30.1 IP 位址與路由

在此節中的討論僅限於 IPv4 網路。如需有關 IPv6 通訊協定 (IPv4 的後繼者) 的資訊,請參閱節 30.2, IPv6—下一代的網際網路

30.1.1 IP 位址

網際網路上的每台電腦都有唯一的 32 位元位址。這些 32 位元 (或 4 位元組) 一般所寫入的格式,如 範例 30-1 中的第二列所述。

範例 30-1 寫入 IP 位址

IP Address (binary):  11000000 10101000 00000000 00010100
IP Address (decimal):      192.     168.       0.      20

採用十進位格式,四位元組以十進位數字系統撰寫,以句號分隔。IP 位址是指定給主機或網路介面。其他地方無法使用。此規則有例外狀況,但是與下文中並無關聯。

IP 位址中的點表示階層系統。直到 1990 年代,IP 位址仍嚴格地以類別加以分類。然而,此系統已證明太過死板而已停止採用。現在,則是使用無類別路由 (classless routing),即 CIDR (無類別領域間路由,classless interdomain routing)。

30.1.2 網路遮罩與路由

網路遮罩是用來定義子網路的位址範圍。如果兩台主機位於相同的子網路遮罩,他們可以直接相互連結,如果他們不在同一個子網路遮罩,則需要閘道位址,以處理子網路和其他網路的通訊。若要檢查兩個 IP 位址是否位於同一子網路,只要使用網路遮罩 AND 兩個位址。如果結果相同,兩個 IP 位址位於同一個網路。如果不同,遠端的 IP 位址,即為遠端介面,只能透過閘道來通訊。

若要瞭解網路遮罩如何作用,請參閱範例 30-2。網路遮罩由 32 位元組成,可辨認 IP 位址屬於哪個網路。這些位元為 1 標示 IP 位址中的對應位元,即表示為同屬一個網路。所有位元為 0 標示位元在子網路內。這表示愈多位元為 1,子網路就愈小。因為網路遮罩永遠由多個連續的 1 組成,也可以計算網路遮罩內的位元數。範例 30-2中,第一個 24 位元的網路也可寫成 192.168.0.0/24

範例 30-2 連結 IP 位址到網路遮罩

IP address (192.168.0.20):  11000000 10101000 00000000 00010100
Netmask   (255.255.255.0):  11111111 11111111 11111111 00000000
---------------------------------------------------------------
Result of the link:         11000000 10101000 00000000 00000000
In the decimal system:           192.     168.       0.       0

IP address (213.95.15.200): 11010101 10111111 00001111 11001000
Netmask    (255.255.255.0): 11111111 11111111 11111111 00000000
---------------------------------------------------------------
Result of the link:         11010101 10111111 00001111 00000000
In the decimal system:           213.      95.      15.       0

舉另外一個例子:使用相同乙太網路纜線連接的所有機器,通常位於同一個子網路中,而且可以直接存取。即使以交換器或橋接器實際分配子網路時,仍然可以直接連接這些主機。

位於本地子網路外的 IP 位址只能在設定目標網路的閘道時,才能與本地通訊。在大部分的狀況下,只能有一個閘道來處理所有對外的通訊。但是,您也可以為不同的子網路,設定多個閘道。

如果已經設定閘道,所有的外部 IP 封包會傳送到適當的閘道。然後此閘道會試圖以同樣方式傳送封包--主機對主機—直到連結到目標主機或封包 TTL (持續時間) 過期。

表 30-2 特定位址

位址類型

描述

基本的網路位址

這是網路遮罩「及」網路中的任何位址,如 Result 下的範例 30-2 所顯示。此位址不能指定給任何主機。

廣播位址

基本來說,即為存取此子網路的所有主機」。若要產生此位址,網路遮罩會以二進位格式反轉,連結到具有邏輯 OR 的基本網路位址。因此以上範例會得到 192.168.0.255。此位址無法指派給任何主機。

本地主機

位址 127.0.0.1 是指定到每個主機上的迴路設備(loopback device)。使用此位址可以設定到您自己機器的連線。

因為 IP 位址在全世界必須是唯一的,您不能只選取隨機位址。如果要設立私人 IP 架構的網路,有三種位址領域可以使用。這些將無法從其他網際網路取得連結,因為他們無法透過網路傳送。這些位址領域在 RFC 1597 指定並列於 表 30-3 中。

表 30-3 私人 IP 位址領域

網路/網路遮罩

領域

10.0.0.0/255.0.0.0

10.x.x.x

172.16.0.0/255.240.0.0

172.16.x.x172.31.x.x

192.168.0.0/255.255.0.0

192.168.x.x