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IP地址与CIDR

基本概念

IP地址（课件原文）：

IP地址在整个互联网范围内是唯一的。IP地址指明了连接到某个网络上的一个主机（或路由器）的接口。

IP地址采用2级结构：网络号 | 主机号

分类IP地址

类别 首位模式 网络号 主机号 可用网络数 每网主机数 地址范围
A 0 8位 24位 126 16,777,214 1.0.0.1–126.255.255.254
B 10 16位 16位 16,382 65,534 128.0.0.1–191.255.255.254
C 110 24位 8位 2,097,150 254 192.0.0.1–223.255.255.254
D 1110 — — — — 224.0.0.0–239.255.255.255（组播）
E 11110 — — — — 保留

注意事项（课件原文）：

A类网络地址中，网络号0和127是保留地址，不指派。0表示"本网络"，127保留作为本地环回测试地址。 指派主机号时，要扣除全0和全1。全0表示网络地址，全1表示广播地址。

分类地址的缺陷

  • A类地址浪费严重（1600万台主机/个网络，实际不可能用完）
  • B类地址很快耗尽（65534台/网络，对中型机构勉强合适）
  • C类地址每网仅254台，大机构需要大量C类地址，路由表爆炸

无分类编址 CIDR

CIDR（Classless Inter-Domain Routing）（课件原文）：

消除了传统的A类、B类和C类地址以及划分子网的概念，可以更加有效地分配IPv4的地址空间。

CIDR记法（斜线记法）

a.b.c.d/n：前 \(n\) 位为网络前缀，其余为主机部分

例（课件原题）：
IP地址 128.14.35.7/20： 

128.14.35.7   = 10000000.00001110.00100011.00000111
地址掩码/20   = 11111111.11111111.11110000.00000000
网络地址 AND  = 10000000.00001110.00100000.00000000
             = 128.14.32.0

地址掩码

（课件原文）：

/20 地址块的地址掩码：11111111 11111111 11110000 00000000
点分十进制：255.255.240.0

网络地址 = IP地址 AND 地址掩码

路由聚合（构造超网）

将多个连续地址块合并为一条路由：

192.24.0.0/24  ┐
192.24.1.0/24  │
192.24.2.0/24  ├─→ 聚合为 192.24.0.0/21
192.24.3.0/24  │   (前21位相同)
192.24.4.0/24  │
192.24.5.0/24  │
192.24.6.0/24  │
192.24.7.0/24  ┘

减少路由表条目数，缓解路由表规模问题。

最长前缀匹配

路由查表时，选择网络前缀最长的路由条目（最精确匹配）：

目的地址 128.14.35.7：
  路由1: 128.14.0.0/16  → 匹配16位
  路由2: 128.14.32.0/20 → 匹配20位 ✓（更长，优先）

特殊地址

地址 含义
0.0.0.0 本机，仅在本网络内有意义
255.255.255.255 受限广播（不跨路由器）
网络号+全1主机号 直接广播（针对特定网络）
127.x.x.x 环回地址（Loopback）
10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12, 192.168.0.0/16 私有地址（RFC 1918）

参见

  • [[04-网络层]] — IP协议完整介绍
  • [[子网划分]] — 从主机号借位
  • [[ARP地址解析协议]] — 找到IP对应的MAC地址
  • [[04-网络层|路由选择]] — 路由表的生成