TCP/IP 协议族 - IPv4 地址笔记
分类编址
分类
共分为 5 类。
- A类：0……
- B类：10…..
- C类：110….
- D类：1110…
- E类：1111…
网络标识和主机标识
对于 A、B、C 类来说，IP 地址可分为网络标识和主机标识。 对于 A 类地址，第一个字节用于网络标识，后三个用于主机标识。以此类推。
地址类和地址块
A 类网络标识还剩 7 位，所以可以分给 $2^7$ 个组织，但是实际上还要少一点，因为有一些特殊的地址。 B、C 也一样，就不说了。 D类地址只有一个地址块，224.0.0.0，用来进行多播。 E 类也只有一个地址块，为将来保留。
两级编址
没什么好说的。
一个例子
网络地址
网络地址就是一个网络的标识。
网络掩码
把 IP 地址和掩码搞一下就能得到网络地址。
三级编制：子网划分
因为可能要对网络进行更细的划分，所以两级编址就不太方便了，这被称为子网划分。
子网地址
当一个网络划分子网后，子网的首地址就是这个子网的标识。
构造超网
构成超网时，一个组织可以把若干个 C 类地址块合并称为一个更大的地址段。 因为是合并，所以超网掩码的 1 的位数比默认掩码要小。 缺点：合并成为超网的地址块数目必须是 2 的幂次，而且构造超网和子网划分会使路由选择变得更加复杂。
无分类编址
可变长度地址块
两级编址
在无分类编址中，地址分为前缀和后缀，前缀指明了网络，后缀指明了主机。
斜线记法
就是用一条斜杠表示前缀。
地址块的分配
- 申请的地址数必须是 2 的乘方。
- 地址块起始地址的选择必须能被地址块的地址数整除。
子网划分
一个例子
某组织被授权使用地址块 130.34.12.64/26.该组织需要4个子网络，且每个子网络拥有的主机数相同。
解
总共有 64 个地址，所以每个子网络分 16 个。
每个子网络的子网掩码是/28.
然后随便分分就行。
特殊地址
特殊地址快
全 0 地址
他被用于主机不知道自己的 IP 时，为了找出自己的地址，就向 DHCP 发送一个分组，并用全 0 地址作为源地址，受限广播地址作为目的地址。
全 1 地址：受限广播地址
地址块 255.255.255.255/32 被保留作为当前网络的受限广播地址。 如果主机想把报文发送给网络中的其他所有主机，就用这个地址作为目的地址，但是会被路由器挡住，限制作用域为本地网络。
环回地址
127.0.0.0/8 被用作环回地址，用来测试机器上的软件。在使用这个地址时，分组从来没有离开过本机。
专用地址
| 地址块 |
|---|
| 10.0.0.0/8 |
| 172.16.0.0/12 |
| 192.168.0.0/16 |
| 169.254.0.0/16 |
多播地址
224.0.0.0/4 作为多播地址。
每个地址块中的特殊地址
网络地址
一个地址块的首地址为网络地址。这个地址是网络本身，而不是网络中哪一台主机。
直接广播地址
一个地址块的末地址（后缀全部为1）可用作直接广播地址。 通常，路由器会用这个地址把一个分组发送给某个特定网络上的所有主机。
NAT
NAT（网络地址转换）。 如果一个网络分配到在因特网上的地址就 5 个，但是他内部有好几台电脑。 这时候可以通过 NAT 技术，要上网的电脑通过一个有 NAT 功能的路由器，自动帮忙转换了 IP 地址。 所有进入的分组也都要通过这个路由器，它将分组中的目的地址替换为相应的内部地址。
转换表
那么问题来了，NAT 路由器怎么知道每个分组的目的地址是什么？
使用一个 IP 地址
一张最简单的转换表只有两个列：
- 专用地址
- 外部地址
在路由器为外出分组转换源地址时，也注意到了该分组的目的地址。 当终点返回的响应到达时，路由器就利用返回分组对的源地址作为外部地址，在表中查到内部地址。 这种方法必须要由客户先发起请求。
使用 IP 地址池
地址池里有可用的 IP 地址，一对地址指明一个连接。 但是这样的话，同事访问相同主机的连接不能超过 4 条，一台主机不能同时访问两个外部服务器程序，因为转换表会把第一个地址抹去。 两台主机不能同时访问一个相同的外部服务器程序。
使用 IP 地址和端口地址
为了允许多对多的关系，我们在表中添加专用端口、外部端口、运输层协议。 这样就能清楚地转发了。
- 上一篇 Redis 源码阅读 - 跳表
- 下一篇 Redis 源码阅读 - 整数集合