IP协议的分析和IP技术的发展.pdf

第19卷第2期渝州大学学报(自然科学版)2002年6月
Vol.19No.2JOURNALOFYUZHOUUNIVERSITY(Nat.Scien.Edit.)Jun.2002

文章编号:1006-3293(2002)02-0023-06

X
IP协议的分析和IP技术的发展

蔡忠见
(重庆工商大学自动化与电子工程系,重庆400033)

摘要:论述了IP协议的主要作用,IP协议要解决的主要问题,包括寻址、数据报的分片与重
组、数据报的传输过程、路由选择,最后介绍了IP协议新发展。
关键词:IP协议;互联网;IP地址;数据报
中图分类号:TP31618文献标识码:A

通信协议是为了使计算机网络中不同的设备之间能进行正常的数据通信而预先制定的一套通信主
机双方相互了解和共同遵守的格式和约定。由网络互联协议IP和传输控制协议TCP一起构成的TCPPIP
协议,已成为事实上的网络互联协议标准,几乎所有的WAN和LAN都支持该协议。

1IP协议的主要作用

IP协议主要用于异构型网络之间的相互连接和路由选择,例如将WAN与LAN互联。尽管在这两类
网络中所采用的低层网络协议不同,但通过路由器中的IP,可使LAN中的LLC帧和WAN中的分组之间相
互交换。图1示出了两个LAN通过WAN实现互联的情况,以LANA和LANB之间的通信过程为例来说
明IP的作用。

图1互联网的通信过程

图1(a)表示不同的计算机网络通过路由器进行互连,由于参与互连的计算机网络都使用相同的网际
协议IP,因此可以将互连以后的计算机网络看成如图1(b)所示的一个虚拟网络,就像在一个网络上通信
一样。

2IP协议要解决的主要问题

X收稿日期:2002-04-24
作者简介:蔡忠见(1965-),男,四川省大竹县人,重庆工商大学讲师,主要从事电子信息技术研究。
24渝州大学学报(自然科学版)第19卷

由上述IP的工作情况可以看出,为了实现不同网络之间的互联,IP协议主要应解决的三个问题是寻
址、路由选择和分段与重新组装。
2.1寻址(Addressing)
2.1.1IP地址
地址实际上是一种标识符,用于标识系统中的某个对象。通常标识符分为三类:名字、地址和路径。
名字标识对象是什么,地址标识对象在哪里,路径指出怎样到达那里。互联网在概念上分为三个层次,如
图2所示。
IP地址是一种层次型地址,分为网络标识和
主机标识两个部分。因特网中每个主机和路由器
都有一个IP地址,来对它们的网络和主机号进行
编码,这种编码是唯一的,任何两个不同的主机不
会有相同的IP地址、所有的IP地址都是32位,在
IP数据报的源站地址和目的站地址都用到了IP
地址,其格式如图3所示。连接到多个网络上的
图2互联网层次结构
主机在每个网络上都有不同的IP地址。
A类地址格式允许最多有126个网络,每个网络最多可有16777
214台主机。B类是16382个网络,65534台市机。C类是2097150个
网络,254台主机,D类地址是组播地址。E类地址保留在今后使用。
网络号由NIC(美国网络信息中心)分配。
32位的IP地址每8位用其等效的十进制数字表示,并在数字之间
加一个点。这样,4个字节的lP地址范围是0.0.0.0到255.255.255.
255,其中全0和全1有特殊含义,全0表示本网络或本主机,全1表示
广播地址,即对该网络上的所有主机进行广播。
2.1.2子网的划分
随着网络的发展,IP地址的前述特性会造成一些问题。例如,假
图3IP地址格式
设某公司最初使用因特网上的C类LAN网,随着公司的发展,装机数
量将很快超过254台主机,这样,不得不再使用一个单独的IP地址。最终,该公司将拥有多个LAN,每个
LAN都有自己的路由器和C类网络号。
随着不同局域网数量的增加,出现的问题也越来越多、每一个新网在连入因特网时,都要申请一个新
网络号。此外,把主机从一个LAN装到另一个LAN时,需改变该主机的IP地址。
为解决以上问题,可以把一个网络从内部划分为几个部分,但在外部看来,这种划分是不可见的,仍
然是一个网络,在因特网文献中,称这些划分为子网。以一个B类
地址为例,把16位的主机地址划分出6位作为子网号,其余10位
为主机号,这种划分就允许有62个LAN(去掉全0和全1的子网
图4子网划分举例
号码)。
每个LAN最多可有1022台主机,总共可有63364个主
机号码,如图4所示。
2.2分段与重新组装(SegmentationandReassembly)
从IP层的角度来看,传送数据报才是联网的真正目的,
数据报是网间通信的基础,是IP协议的重要部分。
2.2.1数据报格式
IP数据报格式如图5所示,数据报由报头和数据区两部
分组成。图5IP数据报格