Internet及其相關(guān)內(nèi)容

第八章Internet及其相關(guān)內(nèi)容IP地址與域名在網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)主機(jī)的識(shí)別要依靠地址，而保證地址全網(wǎng)唯一性是需要解決的問題。在任何一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)中，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的設(shè)備必須都有一個(gè)可以識(shí)別的地址，才能使信息進(jìn)行交換，這個(gè)地址稱為“物理地址”（PhysicalAddress）。單純使用網(wǎng)絡(luò)的物理地址尋址會(huì)有一些問題：物理地址是物理網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一種體現(xiàn)，不同的物理網(wǎng)絡(luò)，其物理地址可能各不相同。物理地址被固化在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（網(wǎng)絡(luò)適配器）中，通常不能被修改。物理地址屬于非層次化的地址，它只能標(biāo)識(shí)出單個(gè)的設(shè)備，標(biāo)識(shí)不出該設(shè)備連接的是哪一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。針對(duì)物理網(wǎng)絡(luò)地址的問題，采用網(wǎng)絡(luò)層IP地址的編址方案。Internet采用一種全局通用的地址格式，為每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)和每一臺(tái)主機(jī)分配一個(gè)IP地址，以此屏蔽物理網(wǎng)絡(luò)地址的差異。通過IP協(xié)議，把主機(jī)原來(lái)的物理地址隱藏起來(lái)，在網(wǎng)絡(luò)層中使用統(tǒng)一的IP地址。IP地址與域名IP地址的劃分IP地址由32比特組成，包括三個(gè)部分：地址類別、網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)；IP地址以32個(gè)二進(jìn)制數(shù)字形式表示，不適合閱讀和記憶。為了便于用戶閱讀和理解IP地址，Internet管理委員會(huì)采用了一種“點(diǎn)分十進(jìn)制”表示方法表示IP地址。將IP地址分為4個(gè)字節(jié)（每個(gè)字節(jié)8個(gè)比特），且每個(gè)字節(jié)用十進(jìn)制表示，并用點(diǎn)號(hào)“．”隔開，IP地址的類型Internet的IP地址分為五種類型：A類、B類、C類、D類和E類A類地址A類地址的網(wǎng)絡(luò)數(shù)為27（128）個(gè)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)包含的主機(jī)數(shù)為224（16777216）個(gè)，A類地址的范圍是～55。由于網(wǎng)絡(luò)號(hào)全為0和全為1保留用于特殊目的，所以A類地址有效的網(wǎng)絡(luò)數(shù)為126個(gè)，其范圍是1～126。另外，主機(jī)號(hào)全為0和全為1也有特殊作用，所以每個(gè)網(wǎng)絡(luò)號(hào)包含的主機(jī)數(shù)應(yīng)該是224-2（16777214）個(gè)。因此，一臺(tái)主機(jī)能使用的A類地址的有效范圍是：～54。A類地址B類地址B類地址網(wǎng)絡(luò)數(shù)為214個(gè)（實(shí)際有效的網(wǎng)絡(luò)數(shù)是214-2），每個(gè)網(wǎng)絡(luò)號(hào)所包含的主機(jī)數(shù)為216個(gè)（實(shí)際有效的主機(jī)數(shù)是216-2）。B類地址的范圍為～55，與A類地址類似（網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)全0和全1有特殊作用），一臺(tái)主機(jī)能使用的B類地址的有效范圍是：～54B類地址C類地址C類地址網(wǎng)絡(luò)數(shù)為221（實(shí)際有效的為221-2）個(gè)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)號(hào)所包含的主機(jī)數(shù)為256（實(shí)際有效的為254）個(gè)。C類地址的范圍為～55，同樣，一臺(tái)主機(jī)能使用的C類地址的有效范圍是：～54D類地址和E類地址D類地址用于多播，多播就是同時(shí)把數(shù)據(jù)發(fā)送給一組主機(jī)，只有那些已經(jīng)登記可以接收多播地址的主機(jī)，才能接收多播數(shù)據(jù)包。D類地址的范圍是～55。E類地址為將來(lái)預(yù)留的，同時(shí)也可以用于實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，它們不能被分配給主機(jī)。幾種特殊的IP地址廣播地址有限廣播地址“0”地址回送地址內(nèi)部網(wǎng)可選的地址為了避免某個(gè)單位選擇任意網(wǎng)絡(luò)地址，造成與合法的Internet地址發(fā)生沖突，IETF已經(jīng)分配了具體的A類、B類和C類地址供單位內(nèi)部網(wǎng)使用，這些地址為：A類～55B類～55C類～55

地址解析在一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)中的任何兩臺(tái)主機(jī)之間進(jìn)行通信時(shí)，都必須獲得對(duì)方的物理地址，而使用IP地址的作用就在于，它提供了一種邏輯的地址，能夠使不同網(wǎng)絡(luò)之間的主機(jī)進(jìn)行通信。當(dāng)IP把數(shù)據(jù)從一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)搅硪粋€(gè)物理網(wǎng)絡(luò)之后，就不能完全依靠IP地址了，而要依靠主機(jī)的物理地址。為了完成數(shù)據(jù)傳輸，IP必須具有一種確定目標(biāo)主機(jī)物理地址的方法，也就是說要在IP地址與物理地址之間建立一種映射關(guān)系，而這種映射關(guān)系被稱為“地址解析”子網(wǎng)劃分技術(shù)（Subnetting）子網(wǎng)劃分能夠使單個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址橫跨幾個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)，這些物理網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)稱為子網(wǎng)?？梢允褂寐酚善鲗⑺鼈冞B接起來(lái)。劃分子網(wǎng)的原因充分使用地址劃分管理職責(zé)提高網(wǎng)絡(luò)性能子網(wǎng)劃分的層次結(jié)構(gòu)IP地址是一種層次型的編址方案。通過劃分子網(wǎng)，形成一個(gè)三層的結(jié)構(gòu)，即網(wǎng)絡(luò)號(hào)、子網(wǎng)號(hào)和主機(jī)號(hào)。通過網(wǎng)絡(luò)號(hào)確定了一個(gè)站點(diǎn)，通過子網(wǎng)號(hào)確定一個(gè)物理子網(wǎng)，而通過主機(jī)號(hào)則確定了與子網(wǎng)相連的主機(jī)地址。因此，一個(gè)IP數(shù)據(jù)包的路由就涉及到三部分：傳送到站點(diǎn)、傳送到子網(wǎng)、傳送到主機(jī)。子網(wǎng)具體的劃分方法對(duì)子網(wǎng)的劃分，可以將單個(gè)網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)號(hào)分為兩個(gè)部分，其中一部分用于子網(wǎng)號(hào)編址，另一部分用于主機(jī)號(hào)編址。劃分子網(wǎng)號(hào)的位數(shù)，取決于具體的需要。若子網(wǎng)號(hào)所占的比特越多，可分配給主機(jī)的位數(shù)就越少，也就是說，在一個(gè)子網(wǎng)中所包含的主機(jī)就越少。比如一個(gè)B類網(wǎng)絡(luò)，將主機(jī)號(hào)分為兩部分，其中8個(gè)比特用于子網(wǎng)號(hào)，另外8個(gè)比特用于主機(jī)號(hào)，那么這個(gè)B類網(wǎng)絡(luò)就被分為254個(gè)子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)可以容納254臺(tái)主機(jī)。子網(wǎng)具體的劃分方法劃分子網(wǎng)后的問題如何區(qū)分這兩個(gè)地址？如何確定兩個(gè)IP地址是否屬于同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)？子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩瑪（SubnetMask）也是一個(gè)“點(diǎn)分十進(jìn)制”表示的32位二進(jìn)制數(shù)，通過子網(wǎng)掩碼，可以指出一個(gè)IP地址中的哪些位對(duì)應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)地址（包括子網(wǎng)地址）、哪些位對(duì)應(yīng)于主機(jī)地址。對(duì)于子網(wǎng)掩碼的取值，通常是將對(duì)應(yīng)于IP地址中網(wǎng)絡(luò)地址（網(wǎng)絡(luò)號(hào)和子網(wǎng)號(hào)）的所有位都設(shè)置為“1”，對(duì)應(yīng)于主機(jī)地址（主機(jī)號(hào)）的所有位都設(shè)置為“0”。

地址類型點(diǎn)分十進(jìn)制表示子網(wǎng)掩碼的二進(jìn)制位A11111111000000000000000000000000B11111111111111110000000000000000C11111111111111111111111100000000子網(wǎng)掩碼通過子網(wǎng)掩碼識(shí)別網(wǎng)絡(luò)地址TCP/IP對(duì)子網(wǎng)掩碼和IP地址進(jìn)行“按位與”的操作。經(jīng)過按位與運(yùn)算，可以將每個(gè)IP地址的網(wǎng)絡(luò)地址取出，從而知道兩個(gè)IP地址所對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)。子網(wǎng)掩碼與主機(jī)IP地址范圍的計(jì)算例題：因特網(wǎng)上某主機(jī)的IP地址為01，子網(wǎng)屏蔽碼為40。該連接的主機(jī)號(hào)為

10000000.11001000.01000100.0110010111111111.11111111.11111111.11110000——————————————————————10000000.11001000.01000100.0110（網(wǎng)絡(luò)地址）

01015（主機(jī)地址）

子網(wǎng)劃分的規(guī)則在RFC文檔中，RFC950規(guī)定了子網(wǎng)劃分的規(guī)范，其中對(duì)網(wǎng)絡(luò)地址中的子網(wǎng)號(hào)作了如下的規(guī)定：由于網(wǎng)絡(luò)號(hào)全為“0”代表的是本網(wǎng)絡(luò)，所以網(wǎng)絡(luò)地址中的子網(wǎng)號(hào)也不能全為“0”，子網(wǎng)號(hào)全為“0”時(shí)，表示本子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。由于網(wǎng)絡(luò)號(hào)全為“1”表示的是廣播地址，所以網(wǎng)絡(luò)地址中的子網(wǎng)號(hào)也不能全為“1”，全為“1”的地址用于向子網(wǎng)廣播。子網(wǎng)劃分的步驟在劃分子網(wǎng)之前，需要確定所需要的子網(wǎng)數(shù)和每個(gè)子網(wǎng)的最大主機(jī)數(shù)，有了這些信息后，就可以定義每個(gè)子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)絡(luò)地址（網(wǎng)絡(luò)號(hào)+子網(wǎng)號(hào)）的范圍和主機(jī)號(hào)的范圍。劃分子網(wǎng)的步驟如下：確定需要多少子網(wǎng)號(hào)來(lái)唯一標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)上的每一個(gè)子網(wǎng)。確定需要多少主機(jī)號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)每個(gè)子網(wǎng)上的每臺(tái)主機(jī)。定義一個(gè)符合網(wǎng)絡(luò)要求的子網(wǎng)掩碼。確定標(biāo)識(shí)每一個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址。確定每一個(gè)子網(wǎng)上所使用的主機(jī)地址的范圍。子網(wǎng)劃分實(shí)例確定子網(wǎng)掩碼將一個(gè)C類的地址劃分為兩個(gè)子網(wǎng)，必然要從代表主機(jī)號(hào)的第四個(gè)字節(jié)中取出若干個(gè)位用于劃分子網(wǎng)。若取出1位，根據(jù)子網(wǎng)劃分規(guī)則，無(wú)法使用。若取出3位，可以劃分6個(gè)子網(wǎng)，似乎可行，但子網(wǎng)的增多也表示了每個(gè)子網(wǎng)容納的主機(jī)數(shù)減少，6個(gè)子網(wǎng)中每個(gè)子網(wǎng)容納的主機(jī)數(shù)為30，而實(shí)際的要求是每個(gè)子網(wǎng)需要51個(gè)主機(jī)號(hào)。若取出2位，可以劃分2個(gè)子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)可容納62個(gè)主機(jī)號(hào)（全為0和全為1的主機(jī)號(hào)不能分配給主機(jī)），因此，取出2位劃分子網(wǎng)是可行的，子網(wǎng)掩碼為92。

確定子網(wǎng)掩碼確定標(biāo)識(shí)每一個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址。確定每個(gè)子網(wǎng)的主機(jī)地址范圍每個(gè)子網(wǎng)中每臺(tái)主機(jī)的地址分配域名系統(tǒng)IP地址是一個(gè)具有32比特長(zhǎng)的二進(jìn)制數(shù)，，對(duì)于一般用戶來(lái)說，要記住IP地址比較困難。為了向一般用戶提供一種直觀明了的主機(jī)識(shí)別符（主機(jī)名），TCP/IP協(xié)議專門設(shè)計(jì)了一種字符型的主機(jī)命名機(jī)制，給每一臺(tái)主機(jī)一個(gè)由字符串組成的名字，這種主機(jī)名相對(duì)于IP地址來(lái)說是一種更為高級(jí)的地址形式——域名。層次型域名系統(tǒng)的命名名字空間被分成若干個(gè)部分并授權(quán)相應(yīng)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行管理。該管理機(jī)構(gòu)又有權(quán)對(duì)其所管轄的名字空間進(jìn)一步劃分，并再授權(quán)相應(yīng)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行管理。如此下去，名字空間的組織管理便形成一種樹狀的層次結(jié)構(gòu)。層次型命名機(jī)制管理一個(gè)層次型主機(jī)名由三部分組成：最高一級(jí)名字空間的劃分基于“網(wǎng)點(diǎn)名”，由若干網(wǎng)絡(luò)組成，這些網(wǎng)絡(luò)在地理位置或組織關(guān)系上聯(lián)系非常緊密；比如商業(yè)組織COM、教育機(jī)構(gòu)EDU、國(guó)家代碼<CountryCode＞等。在各個(gè)網(wǎng)點(diǎn)內(nèi)，又可以分出若干個(gè)“管理組”，第二級(jí)名字空間的劃分基于“組名”；在組名下面是各主機(jī)的“本地名”；層次型命名機(jī)制管理Internet第一級(jí)域名的代碼及意義域名代碼意義COM商業(yè)組織EDU教育機(jī)構(gòu)GOV政府部門MIL軍事部門NET網(wǎng)絡(luò)支持中心ORG其他組織ARPA臨時(shí)ARPA(未用)INT國(guó)際組織<CountryCode>國(guó)家代碼1997新增加的第一級(jí)代碼

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