ip定址与路由(编辑修改稿)

ip定址与路由(编辑修改稿)内容摘要：

各個網路的規模大小不一 , 大型的網路應該使用較短的網路位址 , 以便能使用較多的主機位址；反之 , 較小的網路則應該使用較長的網路位址。 為了符合不同網路規模的需求 , IP 在設計時便依據網路位址的長度 , 劃分出 IP 位址等級。 56 852 3 種常見的位址等級 當初在設計 IP 時 , 著眼於路由與管理上的需求 , 因此制定了 5 種 IP 位址的等級（ Class）。 不過 , 一般最常用到的便是 Class A、 B、 C 這三種等級的 IP 位址。 這三種等級分別使用不同長度的網路位址 , 因此適用於大、中、小型網路。 IP 位址的管理機構可根據申請者的網路規模 , 決定要賦予何種等級。 57 Class A 網路位址的長度為 8 Bits, 最左邊的 Bit （稱為前導位元）必須為 0。 Class A 的網路位址可從 00000000（二進位）至 01111111（二進位） , 總共有 27 = 128 個。 58 Class A 由於 Class A 的網路位址長度為 8 Bits, 因此主機位址長度為 32 8 = 24 Bits, 亦即每個 Class A 網路可運用的 主機位址有 224 = 16777216 個（一千六百多萬）。 大部分 Class A 的 IP 位址 , 都已經分配給當初參與 ARPA（ Inter 的前身）實驗的政府機關、學術單位、企業和非營利組織 , 例如：美國國防部、麻省理工學驗和惠普（ HP）公司。 因此 , 一般公司行號 , 甚至是國家 , 都無法申請到 Class A 的 IP 位址。 59 Class B 網路位址的長度為 16 Bits, 最左邊的 2 Bits 為前導位元 , 必須為 10（這不是指 10 進位的 10, 而是 2 進位的 10） , 因此 Class B 的 IP 位址必然介於 與 之間。 每個 Class B 網路可資運用的 主機位址有 216 = 65536 個 , 通常用來分配給一些大企業或 ISP 使用。 60 Class B 61 Class C 網路位址的長度為 24 Bits, 最左邊的 3 Bits 為前導位元 , 必須為 110（這也不是指 10 進位的 110, 而是 2 進位的 110） , 因此 Class C 的 IP 位址必然介於 與 之間。 每個 Class C 網路可資運用的主機位址有28 = 256 個 , 通常用來分配給一些小型企業。 62 Class C 63 小結 下圖將 Class A、 B、 C 並列 , 方便讀者比較： 64 小結 上述 Class A、 B、 C 的規劃 , 主要是針對路由與管理上的需求 , 可歸納出如下的優點： 從 IP 位址的前導位元 , 便可判斷出所屬網路的等級 , 進而得知網路位址與主機位址為何。 例如：某主機 IP 位址為。 我們從第 1 個數字 『 168』 便可判斷此為 Class B 的 IP 位址。 因此 , 該 IP 位址的前 16 Bits 為網路位址 , 後 16 Bits 為主機位址。 65 小結 依據企業或單位的實際需求 , 可分配 Class A、B、 C 三種等級的網路位址 , 讓 IP 位址的分配更有效率。 66 853 特殊的 IP 位址 前文提及 IP 位址的數量 , 都只是數學上各種排列組合的總量。 在實際應用上 , 有些網路位址與主機位址會有特別的用途 , 因此在分配或管理 IP 位址時 , 要特別留意這些限制。 底下是這些特殊 IP 位址的說明： 主機位址全為 0 用來代表 『 這個網路 』 （ This work） , 以 Class C 為例 , 用來代表該 Class C 的網路。 67 特殊的 IP 位址 主機位址全為 1 代表網路中的全部裝置 , 因此也就是 『 廣播 』 的意思。 以 Class C 為例 , 假設某一網路的網路位址為 , 若網路中有一部電腦送出 的封包 , 即代表這是對 這個網路的廣播封包 , 所有位於該網路上的裝置都會收到並處裡此封包。 事實上 , 只要沿途的路由器支援 , 位於其他網路的裝置 , 也可傳送此類廣播封包給 這個網路中的所有裝置。 68 特殊的 IP 位址 若網路位址與主機位址皆為 1, 亦即 , 稱為 『 Limited』 或『 Local』 廣播封包。 此種廣播的範圍僅限於所在的區域網路。 亦即 , 只有 同一網路位址上的裝置可收到此種廣播。 69 特殊的 IP 位址  Class A 的最後 1 個網路位址 （也就是除了前導位元外 , 其餘的網路位址位元皆設為 1） 代表 『 Loopback』 位址。 換句話說 , Class A 的 整段 IP 位址皆可作為 Loopback 位址 , 其中以 最常被使用。 Loopback（繞回來 , 也就是不得出去的意思）位址主要用來測試本機電腦上的 TCP / IP 之用。 當 IP 封包目的端為 Loopback 位址時 , IP 封包不會送到實體的網路上 , 而是送給系統的 Loopback 驅動程式來處理。 70 特殊的 IP 位址  在設計 IP 時 , 考慮到有些網路雖然使用 TCP / IP 的協定組合 , 但不會與網際網路相連。 因此 , 在 Class A、B、 C 中都保留了一些私人 IP 位址（ Private IP Address） , 供這類網路自行使用： 若 IP 封包的目的位址為私人 IP 位址時 , 在 ISP 的路由器不會放行此種封包 , 因此無法在網際網路上流通。 71 子網路遮罩 子網路遮罩長度為 32 Bits, 與 IP 位址的長度相同。 子網路遮罩必須是由一串連續的 1, 再跟上一串連續的 0 所組成。 因此 , 子網路遮罩可以是以下的 32 位數字： 72 子網路遮罩 但不可以是如下的數字： 為了方便閱讀 , 子網路遮罩通常也用與 IP 位址相同的十進位來表示。 例如： 通常寫作： 73 子網路遮罩 子網路遮罩必須與 IP 位址配對使用才有意義。 單獨的子網路遮罩不具任何意義。 當子網路遮罩與 IP 位址一起時 , 子網路遮罩的 1 對映至 IP 位址便是代表網路位址位元 , 0 對映至 IP 位址便是代表主機位址位元。 例如： 74 子網路遮罩 75 子網路遮罩 代表此 IP 位址的前 21 Bits 為網路位址 , 後 11 Bits 為主機位址。 路由過程中 , 便是據此來判斷 IP 位址中網路位址的長度 , 以便能將 IP 封包正確地轉送至目的網路。 而這也是子網路遮罩最主要的目的。 請注意 , 上述 IP 位址與子網路遮罩的組合亦可寫成： 76 91 ARP 簡介 您還記得第 4 章介紹的 MAC 位址嗎。 讓我們複習一下鏈結層與網路層位址的特性： 鏈結層在傳遞封包時 , 必須利用鏈結層位址（例如：乙太網路 MAC 位址 ）來識別目的裝置。 網路層在傳遞封包時 , 必須利用網路層位址（例如： IP 位址 ）來識別目的裝置。 77 ARP 簡介 從上述特性我們可以得到以下推論：當網路層封包要封裝為鏈結層封包之前 , 必須先取得目的裝置的 MAC 位址。 以 IP 為例 , 便是將取得 MAC 位址的工作交由 ARP （ Address Resolution Protocol, 位址解析協定） 來執行。 若以 OSI 模型來說明 ARP 的功能 , 便是利用網路層位址 , 來取得對應的鏈結層位址。 78 911 ARP 運作方式 以 IP 而言 , 網路上每部裝置的 IP 與 MAC 位址的對應關係 , 並未集中記錄在某個資料庫 , 因此 , 當 ARP 欲取得某裝置的 MAC 位址時 , 必須直接向該裝置詢問。 ARP 運作的方式相當簡單 , 整個過程是由 ARP 要求（ ARP Request） 與 ARP 答覆（ ARP Reply） 兩種封包所組成。 為了方便說明 , 我們假設有 A、 B 兩部電腦。 A 電腦已經知道 B 電腦的 IP 位址 , 現在要傳送 IP 封包給 B 電腦 , 因此必須先利用 ARP 取得 B 電腦的 MAC 位址。 79 ARP 要求 A 電腦廣播 ARP 要求封包給區域網路上所有的電腦。