全世界唯一的32位/4字節標識符，標識路由器主機的接口。
IP地址：：= {<網絡號><主機號>}

IP編址的歷史階段

分類的IP地址

子網的劃分

構成超網（無分類編址方法）

分類的IP地址

特殊IP地址

私有IP地址

網絡地址轉換（NAT）

路由器對目的地址是私有IP地址的數據報一律不進行轉發。

網絡地址轉換NAT（Network Address Translation）:

在專用網連接到因特網的路由器上安裝NAT軟件，安裝了NAT軟件的路由器叫NAT路由器，它至少有一個有效的外部全球IP地址。

A主機先把數據報傳輸到NAT，NAT會把A主機IP替換為NAT IP，然后把端口號（主機中每個進程端口號都是唯一的，但是不同主機的進程端口號可能相同，但是在NAT會對端口號進行轉換，保證不同主機不同進程的端口號唯一）

子網劃分與子網掩碼

分類的IP地址的弱點：

• IP地址空間的利用率有時很低
• 兩級IP地址不夠靈活

子網劃分

主機號不能全0全1

子網掩碼

子網掩碼就是網絡號都是1，主機號都是0，子網掩碼與IP地址逐位相與，就得到子網網絡地址。

使用子網時分組轉發

路由表：

• 目的網絡地址
• 目的網絡子網掩碼
• 下一跳地址

路由器轉發分組的算法：

提取目的IP地址

是否直接交付（把目的IP與每個子網掩碼相與，看與子網是否相同）

特定主機路由

檢測路由表中有無路徑

默認路由 0.0.0.0

丟棄，報告轉發分組出錯

IP無分類編址CIDR

CIDR

無分類域間路由選擇CIDR：

1.消除了傳統的A類，B類和C類地址以及劃分子網的概念，只有網絡前綴和主機號

CIDR記法：IP地址后加上“/”，然后寫上網絡前綴（可以任意長度）的位數。

2.融合子網地址與子網掩碼，方便子網劃分。

CIDR把網絡前綴都相同的連續的IP地址組成一個“CIDR地址塊”

比如128.14.35.7/20是某CIDR地址塊中的一個地址，那么該地址塊最小地址和最大地址分別是？

首先把該CIDR地址寫成二進制：

10000000 00001110 00100011 00000111

那么網絡號就是10000000 00001110 0010

把主機號位數全部置為0也就是該地址塊最小地址：

10000000 00001110 00100000 00000000 也就是128.14.32.0

把主機號位數全部置為1也就是該地址塊最大地址：

10000000 00001110 00101111 11111111 也就是128.14.47.255

地址掩碼（子網掩碼）

以上例子的子網掩碼也就是11111111 11111111 11110000 00000000

CIDR --- 構成超網

將多個子網聚合成一個較大的子網，叫做構成超網，或網絡聚合

方法：

將網絡前綴縮短

CIDR --- 最長前綴匹配

使用CIDR時，查找路由表可能得到幾個匹配結果，應選擇具有最長網絡前綴的路由。前綴越長，地址塊越小，路由越具體。

IPv6

以上所屬的IP編址方式都是IPv4的編址方式，32位的IPv4地址空間已分配殆盡，所有就有CIDR和NAT技術，但是治標不治本。所以可以通過IPv6，從根本上解決地址耗盡問題。同時改進首部格式，實現快速處理/轉發數據報，同時支持QoS（QoS --- Quality of Service，服務質量：指一個網絡能夠利用各種基礎技術，為指定的網絡通信提供更好的服務能力，是網絡的一種安全機制，是用來解決網絡延遲和阻塞等問題的一種技術。）

IPv6數據報格式

• 版本：指明了協議版本，總是6
• 優先級：區分數據報的類別和優先級
• 流標簽：“流”是互聯網絡上從特定源點到特定終點的一系列數據報。所有屬于同一個流的數據報都具有同樣的流標簽。
• 有效載荷長度：
• 下一個首部：標識下一個擴展首部或上層協議首部。每一個擴展首部都有下一個首部（類似鏈表），所以基本首部也會有下一個首部。
• 跳數限制：相當于IPv4的TTL。

IPv6和IPv4

區別：

• IPv6將地址從32位（4B）擴大到128位（16B），更大的地址空間。
• IPv6將IPv4的校驗和字段徹底移除，以減少每跳的處理時間。
• IPv6將IPv4的可選字段移出首部，變成了擴展首部，成為靈活的首部格式，路由器通常不對擴展首部進行檢查，大大提高了路由器的處理效率。
• IPv6支持即插即用（即自動配置），不需要DHCP協議。
• IPv6首部長度必須是8B的整數倍，IPv4首部是4B的整數倍。
• IPv6只能在主機處分片，IPv4可以在路由器和主機處分片。
• ICMPv6：附加報文類型，比如“分組過大”
• IPv6支持資源的預分配，支持實時視像等要求，保證一定的帶寬和時延的應用。
• IPv6取消了協議字段，改成下一個首部字段。
• IPv6取消了總長度字段，改用了有效載荷長度字段。
• IPv6取消了服務類型字段。

IPv6地址表示形式

一般形式

冒號十六進制記法，比如4BF5:AA12:0216:FEBC:BA5F:039A:BE9A:2170

壓縮形式

4BF5:0000:0000:0000:BA5F:039A:000A:2176 ->?4BF5:0:0:0:BA5F:39A:A:2176

零壓縮：一連串連續的0可以被一對冒號取代

FF05:0:0:0:0:0:0:B3 -> FF05::B3 （雙冒號表示法在一個地址中僅可出現一次）

IP基本地址類型

• 單播：一對一通信? ? 可做源地址 + 目的地址
• 多播：一對多通信? ? 可做目的地址
• 任播：一對多中的一個通信? ? 可做目的地址

IPv6向IPv4過度的策略

雙棧協議

雙協議棧技術就是指在一臺設備上同時啟用IPv4協議棧和IPv6協議棧。這樣的話，這臺設備既能和IPv4網絡通信，又能和IPv6網絡通信。如果這臺設備是一個路由器，那么這臺路由器的不同接口上，分別配置了IPv4地址和IPv6地址，并很可能分別連接了IPv4網絡和IPv6網絡。如果這臺設備是一個計算機，那么它將同時擁有IPv4地址和IPv6地址，并具備同時處理這兩個協議地址的功能。

隧道技術

通過使用互聯網絡的基礎設施在網絡之間傳遞數據的方式。使用隧道傳遞的數據（或負載）可以是不同協議的數據幀或包。隧道協議將其他協議的數據幀或包重新封裝然后通過隧道發送。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的计算机网络 --- 网络层IP地址的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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