IP
作用：标识了网络流量的来源与去向
分类
ipv4（32位）
ipv6（128位）
表示方法
点分四组表示法(ipv4)（点分十进制表示法）
例：165.195.130.107 （ipv4）
其中的每个数字范围[0,255]–>2^8个数
四个十六进制数（ipv6）
例：5f05:2000:80ad:5800:0058:0800:2023:1d71
简化表示
- 一个块的前导零必须压缩，用双冒号::代替，只能用一次，代替最多零，顺序靠前的被替换
2001：0db8::0022=>20001：db8::22 - 省略全是零的块
- 在ipv6中嵌入ipv4时使用混合符号。
例：ipv6地址 ::ffff:10.0.0.1 =》表示的时ipv410.0.0.1 (ipv4映射的ipv6地址) - ipv6地址的低32位通常用点分四组法表示
例： ::0102:f001=>::1.2.240.1
避免混淆：
- url中的ipv6表示
http://[2001:0db8:85a3:1319:8e2e:0370:7344]:433/
基本的IP地址结构
相关概念
- 地址空间：就是ipv4或者ipv6各自可能的地址的集合
- 地址块：将某个地址集合划分，就得到所谓的地址块（地址的集合）
- 单播地址：某一个地址，该地址用于识别Internet或某些专用的内联网的计算机网络接口
- 广播
- 组播
- 任播
- 站点
分类寻址
最初结构
单播IP地址
网络号（网络部分）+主机号（就像人的身份证号码。身份证号由的前面部分一般就是由省，市，区等地理位置计算得到，最后几位应该就是前面部分再通过指定算法计算得到）
- 网络号：主机所在的网络空间
- 主机号：网络部分给出的网络空间中的特定主机
划分地址空间（把所有IP地址作为一个大地址集合来划分）
基于当前或预计的主机数量
得到5大类地址空间，分给不同站点
| 类 | 地址范围 | 网络号 | 主机号 | 网络数 | 主机数 |
|---|
| A | 0.0.0.0~127.255.255.255 | 8位；第一位为0，其它自由 | 24位 | 2^8=128 | 2^24=16777216 | | B | 128.0.0.0~191.255.255.255 | 16位；前两位为10，其它自由 | 16位 | 2^(16-2)=16384 | 2^16=65536 | | C | 192.0.0.0~223.255.255.255 | 24位；前三位为110，其它自由 | 8位 | 2^(24-3)=2097152 | 2^8=256 | | D | 224.0.0.0~239.255.255255 | 32位。用于组播；不看网络号，但是前四位为1110，其它28位自由 | | | | | E | 240.0.0.0~255.255.255.255 | 32位；保留；不看网络号； 前4位为1111，其它28位自由 | | | |
数字并不准确，通常第一个和最后一个地址不用于单播
困难：
很难为接入Internet的新网段分配一个新的网络号
解决：
在不改变Internet核心路由基础设施的情况下=》在为要接入Internet的一个站点分配一个网络号后，然后由站点管理员进一步划分本地的子网数=》争对某一个站点而言，（子网寻址）
子网寻址
- 对于Internet来说，它只能看见A,B,C三类网络号，保留一些剩余的主机号在站点内部分配
- 子网寻址可能从主机部分中分出子网号和主机号
- 对于IP地址结构来说，增加了一个部分，但是长度不变
- 子网寻址后的当前子网字段和主机字段的定义由站点指定，与网络号无关 ，所以站点内的所有路由器和主机需要
新的方式来确定地址中的子网部分和主机部分
B类可能的地址结构：
| 集中分配（网络号） | 集中分配（网络号） | 集中分配（网络号） | 站点本地管理 | 站点本地管理 |
|---|
| 1 | 0 | （16位；14位自由） | 子网ID(8位) | 主机ID（8位） |
站点内的路由器如何找到地址中的子网ID
子网掩码
- 相关概念（子网的范围长度）
- 前缀长度：（容易记的格式：/1（128.0.0.0），/8（255.0.0.0） ，/10 ，/24）
- 子网：子网也许和所谓的前缀长度是一个意思
- 子网划分：
- 必须与IP地址结合使用，不能单独存在
- 为了计算出该IP地址所在的子网或者说找出改IP地址中哪些位标识了该IP地址的子网号
- 是给路由器和主机使用的
- 长度与IP地址一样
- 子网掩码在站点内部才有用
- 子网的存在，意味着可以有两台主机有相同的IP地址，但是子网掩码不同
使用方式
一个IP地址与一个子网掩码使用按位与操作，得到用于路由的地址的网络/子网标识符（前缀），也就是得到数据报中目的IP所在的子网
为了有效的使用无类别域间路由（CIDR）和路由汇聚(route summary)来控制路由表的大小
可变长度子网掩码（VLSM)？？？？？？？？？？？
- 在同一
站点的不同部分，可将不同长度的子网掩码应用于相同的网络号 - 这是一种产生不同大小子网的网络分配机制，指一个网络可以配置不同的掩码。开发可变长度子网掩码的想法就是在每个子网上保留足够的主机数的同时，把一个网分成多个子网时有更大的灵活性。如果没有ⅥISM，
一个子网掩码只能提供给一个网络。这样就限制了要求的子网数上的主机数。 - 分网段
- 子网划分方法实例
广播地址
作用
计算方式
IPV6地址与接口标识符
####基本概念
- 地址范围：
- 节点本地：只用于同意计算机中通信
- 链路本地：只用于同一网络或ipv6前缀中的节点
- 站点本地
- 网络规模
- 接口标识符（IID）
- EUI-48：扩展唯一标识符（ipv6的表示格式）
- EUI-64：扩展唯一标识符（ipv6的表示格式）
- OUI：组织唯一标识符；24位
- 扩展标识符：由组织分配；40位
- u位：OUI的第一个字节的低位的第二位；
- g位：OUI的第一个字节的低位的第一位
用EUI-48得到EUI-64
EUI-48：00-11-22-33-44-55
得到
EUI-64：00-11-22-FF-FE-33-44-55
- 复制前三个字节（也就是OUI部分），做自己的OUI部分
- 4，5字节用十六进制的FFFE代替
- 复制它的4，5，6字节到自己的6，7，8字节
被修改的EUI-64用于形成ipv6地址的IID,但是需要对u取反
例子：用以太网地址得到一个ipv6地址
以太网地址：00:30:48:2A:19:89
- 它被转换为EUI-64得到：00:30:48:ff:fe:2a:19:89
- u位取反：02:30:48:ff:fe:2a:19:89
- 使用来链路本地前缀：fe80::/10
- 得到：fe80::230:48ff:fe2a:1989
困难
- 32位的ipv4地址不够用
- 越来越多的A,B,C条目，路由器性能将受影响
CIDR（无类别域间路由）
- 是一个用于给用户分配IP地址以及在互联网上有效地路由IP数据包的对IP地址进行归类的方法。
- CIDR主要是一个按位的、基于前缀的，用于解释IP地址的标准。 它通过把多个地址块（CIDR地址块）组合到一个路由表表项而使得路由更加方便。
- 取消分类结构的地址结构
- 一个地址可能与多个长度不同的CIDR前缀匹配。
- 子网掩码是一种把前缀编成一种与IP地址相似的形式的掩码。它有32位，以为1的位开头，以为0的位结尾。其中为1的位的数目和前缀的长度相同。它也被写成点分十进制的形式。子网掩码的作用和前缀一样，但是掩码这种形式出现得比前缀要早。
CIDR用可变长子网掩码 （VLSM），根据各人需要来分配IP地址，而不是按network-wide rule。所以，网络/主机的划分可以在地址内的任意位置进行。这个划分可以是递归进行的，即通过 增加掩码位数，来使一部分地址被继续分为更小的部分。整个互联网都在使用CIDR/VLSM网络地址。不过在其他方面，尤其是大型私人网络，它也有应用。在普通大小的局域网里则较少应用，因为这些局域网一般使用私有网络。 - CIDR地址块：CIDR 把网络前缀都相同的连续的 IP 地址组成“CIDR地址块”
- CIDR掩码：类似于子网掩码的掩码；区别于子网掩码，不局限于一个站点，而是对全球路由系统可见
聚合
- 分层路由思想：将网络拓扑排列为一棵树，并且以对这个网络拓扑“敏感的”方式类分配地址，从而获取最小路由表，同时保持到所有目的地的最短路径
- 路由聚合
- 一个聚合或汇聚：通过将多个相邻的IP前缀合并成一个短前缀的过程
- 聚合过程
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