《TCP/IP协议详解卷一》第二章心得体会

2.1 前言

本章介绍了Interenet 中使用的网络层地址，也就是我们常说的IP地址。本章讨论了如何为Interenet 中的设备分配地址，有助于路由可扩展性的地址层次结构分配方式，以及特殊用途的地址。还讨论了IPv4和IPv6地址结构的用途和区别。（简单来说就是本章内容又抽象又难理解） Interenet 服务提供商（ISP）

2.2 IP地址的表示

目前我们最流行的、最熟悉的地址类型：IPv4。这些地址通常采用点分四组或者点分十进制的表示法（eg：180.97.33.108）每个数字的范围为[0,255]。为了方便记住，它使用简单的十进制，而大部情况下，我们关注这种地址的二进制结构（eg： 10110100 01100001 00100001 01101100 | 也就是 180.97.33.108）由例子可知 IPv4长度为32位。在IPv6中，地址的长度为128位，是IPv4的4倍。IPv6地址的传统表示方法是采用称为块或字段的四个十六进制数，这些块或者字段使用冒号分隔（eg： 5f05:2000:80ad:5800:0058:0800:2023:1d71）。

另外已有一些达成共识的IPv6简化方法已经标准化[RFC4291]: 1.一个块中前导的零不必书写。（:0058:0800 可写成 58:800） 2.全零的块可以省略，并用符号 :: 代替。 3.在 IPv6 格式中嵌入 IPv4 地址可使用混合符号形式，紧接着IPv4部分的地址块值为 ffff 其余部分使用点分四组格式（eg： ::ffff:10.0.0.1）。它被称为IPv4映射的Ipv6。 4.IPv6的低32位通常使用点分四组表示。它被称为IPv4兼容的IPv6地址。（PS:但与IPv4映射地址不同）由于[RFC4291]提供灵活性的同事造成了不必要的混淆，于是乎又有了[RFC5952]: 1.前导的零必须压缩。 2. :: 只能用于影响最大的地方（最多的零），如果多个块中包含等长度的零，顺序靠前的优先。 3.a到f十六进制数字应该用小写。

2.3 基本的IP地址结构

由于拥有大量的地址（尤其是IPv6），可以方便地将地址空间划分成块。IP地址根据类型和大小分组。大多数IPv4地址最终被细分为一个地址，用于识别连接Internet 或某些专用的内联网计算机借口。这些地址称为 单播地址。

2.3.1 分类寻址

当初定义Internet 地址结构时，每一个单播IP地址都有一个网络部分（网络号），用于识别接口使用的IP地址在哪个网络中可以发现；以及一个主机地址（主机号），用于识别网络部分给出的网络中的特定主机。现实中不同的网络可能有不同的主机，每一台主机都需要一个唯一的IP地址。一中划分方式就是更具当前网络预计主机数量，从而将大小不同的IP地址空间分配给不同站点。 最初地址空间的划分涉及五大类

A 类：（网络号：8位； 7位自由头位为0 ） |（主机号：24位）（0.0.0.0 ~ 127.255.255.255） B 类：（网络号：16位； 14位自由头位为10 ） |（主机号：16位）（128.0.0.0 ~ 191.255.255.255） C 类：（网络号：24位； 21位自由头位为110 ）|（主机号：8位）（192.0.0.0 ~ 223.255.255.255） D 类：组播地址（32位；28位自由）（224.0.0.0 ~ 239.255.255.255） E 类：保留（32位；28位自由）（240.0.0.0 ~ 255.255.255.255） A、B、C 类空间用于单播地址。其中 A类地址拥有最多的主机数 C类地址拥有最多的网络数。（实际分配中第一个与最后一个地址通常不适用所以计算的时候要 -2）

2.3.2 子网寻址

Internet 发展初期首先遇到一个困难，很难为接入Internet的新网段分配一个新的网络号。人美为了解决这个问题，很自然的想到一中方式，在一个站点接入Internet后为其分配一个网络号，然后由网络管理员进一步划分本地子网数。 以B类地址为例

[网络号（16位；14位自由）][子网ID（8位）][主机ID（8位）]

红色部分为集中分配即 2^14 可用。蓝色部分为站点本地管理员分配即支持 254个子网，每个子网又支持254台主机。（Q：现在是否还在使用这种寻址方式？若是 B类地址是否被用完）

2.3.3 子网掩码

子网掩码是由一台主机或路由器使用的分配位，以确定如何从一台主机对应的IP地址中获得网络和子网信息。IP子网掩码的长度与对应的IP地址长度相同，既可以是静态的，也可以是动态的（DHCP）。子网掩码中的一位设为1 表示一个IP地址的对应位与一个地址的网络/子网部分的对应位置相结合，并将结果作为转发数据报的基础。相反，子网掩码中的一位设为0，表示一个IP地址的对应作为主机ID的一部分。

2.3.5 广播地址

在每个IPv4子网中，一个特殊的地址被保留作为子网广播地址。子网广播地址的构建方式为：对子网掩码取反，并与子网中的任意计算机的地址进行或运算。除了子网广播地址，特殊用途地址（255.255.255.255）被保留作为本地网络广播，他不会被路由器转发。

2.3.6 Ipv6地址和接口标识符

除了比IPv4地址长一杯这个因素，IPv6还有一些额外特点。Ipv6使用特殊前缀表示一个地址范围。IPv6地址范围指的是它可用的网络规模。节点本地Ipv6地址：只用于同一计算机内通信全球性Ipv6地址：Internet 范围内链路本地IPv6地址：之用于同一网络链路或Ipv6前缀中的节点这里重点讲一下链路本地IPv6地址：链路本地IPv6地址使用接口标识符（IID）作为一个单播IPv6地址的分配基础。除了地址是以二进制的000开始之外，IID在所有情况下都作为一个IPv6的低序位，这样他们在同一网络中有唯一前缀。IID的长度通常为64位，并直接由一个网络接口相关的链路层MAC地址形成。 EUI表示扩展唯一标识符；EUI-64标识符开始于一个24位的组织唯一标识符（OUI），接着是是一个由组织分配的40位扩展标识符 这些地址的第一个字节的低两位分别u位和g位。当u位被设置时，表示改地址是本地管理；当g位被设置是表示改地址是一组或组播类型得治。（目前只关心g位没被设置的情况）

2.4 CIDR和聚合

20世纪90年代初，Internet开始面临更严重的问题： 1.到1994年，一半以上的B类地址被分配。（预计B类地址空间大约在1995年被用尽）。 2.全球路由表的条目数，1995年大约为65000条，而且仍在增长中，路由性能收到影响。 3.32位的IPv4地址被认为不足以应对Internet在21世纪初的预期规模。为了帮助缓解IPv4地址（特别是B类地址）的压力，分类寻址方案通常使用一个类似VLSM（Variable Length Subnet Masking）的方案，扩展Internet 路由系统以支持无类别域间路由（CIDR）。使用CIDR，未经过预定义的任何地址范围可作为一个类的有部分（Q：不理解），但需要一个类似子网掩码的掩码，有时也称为CIDR掩码。因此，除了网络号之外，核心Internet 路由器必须能解释和处理掩码。这个数字组合叫做 网络前缀，它用于IPv4和IPv6地址管理。聚合：有些好理解，不过多赘述。

2.5.2 组播地址

一个IP组播地址，表示一组主机接口而不是单个接口。一般来说一个组可以跨越整个Internet。（Q：类似于工作组和 VPN 有什么区别？）一个组覆盖的网络部分称为 组的范围。任意源组播（ASM）：当一台主机向一个组发送数据时，它会创建一个数据报，使用单播IP地址作为源地址，组播IP作为目的地址。已加入组的所有主机将接收到发送到该组的任何数据报。（发送方通常不知道主机是否接收到数据报，甚至不知道有多少主机接收到他发出的数据报）特定源组播（SSM）：在每个组中只有一个发送方，当一台主机加入这个组后，它会被指定一个信道地址，其中包括一个组的地址和一个IP源地址。