000000 10101000 00000001 00000000IP地址为: 192.168.1.7/28 192 . 168 . 1 . 711000000 10101000 00000001 00000111 255 . 255 . 255 . 24011111111 11111111 11111111 11110000IP地址子网掩码网络地址(二进制)网络地址图311 网址计算如上图所示，IP地址和子网掩码都已经知道，那么网络地址就是IP地址的二进制和子网掩码的二进制进行“与”的计算。“与”的计
45、算方法是1&1=1,1&0=0,0&0=0。那么胶片中IP地址和子网掩码的与计算为： 11000000，10101000，00000001，00000111 1111111 ，11111111，11111111，11110000 11000000，10101000，00000001，00000000最后得到的就是网络地址。 2、主机数的计算主机数为： 2n可用主机数为 : 2n - 2子网掩码N网络位主机位1111111111111100000000000000图312 主机数的计算例如：如图313所示IP地址为：192.168.1.100/28 /28=255.255.255.240该子网掩
46、码二进制表示为：11111111，11111111，11111111，1111000028bits网络位4bits主机位主机总数为： 24 可用主机数为: 24 -2图313 主机数计算举例我们知道A类地址标准的子网掩码255.0.0.0，也就是说24bits的主机位；B类地址的标准子网掩码为255.255.0.0,也就是说16bits主机位；C类地址的标准子网掩码255.255.255.0,也就是说8bits的主机位。如图313的例子是一个C类地址，标准子网掩码有8bits的主机位，那么计算子网总数的时候就为2的8-4次方，8指的是标准子网掩码的主机位个数，4为实际主机位个数，进行相减后，就得到了主机位数，既可表示为28-4 -2那么就得到了可用主机总数，A、B类IP地址以此类推。3、无子网编址对于没有子网的IP地址组织，外部将该组织看作单一网络，不需要知道内部结构。例如，所有到地址172.16 .X.X的路由被认为同一方向，不考虑地址的第三和第四个8位分组，这种方案的好处是减少路由表的项目。但这种方案没办法区分一个大的网络内不同的子网网段，这使网络内所有主机都能收到在该大的网络内的广播，会降低网络的
