三分鐘盤點(diǎn)所有IPv4地址類型

IPv4地址類型

大多數(shù)人都將廣播作為通用術(shù)語使用，且大多數(shù)時候我們都能明白其含義，但并非總是如此。例如，你可能這樣說：“主機(jī)通過路由器廣播到DHCP服務(wù)器“ ，但這種情況根本不可能發(fā)生。你要表達(dá)的意思可能如下（使用正確的技術(shù)術(shù)語）：DHCP客戶端通過廣播來獲取IP地址，路由器使用單播分組將該廣播轉(zhuǎn)發(fā)給DHCP服務(wù)器。在IPv4 中，廣播非常重要，而在IPv6中，根本就不會發(fā)送廣播。下面是4種IPv4地址。

第2層廣播地址表示LAN中的所有節(jié)點(diǎn)。

廣播（第3層）地址表示網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)。

單播地址這是特定接口的地址，用于將分組發(fā)送給單個目標(biāo)主機(jī)。

組播地址用于將分組傳輸?shù)讲煌W(wǎng)絡(luò)中的眾多設(shè)備，常用一對多來形容。

（1） 第2層廣播

第2層廣播也叫硬件廣播，它們只在當(dāng)前LAN內(nèi)傳輸，而不會穿越LAN邊界（路由器）。典型的硬件地址長6B （48位），如45:AC:24:E3:60:A5。使用二進(jìn)制表示時，該廣播地址全為1，而使用十六進(jìn)制表示時全為F，即FF:FF:FF:FF:FF:FF。

（2） 第3層廣播

第3層也有廣播地址。廣播消息是發(fā)送給廣播域中所有主機(jī)的，其目標(biāo)地址的主機(jī)位都為1。

下面是一個你熟悉的例子：對于網(wǎng)絡(luò)地址172.16.0.0255.255.0.0，其廣播地址為172.16.255.255——所有主機(jī)位都為1。廣播也可以是發(fā)送給所有網(wǎng)絡(luò)中的所有主機(jī)的，例如255.255.255.255。

一種典型的廣播消息是地址解析協(xié)議（ ARP）請求。假設(shè)有臺主機(jī)要發(fā)送分組，且知道目的地的邏輯地址（IP）。為讓分組到達(dá)目的地，主機(jī)需要將其轉(zhuǎn)發(fā)給默認(rèn)網(wǎng)關(guān)一如果 目的地位于另一個IP網(wǎng)絡(luò)中。如果目的地位于當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中，源主機(jī)將把分組直接轉(zhuǎn)發(fā)到目的地。由于源主機(jī)沒有轉(zhuǎn)發(fā)幀所需的MAC地址，它發(fā)送廣播，當(dāng)前廣播域中的每臺設(shè)備都將偵聽該廣播。該廣播相當(dāng)于在說：如果你擁有IP地址192.168.2.3，請將MAC地址告訴我。

（3） 單播地址

單播地址是分配給網(wǎng)絡(luò)接口卡的IP地址，，在分組中用作目標(biāo)地址，換句話說，它將分組傳輸?shù)教囟ㄖ鳈C(jī)。DHCP 客戶端請求很好地說明了單播的工作原理。

下面是一個例子： LAN中的主機(jī)發(fā)送廣播（其第2層目標(biāo)地址為FF:FF:FF:FF:FF:FF， 而第3層目標(biāo)地址為255.255.255.255 ），在LAN中尋找DHCP服務(wù)器。路由器知道這是發(fā)送給DHCP服務(wù)器的廣播，因?yàn)槠淠繕?biāo)端口號為67 （ BootP服務(wù)器），因此會將該請求轉(zhuǎn)發(fā)到另一個 LAN中的DHCP服務(wù)器。因此，如果DHCP服務(wù)器的IP地址為172.16.10.1， 主機(jī)只需以廣播方式發(fā)送DHCP請求（其目標(biāo)地址為2525.255.255 ），路由器將修改該廣播，將其目標(biāo)地址改為172.16.10.1。為讓路由器提供這種服務(wù)，你需要使用命令1p helper- address配置接口——這不是默認(rèn)啟用的服務(wù)。

（4） 組播地址

組播與其他通信類型完全不同。乍一看，它好像是單播和廣播的混合體，但不是這樣。組播確實(shí)支持點(diǎn)到多點(diǎn)通信，這類似于廣播，但工作原理不同。組播的關(guān)鍵點(diǎn)在于，它讓多個接收方能夠接收消息，卻不會將消息傳遞給廣播域中的所有主機(jī)。然而，這并非默認(rèn)行為，而是在配置正確的情況下，使用組播達(dá)到的。

組播這樣工作：將消息或數(shù)據(jù)發(fā)送給IP組播組地址，路由器將分組的副本從每個這樣的接口轉(zhuǎn)發(fā)出去（這不同于廣播，路由器不轉(zhuǎn)發(fā)廣播），給訂閱了該組播的主機(jī)。這就是組播不同于廣播的地方：從理論上說，組播通信只會將分組副本發(fā)送給訂閱主機(jī)。從理論上說，指的是主機(jī)將收到發(fā)送給224.0.0.10的組播分組（ EIGRP分組，只有運(yùn)行EIGRP協(xié)議的路由器才會讀取它）。廣播型LAN （以太網(wǎng)是一種廣播型多路訪問LAN技術(shù)）中的所有主機(jī)都將接收這種幀，讀取其目標(biāo)地址，然后馬上丟棄一除非它是組播組的成員。這節(jié)省了PC的處理周期，但沒有節(jié)省LAN帶寬。如果不小心實(shí)現(xiàn)，組播有時會導(dǎo)致嚴(yán)重的LAN擁塞。

用戶和應(yīng)用程序可加入多個組播組。組播地址的范圍為244.0.0.0~ 239.255.255.255，正如你看到的，這個地址范圍位于D類IP地址空間內(nèi)。

（5） 考試· 要點(diǎn)

區(qū)分DoD和OSI網(wǎng)絡(luò)模型。DoD模型是OSI模型的簡化版，包含4層而不是7層，但與OSI模型的相似之處在于，它也可用于描述分組的創(chuàng)建以及設(shè)備和協(xié)議對應(yīng)的層。

識別進(jìn)程/應(yīng)用層協(xié)議。Telnet 是一個終端模擬程序，讓你能夠登錄到遠(yuǎn)程主機(jī)并運(yùn)行程序。文件傳輸協(xié)議（FTP）是一種面向連接的服務(wù)，讓你能夠傳輸文件。簡單FTP （TFTP）是一種無連接的文件傳輸程序。簡單郵件傳輸協(xié)議（ SMTP）是一個發(fā)送電子郵件的程序。

識別主機(jī)到主機(jī)層協(xié)議。傳輸控制協(xié)議（ TCP ）是一種面向連接的協(xié)議，通過使用確認(rèn)和流量控制提供可靠的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP）是一種無連接協(xié)議，其開銷低，被視為不可靠協(xié)議。

識別因特網(wǎng)層協(xié)議。因特網(wǎng)協(xié)議（IP）是一種無連接的協(xié)議，提供網(wǎng)絡(luò)地址以及在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行路由選擇的功能。地址解析協(xié)議（ ARP ）根據(jù)IP地址獲悉硬件地址。逆向ARP （ RARP ）根據(jù)硬件地址獲悉IP地址。因特網(wǎng)控制消息協(xié)議（ ICMP ）提供診斷消息和目標(biāo)不可達(dá)消息。

描述DNS和DHCP在網(wǎng)絡(luò)中的功能。動態(tài)主機(jī)配置協(xié)議（ DHCP ）給主機(jī)提供網(wǎng)絡(luò)配置信息（包括IP地址），可避免管理員進(jìn)行手工配置。域名服務(wù)（ DNS ）將解析主機(jī)名（包括諸如www.routersim.com等因特網(wǎng)名稱以及諸如Workstation 2等設(shè)備名），讓你無需知道設(shè)備的IP地址就能連接到它。

指出面向連接通信中TCP報頭的內(nèi)容。TCP報頭中的字段包括源端口、目標(biāo)端口、序列號、確認(rèn)號、報頭長度、保留字段（保留供以后使用）、編碼位窗口大小、校驗(yàn)和、緊急指針、選項(xiàng)和數(shù)據(jù)字段。

指出無連接通信中UDP報頭的內(nèi)容。UDP報頭只包含字段源端口、目標(biāo)端口、長度、校驗(yàn)和和數(shù)據(jù)。相對于TCP報頭，其字段更少了，但代價是不提供TCP的高級功能。

指出IP報頭的內(nèi)容。IP 報頭中的字段包括版本、報頭長度、優(yōu)先級和服務(wù)類型、總長度、標(biāo)識、標(biāo)志、分段偏移、存活時間、協(xié)議、報頭校驗(yàn)和、源IP地址、目標(biāo)IP地址、選項(xiàng)和數(shù)據(jù)。

比較UDP和TCP的特征。TCP是面向連接的，進(jìn)行確認(rèn)和排序，支持流量和錯誤控制，而UDP是無連接的，不進(jìn)行確認(rèn)和排序，不提供錯誤和流量控制功能。

理解端口號的作用。端口號用于標(biāo)識在傳輸中使用的協(xié)議或服務(wù)。

描述ICMP的作用。因特網(wǎng)控制消息協(xié)議（ ICMP ）運(yùn)行在網(wǎng)絡(luò)層，被IP用于獲得眾多不同的服務(wù)。ICMP是一種管理協(xié)議，向IP提供消息收發(fā)服務(wù)。

描述A類IP地址的范圍。A類網(wǎng)絡(luò)地址范圍為1~ 126。默認(rèn)情況下，A類地址的前8位為網(wǎng)絡(luò)

描述B類IP地址的范圍。B類網(wǎng)絡(luò)地址范圍為128~ 191。默認(rèn)情況下，B類地址的前16位為網(wǎng)

絡(luò)地址，余下的16位為主機(jī)地址。

描述C類IP地址的范圍。C類網(wǎng)絡(luò)地址范圍為192 ~ 223。默認(rèn)情況下，C類地址的前24位為網(wǎng)絡(luò)地址，余下的8位為主機(jī)地址。

描述私有IP地址的范圍。

A類私有地址范圍為10.0.0.0~ 10.255.255.255。

B類私有地址范圍為172.16.0.0~ 172.31.255.255。

C類私有地址范圍為192.168.0.0~ 192.168.255.255

區(qū)分廣播地址、單播地址和組播地址。廣播地址表示子網(wǎng)中的所有設(shè)備，單播地址表示單臺設(shè)備，而組播：地址表示部分設(shè)備。