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第五章 IP协议基础 本章重点介绍的是IPv4和IPv6两种版本中的IP地址格式、IP地址标识和分类，以及相关知识。与IPv4地址相关的子网掩码、基于子网掩码的划分方式、CIDR和VLSM将在本系列丛书的《网管员必读——超级网管经验谈》一书中介绍。本章重点： IPv4协议的主要功能 IPv4协议族及各自主要用途 IPv4协议的地址类型及各自标识方式 IPv6协议的新特性 IPv6地址划分方式和地址类型 IPv6核心协议及各自主要用途 IPv6地址表示方式 5.1 IP v4协议 在OSI网络层中，最重要的协议就是IP了，它不仅关系着局域网内部的节点识别，还决定了广域网中节点的位置。经过十几年的发展，IP协议的版本目前也到了v6，也就是现在必威体育精装版的IPv6，不达现在主流使用的仍是它的第四个版本，即IPv4。  5.1.1 IPv4协议功能与关键技术 IP协议是用于将多个包交换网络连接起来的通信协议。它负责在源地址和目的地址之间传送数据报，然后为了适应不同网络对包大小的要求，对数据报大小重新组装，最后调用本地网络协议将数据报传送以下一个网关或目的计算机。  1. IPv4协议主要功能 IP协议的主要功能就是把数据报在互联的网络上传送，通过将数据报在一个个IP模块间传送直到目的模块来达到目的。这里就体现了IP协议的两个主要功能：寻址、数据分段与重组。 2. IPv4协议的关键技术  IP协议服务的提供是依靠“服务类型”、“生存时间”、“选项”和“报头校验码”这四项关键技术提供的。 服务类型：“服务类型”（TOS）是网络服务质量的选择。服务类型是由抽象参数确定的优先级、时延、吞吐量和可靠性的结合物。这些参数和一些实际对应的网络服务对应。 生存时间：“生存时间”（TTL）由发送者设置，是指数据报在网络中最长的生存时间，如果超时会抛弃数据报。 选项：“选项”（Options）在数据报中是可选的，但在实现中必须有的。有没有“选项”是由发送者决定的，每个IP模块必须能够分析每个“选项”，每个“选项域”有多个“选项”。 报头校验码：如果包头发生改变必须重新计算包头校验码，校验码可以在一定程度上杜绝传输错误。 5.1.2 子网掩码概述 IP地址以网络号和主机号来标示网络上的主机，只有在一个网络号下的计算机之间才能直接互通，不同网络号的计算机要通过网关（Gateway）才能互通，但这样的划分在某些情况下显得并不十分灵活。为此IP网络还允许划分成更小的网络，称为“子网（Subnet）”，这样就产生了“子网掩码”。 子网掩码用来判断任意两个IP地址是否属于同一子网络，只有在同一子网的计算机才能直接互通。要将一个网络划分为多个子网，网络号将会占用原来的主机位。如对于一个C类地址，标准规定是用24位来标识网络号，如要将其划分为两个子网，则需要占用1位原来的主机标识位。此时网络号位变为25位，而主机号位则变为7位。同理，借用两个主机位则可以将一个C类网络划分为4个子网，依次类推。 计算机可以从子网掩码中看出这一网络是否划分了子网。子网掩码和IP地址一样有32位，确定子网掩码的方法是将它与IP地址中标识网络号的所有对应位都用“1”表示，而与主机号对应的位都用“0”表示。  子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用才有意义。子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。子网掩码确定了一个IP地址的32位二进制数字中哪些是网络号，哪些是主机号。  IP地址的子网掩码设置不是任意的。如果将子网掩码设置得过大，也就是说子网范围扩大，那么根据子网寻径规则，很可能发往和本地机不在同一子网内的目的主机的数据，会因为错误的判断而认为目的机是在同一子网内。如果将子网掩码设置得过小，那么就会将本来属于同一子网内的机器之间的通信当做是跨子网传输，数据包都交给默认网关处理，这样势必增加默认网关的负担，造成网络效率下降。 5.1.3 子网掩码的计算 32位的IP地址分为两部分，即网络号（网络ID）和主机号（主机ID），分别把它们叫做IP地址的“网间网部分”和“本地部分”。子网编址技术将“本地部分”进一步划分为“物理网络”部分和“主机”两部分，其中“物理网络”部分用于标识同一IP网络地址下的不同物理网络，常称为“掩码位”、 “子网掩码号”，或者“子网掩码ID”，不同子网就是依据这个掩码ID来识别的。  IP协议的子网标准规定，每一个使用子网的网点都选择一个32位的位模式，若位模式中的某位置为1，则对应IP地址中的某位为网络地址（包括网络部分和子网掩码号）中的一位