网络地址划分

网络地址划分




说到IP,全世界所有的计算机设备,都离不开IP地址,每个计算机在一个网络中,通过IP来进行划分,通过IP,我们可以确定一个上网者的国家,也可以确定其网络范围,本文讲解下网络地址的基本划分。

1 Ipv4地址分配

我们目前的IPv4地址池,由于使用32位的整形进行表示,因此其整数范围最大为0-4294967296,转换为点分十进制表示法分别是0.0.0.0 – 255.255.255.255,目前IP划分为5类:

IPv4地址池划分

  1. A类IPv4地址:0.0.0.0-127.255.255(其中段0和127不可用)

  2. B类IPv4地址:128.0.0.0-191.255.255.255

  3. C类IPv4地址:192.0.0.0-223.255.255.255

  4. D类IPv4地址:224.0.0.0-239.255.255.255

  5. E类IPv4地址:240.0.0.0-255.255.255.255(其中段255不可用)

其中,在这些Ipv4地址,有几类地址是特殊的,不能用于公网的保留地址。

1.1 特殊用途的Ipv4地址

有的地址是用于特殊用途的保留地址,他们在局域网络中,有特殊的含义,按下表所示:

类别网络号子网号主机号描述
特殊源全0无子网号全0网络上所有主机
HostID网络上特定的主机
环回127无子网号任何值环回地址,既本地主机
广播全1全1受限的广播地址(永远不被转发)
NetID以网络的目的向NetID广播
SubNetID以子网为目的向SubNetID广播
全1以所有子网为目的向所有子网广播

1.2 私有IPv4地址

私有Ipv4是用于私有网络的保留地址,他们只能在局域网或者特定网络内分配使用,不能用于公网IP,分为如下几类:

  • 10.0.0.0/8
  • 172.16.0.0/12
  • 192.168.0.0/16

在这里,我们使用了CIDR地址标识方法,既网络号/网络位的方法进行表示,转换为IPv4地址段为:

  • 10.0.0.0~10.255.255.255
  • 172.16.0.0~172.31.255.255
  • 192.168.0.0~192.168.255.255

2 IP地址池紧张

由于全球计算机网络的普及,现在的网络地址池,已经面临消耗殆尽的困境,为了解决这个问题,Ipv6协议因此产生,下文是有关网络泰坦尼克危机的引用:

随着互联网的普及,网络同人们的生活和工作已经密切相关。同时伴随互联网用户数膨胀所出现的问题也越来越严重。据预测,现有的IP地址将在2005至2012年左右消耗殆尽,这个问题被称为“网络泰坦尼克危机”。

由于个人计算机的普及,不可能每一个计算机都拥有一个IP地址进行唯一IP标识,通常,有以下2个技术,缓解网络泰坦尼克危机,他们分别为CIDR和NAT:

2.1 CIDR技术

无类型网络区域路由(Classless Inter Domain Routing, CIDR)的目的是为了节省B类地址。我们知道目前B类地址严重缺乏,因此那些拥有数千个网络主机的企业只能采用多个C类网络号,而不采用单个B类网络号。尽管分配这些C类地址解决了B类地址的匮乏的问题,但它却带来了另一个问题:每个C类网络都需要一个路由表表项。CIDR是一个防止Internet路由表膨胀的方法。CIDR的基本观点是采用一种分配多个IP地址的方式,使其能够将路由表中的表项总和(summarization)成更少的数目。CIDR为那些拥有数千个网络主机的企业分配一个由一系列连续的C类地址组成的地址块,而不采用单个B类网络号。例如,假设某个企业网络有15 00个主机,那么可能为该企业分配8个连续的C类地址,如:192.56.0.0至192.56.7.0,并将子网掩码定为255.255.248.0,即地址的前21位标识网络,剩余的11位标识主机。这样,所有这8个C类地址可以参照Internet上的单个路由表表项。但是,要使用这种总和,必须满足以下三种特性:

  • 为进行路由要对多个IP地址进行总和时,这些IP地址必须具有相同的高地址位。
  • 路由表和路由算法必须扩展成根据32位IP地址和32 位掩码做出路由决策的。
  • 必须扩展路由协议使其除了32位地址外,还要有32 位掩码。OSPF和RIP-2都能够携带第BGPv4所提出的32 位掩码。

2.2 NAT技术

NAT技术,既网络地址转换技术,该技术可以将私有IP地址转换成公网IP,实现2者的桥接。

NAT的主要作用是节约了地址空间,减少了对合法地址的需求,多个内部节点共享一个外部地址,使用端口进行区分(Network Address Port Translation,NAPT),这样就能更有效的节约合法地址。由于目前要想得到一个A类或B类地址十分困难,因此许多企业纷纷采用了NAT 。NAT使企业不必再为无法得到足够的合法IP地址而发愁了。然而,NAT也有其无法克服的弊端。首先,NAT会使网络吞吐量降低,由此影响网络的性能。其次,NAT必须对所有IP包进行地址转换,但是大多数NAT无法将转换后的地址信息传递给IP包负载,这个缺陷将导致某些必须将地址信息嵌在IP包负载中的高层应用如FTP和WINS注册等的失败。

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