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

版本 (Version): 4位，表示IP协议的版本号，IPv4的值为4。

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）。

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。

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。

标识 (Identification): 16位，用于唯一标识主机发送的每一个数据报。

标志 (Flags): 3位，用于控制和标识分片信息。

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。

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。

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。

头部校验和 (Header Checksum): 16位，用于检验IP头部的错误。

源IP地址 (Source Address): 32位，表示数据报源端的IP地址。

目的IP地址 (Destination Address): 32位，表示数据报目的端的IP地址。

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？

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？

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：

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。

6：将172.16.1.0/25划分为3个子网，每个子网内有30主机。

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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