🧑‍💻4 网络层协议及IP编址

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1:IP头部的主要字段有哪些?头部长度的取值范围是多少?

IP头部长度字段的取值范围是5到15,这意味着IP头部的实际长度范围是20到60字节
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  1. 版本 (Version): 4位,表示IP协议的版本号,IPv4的值为4。
  1. 头部长度 (Header Length): 4位,表示IP头部的长度,以32-bit字(4字节)为单位。因此,头部长度的取值范围是5到15(即20到60字节)。
  1. 服务类型 (Type of Service, ToS): 8位,用于指定数据包的优先级和服务质量。
  1. 总长度 (Total Length): 16位,表示整个IP数据报的长度,包括头部和数据部分,单位为字节,范围为20到65535字节。
  1. 标识 (Identification): 16位,用于唯一标识主机发送的每一个数据报。
  1. 标志 (Flags): 3位,用于控制和标识分片信息。
  1. 片偏移 (Fragment Offset): 13位,指示分片数据报片在原始数据报中的位置。
  1. 生存时间 (Time to Live, TTL): 8位,表示数据报可以经过的最大路由器数目,防止数据报在网络中无限循环。
  1. 协议 (Protocol): 8位,指示上层协议的类型,。其中1,标识ICMP、2标识IGMP、6标识TCP、17标识UDP、89标识OSPF。
  1. 头部校验和 (Header Checksum): 16位,用于检验IP头部的错误。
  1. 源IP地址 (Source Address): 32位,表示数据报源端的IP地址。
  1. 目的IP地址 (Destination Address): 32位,表示数据报目的端的IP地址。
  1. 选项 (Options): 可变长(不定长),用于携带控制信息,但通常不使用。

2:A\B\C\D\E 类地址的取值范围是多少?

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  • A类 地址:第一个八位字节的范围是 1 到 126(在二进制中以 0 开头)。通常,人们会说类 A 地址的范围是 0.0.0.0 到 127.255.255.255,但实际上,由于一些特殊用途的地址,第一个八位字节为 0 和 127 的地址通常不包括在内。0 类地址通常用作本地网络(即环回地址),而 127 类地址是保留用于本地软件环回测试的。因此,实际的公共类 A 地址范围通常被认为是 1.0.0.0 到 126.255.255.255,不包括 0 和 127。
  • B类 地址:第一个八位字节的范围是 128 到 191(在二进制中以 10 开头)。类 B 地址的范围是 128.0.0.0 到 191.255.255.255
  • C类 地址:第一个八位字节的范围是 192 到 223(在二进制中以 110 开头)。类 C 地址的范围是 192.0.0.0 到 223.255.255.255
  • D类 地址:第一个八位字节的范围是 224 到 239(在二进制中以 1110 开头)。类 D 地址用于多播目的,范围是 224.0.0.0 到 239.255.255.255
  • E类 地址:第一个八位字节的范围是 240 到 255(在二进制中以 1111 开头)。类 E 地址保留用于研究和未来用途,范围是 240.0.0.0 到255.255.255.255。

3:A\B\C类私网地址的取值范围是多少?

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公网IP地址:IP地址是由IANA统一分配的,以保证任何一个IP地址在Internet上的唯一性。这里的IP地址是指公网IP地址。
私网IP地址:实际上一些网络不需要连接到Internet,比如一个大学的封闭实验室内的网络,只要同一网络中的网络设备的IP地址不冲突即可。在IP地址空间里,A、B、C三类地址中各预留了一些地址专门用于上述情况,称为私网IP地址。
 
  • A类 私网地址:10.0.0.0 到 10.255.255.255(在二进制中以 10 开头)。这个范围对应于一个单一的私有网络,其子网掩码通常为 255.0.0.0 或 /8。
  • B类 私网地址:172.16.0.0 到 172.31.255.255(在二进制中以 10101100.0 开头)。这个范围对应于 16 个可能的私有网络,其子网掩码通常为 255.240.0.0 或 /12。
  • C类 私网地址:192.168.0.0 到 192.168.255.255(在二进制中以 11000000.10101000 开头)。这个范围对应于 256 个可能的私有网络,其子网掩码通常为 255.255.255.0 或 /24。
特殊IP地址:
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4:名词解释:单播、组播、广播。

单播(Unicast):是指将数据从一个发送者发送到一个接收者的通信方式。在单播通信中,数据包只被发送到自标设备的唯一MAC地址其他设备不会接收到该数据包。
组播(Multicast):是指将数据从一个发送者发送到一组接收者的通信方式。在组播通信中,数据包被发送到一个特定的组播MAC地址,所有加入该组播组的设备都可以接收到该数据包
广播(Broadcast):是指将数据从一个发送者发送到所有网络中的设备的通信方式。在广播通信中,数据包被发送到一个特定的广播MAC地址(全F),所有网络中的设备都会接收到该数据包。

5:IPv4、IPv6地址长度分别是多少比特?

IPv4 地址长度是 32 比特(bits),而 IPv6 地址长度是 128 比特。

IPv4 地址通常以点分十进制表示法表示,即四个八位字节(每个八位字节用一个介于 0 到 255 之间的十进制数表示),由点分隔。例如:192.168.1.1。
IPv6 地址通常以十六进制表示法表示,即八个四位的十六进制数(每个四位数代表一个十六位字节),由冒号分隔。例如:2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334。在实际应用中,IPv6 地址可以进行零压缩,即连续的零段可以用一对冒号代替,但一个地址中只能出现一次双冒号。例如,上述地址可以压缩为:2001:db8:85a3::8a2e:370:7334。
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6:将172.16.1.0/25划分为3个子网,每个子网内有30主机。

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第一个子网:172.16.1.0/27,地址范围172.16.1.0-172.16.1.31(实际可用172.16.1.1-172.16.1.30) 第二个子网:172.16.1.32/27,地址范围172.16.1.32-172.16.1.63(实际可用172.16.1.33-172.16.1.62) 第三个子网:172.16.1.64/27,地址范围172.16.1.64-172.16.1.95(实际可用172.16.1.65-172.16.1.94)

7:两台直连PC的IP地址分别是172.172.1.1/24和172.172.1.2/16,是否能通信?为什么?

能通信,因为/24是/16的子网
分析:
  • 172.172.1.1/24: 网络地址为 172.172.1.0,子网掩码为255.255.255.0。
  • 172.172.1.2/16: 网络地址为 172.172.0.0,子网掩码为255.255.0.0。
结论:
172.172.1.1/24 的网络地址 (172.172.1.0) 包含在 172.172.1.2/16 的网络地址 (172.172.0.0) 范围内。 因此,172.172.1.1/24 的主机认为 172.172.1.2 与自己在同一个网络,可以直接通信,不需要经过网关。
更准确地说,172.172.1.0/24 是 172.172.0.0/16 的一个子网。
 
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