????????MAC地址本質(zhì)上是某個(gè)設(shè)備接口的身份識(shí)別號(hào)，他表示的是“我是誰”，而不是“我在那里”。MAC地址本身并不帶有任何位置信息。如果使用MAC地址首先全球通信，那么傳遞信息的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備就需要每時(shí)每刻知道所有在用的MAC地址以及它們的位置信息，這是不可能的。事實(shí)上，真正用來實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)通信的地址是“IP地址”。

? ? ? ? 和MAC地址一樣，IP地址是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的接口屬性，而不是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本身的屬性。當(dāng)我們說給某臺(tái)設(shè)備分配一個(gè)IP地址時(shí)，實(shí)質(zhì)上是指給這臺(tái)設(shè)備的某個(gè)接口分配一個(gè)IP地址，設(shè)備有多個(gè)接口時(shí)，每個(gè)接口都需要一個(gè)IP地址。

? ? ? ? 需要使用IP地址的接口通常是路由器而計(jì)算機(jī)接口，交換機(jī)通常不需要IP地址的（這里的交換機(jī)指的是不具備三層轉(zhuǎn)發(fā)功能的二層交換機(jī)）。

IP地址分類

? ? ? ? IP地址被劃分為5類，A,B,C,D,E五類。

五類地址中，D類屬于組播IP地址，E類屬于特殊實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹,B,C三類都是單播IP地址（除特殊地址）。IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)用于表示主機(jī)所在網(wǎng)絡(luò)，主機(jī)號(hào)用于表示網(wǎng)絡(luò)號(hào)所定義的網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)某個(gè)特定的主機(jī)接口。

三類地址的結(jié)構(gòu)差異：

?每個(gè)網(wǎng)段與預(yù)留兩個(gè)特殊地址：

（1）.主機(jī)號(hào)全為0，用于標(biāo)識(shí)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。

（2）.主機(jī)位全是1，用于給該網(wǎng)段中的所有主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的廣播地址。

子網(wǎng)掩碼

用于表示一個(gè)IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)，子網(wǎng)掩碼中的1的個(gè)數(shù)就是這個(gè)IP地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)位數(shù)，而0的個(gè)數(shù)就是主機(jī)號(hào)的位數(shù)。將子網(wǎng)掩碼和IP地址進(jìn)行與運(yùn)算得到的就是該IP地址所在的網(wǎng)絡(luò)地址。

?特殊IP地址

一，私網(wǎng)地址

私網(wǎng)地址就是不需要連接到Internet中無需使用公網(wǎng)IP，只要同一網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的IP地址不發(fā)生沖突即可，A，B，C三類地址中各自預(yù)留的一些私網(wǎng)地址。如下：

A類，10.0.0.0-10.255.255.255

B類，172.16.0.0-172.31.255.255

C類，192.168.0.0-192.168.255.255

這些IP只能用于私網(wǎng)地址，Internet上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不會(huì)接收，發(fā)送和轉(zhuǎn)發(fā)源IP或目的IP為上述范圍內(nèi)的報(bào)文。

二，其他特殊IP

（1），255.255.255.255

? ? ? ? 有線廣播地址，可以作為一個(gè)IP Packet的目的地址使用。路由器在收到目的IP地址為該地址的IP Packet后，會(huì)停止對(duì)該IP Packet的轉(zhuǎn)發(fā)。

（2），0.0.0.0

如果把這個(gè)地址作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址來對(duì)待，他的意思是“任何網(wǎng)絡(luò)”的網(wǎng)絡(luò)地址。如果把這個(gè)地址作為一個(gè)主機(jī)接口地址來對(duì)待，他的意思便是“這個(gè)網(wǎng)絡(luò)上這個(gè)主機(jī)接口”的IP地址。例如，當(dāng)一個(gè)主機(jī)接口在啟動(dòng)過程中尚未獲得自己的IP地址時(shí)，就可以向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送目的IP為255.255.255.255，源IP為0.0.0.0的DHCP請(qǐng)求報(bào)文，希望DHCP服務(wù)器在收到自己的請(qǐng)求后，能夠給自己分配一個(gè)可用IP地址。

（3）.127.0.0.0/8

環(huán)回地址，這個(gè)地址可以作為IP Packet的目的IP使用。環(huán)回地址可以用來測(cè)試設(shè)備自身的軟件系統(tǒng)。

（4）.169.254.0.0/16

本地鏈路地址，如果一個(gè)設(shè)備獲取IP地址的方式設(shè)置成自動(dòng)獲取的方式，但是該設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)上又沒有可用的DHCP服務(wù)器，那么該設(shè)備會(huì)使用169.254.0.0/16中的某個(gè)地址進(jìn)行臨時(shí)通信。

IP轉(zhuǎn)發(fā)原理

? ? ? ? 路由器的工作內(nèi)容主要分為兩個(gè)方面：一方面通過運(yùn)行路由協(xié)議來建立并維護(hù)自己的路由表，另一方面根據(jù)自己的路由表對(duì)IP報(bào)文（IP Packet，IP包）進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

? ? ? ? 路由器的接口有如下的行為特點(diǎn)：

（1）.當(dāng)一個(gè)單播幀進(jìn)入路由器的一個(gè)接口，這個(gè)接口會(huì)將幀的目的MAC地址和自己的MAC地址作比較。如果這兩個(gè)地址不相同，接口會(huì)直接丟棄；如果相同，路由器會(huì)對(duì)幀的載荷數(shù)據(jù)做處理。

（2）.當(dāng)一個(gè)廣播幀進(jìn)入路由器的一個(gè)接口以后，這個(gè)接口會(huì)直接對(duì)幀的載荷數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

IP轉(zhuǎn)發(fā)過程：

為方便描述，做如下假設(shè)：（1）.路由器的每個(gè)接口都是以太網(wǎng)接口。（2）.從線路上進(jìn)入路由器的某個(gè)接口的幀是一個(gè)單播幀，該幀取名X。（3）.X幀的目的MAC地址與這個(gè)接口的MAC地址是相同的。（4）.X幀的類型字段為0X0800，也就是說X幀的載荷數(shù)據(jù)是一個(gè)IP包，該包取名P。（5）.P是一個(gè)單播幀，也就是說P的目的IP地址是一個(gè)單播幀。

（1）.X幀從線路上進(jìn)入路由器的某個(gè)接口以后，由于X幀的目的MAC地址與這個(gè)接口的MAC地址相同，所以該接口會(huì)將X的載荷數(shù)據(jù)P提取出來。

（2）.由于X的類型字段是0X0800，所以P會(huì)被上送至IP模塊進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

（3）.IP轉(zhuǎn)發(fā)模塊收到P以后，會(huì)根據(jù)P的目的IP地址查詢自己的路由表，查表后會(huì)有以下兩種操作：一，P會(huì)被直接丟棄。二，確定P的出接口，以及P的下一跳IP地址。

（4）.IP模塊確定P的出接口以及下一跳的IP地址。

（5）.出接口將P封裝成一個(gè)單播幀，取名Y。Y的載荷數(shù)據(jù)還是P，類型字段還是0X0800，但是Y的源MAC地址是出接口的MAC地址，目的MAC地址是下一跳IP地址所對(duì)應(yīng)的MAC地址。如果此時(shí)路由器能從ARP緩存表中查詢到P的下一跳IP地址所對(duì)應(yīng)的MAC地址，則直接將這個(gè)MAC地址作為Y的目的MAC地址，如果查詢不到，則首先通過ARP請(qǐng)求。

（6）. 出接口將Y發(fā)送出去。

????????以上是IP轉(zhuǎn)發(fā)的整體過程，第三步中可以看出路由器對(duì)幀進(jìn)行了解封裝和再封裝，此時(shí)目的地址收到的幀已經(jīng)不是源地址發(fā)出的幀，但是幀的數(shù)據(jù)載荷P沒有改變，路由器既是不同二層網(wǎng)絡(luò)的分界點(diǎn)，又是他們的結(jié)合點(diǎn)，即路由器阻斷了二層（數(shù)據(jù)鏈路層）通信，實(shí)現(xiàn)了三層（網(wǎng)絡(luò)層）通信。

IP報(bào)文格式

版本：

? ? ? ? 該字段長(zhǎng)度為4bit，表示IP報(bào)文的版本信息。0x4表示是IPv4，0x6表示是IPv6

包頭部長(zhǎng)度

? ? ? ? 該字段長(zhǎng)度為4bit，用來表示IP包的頭部長(zhǎng)度。“包頭部長(zhǎng)度字段”的值x4=包頭部的字節(jié)數(shù)。

DS域

? ? ? ? 該字段長(zhǎng)度為8bit，用來表示服務(wù)等級(jí)，區(qū)分報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)優(yōu)先級(jí)。

總長(zhǎng)度

? ? ? ? 該字段長(zhǎng)度為16bit，用來表示整個(gè)IP報(bào)文的長(zhǎng)度。一個(gè)IP報(bào)文的最大長(zhǎng)度是65536（2的16次方）個(gè)字節(jié)。IP包頭部加上載荷數(shù)據(jù)等于總長(zhǎng)度。

標(biāo)識(shí)，標(biāo)志，分段偏移

? ? ? ? 他們都用于IP報(bào)文的分片和重組，標(biāo)識(shí)字段長(zhǎng)度為16bit，標(biāo)志字段長(zhǎng)度為3bit，分段偏移字段為13bit。

存活時(shí)間

? ? ? ? 該字段8bit，也成為TTL，每當(dāng)IP報(bào)文經(jīng)過一臺(tái)路由器，該字段的值就減一，減為0時(shí)報(bào)文會(huì)被丟棄。

協(xié)議

? ? ? ? 該字段8bit，用來表示載荷數(shù)據(jù)的類型，0x01表示ICMP；0x02表示IGMP；0x06表示TCP;0x11表示UDP報(bào)文；0x59表示OSPF報(bào)文。

頭部檢驗(yàn)和

? ? ? ? 該字段16bit，用來對(duì)IP頭部進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn)。

源，目IP

? ? ? ? 這兩個(gè)字段都是32bit，用來表示IP報(bào)文的發(fā)出設(shè)備接口地址和目的接口地址。

選項(xiàng)/長(zhǎng)度填充

? ? ? ? 該字段長(zhǎng)度可變，可以實(shí)現(xiàn)拓展功能。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的网络学习-IP基础的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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