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IP地址分配与中继设备

发布时间:2019-09-23 04:56 所属栏目:[教程] 来源:大木叉叉
导读:1. TCP/IP模型 TCP/IP协议是在OSI参考模型出现之间就被开发的,并广泛部署在计算机网络中。但是,后来由于概念混淆,TCP/IP模型的层次和名称往往与OSI模型的层次名称相互借用。如图1.所示。 图1. OSI模型与TCP/IP模型对比 TCP/IP是一个由许多单独协议组成

1. TCP/IP模型

TCP/IP协议是在OSI参考模型出现之间就被开发的,并广泛部署在计算机网络中。但是,后来由于概念混淆,TCP/IP模型的层次和名称往往与OSI模型的层次名称相互借用。如图1.所示。

IP地址分配与中继设备

图1. OSI模型与TCP/IP模型对比

TCP/IP是一个由许多单独协议组成的开放的协议栈,TCP/IP四层协议分别是指:应用层、传输层(也称,主机到主机层)、网际层和网络接入层,各层的协议如图2.所示。

IP地址分配与中继设备

图2. TCP/IP协议栈包含的协议

2. IP地址表示及分类

IP地址等于网络地址加上主机地址,网络地址表示其属于互联网的哪一个网络,主机地址表示其属于该网络中的哪一台主机。二者是主从关系。IP被分为A、B、C、D、E五类,如表所示。其中D类子网被用于多播,E类子网被保留将来使用。IP地址由四段组成,每段一个字节八位。

IP地址分配与中继设备

图3. IP地址分类

A类:(1.0.0.0-126.0.0.0)第一个字节为网络号,后三个字节为主机号。该类IP地址的最前面为“0”,所以地址的网络号取值于1~126之间。一般用于大型网络。

  • 默认子网掩码:255.0.0.0或 0xFF000000
  • 其中私有地址范围是:10.0.0.0~10.255.255.255

B类:(128.0.0.0-191.255.0.0)前两个字节为网络号,后两个字节为主机号。该类IP地址的最前面为“10”,所以地址的网络号取值于128~191之间。一般用于中等规模网络。

  • 默认子网掩码:255.255.0.0或0xFFFF0000
  • 其中私有地址范围是:172.16.0.0~172.31.255.255

C类:(192.0.0.0-223.255.255.0)前三个字节为网络号,最后一个字节为主机号。该类IP地址的最前面为“110”,所以地址的网络号取值于192~223之间。一般用于小型网络。

  • 子网掩码:255.255.255.0或 0xFFFFFF00
  • 其中私有地址范围是:192.168.0.0~192.168.255.255

D类:是多播地址。该类IP地址的最前面为“1110”,所以地址的网络号取值于224~239之间。一般用于多路广播用户。

E类:是保留地址。该类IP地址的最前面为“1111”,所以地址的网络号取值于240~255之间。

在这些IP地址中,按照用途的范围又可以分为公有地址和私有地址两大类,公用地址在Internet中使用,可以在Internet中随意访问。私有地址只能在内部网络中使用,只有通过代理服务器才能与Internet通信。使用保留地址的网络只能在内部进行通信,而不能与其他网络互连。因为本网络中的保留地址同样也可能被其它网络使用,如果进行网络互连,那么寻找路由时就会因为地址的不唯一而出现问题。

子网掩码的作用是计算网络标识,即IP地址 & 子网掩码 = 网络标识。

网络标识计算

图4. 网络标识计算

3. 网络中继设备

计算机网络由不同类型的网络相互连接组成,将这些网络单元连接起来的设备称之为中继,根据中继系统所在的层次,可以将中继分为如下几类:

IP地址分配与中继设备

图5. 中继设备的分类

各类设备的功能可以概括为:

  • 转发器:用于连接多个以太网段并且侦听每个网段,主要功能是延伸网段和改变传输媒体,从而实现信息位的转发。
  • 交换机:交换机工作于OSI参考模型的第二层。交换机内部的CPU会在每个端口成功连接时,通过ARP协议学习它的MAC地址,保存成一张ARP表。在今后的通讯中,发往该MAC地址的数据包将仅送往其对应的端口。如果MAC地址表中没有,将数据发给所有端口进行广播。如果广播后还没有回应,则将数据发送给上级的路由器。
  • 路由器:连接广域网使用,接收到LAN口的数据,转发给WAN口,然后根据路由表来选择路径进行转发。
  • 网关:一种复杂的网络连接设备,可以支持不同协议之间的转换,实现不同协议网络之间的互连。网关具有对不兼容的高层协议进行转换的能力,能够实现异构设备之间的通信。

下图为网络设备连接拓扑图:

IP地址分配与中继设备

图6. 网络连接拓扑图

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