IPv4网络编址

一、IPv4数据包报头

IP源地址

IP目的地址

生存时间（TTL）——8位TTL字段描述的是数据包被丢弃或可传输之前可经过的最大跳数。处理数据包得每台路由器将TTL值减1，TTL值为0的数据包被丢弃。

服务类型（ToS）——8位字段，描述路由器在处理数据包时所使用的优先级别高低。

协议——8位字段，指明上层协议——如TCP、UDP或ICMP——解封装之后接收数据包并交给传输层。

标志和分片偏移量——路由器将数据包从一种介质传输到另一种MTU（最小传输单元，是介质的一种属性）值小的介质时可能对数据包进行分片。发生分片以后，数据包利用IP报头中分片偏移量和标志位重新建立数据包。分片偏移量字段指明重建数据包分片的次序。

版本——指明IP版本号为4或6.

报头长度（IHL）——由于包含选项字段，所以长度并不是相同的。

数据包长度——整个数据包长度，包括报头。数据包的最小长度为20字节（没有数据只有报头）最大长度为65535字节。

标识——由源发出帮助重建所有分片。

报头校验和——用于指明报头长度，路径上的每台路由器都会检查。运行一种算法，如果校验和无效，数据包被破坏将被丢弃。由于每台路由器都要修改TTL值，报头校验和在每一跳都要重新计算。

选项——IPv4报头中为提供其他服务另行准备了一些字段，但这些字段极少使用。

填充——当报头数据不是以32位的整数倍，需要填充位。

 

二、通信的编制类型:单播、广播、多播

       在网络中，主机可以采用以下三种方式之一来通信：

1、  单播——主机一对一发送数据包

地址0.0.0.0到223.255.255.255用于主机地址。

2、  广播——从一台主机向该网络中所有主机发送数据包

广播和多播使用特殊的地址作为目的地址，这一地址称为广播地址。广播分为两只类型有不同的编制方法：

定向广播——定向广播是指将数据包发送给特定网络（非本地网络）中得所有主机。定向广播使用网络中最大的IPv4地址，例如，外部主机要与网络172.16.4.0/24网络中的主机通信时，数据包得目的地址应为172.16.4.255。

有限广播——有限广播仅限于将数据包发送给本地网络中的主机。目的地址使255.255.255.255。

3、  多播——从一台主机向选定的一组主机发送数据包

多播传输旨在节省网络带宽。如果使用单播通信与多台目的主机通信，源主机需要向每台主机逐个发送数据包。但如果使用多播传输，源主机只需发送一个数据包即可与所有目的主机通信。

从224.0.0.0到239.255.255.255的IPv4地址保留用于多播通信。且多播地址分为不同的类型。

224.0.0.0到224.0.0.255为保留的链路本地地址。这些地址主要用于网络中的多播组。目的地址为此地址的数据包其TTL通常为1.

224.0.1.0 到238.255.255.255为全球范围地址，用于通过Internet传输多播数据。如224.0.1.1保留用于网络时钟协议，它是用来同步网络设备的时钟的。

 

 

三、保留的和特殊的IPv4地址

多播地址：该类IP地址的最前面为“1110”，所以IPv4的多播地址范围为：224.0.0.0到239.255.255.255。

私用地址：10.0.0.0/8到10.255.255.255/8；172.16.0.0/12到172.31.255.255/12；192.168.0.0/16到192.168.255.255/16。

       私用地址用于私用网络内部。使用这些地址作为源和目的的数据包不应该出现在公共网络上。数据包是否可出现在Internet上是私用地址和共用地址的主要区别。位于这些私有网络边界的路由器或者防火墙设备必须阻止或转换（转换为公有地址）此类地址。

默认路由：默认路由为路由在路由表中找不到可选路径的时候，将数据包转发至默认路由。IPv4默认路由地址为0.0.0.0。这个地址保留了0.0.0.0到0.255.255.255地址块的全部地址。

回环(送)地址：主机用于与自己通信的地址为回环地址。IPv4的回环地址为127.0.0.1。（地址127.0.0.0到127.255.255.255都保留用于回环测试。）

链路本地地址：当没有IP地址可提供时，操作系统分配给主机的地址为链路本地地址。它可用于点到点网络或当主机不能自动从动态主机配置协议（DHCP）服务器获得地址时。链路本地地址块为169.254.0.0到169.254.255.255。

测试—网络地址：192.0.2.0到192.0.2.255地址块用于教学目的。这些地址可用于文档和网络示例中。

 

四、ping和tracert工具

       ping是用于测试主机之间IP连通性的程序。命令如：pingwww.163.com

       其中命令ping 127.1(127.0.0.1) 用于测试主机回环，检测主机上的TCP/IP是否安装正确。

       tracert工具用于观察两台主机之间的路径。例如测试一下，我主机到www.youkuaiyun.com的路径。

       其中222.185.127.81是数据包通过的第一个路由器。所以即使主机所在网络的网关地址。