IPv4地址類型

大多數人都將廣播作為通用術語使用，且大多數時候我們都能明白其含義，但并非總是如此。例如，你可能這樣說:“主機通過路由器廣播到DHCP服務器" ,但這種情況根本不可能發生。你要表達的意思可能如下(使用正確的技術術語)：DHCP客戶端通過廣播來獲取IP地址，路由器使用單播分組將該廣播轉發給DHCP服務器。在IPv4 中，廣播非常重要，而在IPv6中，根本就不會發送廣播。下面是4種IPv4地址。

• 第2層廣播地址表示LAN中的所有節點。
• 廣播(第3層)地址表示網絡中的所有節點。
• 單播地址這是特定接口的地址，用于將分組發送給單個目標主機。
• 組播地址用于將分組傳輸到不同網絡中的眾多設備，常用一對多來形容。

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(1) 第2層廣播

第2層廣播也叫硬件廣播,它們只在當前LAN內傳輸，而不會穿越LAN邊界(路由器)。典型的硬件地址長6B (48位),如45:AC:24:E3:60:A5。使用二進制表示時,該廣播地址全為1,而使用十六進制表示時全為F,即FF:FF:FF:FF:FF:FF。

(2) 第3層廣播

第3層也有廣播地址。廣播消息是發送給廣播域中所有主機的，其目標地址的主機位都為1。

下面是一個你熟悉的例子:對于網絡地址172.16.0.0255.255.0.0,其廣播地址為172.16.255.255——所有主機位都為1。廣播也可以是發送給所有網絡中的所有主機的，例如255.255.255.255。

一種典型的廣播消息是地址解析協議( ARP)請求。假設有臺主機要發送分組，且知道目的地的邏輯地址(IP)。為讓分組到達目的地，主機需要將其轉發給默認網關一如果 目的地位于另一個IP網絡中。如果目的地位于當前網絡中，源主機將把分組直接轉發到目的地。由于源主機沒有轉發幀所需的MAC地址，它發送廣播，當前廣播域中的每臺設備都將偵聽該廣播。該廣播相當于在說:如果你擁有IP地址192.168.2.3,請將MAC地址告訴我。

(3) 單播地址

單播地址是分配給網絡接口卡的IP地址,，在分組中用作目標地址，換句話說,它將分組傳輸到特定主機。DHCP 客戶端請求很好地說明了單播的工作原理。

下面是一個例子: LAN中的主機發送廣播(其第2層目標地址為FF:FF:FF:FF:FF:FF, 而第3層目標地址為255.255.255.255 ),在LAN中尋找DHCP服務器。路由器知道這是發送給DHCP服務器的廣播，因為其目標端口號為67 ( BootP服務器),因此會將該請求轉發到另一個 LAN中的DHCP服務器。因此，如果DHCP服務器的IP地址為172.16.10.1, 主機只需以廣播方式發送DHCP請求(其目標地址為2525.255.255 ),路由器將修改該廣播,將其目標地址改為172.16.10.1。為讓路由器提供這種服務，你需要使用命令1p helper- address配置接口——這不是默認啟用的服務。

(4) 組播地址

組播與其他通信類型完全不同。乍一看，它好像是單播和廣播的混合體，但不是這樣。組播確實支持點到多點通信，這類似于廣播,但工作原理不同。組播的關鍵點在于，它讓多個接收方能夠接收消息,卻不會將消息傳遞給廣播域中的所有主機。然而，這并非默認行為，而是在配置正確的情況下，使用組播達到的。

組播這樣工作:將消息或數據發送給IP組播組地址,路由器將分組的副本從每個這樣的接口轉發出去(這不同于廣播，路由器不轉發廣播),給訂閱了該組播的主機。這就是組播不同于廣播的地方:從理論上說，組播通信只會將分組副本發送給訂閱主機。從理論上說，指的是主機將收到發送給224.0.0.10的組播分組( EIGRP分組，只有運行EIGRP協議的路由器才會讀取它)。廣播型LAN (以太網是一種廣播型多路訪問LAN技術)中的所有主機都將接收這種幀，讀取其目標地址，然后馬上丟棄一除非它是組播組的成員。這節省了PC的處理周期,但沒有節省LAN帶寬。如果不小心實現，組播有時會導致嚴重的LAN擁塞。

用戶和應用程序可加入多個組播組。組播地址的范圍為244.0.0.0~ 239.255.255.255,正如你看到的，這個地址范圍位于D類IP地址空間內。

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(5) 考試· 要點

• 區分DoD和OSI網絡模型。DoD模型是OSI模型的簡化版，包含4層而不是7層，但與OSI模型的相似之處在于，它也可用于描述分組的創建以及設備和協議對應的層。
• 識別進程/應用層協議。Telnet 是一個終端模擬程序，讓你能夠登錄到遠程主機并運行程序。文件傳輸協議(FTP)是一種面向連接的服務，讓你能夠傳輸文件。簡單FTP (TFTP)是一種無連接的文件傳輸程序。簡單郵件傳輸協議( SMTP)是一個發送電子郵件的程序。
• 識別主機到主機層協議。傳輸控制協議( TCP )是一種面向連接的協議,通過使用確認和流量控制提供可靠的網絡服務。用戶數據報協議(UDP)是一種無連接協議，其開銷低，被視為不可靠協議。
• 識別因特網層協議。因特網協議(IP)是一種無連接的協議，提供網絡地址以及在互聯網絡中進行路由選擇的功能。地址解析協議( ARP )根據IP地址獲悉硬件地址。逆向ARP ( RARP )根據硬件地址獲悉IP地址。因特網控制消息協議( ICMP )提供診斷消息和目標不可達消息。
• 描述DNS和DHCP在網絡中的功能。動態主機配置協議( DHCP )給主機提供網絡配置信息(包括IP地址),可避免管理員進行手工配置。域名服務( DNS )將解析主機名(包括諸如www.routersim.com等因特網名稱以及諸如Workstation 2等設備名),讓你無需知道設備的IP地址就能連接到它。

• 指出面向連接通信中TCP報頭的內容。TCP報頭中的字段包括源端口、目標端口、序列號、確認號、報頭長度、保留字段(保留供以后使用)、編碼位窗口大小、校驗和、緊急指針、選項和數據字段。
• 指出無連接通信中UDP報頭的內容。UDP報頭只包含字段源端口、目標端口、長度、校驗和和數據。相對于TCP報頭，其字段更少了,但代價是不提供TCP的高級功能。
• 指出IP報頭的內容。IP 報頭中的字段包括版本、報頭長度、優先級和服務類型、總長度、標識、標志、分段偏移、存活時間、協議、報頭校驗和、源IP地址、目標IP地址、選項和數據。
• 比較UDP和TCP的特征。TCP是面向連接的，進行確認和排序,支持流量和錯誤控制,而UDP是無連接的，不進行確認和排序，不提供錯誤和流量控制功能。

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理解端口號的作用。端口號用于標識在傳輸中使用的協議或服務。

描述ICMP的作用。因特網控制消息協議( ICMP )運行在網絡層，被IP用于獲得眾多不同的服務。ICMP是一種管理協議，向IP提供消息收發服務。

描述A類IP地址的范圍。A類網絡地址范圍為1~ 126。默認情況下，A類地址的前8位為網絡

描述B類IP地址的范圍。B類網絡地址范圍為128~ 191。默認情況下，B類地址的前16位為網

絡地址，余下的16位為主機地址。

描述C類IP地址的范圍。C類網絡地址范圍為192 ~ 223。默認情況下，C類地址的前24位為網絡地址，余下的8位為主機地址。

描述私有IP地址的范圍。

• A類私有地址范圍為10.0.0.0~ 10.255.255.255。
• B類私有地址范圍為172.16.0.0~ 172.31.255.255。
• C類私有地址范圍為192.168.0.0~ 192.168.255.255

區分廣播地址、單播地址和組播地址。廣播地址表示子網中的所有設備,單播地址表示單臺設備,而組播:地址表示部分設備。