以下内容摘自笔者编著的《网管员必读——网络基础》(第2版)一书:<chsdate w:st="on" year="1899" month="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False"><span style="mso-bookmark: _Toc148837110"><span lang="EN-GB"></span></span></chsdate>
<chsdate w:st="on" year="1899" month="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False"><span style="mso-bookmark: _Toc148837110"><span lang="EN-GB">5.4.4</span></span></chsdate> 几个IPv4地址类型术语
在理解IP地址时还有几个与IP地址类型有关的术语需要事先掌握。
1. 公用地址
所谓“公用地址”就是大家都可以使用的地址,因为是大家都可以使用,为了避免同时使用而发生冲突,所以这类地址通常需要由专门的机构向申请用户统一提供。如果您需要到Internet的直接(路由)连接,则您必须使用公用地址。如果您需要到Internet的间接(代理的或转换的)连接,则您可以使用公用地址,也可以使用专用地址。如果您的Intranet没有以任何方式连接到Internet,则您可以使用您想使用的任何单播IPv4地址。但是,如果您的Intranet曾直接连接到Internet,则您应当使用专用地址,以防止网络重新编号。
ICANN分配公用地址,这包括已被确定在Internet中唯一的、以前分配的有类别网络ID或较新的基于CIDR的地址前缀。对于基于CIDR的地址前缀来说,w(第一个八位位组)的值的范围是1至126和128至223,但是专用地址前缀(本章“专用地址”一节作了介绍)除外。ICANN将一个公用地址前缀分配给一个组织后,相应的路由就被添加到Internet的路由器中,从而使与该地址前缀相匹配的通信量能够到达这个组织。例如,将一个地址前缀分配给一个组织后,该地址前缀也会作为路由存在于Internet的路由器中。发送到分配的地址前缀内的地址的IPv4数据包将被路由到正确的目标。
2. 非法地址
不需要Internet连接的专用组织Intranet可以选择它们需要的任何地址方案,甚至可以使用ICANN已经分配给其他网络的公用地址前缀。如果专用组织后来决定直接连接到Internet,则这些地址就会和现有的公用地址相冲突而变为非法地址。具有非法地址的组织无法用这些非法地址接收通信量,因为Internet上的路由器会将发往ICANN分配的地址前缀的通信量发送到被分配了这些前缀的组织,而不会发送到使用非法地址的组织。
例如,一个专用组织选择使用206.73.118.0/24作为其Intranet的地址前缀。但是,ICANN已经将这个前缀分配给了Microsoft公司,所以Internet路由器中的路由会将所有发往IP v4地址206.73.118.0/24的数据包发送到Microsoft。只要该专用组织不连接到Internet,就不会出现问题,因为这两个地址前缀位于不同的IPv4网络中,这两个地址在各自的网络中是唯一的。如果这个专用组织后来直接连接到Internet并继续使用206.73.118.0/24作为地址前缀,则任何通过Internet发送到这两个地址的通信量都会到达Microsoft,而不会到达这个专用组织。
3. 专用地址
每个IPv4接口都需要有一个在其IPv4网络中唯一的IPv4地址。对于Internet,子网上连接到Internet的每个IPv4接口都需要有一个在Internet内唯一的IPv4地址。随着Internet的发展,各个连接到Internet的组织需要为其Intranet上的每个接口获取一个公用地址。这一需求对可用公用地址池提出了很高的要求。
在分析组织的地址需求时,Internet的设计者注意到,对于许多组织来说,大多数主机都不需要直接连接到Internet。那些确实需要一组特定的Internet服务(例如Web访问和电子邮件)的主机通常通过应用层网关(例如代理服务器和电子邮件服务器)来访问Internet服务。因此,大多数组织只需要很少的公用地址,供那些直接连接到Internet的节点(例如代理、服务器、路由器、防火墙和转换器等)使用。
组织中不需要直接访问Internet的主机则需要使用与已分配的公用地址不重复的IPv4地址。为解决这一编址问题,Internet设计者保留了IPv4地址空间的一部分供专用地址使用。专用地址空间中的IPv4地址叫做专用地址,这些地址永远都不会被当作公用地址来分配。因为公用和专用地址空间不重叠,所以专用地址永远不会与公用地址重复。
RFC 1918解释文档为专用地址空间定义了以下地址前缀:
l <chsdate w:st="on" year="1899" month="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False"><span lang="EN-GB">10.0.0</span></chsdate>.0/8(10.0.0.0,255.0.0.0)
允许<chsdate w:st="on" year="1899" month="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False"><span lang="EN-GB">10.0.0</span></chsdate>.1~10.255.255.254范围内的有效IPv4单播地址。地址前缀10.0.0.0/8有24个主机位,在一个专用组织内,任何一种编址方案都可以使用这些主机位。
l 172.16.0.0/12(172.16.0.0,255.240.0.0)
允许172.16.0.1~172.31.255.254范围内的有效IPv4单播地址。地址前缀172.16.0.0/12有20个主机位,在一个专用组织内,任何一种编址方案都可以使用这些主机位。
l 192.168.0.0/16(192.168.0.0,255.255.0.0)
允许192.168.0.1~192.168.255.254范围内的有效IPv4单播地址。地址前缀192.168.0.0/16有16个主机位,在一个专用组织内,任何一种编址方案都可以使用这些主机位。
因为ICANN永远不会把专用地址空间内的IPv4地址分配给一个连接到Internet的组织,所以Internet路由器中也永远不会包含指向专用地址的路由。您也无法通过Internet连接到一个专用地址。因此,使用专用地址的主机必须将其Internet通信量请求发送到一个具有有效公用地址的应用层网关(例如一个代理服务器),或者通过一个网络地址转换(NAT)设备将此专用地址转换成一个有效的公用地址。
4. 自动专用IP地址
在运行Windows Server 2003或Windows XP操作系统的计算机上配置一个接口,以便让该接口自动获取一个IPv4地址配置。如果计算机没有联系到动态主机配置协议(DHCP)服务器,则计算机会使用其备用配置,备用配置可以通过“Internet协议(TCP/IP)”组件的属性对话框中的“备用配置”选项卡来指定。
选中了“备用配置”选项卡上的“自动专用IP地址”选项时,如果找不到DHCP服务器,则Windows的TCP/IP组件就会使用自动专用IP地址(APIPA)。TCP/IP组件从地址前缀169.254.0.0/16中随机选择一个IPv4地址,并分配一个子网掩码255.255.0.0。ICANN保留了此地址前缀,因而此地址前缀在Internet上是不可访问的。利用APIPA,单子网小型办公室/家庭办公室(SOHO)网络在使用TCP/IP时不需要管理员去配置和更新静态地址或管理DHCP服务器。APIPA不配置默认网关。因此,您只能和子网中的其他节点交换通信量。
5. 特殊的IPv4地址
以下地址是特殊的IPv4地址:
l <chsdate w:st="on" year="1899" month="12" day="30" islunardate="False" isrocdate="False"><span lang="EN-GB">0.0.0</span></chsdate>.0
称为未指定的IPv4地址,用来表示地址缺失。未指定地址仅用作下述情况下的源地址:某个IPv4节点没有配置IPv4地址配置,正尝试通过某个配置协议(例如DHCP)来获取一个地址。
l 127.0.0.1
称为IPv4环回地址,它被分配给了一个内部环回接口。此接口可供节点用来向自己发送数据包。
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