[Red] - Protocolo de capa cuatro (cinco capas) TCP/IP - Capa de Internet (capa de red) - Dirección IP

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I. Resumen

El artículo anterior introdujo brevemente el IP del Protocolo de Internet. El protocolo IP de Internet se divide aproximadamente en tres módulos funcionales principales, ①direccionamiento IP, ②enrutamiento (reenvío al nodo final), ③agrupación y paquetización IP.
Este artículo se centra en detallar los conceptos básicos de las direcciones IP. Incluyendo la composición, clasificación, dirección de difusión, multidifusión, máscara de subred, etc. de la dirección IP.

Al comunicarse con TCP/IP, los hosts y los enrutadores se identifican mediante direcciones IP . Para garantizar una comunicación normal, es necesario configurar la dirección IP correcta para cada dispositivo. En la comunicación por Internet, se debe configurar la dirección IP correcta en todo el mundo. De lo contrario, la comunicación normal no se puede realizar en absoluto.

Por lo tanto, la dirección IP es como la piedra angular de la comunicación TCP/IP.

En segundo lugar, la definición de dirección IP.

Una dirección IP (dirección IPv4) está representada por un número entero positivo de 32 bits y se procesa en binario (binario se refiere al método de representar números con 0 y 1) dentro de la computadora.

En realidad, se usa más comúnmente 点分十进制para representar la dirección IP, es decir, la dirección IP de 32 bits se divide en 4 grupos de 8 bits, cada grupo está separado por ".", y luego cada grupo de números se convierte en un número decimal.

Cuando los números expresados ​​como direcciones IP se calculan en conjunto, se obtienen los siguientes valores. $2^{32}$ = 4294967296. A partir de este resultado de cálculo, se puede saber que se pueden conectar a la red hasta 4.300 millones de computadoras. Sin embargo, algunos hosts contienen varias tarjetas de red y es necesario configurar varias direcciones IP. En este caso, hay menos direcciones IP disponibles. Además, la dirección IP se divide en una parte de red y una parte de host, por lo que la cantidad de direcciones IP disponibles es mucho menor. Entonces, ¿cómo resolver el problema de la cantidad de direcciones IP? Puede usar IPv6 para aumentar la cantidad de direcciones IP, pero ahora se usa comúnmente la tecnología NAT (una tecnología que usa direcciones privadas, que se analizará en un artículo posterior).

3. Composición de la dirección IP

Una dirección IP consta de dos partes: un identificador de red (dirección de red) y un identificador de host (dirección de host). Network ID Configure diferentes valores en cada segmento del enlace de datos, que es el ID comúnmente utilizado para distinguir los segmentos de la red. Los hosts conectados en un mismo segmento deben tener la misma dirección de red . No se permite que la dirección del host aparezca repetidamente en el mismo segmento de red.

Entonces, en la dirección IP de 32 bits, ¿ cuántos bits ocupan la dirección de red y la dirección del host ?
Inicialmente, la cantidad de bits ocupados por las direcciones de red y las direcciones de host se diferenciaba de manera ordenada. Ahora se distingue básicamente por la máscara de subred (prefijo de red). La máscara de subred permite al usuario configurar el número de dígitos que ocupa la dirección de red y la dirección del host. Por ejemplo: 24 significa que la máscara de subred tiene 24 bits, 192.168.128.10/24y también indica la dirección de red.Toma 24 bits.

4. Clasificación de las direcciones IP

La dirección IP distingue su identificador de red y su identificador de host según la cadena de bits del 1 al 4, y se divide en 5 categorías en total:

• Dirección de clase A: los primeros 8 dígitos son la dirección de red (número de red) y los 24 dígitos restantes son la dirección de host (número de host); el primer dígito de
  la dirección de red0 comienza con , y los 7 dígitos restantes, un total de $2^7$ = 128, en notación decimal con puntos, el rango de direcciones de red de clase A es: 0.0.0.0 ~ 127.0.0.0, que0.0.0.0es una dirección reservada, lo que significa que esta red;127.x.x.xla dirección está reservada como unaprueba de bucle invertido, por ejemplo,127.0.0.1es una dirección de loopback. Hay un total de 126 dígitos disponibles.
  La dirección del hosttiene$2^{24}$ = 16.777.216, restax.0.0.0la sumax.255.255.255, por lo que hay 16.777.214.
• Dirección de clase B: los primeros 16 bits son la dirección de red (número de red) y los 16 bits restantes son la dirección de host (número de host); los dos primeros bits de
  la dirección de red10 comienzan con , y los 14 bits restantes, un total de $2^{14}$ = 16384, en notación decimal con puntos, el rango de direcciones de red de clase B es: 128.0.0.0 ~ 191.255.0.0, que128.0.0.0no se puede usar, y la dirección de clase B mínima que se puede usar es2 14 2^{14}128.1.0.0en total$2^{14}$ -1=16383 piezas.
  La dirección del hosttiene$2^{16}$ = 65536, restax.x.0.0la sumax.x.255.255, por lo que hay 65534.
• Dirección de clase C: los primeros 24 bits son la dirección de red (número de red) y los 8 bits restantes son la dirección de host (número de host); los primeros tres bits de
  la dirección de red110 comienzan con , y los 21 bits restantes, un total de $2^{21}$ = 2,097,152, en notación decimal con puntos, el rango de direcciones de red de clase C es: 192.168.0.0 ~ 239.255.255.0, que192.0.0.0no se puede usar, y la dirección mínima de clase B que se puede usar es192.0.1.0, el número total de direcciones de red utilizables dígitos es$2^{21}$ -1==2,097,151.
  La dirección del hosttiene$2^8$ = 256, restax.x.x.0la sumax.x.x.255, por lo que hay 254.
• Direcciones de clase D: 32 bits son todas direcciones de red (números de red), sin direcciones de host, y se utilizan a menudo para multidifusión . Los primeros cuatro dígitos de
  la dirección de red1110 son el comienzo y los 28 dígitos restantes, un total de $2^{28}$ = 268 435 456, el rango de direcciones de red de clase C se expresa en puntos decimales: 224.0.0.0 ~ 239.255.255.255.
• Dirección de clase E: los primeros cuatro dígitos son 1111el comienzo, no utilizados y reservados.
  

5. Dirección de difusión

La dirección de difusión se utiliza para enviar paquetes de datos entre hosts conectados entre sí en el mismo enlace (segmento de red).

Establecer todas las partes de la dirección del host en la dirección IP en 1 se convierte en una dirección de transmisión, por ejemplo, 192.168.1.255/24una dirección de transmisión.

De manera similar, si todos los bits de la dirección MAC se establecen en 1, entonces FF:FF:FF:FF:FF:FFse forma la dirección de transmisión.Cuando el paquete IP de transmisión se envía en forma de trama de enlace de datos, debe reenviarse FF:FF:FF:FF:FF:FFa través de la dirección MAC con todos los 1 pedacitos

Hay dos tipos de radiodifusión: la radiodifusión local y la radiodifusión directa. La transmisión dentro de la red se denomina transmisión local y la transmisión entre diferentes redes se denomina transmisión directa.

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Materiales de referencia:
"Red informática" 7.ª edición Xie Xiren editado
"TCP/IP ilustrado" 5.ª edición

La definición de host debe referirse a un dispositivo que está configurado con una dirección IP pero que no realiza control de enrutamiento. Un dispositivo que está equipado con una dirección IP y tiene capacidades de control de enrutamiento se denomina "enrutador", y un nodo es un Término general para un host y un enrutador.