1969年仅有四节点的ARPA网在美国实验成功，有谁能想到由此演化的互联网会成为世界
{zd0}的数据网呢。随着计算机的普及，上网人数的不断增加，越来越多的企业把目光投
向互联网。支撑Internet运转的关键是IP技术，在此详细讲解其基本概念及IP的寻址过
程。

MAC地址(位于数据链路层)

介质访问控制(Media Access Control)地址一般位于网卡中，用于标识网络设备，控制
对网络介质的访问。例如，网络设备要访问传输电缆(网线，位于物理层)，必须具备一
个MAC地址，发送的数据要到达目的地，必须知道目的地的MAC地址。因为一个网卡具有
{wy}的MAC地址，所以又叫做物理地址。

网络地址(位于网络层)

因为一个网络地址可以根据逻辑分配给任意一个网络设备，所以又叫逻辑地址。网络地
址通常可分成网络号和主机号两部分，用于标识网络和该网络中的设备。采用不同网络
层协议，网络地址的描述是不同的，如IPX，以PAD.0134.02d3.es50为例，PAD为网络号
，而0134.02d3.es50是标识该网络中设备的主机号。IP协议则用32位二进制来表示网络
地址，一般就叫做IP地址。MAC地址用于网络通信，网络地址是用于确定网络设备位置
的逻辑地址。

IP地址

为了适应不同大小的网络需求，所有的IP地址被分为不同的类别―Class A、B、C，这
就是有类IP地址。可用IP地址的前三位做区分。在计算网络支持的主机数时要减2，是
因为全0的主机号用于标识该网络，全1的主机号是该网络的广播地址。广播地址用于标
识网络的所有主机，数据发向广播地址就相当于向全网络主机广播。

或者以网络掩码(netmask)作区分。网络掩码和IP一样也是32位二进制数，把网络掩码
和IP地址逻辑与得出的结果就是主机号。

有类IP地址(Class IP)的局限

网络的发展出乎设计者的想象。32位的IPv4(IP的第四版本)虽有232个IP地址，但是将
IP地址分类的方法，理想化地把网络分为千万级、万级、百级，僵化的选择导致了大量
的浪费。而随着网上站点的增加，用于维持网络间通信的路由器路由信息的不断增长，
最终将导致路由器无法负荷，只能将部分站点的路由信息丢弃，造成不能访问。

保留地址

在Internet中有部分IP地址是保留作内部网络使用的。采用保留地址，每个局域网都可
以为内部网络的众多主机分配一个IP地址。通过NAT地址转换，在访问外部网络时将保
留地址转为真实地址，能够满足内部网络采用TCP/IP协议的同时，也保持了Internet上
的地址{wy}性。

如果内部网络不连入Internet的话，实际上是可以使用任何一类地址。否则必须保证连
通网络的地址{wy}性。

子网化(Subnetting)

把一个网络再细分成数个小网，就叫子网化。假设一家公司有一个B类地址130.5.0.0，
可是需要为各地的分公司分别建立网络。130.5是其网络号，把主机号(16位)分成子网
号(8位)和子网主机号(8位)两部分，共有子网28-2个，这样就可以为每个分公司分配一
个子网。

子网化是一种解决IP地址紧张的方案。此外，子网化还可以防止路由信息的无限制增
长。由于同一网络不同子网的网络号是一致的，所以Internet路由器到各个子网的路由
是一致的。

子网化的另一个好处就是无论该网络的拓扑如何改变都不会影响到Internet的路由，
Internet路由器也就不用花费大量的资源去计算更新路由信息。

如前所述IP是用于寻址的，所以子网在此就相当于分级寻址。先由Internet路由器根据
网络号定位到目的网络，再由内部的路由器根据扩展网络号进一步定位到目的网络中的
子网络。

路由器与路由协议

路由协议分为内部网关协议IGP和外部网关协议EGP两种，各用于自治系统内部和自治系
统之间，其中IGP又分为距离向量和链路向量。距离向量是定期向相邻的路由器交流整
个路由表的信息，如RIPv1、IGRP。而链路向量只在链路状态发生改变时向所有的路由
器交流链路状态信息，如OSPF。而象EIGRP则同时具有两种协议的特点。

可变长度子网掩码(VLSM)

在使用有类别路由协议时，因为不能跨主网络交流掩码，所以必须连续寻址且要求同一
个主网络只能用一个网络掩码。对于大小不同的子网，只能按{zd0}子网的要求设置子网
掩码，造成了浪费。尤其是连接路由器的网络，明明只需要两个IP地址，分配的地址却
和{zd0}的子网一样。

无类别路由协议的提出为VLSM的实施提供了可能。对同一个主网络采用不同的子网掩码
，能节省大量的地址空间，允许非连续寻址则使网络的规划更灵活。

路由汇总(Route Summarization)

随着企业上网工程的深入，路由器的增多不但让路由表变大，增加查找的时间，而且加
大了数据处理转发的过程。

路由汇总要求地址连续(是通配符掩码的要求，只有通配符掩码才能用一条路由标识多
个网络，实现路由汇总)，减少了路由表的条目；在地址连续下，路由器可以根据IP地
址的前几位决定将数据发向目的地，以加快路由转发的处理过程。

路由器工作原理与第三层交换

第三层交换是在第二层交换机上插入一个路由模块，利用交换机的高速背板路由模块和
其它的交换模块高速交换数据。在这种情况下，当A主机要向B主机发送数据时，A将B的
IP地址和自己的相比较。如果确认B与A是同一个子网，A将发送一个广播ARP，B返回其
MAC地址；于是A用MAC封装数据后，发向交换机，交换机通过查找MAC与端口对应表将数
据发向B主机的端口。如果A与B不在同一子网，A向预先设置的缺省网关(就是路由模块)
发送ARP请求。路由模块查找是否在以往的交换中已保存有B主机的MAC地址，有则返回
给A主机，否则对B所在子网广播ARP，将获得的MAC保存再发回给A。以后A要再发送数据
给B，就不用通过路由模块，直接的MAC封装，使子网间的数据交换速度和同一子网的相
差无几。

为了解决IP地址日愈紧张的情况，IPv6新一代的IP地址规范已经推出，通过将IPv4的32
位二进码升级到IPv6的128位，地址紧张的情况将一去不复返。

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