IP协议特性

 在网络层中,最重要的协议就是IP协议,IP协议也有几个特性,重要的有地址管理路由选择

1、地址管理

由于IPv4地址为4个字节,所以最多可以支持42亿个地址,但在现在,42亿明显不够用了。这就衍生出下面几个机制。

1)动态分配IP

对于大部分IP地址,并不是一天24小时全在使用,而是会使用一段时间,空闲一段时间,对于这种情况,我们可以将处于空闲状态的IP地址分给其他人使用,这样一个IP地址就可以代表多台设备,可以缓解IP地址不够用的情况。

2)NAT机制

NAT机制,即网络地址转换。将IP地址分为两类:公网IP / 外网IP、私网IP / 内网IP。

通常情况下,10.*.172.16 - 172.31.*,192.168.*为内网IP,剩下的为外网IP。

外网IP是唯一的,同一个局域网内的内网IP不允许重复,不同局域网的内网IP可以重复。

那么对于一个IP地址,在不同的局域网中,就可以为多台设备服务,也可以缓解地址不够用的情况。

NAT机制下的网络通信:

①同一个局域网下,设备A访问设备B:由于同一个局域网下的IP地址不允许重复,所以A与B之间的通信不受影响,与NAT无关;

②公网设备A访问公网设备B:由于公网的IP地址不允许重复,所以A与B之间的通信不受影响,与NAT无关;

③不同局域网下设备A访问设备B:禁止访问;

④局域网设备A访问公网设备B:网络地址映射;

⑤公网设备A访问局域网设备B:禁止访问。

3)引入IPv6

由于IPv4地址是4个字节,IPv6在此基础上增加到16个字节,其能表示的地址数远远大于IPv4,在很长一段时间内都是够用的。

2、路由选择

在网络数据报进行传输的过程中,会经过路由器/交换机,但是每个路由器/交换机只能知道与之相邻的路由器/交换机,那么该数据报是如何经过若干路由器/交换机达到目的设备的呢?

当数据报到达路由器时,就会在“路由表”(表中记录了这个路由器周围设备的IP是什么,同时也记录了每个设备对应的转发口)中进行匹配,如果匹配到了,就会从对应的口转发过去;如果没有匹配到,就会将数据报发送到该路由器的上一级路由器,并由上一级路由器继续匹配并转发,称为“下一跳”。当经过若干次的转发后该数据报就可以到达目的设备。若在转发过程中TTL变为0,就表示转发失败。

3、网段划分

网段划分即表示了IP地址中的哪些部分是网络号,哪些部分是主机号。

子网掩码是32位的整数,其形式为左边全1,右边全0,不会出现0、1交替的情况。全1的部分为网络号,全0的部分为主机号。

4、特殊的IP地址

1)将IP地址的主机地址全部设为0,就代表这个局域网;

2)广播地址:将IP地址中的主机地址全部设为1,会将其收到的数据转发给与之处于同一个局域网的设备;

3)环回IP:127.*,通常为127.0.0.1,无论主句的真实IP是多少,都可以使用这个IP地址。

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