计算机网络之IPv4深度解析

一.IP地址

IP地址的组成方式：网络号 + 主机号

可以这样理解，根据网络号找路由器，根据主机号找连着路由器的主机

早期分类的IP地址

表示如下：

其中，有些特殊的IP地址：

主机号全为0，表示本网络本身，主机号全为1，表示本网络的广播地址

网络号和主机号全为0，代表自己的主机，全为1代表这个路由器的广播域进行广播

因此，我们发现，正常主机的主机号是不能全为0或者全为1的，因此，如果一个网络的主机号有N位，它最多有2^N-2个主机，同时，我们也知道，一个网络的主机号长度绝对不能为1

私有IP地址

可以理解为只能在同一个网络（连接同一个路由器）的情况下的交流

他们需要经过网络地址转换将专用网络转换为公共地址，节省了IP地址的消耗

NAT路由器通过NAT转换表更改IP地址和端口

划分子网

三级IP地址结构：网络号+子网号+主机号（请注意：划分子网的子网号实际是从主机号中划分的）

网络号相同，在同一个网络下，子网号相同，在同一个子网下

划分的子网可以大小相同，也可以不同

子网掩码：网络号和子网号全为1，主机号全为0

可与IP地址进行与运算得出对应的子网的网络地址，例如

208.115.21.15的子网掩码225.225.225.0，可以得出子网是208.115.21.0

CIDR表示IP地址：网络前缀+主机号        或 IP +子网掩码中1的长度（斜线表示法）

路由聚合：两个网络用16进制书写后进行与运算后用CIDR表示IP地址

二.协议

ARP（地址解析协议）：进行IP地址到MAC地址的映射

局域网内传输数据报：1.ARP告诉缓存查看目的地址，有则硬件地址写入MAC帧       

 2.若无，封装并广播请求分组，接收方单播发送相应分组，写入ARP缓存，发送帧

DHCP（动态主机配置协议，应用层）：允许计算机加入新网络和自动获取IP地址

1.客户广播“发现信息”，源地址0.0.0.0         目的地址255.255.255.255

2.服务器广播“DHCP提供信息”源地址服务器地址                 目的地址255.255.255.255

3.客户若接收地址，广播“DHCP请求消息”        源地址为0.0.0.0,目的地址为255.255.255.255

4.服务器“DHCP确认信息”分配IP地址        源地址DHCP服务器，目的地址255.255.255.255

ICMP（网际控制报文协议）：差错报文，询问报文

三.IP地址习题

1.转发表

按照最长前缀匹配原则，首先是能匹配，然后看谁最长，R3的前22位是不匹配的，目的地址前22位132.19.111011，R3的前22位为132.19.111001不能是R3，答案为R2

2.划分子网

主机号剩余5位，但划分后最少剩余2位，因此子网位3位，8，当只有一个子网，不进行划分时，每个子网含IP地址最多，但要把主机号全0和全1去掉

3.两个地址

一台主机如果有两个IP地址，那么他们的网络一定不同，192属于C类网络，选C

4.多余地址

不重叠意味着IP地址一定不相同，不引入多余地址意味着两者含有所有地址，B，不重合，且聚合后为172.116.166.128/25

5.通信故障

通信故障意味着不在同一个子网中，网络号+子网号共27位，主机号共5位，A,C，D在同一个子网202.3.1.32/27中，B属于2022.3.1.64/27

6.广播地址

广播地址的主机号一定全为1，前18位为网络号+主机号，因此把原IP的后14位全部改为1即可

7.最小子网

最小子网的划分类似于A,B,C类的划分，0，10，110这样进行划分，故第五个子网的子网号为11110，占5位，7位的主机号，故答案为254

8.默认网关

默认网关的主机号全为0，子网掩码看网络号+子网号长度为27，全部置为1即可，选择D

9.源IP地址

经过R2后，改成全球IP地址，R1和R2在同一子网中，因此，R2的IP为195.123.0.33