HCIA(second day)

本文详细解读了IP地址的五类分类(A~E类)、网络结构、子网掩码、超网的概念,以及单播、组播、广播的区别,涵盖了公私地址、子网划分、交换机和路由器的作用。

IP地址(Internet Protocol Address)是指互联网协议地址,又译为网际协议地址。

IP地址是IP协议·提供的一种统一的地址格式,它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址,以此来屏蔽物理地址的差异。

IP地址编址方式

最初设计互联网络时,为了便于寻址以及层次化构造网络,每个IP地址包括两个标识码(ID),即网络ID和主机ID。同一个物理网络上的所有主机都使用同一个网络ID,网络上的一个主机(包括网络上工作站,服务器等)有一个主机ID与其对应。Internet委员会定义了5种IP地址类型以适合不同容量的网络,即A类~E类。

其中A、B、C3类(如下表格)由InternetNIC在全球范围内统一分配,D、E类为特殊地址。

类别

最大网络数

IP地址范围

单个网段最大主机数

私有IP地址范围

A

126(2^7-2)

1.0.0.1-127.255.255.254

16777214

10.0.0.0-10.255.255.255

B

16384(2^14)

128.0.0.1-191.255.255.254

65534

172.16.0.0-172.31.255.255

C

2097152(2^21)

192.0.0.1-223.255.255.254

254

192.168.0.0-192.168.255.255

*IP地址分类

A类地址: 第一位固定为0

0XXX XXXX ---0-127(1-126),网络掩码默认为 255.0.0.0    

B类地址:前两位固定为10

10XX XXXX---128-191,网络掩码默认为255.255.0.0

C类地址:前三位固定110

110X XXXX---192-223,网络掩码默认为255.255.255.0

D类地址:前四位固定为1110

1110 XXXX---224-239,组播地址,无掩码

E类地址:前四位固定为1111

1111 XXXX---240-255,科研地址

A、B、C----单播地址

D---组播地址

E---保留地址

单播---一对一

组播---一对多

广播---一对所有

特殊地址

1.0.X.X.X  无效地址(保留地址),0.0.0.0 无效地址    占位

2.127.0.0.1 本地测试 (127.X.X.X 测试地址)

3.网络号,网络位不变 主机位全为0 的地址(描述一个网段)

               192.168.1.1   255.255.255.0 

               192.168.1.0  255.255.255.0 

4.受限广播地址,255.255.255.255 

5.定向(直接)广播地址,网络位不变,主机位全为1

192.168.1.1 255.255.255.0

192.168.1.255   255.255.255.0

6.本地链路地址:link-local  { 169.254.0.0 255.255.0.0 }

公有地址:具有全球唯一性标识地址

私有地址:不具唯一性标识的地址

10.0.0.0  255.0.0.0 

172.{16-31}.0.0  255.255.0.0

192.168.X(0-255).0  255.255.255.0

子网

引入子网掩码(NetMask),从逻辑上把一个大网络划分成一些小网络。子网掩码是由一系列的1和0构成,通过将其同IP地址做“与”运算来指出一个IP地址的网络号是什么。对于传统IP地址分类来说,A类地址的子网掩码是255.0.0.0;B类地址的子网掩码是255.255.0.0;C类地址的子网掩码是255.255.255.0。例如,如果要将一个B类网络166.111.0.0划分为多个C类子网来用的话,只要将其子网掩码设置为255.255.255.0即可,这样166.111.1.1和166.111.2.1就分属于不同的网络了。像这样,通过较长的子网掩码将一个网络划分为多个网络的方法就叫做划分子网(Subnetting)。 

超网

超网(Supernetting)是同子网类似的概念,它通过较短的子网掩码将多个小网络合成一个大网络。例如,一个单位分到了8个C类地址:202.120.224.0 ~ 202.120.231.0,只要将其子网掩码设置为255.255.248.0,就能使这些C类网络相通。

三层数据称为packet

三层IP数据包结构:

数据链路层: 针对不同的传输介质定义不同的二层封装

分为两个子层: LLC---逻辑链路控制子层(标识上层使用了何种协议)

                          MAC---介质访问控制子层 (二层进行地址的识别)

数据链路层的功能: 组帧、物理编址、流量控制、差错控制、接入控制

MAC地址介绍:48个二进制构成,书写方式:减分或者点分十六进制标识

减分十六进制书写:60-F2-62-3C-E3-53

点分十六进制书写:60F2.623C.E353

构成:

前24位:OUI(统一资源标识符),也称为厂商ID

后24位:interface ID(接口标识符),也称为产品ID

二层数据称为frame

二层数据帧结构:

物理层:将二层的数据帧转换为物理传输介质中比特流,关注机械特性、电学特性、光学特性等。

传输介质:有线介质:同轴电缆、双绞线、光纤

                    无线介质:WiFi、蓝牙、wimax等

交换机(Switch):意为“开关”是一种用于电(光)信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。最常见的交换机是以太网交换机。其他常见的还有电话语音交换机、光纤交换机等

特点:因为交换机有带宽很高的内部交换矩阵和背部总线,并且这个背部总线上挂接了所有的端口,通过内部交换矩阵,就能够把数据包直接而迅速地传送到目的节点而非所有节点, 这样就不会浪费网络资源,从而产生非常高的效率。同时在此过程中,数据传输的安全程度非常高,更是受到使用者的欢迎和普遍好评。

        和集线器每个端口共享同样带宽不同的是,交换机的数据带宽具有独享性。在这样的前提下,在同一个时间段内,交换机就可以将数据传输到多个节点之间,并且每个节点都可 以当做独立网段而独自享有固定的部分带宽,这样就没有和其他设备进行竞争实用的必要。

TCP/IP模型

TCP/IP模型与OSI模型功能一致,都是定义了整个互联网中所有用户产生数据的标准,也采用了层次化设计,分为4层,分别为 应用层(application)、主机到主机层(host-to-host)、互联网层(Internet)、网络接口层(network interface)。

与OSI模型映射关系:

TCP/IP模型和OSI模型特点对比:

1.TCP/IP大多数用于协议开发             ;  OSI模型大多数用于理论分析

2.TCP/IP支持跨层封装                         ;  OSI不支持跨层封装

3.TCP/IP网络层协议仅支持IP协议      ;OSI支持多种网络层协议

数据的封装和解封装:

封装:数据的产生过程

解封装:接收到数据解析数据的过程

网络设备

  1. 集线器 :

冲突问题:

解决办法:CSMA/CD---带冲突检测的载波侦听多路访问网络 

网桥:解决冲突域,一个接口就是一个冲突域,可以识别Mac地址,设备查看Mac地址依照Mac地址表进行数据转发

  1. 交换机:交换机与网桥基本功能一致

交换机和网桥区别:1.端口密度不同  2.交换机基于硬件转发 ,网桥基于软件转发 3.交换机所有接口之间转发资源独立,网桥所有接口共享转发资源

交换机和网桥属于二层设备,所有接口接口默认属于同一广播域,属于同一网段

  1. 路由器:具有隔离广播域的功能,可以识别三层网络层地址

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