网络层
网络层提供的两种服务
IPv4地址概述
IPv4地址就是给因特网(Internet)上的每一台主机(或路由器)的每一个接口分配一个在全世界范围内是唯一的32比特的标识符
IPv4地址的编址方法经历了如下三个历史阶段:
- 分类编址 1981
- 划分子网 1985
- 无分类编址 1993
分类编址的IPv4地址
注意事项:
1.只有A类、B类和C类地址可分配给网络中的主机或路由器的各接口
2.主机号为”全0“的地址是网络地址,不能分配给主机或路由器的各接口
3.主机和为”全1“的地址是广播地址,不能分配给主机或路由器的各接口
A类地址
网路号以0开头,其中
最小网络号0,保留不指派(即00000000),第一个可指派的网络号为1(00000001),网络地址为1.0.0.0
最大网络号127,作为本地环回测试地址,不指派,因此最后一个可指派的网络号为126,网络地址为126.0.0.0
可指派的网络数量为 128-2 = 126
每个网络中可分配的IP地址数量为2^24-2(去除主机号全0的网络地址和全1的广播地址)
B类地址
C类地址
特殊地址
地址0.0.0.0是一个特殊的IPv4地址,只能作为源地址使用,表示”在本网络上的本主机“。
以127开头且后面三个字节非”全0“或”全1“的IP地址是一类特殊的IPv4地址,既可以作为源地址使用,也可以作为目的地址使用,用于本地软件环回测试
地址255.255.255.255是一个特殊的IPv4地址,只能作为目的地址使用,表示”只在本网络上进行广播(各路由器均不转发)
划分子网的IPv4地址
如果一个已经分配了网络号的网络需要划分为多个小网络,如果要再去申请新的网络号,会带来以下弊端:
- 需要等待时间和花费更多的费用
- 会增加其他路由器中路由表记录的数量
- 浪费原有网络号中剩余的大量IP地址
因此可以从主机号部分借用一部分比特作为子网号
32比特的子网掩码可以表明分类IP地址的主机号部分被借用了几个比特作为子网号
1.子网掩码使用连续的比特1来对应网络号和子网号
2.子网掩码使用连续的比特0来对应主机号
3.将划分子网的IPv4地址与其相应的子网掩码进行逻辑与运算就可以得到IPv4地址所在子网的网络地址
无分类编址的IPv4地址
划分子网在一定程度上缓解了因特网在发展中遇到的困难,但是数量巨大的C类网因为其地址空间太小并没有得到充分使用,因而因特网的IP地址仍在加速消耗,整个IPv4地址空间面临全部耗尽的威胁。
因此因特网工程任务组IETF又提出了采用无分类编址的方法来解决IP地址紧张的问题。
1993年,IETF发布了无分类域间路由选择CIDR
1.CIDR消除了传统的A类、B类和C类地址,以及划分子网的概念
2.CIDR可以更加有效的分配IPv4的地址空间
3.CIDR使用“斜线记法”,或称CIDR记法,即在IPv4地址后面加上斜线“/",在斜线后面写上网络前缀所占的比特数量。
路由聚合
找共同前缀
网络前缀越长,地址块越小,路由越具体