Internet網(wǎng)絡(luò)上所使用的協(xié)議TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）協(xié)議，即傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議，是在20世紀(jì)60年代后期開發(fā)出來了用于“異構(gòu)”網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的TCP/IP協(xié)議。也就是說，TCP/IP協(xié)議可以在各種硬件和操作系統(tǒng)上實現(xiàn)，并且TCP/IP協(xié)議已成為建立計算機局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)的首選協(xié)議。
1. I P
IP協(xié)議要求在每次與TCP/IP網(wǎng)絡(luò)建立連接時，每臺主機都必須為這個連接分配一個唯一的32位地址，因為在這個32位IP地址中，不但可以用來識別某一臺主機，而且還隱含著網(wǎng)際間的路徑信息。需要強調(diào)指出的，這里的主機是指網(wǎng)絡(luò)上的一個節(jié)點，不能簡單地理解為一臺計算機，實際上IP地址是分配給計算機的網(wǎng)絡(luò)適配器（即網(wǎng)卡）的，一臺計算機可以有多個網(wǎng)絡(luò)適配器，就可以有多個IP地址，一個網(wǎng)絡(luò)適配器就是一個節(jié)點。
IP地址的結(jié)構(gòu)如下所示：
網(wǎng)絡(luò)類型 || 網(wǎng)絡(luò)ID || 主機ID
網(wǎng)絡(luò)類型字段用于標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)的類型，到目前為止網(wǎng)絡(luò)劃分為A~E五類；網(wǎng)絡(luò)ID則標(biāo)識該主機所在的網(wǎng)絡(luò)，由網(wǎng)絡(luò)類型字段和網(wǎng)絡(luò)ID字段構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識；主機ID是該主機在某個網(wǎng)絡(luò)中的標(biāo)識。按照IP地址的結(jié)構(gòu)和其分配原則，可以在Internet上很方便的尋址：先按IP地址中的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識號找到相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)，再在這個網(wǎng)絡(luò)上利用主機ID找到相應(yīng)的主機。
組建一個網(wǎng)絡(luò)時，為了避免該網(wǎng)絡(luò)所分配的IP地址與其他網(wǎng)絡(luò)上的IP地址發(fā)生沖突，必須為該網(wǎng)絡(luò)向InterNIC（Internet網(wǎng)絡(luò)信息中心）組織申請一個網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識號，這也就是組建的網(wǎng)絡(luò)必須使用一個網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識號，此時，應(yīng)該考慮該種類型的網(wǎng)絡(luò)可以容納的主機數(shù)量和自己的實際需求，避免浪費。然后再給該網(wǎng)絡(luò)上的每個主機設(shè)置一個唯一的主機號碼，這樣網(wǎng)絡(luò)上的每個主機都擁有一個唯一的IP地址。另外，國內(nèi)用戶可以通過中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心（CNNIC）來申請IP地址和域名。當(dāng)然，如果網(wǎng)絡(luò)不想與外界通信，就不必申請網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識號，而自行選擇一個網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識號即可，只是網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的主機的IP地址不可相同。
2. 特殊的IP地址
① 如果網(wǎng)絡(luò)ID為127，主機地址任意，這種地址是用來做循環(huán)測試用的，不可用作其他用途。例如，127.0.0.1是用來將消息傳給自己的。
② 在IP地址中，如果某一類網(wǎng)絡(luò)的主機地址為全1，則該IP地址表示是一個網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)的廣播地址。例如，192.168.101.255，分析可知它是C類網(wǎng)絡(luò)地址，其主機地址為最后一個字節(jié)，即255，二進制為11111111B，表示將信息發(fā)送給該網(wǎng)絡(luò)上的每個主機。
③ 在IP地址中，如果某一類網(wǎng)絡(luò)的主機地址為全0，則該IP地址表示為網(wǎng)絡(luò)地址或子網(wǎng)地址。例如，192.168.101.0，分析可知它是C類網(wǎng)絡(luò)地址，其主機地址為最后一個字節(jié)即0，二進制為00000000B，表示一個網(wǎng)絡(luò)地址。
說明：
1. 正是由于地址不允許全0（表示網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)地址）或全1（表示廣播地址），所以其網(wǎng)絡(luò)數(shù)目和主機數(shù)目都要減2。例如，C類網(wǎng)絡(luò)只能支持28-2=254個主機地址。
2. 如果要使網(wǎng)絡(luò)直接連入Internet，應(yīng)使用由InterNIC分配的合法IP地址（不想連入internat就用申請合法IP地址，例如：不入internat 的局域網(wǎng)）。如果通過代理服務(wù)器連入Internet，也不應(yīng)隨便選擇IP地址，應(yīng)使用由IANA（因特網(wǎng)地址分配管理局）保留的私有IP地址，以避免與Internet上合法的IP地址相沖突。這些私有地址的范圍是：
l 10.0.0.1 ~ 10.255.255.254 （A類,網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識范圍：0.xxx.xxx.xxx ~~~ 127.xxx.xxx.xxx）；
l 172.13.0.1 ~ 172.32.255.254 （B類,網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識范圍：128.xxx.xxx.xxx ~~~ 191.xxx.xxx.xxx）；
l 192.168.0.1 ~ 192.168.255.254 （C類,網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識范圍：192.xxx.xxx.xxx ~~~ 223.xxx.xxx.xxx）。
綜合來看，IP地址具有以下一些重要特點：
① IP地址是一種非等級的地址結(jié)構(gòu)。這就是說，和電話號的結(jié)構(gòu)不一樣，IP地址不能反映有關(guān)主機位置的地理信息。
② 當(dāng)一個主機同時連接到兩個網(wǎng)絡(luò)上時（作路由器用的主機即為這種情況），該主機就必須同時具有兩個相應(yīng)的IP地址，其網(wǎng)絡(luò)號是不同的（顯然，要有兩個網(wǎng)卡，IP地址與網(wǎng)卡一一對應(yīng)）。這種主機稱為多地址主機。
③ 按照Internet的觀點，用轉(zhuǎn)發(fā)器或網(wǎng)橋連接起來的若干個局域網(wǎng)仍為一個網(wǎng)絡(luò)，因此這些局域網(wǎng)都具有同樣的網(wǎng)絡(luò)號碼。
④ 在IP地址中，所有分配到網(wǎng)絡(luò)號的網(wǎng)絡(luò)都是平等的。
3.子網(wǎng)及子網(wǎng)掩碼
（1）網(wǎng)絡(luò)類型分類
網(wǎng)絡(luò)類型有限，只有5種，A,B,C,C,E.分別介紹如下：
A： 網(wǎng)絡(luò)類型0（0） || 網(wǎng)絡(luò)ID（1~~~7） || 主機ID（8~~~31） ； 容量 ： 2^( 24 )
B： 網(wǎng)絡(luò)類型10（0~~~1） || 網(wǎng)絡(luò)ID（2~~~15） || 主機ID（16~~~31）； 容量 ： 2^（16）
C： 網(wǎng)絡(luò)類型110（0~~~2） || 網(wǎng)絡(luò)ID（3~~~23） || 主機ID（24~~~31）； 容量 ： 2^（8）
D： 網(wǎng)絡(luò)類型1110（0~~~3） || 廣播地址ID（4~~~31）
E： 網(wǎng)絡(luò)類型11110（0~~~4） || 保留地址ID（5~~~31）
其中，IP地址的32位分為上面的三部分，每個類型的都不同，顯然A類型的主機容量最大，C類型最小，但是盡管如此，C類型的容量254臺主機，可能對你組網(wǎng)的需求仍然大的多，你如果去申請個C類網(wǎng)絡(luò)，浪費的很，一方面你浪費錢，另一方面，IP網(wǎng)絡(luò)地址也被浪費，出于這種考慮，我們采用子網(wǎng)。
（2）子網(wǎng)。
子網(wǎng)是指在一個IP地址上生成的邏輯網(wǎng)絡(luò)，它使用源于單個IP地址的IP尋址方案，把一個網(wǎng)絡(luò)（網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識）分成多個子網(wǎng)，要求每個子網(wǎng)使用不同的網(wǎng)絡(luò)ID，通過把主機號（主機ID）分成兩個部分，為每個子網(wǎng)生成唯一的網(wǎng)絡(luò)ID。一部分用于標(biāo)識作為唯一網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)，另一部分用于標(biāo)識子網(wǎng)中的主機，這樣原來的IP地址結(jié)構(gòu)變成如下三層結(jié)構(gòu)：
網(wǎng)絡(luò)地址部分 || 子網(wǎng)部分 || 主機地址部分
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ ||＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
原IP地址結(jié)構(gòu) ： 網(wǎng)絡(luò)類型 || 網(wǎng)絡(luò)ID || 主機ID
（3）子網(wǎng)掩碼。
子網(wǎng)掩碼是一個32位地址，它的主要用途如下：
1.它用于屏蔽IP地址的一部分以區(qū)別網(wǎng)絡(luò)ID和主機ID；
2.用來將網(wǎng)絡(luò)分割為多個子網(wǎng)；
3.判斷目的主機的IP地址是在本局域網(wǎng)或是在遠程網(wǎng)。
在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上的每一個主機都要求有子網(wǎng)掩碼。這樣當(dāng)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上的主機相互通信時，就可用子網(wǎng)掩碼來判斷這些主機是否在相同的網(wǎng)絡(luò)段內(nèi)。
各類IP地址所默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼如下：(結(jié)合上面的IP地址的分段)
網(wǎng)絡(luò)類型 || 子網(wǎng)掩碼 || 子網(wǎng)掩碼二進碼
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
A || 255.0.0.0 || 11111111.00000000.00000000.00000000
B || 255.255.0.0 || 11111111.11111111.00000000.00000000
C || 255.255.255.0 || 11111111.11111111.11111111.00000000
如果某臺主機的IP地址為192.168.101.5，通過分析可以看出它屬于C類網(wǎng)絡(luò)，所以其子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0，則將這兩個數(shù)據(jù)作邏輯與（AND）運算后結(jié)果為192.168.101.0，所得出的值中非0位的字節(jié)即為該網(wǎng)絡(luò)的ID。默認(rèn)子網(wǎng)掩碼用于不分子網(wǎng)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)。
例如：192.168.101.5的二進制表示為 11000000 10101000 01100101 00000101B；子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0，其二進制值為11111111 11111111 11111111 00000000，則當(dāng)192.168.101.5和255.255.255.0進行邏輯與運算
11000000 10101000 01100101 00000000 （192.168.101.5）
+ 11111111 11111111 11111111 00000000 ( 255.255.255.0 )
---------------------------------------------------------------------------------------------------
11000000 10101000 01100101 00000000
后，所得出結(jié)果為11000000 10101000 01100101 00000000，其中非0的三個字節(jié)，即192.168.101為該網(wǎng)絡(luò)ID，剩余的字節(jié)（即5）為主機ID。若該網(wǎng)絡(luò)的另一臺的IP地址為192.168.101.250，子網(wǎng)掩碼也為255.255.255.0，則同樣會得到網(wǎng)絡(luò)ID為192.168.101，因此這兩臺主機在同一網(wǎng)段內(nèi)。
子網(wǎng)掩碼的另一個用途就是可將網(wǎng)絡(luò)分割為多個以IP路由連接的子網(wǎng)。如果某單位僅申請了一個網(wǎng)絡(luò)ID號，但其網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大，需要按照部門劃分出多個子網(wǎng)段，此時可以借助子網(wǎng)掩碼來實現(xiàn)需求。從IP地址的三層結(jié)構(gòu)可以看出，用于子網(wǎng)掩碼的位數(shù)決定可能的子網(wǎng)數(shù)目和每個子網(wǎng)內(nèi)的主機數(shù)目。在定義子網(wǎng)掩碼之前，必須弄清楚網(wǎng)絡(luò)中使用的子網(wǎng)數(shù)目和主機數(shù)目，這有助于今后當(dāng)網(wǎng)絡(luò)主機數(shù)目增加后，重新分配IP地址的時間，子網(wǎng)掩碼中如果設(shè)置的位數(shù)使得子網(wǎng)越多，則對應(yīng)的其網(wǎng)段內(nèi)的主機就越少。
4．IP路由
路由是數(shù)據(jù)從一個節(jié)點傳輸?shù)搅硪粋€節(jié)點的過程。例如，要出發(fā)到某地，一般先確定到達目的地的路線。在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中，同一網(wǎng)絡(luò)區(qū)段中的計算機可以直接通信，不同網(wǎng)絡(luò)區(qū)段中的計算機要相互通信，則必須借助于IP路由。
在網(wǎng)絡(luò)中要實現(xiàn)IP路由必須使用路由器，而路由器可以是專門的硬件設(shè)備，如Cisco公司的路由器等；若沒有專用的路由設(shè)備，也可以將某臺計算機設(shè)置為路由器。不論用何種方式實現(xiàn)，路由器都是靠路由表來確定數(shù)據(jù)報的流向的，IP路由表實際上是相互鄰接的網(wǎng)絡(luò)IP地址的列表，當(dāng)一個節(jié)點接收到一個數(shù)據(jù)報時，便查詢路由表，判斷目的地址是否在路由表中，如果是，則直接送給該網(wǎng)絡(luò)，否則轉(zhuǎn)發(fā)給其他網(wǎng)絡(luò)，直到最后到達目的地。
在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中，IP路由器又叫IP網(wǎng)關(guān)。每一個節(jié)點都有自己的網(wǎng)關(guān)。IP報頭指定的目的地址不在同一網(wǎng)絡(luò)區(qū)段中，就會將數(shù)據(jù)報傳送給該節(jié)點的網(wǎng)關(guān)，如果網(wǎng)關(guān)知道數(shù)據(jù)報的去向，就將其轉(zhuǎn)發(fā)到目的地。每一網(wǎng)關(guān)都有一組定義好的路由表，指明網(wǎng)關(guān)到特定目的地的路由。網(wǎng)關(guān)不可能知道每一個IP地址的位置，因此網(wǎng)關(guān)也有自己的網(wǎng)關(guān)，通過不斷轉(zhuǎn)發(fā)、尋找路徑，直到數(shù)據(jù)報到達目的地為止.
如圖4-2所示，通過設(shè)置為路由器的計算機X來實現(xiàn)了兩個網(wǎng)段202.204.58與202.204.60（它們的子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0）的互聯(lián)。這兩個網(wǎng)段的計算機可以互相發(fā)送與接受信息。
一般的，作為路由器的計算機中都安裝有兩塊網(wǎng)卡，這兩塊網(wǎng)卡的IP分別是要路由的兩個網(wǎng)段中的一個IP地址，這樣該計算機就好比一座橋梁一樣用來連接兩個不同的網(wǎng)段，完成路由的功能。
5 .下一代的網(wǎng)際協(xié)議IPv6
現(xiàn)在看來，當(dāng)初IP地址的設(shè)計確實有不夠合理的地方。1995年以后陸續(xù)公布了一系列有關(guān)IPv6的協(xié)議、編址方法、路由選擇以及安全等問題的RFC文檔。IPv6主要在以下幾個方面進行擴充和改進：
（1）IPv6把原來IPv4地址增大到了128bit，其地址空間大于3.4×1038，是原來IPv4地址空間的296倍。
（2）這種下一代的IP協(xié)議并不是完全拋棄了原來的IPv4，且允許與IPv4在若干年內(nèi)共存。它使用一系列固定格式的擴展首部取代了IPv4中可變長度的選項字段。
（3）IPv6對IP數(shù)據(jù)報協(xié)議單元的頭部與原來的IPv4相比進行了相應(yīng)的簡化，僅包含7個字段（IPv4有13個），這樣，數(shù)據(jù)報文經(jīng)過中間的各個路由器時，各個路由器對其處理的速度加快，提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐率。
( 4）IPv6另一個主要的改善方面是在它的安全方面。在許多報紙和文章都看見過某某軍事機構(gòu)網(wǎng)絡(luò)被黑客入侵，某某銀行的錢款被人劃進某人自己的賬戶等等，所以IPv6從一開始就致力于提高網(wǎng)絡(luò)的安全性，身份驗證和隱私權(quán)是新IP的關(guān)鍵特性。
一般來講，一個IPv6數(shù)據(jù)報的目的地址可以是以下三種基本類型地址之一：單播地址、多播地址和任播地址。單播地址是傳統(tǒng)的點對點通信。多播地址是一個站點在發(fā)送數(shù)據(jù)時，屬于同一個工作組的每一個計算機都能接收。在IPv4中采用的廣播一詞IPv6沒有采用，而是將廣播地址看作多播地址的一個特例。任意播送的目的地址是一個工作組地址，但它并不是將數(shù)據(jù)報發(fā)送給該工作組的每一成員，而是將數(shù)據(jù)報在交付時只交付給其中的一個，通常是距離最近的一個。
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