IP寻址背后的秘密解析

随着互联网技术的飞速发展,我们每天都在使用各种电子设备与网络进行交互。
在这个过程中,IP寻址技术起着至关重要的作用。
那么,IP寻址背后究竟隐藏着怎样的秘密呢?本文将为您小哥解析IP寻址的原理、过程以及相关技术。
一、IP寻址技术概述
IP寻址技术,即互联网协议寻址技术,是互联网中用于识别、定位和访问网络设备及服务的关键技术。
它通过为每个网络设备和服务器分配唯一的IP地址,实现网络间的通信和数据传输。
IP地址可以唯一标识互联网上的设备,使得不同设备之间可以相互找到对方并进行通信。
二、IP地址的构成
IP地址由两部分构成:网络地址和主机地址。
网络地址用于标识一个特定的网络,而主机地址用于标识网络中的特定设备。
IPv4地址通常采用点分十进制表示法,例如“192.168.0.1”。
IPv6地址则采用十六进制表示法,长度更长,具有更大的地址空间。
三、IP寻址的过程
IP寻址过程大致可以分为以下几个步骤:
1. 设备发送请求:当设备想要与其他设备通信时,会发送一个包含目标IP地址的请求。
2. 路由选择:请求被路由器接收后,路由器会根据路由表选择最佳的路径,将请求转发到目标网络。
3. 目标网络查找:当请求到达目标网络后,网络中的设备会根据主机表或ARP协议(地址解析协议)将IP地址转换为对应的MAC地址。
4. 数据传输:设备获取目标设备的MAC地址后,通过发送数据帧实现数据传输。
四、IP寻址相关技术
1. DHCP(动态主机配置协议):DHCP是一种用于自动分配IP地址的网络协议。它可以让设备自动获取网络中的IP地址、子网掩码、默认网关等信息,从而简化网络配置过程。
2. DNS(域名系统):DNS是一个将域名转换为IP地址的分布式数据库系统。通过DNS,我们可以使用易于记忆的域名来访问互联网上的设备和服务,而无需记住复杂的IP地址。
3. NAT(网络地址转换):NAT技术允许一个网络设备在私有网络环境中使用一个内部IP地址,而在公共网络中使用一个全局IP地址。NAT技术可以有效解决公共IP地址资源紧张的问题,并增强网络通信的安全性。
五、IP寻址的发展趋势
随着互联网规模的扩大和物联网、云计算等新兴技术的发展,传统的IPv4地址空间逐渐难以满足需求。
因此,IPv6(互联网协议第6版)应运而生。
IPv6具有更大的地址空间和更高的性能,可以支持更多的设备和应用。
随着SDN(软件定义网络)技术的兴起,IP寻址技术也在不断发展,以实现更加灵活、智能的网络管理。
六、结语
IP寻址技术是互联网的核心技术之一,它通过为网络设备和服务器分配唯一的IP地址,实现了网络间的通信和数据传输。
本文详细解析了IP寻址的原理、过程以及相关技术,希望能够帮助您更好地理解IP寻址背后的秘密。
随着技术的不断发展,IP寻址技术将继续发挥重要作用,并不断创新以适应互联网时代的需求。
TCP与IP协议定义 由哪几个部分组成???????????????????????????????????
什么是TCP/IP协议,划为几层,各有什么功能?TCP/IP协议族包含了很多功能各异的子协议。
为此我们也利用上文所述的分层的方式来剖析它的结构。
TCP/IP层次模型共分为四层:应用层、传输层、网络层、数据链路层。
TCP/IP网络协议TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol,传输控制协议/网间网协议)是目前世界上应用最为广泛的协议,它的流行与Internet的迅猛发展密切相关—TCP/IP最初是为互联网的原型ARPANET所设计的,目的是提供一整套方便实用、能应用于多种网络上的协议,事实证明TCP/IP做到了这一点,它使网络互联变得容易起来,并且使越来越多的网络加入其中,成为Internet的事实标准。
* 应用层—应用层是所有用户所面向的应用程序的统称。
ICP/IP协议族在这一层面有着很多协议来支持不同的应用,许多大家所熟悉的基于Internet的应用的实现就离不开这些协议。
如我们进行万维网(WWW)访问用到了HTTP协议、文件传输用FTP协议、电子邮件发送用SMTP、域名的解析用DNS协议、 远程登录用Telnet协议等等,都是属于TCP/IP应用层的;就用户而言,看到的是由一个个软件所构筑的大多为图形化的操作界面,而实际后台运行的便是上述协议。
* 传输层—这一层的的功能主要是提供应用程序间的通信,TCP/IP协议族在这一层的协议有TCP和UDP。
* 网络层—是TCP/IP协议族中非常关键的一层,主要定义了IP地址格式,从而能够使得不同应用类型的数据在Internet上通畅地传输,IP协议就是一个网络层协议。
* 网络接口层—这是TCP/IP软件的最低层,负责接收IP数据包并通过网络发送之,或者从网络上接收物理帧,抽出IP数据报,交给IP层。
1.TCP/UDP协议TCP (Transmission Control Protocol)和UDP(User Datagram Protocol)协议属于传输层协议。
其中TCP提供IP环境下的数据可靠传输,它提供的服务包括数据流传送、可靠性、有效流控、全双工操作和多路复用。
通过面向连接、端到端和可靠的数据包发送。
通俗说,它是事先为所发送的数据开辟出连接好的通道,然后再进行数据发送;而UDP则不为IP提供可靠性、流控或差错恢复功能。
一般来说,TCP对应的是可靠性要求高的应用,而UDP对应的则是可靠性要求低、传输经济的应用。
TCP支持的应用协议主要有:Telnet、FTP、SMTP等;UDP支持的应用层协议主要有:NFS(网络文件系统)、SNMP(简单网络管理协议)、DNS(主域名称系统)、TFTP(通用文件传输协议)等。
IP协议的定义、IP地址的分类及特点什么是IP协议,IP地址如何表示,分为几类,各有什么特点?为了便于寻址和层次化地构造网络,IP地址被分为A、B、C、D、E五类,商业应用中只用到A、B、C三类。
IP协议(Internet Protocol)又称互联网协议,是支持网间互连的数据报协议,它与TCP协议(传输控制协议)一起构成了TCP/IP协议族的核心。
它提供网间连接的完善功能, 包括IP数据报规定互连网络范围内的IP地址格式。
Internet 上,为了实现连接到互联网上的结点之间的通信,必须为每个结点(入网的计算机)分配一个地址,并且应当保证这个地址是全网唯一的,这便是IP地址。
目前的IP地址(IPv4:IP第4版本)由32个二进制位表示,每8位二进制数为一个整数,中间由小数点间隔,如159.226.41.98,整个IP地址空间有4组8位二进制数,由表示主机所在的网络的地址(类似部队的编号)以及主机在该网络中的标识(如同士兵在该部队的编号)共同组成。
为了便于寻址和层次化的构造网络,IP地址被分为A、B、C、D、E五类,商业应用中只用到A、B、C三类。
* A类地址:A类地址的网络标识由第一组8位二进制数表示,网络中的主机标识占3组8位二进制数,A类地址的特点是网络标识的第一位二进制数取值必须为0。
不难算出,A类地址允许有126个网段,每个网络大约允许有1670万台主机,通常分配给拥有大量主机的网络(如主干网)。
* B类地址:B类地址的网络标识由前两组8位二进制数表示,网络中的主机标识占两组8位二进制数,B类地址的特点是网络标识的前两位二进制数取值必须为10。
B类地址允许有个网段,每个网络允许有台主机,适用于结点比较多的网络(如区域网)。
* C类地址:C类地址的网络标识由前3组8位二进制数表示,网络中主机标识占1组8位二进制数,C类地址的特点是网络标识的前3位二进制数取值必须为110。
具有C类地址的网络允许有254台主机,适用于结点比较少的网络(如校园网)。
为了便于记忆,通常习惯采用4个十进制数来表示一个IP地址,十进制数之间采用句点.予以分隔。
这种IP地址的表示方法也被称为点分十进制法。
如以这种方式表示,A类网络的IP地址范围为1.0.0.1-127.255.255.254;B类网络的IP地址范围为:128.1.0.1-191.255.255.254;C类网络的IP地址范围为:192.0.1.1-223.255.255.254。
由于网络地址紧张、主机地址相对过剩,采取子网掩码的方式来指定网段号。
TCP/IP协议与低层的数据链路层和物理层无关,这也是TCP/IP的重要特点。
正因为如此 ,它能广泛地支持由低两层协议构成的物理网络结构。
目前已使用TCP/IP连接成洲际网、全国网与跨地区网。
1结合计算机网络各层次的工作原理简述一数据从计算机A传到B的过程。2试比较拥塞和流量控制的区别和联系
OSI模型的7个层次分别是物理层,数据链路层,网络层,传输层,会话层,表示层,应用层! 为了和方便讲解数据传输的过程,我就从最上层应用层将起(第一层是物理层,千万别搞反了,这是初学者很容易犯的错误) ——-应用层:为用户访问网络提供一个应用程序接口(API)。
数据就是从这里开始产生的。
——–表示层:既规定数据的表示方式(如ACS码,JPEG编码,一些加密算法等)!当数据产生后,会从应用层传给表示层,然后表示层规定数据的表示方式,在传递给下一层,也就是会话层 ——–会话层:他的主要作用就是建立,管理,区分会话!主要体现在区分会话,可能有的人不是很明白!我举个很简单的例子,就是当你与多人同时在聊QQ的时候,会话层就会来区分会话,确保数据传输的方向,而不会让原本发给B的数据,却发到C那里的情况! —这是面向应用的上三层,而我们是研究数据传输的方式,所以这里说的比较简要,4下层是我们重点研究的对象 ——–传输层:他的作用就是规定传输的方式,如可靠的,面向连接的TCP。
不可靠,无连的UDP。
数据到了这里开始会对数据进行封装,在头部加上该层协议的控制信息!这里我们通过具体分析TCP和UDP数据格式来说明 首先是TCP抱文格式,如下图 我们可以看到TCP抱文格式:第1段包括源端口号和目的端口号。
源端口号的主要是用来说明数据是用哪个端口发送过来的,一般是随即生成的1024以上的端口号!而目的端口主要是用来指明对方需要通过什么协议来处理该数据(协议对应都有端口号,如ftp-21,telnet-23,dns-53等等)第2,3段是序列号和确认序列号,他们是一起起作用的!这里就涉及到了一个计算机之间建立连接时的“3次握手过程”首先当计算机A要与计算机B通信时,首先会与对方建立一个会话。
而建立会话的过程被称为“3次握手”的过程。
这里我来详细将下“3次握手”的过程。
首先计算机A会发送一个请求建立会话的数据,数据格式为发送序号(随即产生的,假如这里是序号=200),数据类型为SYN(既请求类型)的数据,当计算机B收到这个数据后,他会读取数据里面的信息,来确认这是一个请求的数据。
然后他会回复一个确认序列号为201的ACK(既确认类型),同时在这个数据里还会发送一个送序号SYN=500(随即产生的),数据类型为SYN(既请求类型)的数据 。
来请求与计算机建立连接!当计算机A收到计算机B回复过来的信息后,就会恢复一个ACK=501的数据,然后双方就建立起连接,开始互相通信!这就是一个完整的“3次握手”的过程。
从这里我们就可以看出之所以说TCP是面向连接的,可靠的协议,就是因为每次与对方通信之前都必须先建立起连接!我们接下来分析第4段,该段包括头部长度,保留位,代码位,WINDOWS(窗口位)。
头部长度既是指明该数据头部的长度,这样上层就可以根据这个判断出有效的数据(既DATA)是从哪开始的。
(数据总长度-头部长度=DATA的起始位置),而保留位,代码位我们不需要了解,这里就跳过了!而窗口位是个重点地!他的主要作用是进行提高数据传输效率,并且能够控制数据流量。
在早期,数据传输的效率是非常的低的。
从上面的“3次握手”的过程我门也可以看出,当一个数据从计算机A发送给B后,到等到计算机收到数据的确认信息,才继续发送第2个数据,这样很多时间都浪费在漫长的等待过程中,无疑这种的传输方式效率非常的低,后来就发明了滑动窗口技术(既窗口位所利用的技术),既计算机一次性发送多个数据(规定数量),理想情况是当最后个数据刚好发送完毕,就收到了对方的确认第1个数据的信息,这样就会继续发送数据,大大提高了效率(当然实际情况,很复杂,有很多的因素,这里就不讨论了!),由于控制的发送的数量,也就对数据流量进行了控制!第5段是校验和,紧急字段。
校验和的作用主要就是保证的数据的完整性。
当一个数据发送之前,会采用一个散列算法,得到一个散列值,当对方受到这个数据后,也会用相同的散列算法,得到一个散列值并与校验和进行比较,如果是一样的就说明数据没有被串改或损坏,既是完整的!如果不一样,就说明数据不完整,则会丢弃掉,要求对方重传! 紧急字段是作用到代码位的。
这里也不做讨论后面的选项信息和数据就没什么好说的了 下面我们在来分析UDP数据抱文的格式。
如下图 这里我们可以明显的看出UDP的数据要少很多。
只包含源断口,目的端口。
长度,校验和以及数据。
这里各字段的作用与上面TCP的类似,我就不在重新说明了。
这里明显少了序列号和确认序列号 ,既说明传输数据的时候,不与对方建立连接,只管传出去,至于对方能不能收到,他不会理的,专业术语是“尽最大努力交付”。
这里可能就有人回有疑问,既然UDP不可靠。
那还用他干什么。
“存在即是合理”(忘了哪为大大说的了)。
我门可以看出UDP的数据很短小只有8字节,这样传输的时候,速度明显会很快,这是UDP最大的优点了。
所以在一些特定的场合下,用UDP还是比较适用的 ——–网络层:主要功能就是逻辑寻址(寻IP地址)和路由了!当传输层对数据进行封装以后,传给网络层,这时网络层也会做相同的事情,对数据进行封装,只不过加入的控制信息不同罢了! 下面我们还是根据IP数据包格式来分析。
如图:我们可以看到数据第1段包含了版本,报头长度,服务类型,总长度。
这里的版本是指IP协议的版本,即IPV4和IPV6,由于现在互连网的高速发展,IP地址已经出现紧缺了,为了解决这个问题,就开发出了IPV6协议,不过IPV6现在只是在一部分进行的实验和应用,要IPV6完全取代IPV4还是会有一段很长的时间的!报头长度,总长度主要是用来确认数据的的位置。
服务类型字段声明了数据报被网络系统传输时可以被怎样处理。
例如:TELNET协议可能要求有最小的延迟,FTP协议(数据)可能要求有最大吞吐量,SNMP协议可能要求有最高可靠性,NNTP(Network News Transfer Protocol,网络新闻传输协议)可能要求最小费用,而ICMP协议可能无特殊要求(4比特全为0)。
第2段包含标识,标记以及段偏移字段。
他们的主要作用是用来进行数据重组的。
比如你在传送一部几百M的电影的时候,不可能是电影整个的一下全部传过去,而已先将电影分成许多细小的数据段,并对数据段进行标记,然后在传输,当对方接受完这些数据段后,就需要通过这些数据标记来进行数据重组,组成原来的数据!就好象拼图一样第3段包含存活周期(TTL),协议,头部校验和!存活周期既数据包存活的时间,这个是非常有必要的。
如果没有存活周期,那么这个数据就会永远的在网络中传递下去,很显然这样网络很快就会被这些数据报塞满。
存活周期(TTL值)一般是经过一个路由器,就减1,当TTL值为0的时候路由器就会丢弃这样TTL值为0的数据包! 这里协议不是指具体的协议(ip,ipx等)而是一个编号,来代表相应的协议!头部校验和,保证数据饿完整性后面的源地址(源IP地址),说明该数据报的的来源。
目的地址既是要发送给谁 ——–数据链路层:他的作用主要是物理寻址(既是MAC地址)当网络层对数据封装完毕以后,传给数据库链路层。
而数据库链路层同样会数据桢进行封装!同样我们也也好是通过数据报文格式来分析 这个报文格式比较清晰,我们可以清楚的看到包含目的MAC地址,源MAC地址,总长度,数据,FCS 目的MAC地址,源MAC地址肯明显是指明数据针的来源及目的,总长度是为了确认数据的位置,而FCS是散列值,也是用来保证数据的完整性。
但这里就出现一个问题,当对方接受到了这个数据针而向上层传送时,并没有指定上层的协议,那么到底是IP协议呢还是IPX协议。
所以后来抱文格式就改了,把总长度字段该为类型字段,用来指明上层所用的协议,但这样一来,总长度字段没有了,有效数据的起誓位置就不好判断了!所以为了能很好的解决这个问题。
又将数据链路层分为了2个字层,即LLC层和MAC层。
LLC层在数据里加入类型字段,MAC层在数据里加入总长度字段,这样就解决这个问题了 ——-物理层:是所有层次的最底层,也是第一层。
他的主要的功能就是透明的传送比特流!当数据链路层封装完毕后,传给物理层,而 物理层则将,数据转化为比特流传输(也就是….00), 当比特流传到对方的机器的物理层,对方的物理层将比特流接受下来,然后传给上层(数据链路层),数据链路层将数据组合成桢,并对数据进行解封装,然后继续穿给上层,这是一个逆向的过层,指导传到应用层,显示出信息! 以上就是一个数据一个传输的完整过程!
永康到龙游的直达汽车
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