第一篇　技术综合应用

第1章　IPv4与IPv6网络兼容技术

1.1　实训预备知识

1.1.1　IPv4地址表示

网际协议版本4（Internet Protocol version 4，IPv4），又称互联网通信协议第4版，是网际协议开发过程中的第4个修订版本。IPv4是互联网的核心，也是目前使用最广泛的网际协议版本，其后继版本为IPv6。截至2019年11月，全球IPv4地址已经耗尽。

IPv4地址是一个32位的二进制数，通常被分割为4个八位二进制数（即4字节）。IPv4地址通常用“点分十进制”表示成（X.X.X.X）的形式，其中X是0~255的十进制整数。

二进制数：基数为2，数字符号只有0和1，逢二进一。例如，“11.1”按照位权展开转换成十进制数，则为（11.1）₂=1×21+1×20+1×2-1=2+1+0.5=3.5。

八位二进制数转换成十进数的公式如下：

10000000 B=1×27=128，01000000 B=1×26=64，00100000 B=25=32，00010000 B=24=16，00001000 B=23=8，00000100 B=22=4，00000010 B=21=2，00000001 B=20=1。

IPv4地址可以划分为若干个固定类，每一类地址由网络号和主机号组成。记为：IPv4地址={<网络号>，<主机号>}，使用点分十进制表示，即每8位二进制用一个十进制表示。

若计算机中存放的IPv4地址为32位二进制数00000001000000100000001100000100，如果采用点分十进制表示，则IPv4地址为1.2.3.4。

若给IPv4地址分类为A类、B类、C类、D类和E类，其网络号与主机号如图1-1所示。

A类地址是以二进制数“0”开头，网络位长度为8位，可变部分为7位。网络位范围为000000000~01111111，即0~127，但只有126个可用的A类网络，第一是IPv4地址中的全“0”表示网络位全“0”的IPv4地址是保留地址，意思是“本网络”；第二网络号为127（即0111111）是保留作为本地软件环回测试（loopback test）本主机的进程之间的通信的。每个网络容纳主机数量为224-2台主机，因为主机地址位全“0”表示该IPv4地址是“本主机”所连接到的单个网络地址，全“1”表示“所有的”，全“1”的主机号字段表示网络上所有的主机。

B类地址是以二进制数“10”开头，网络位长度为16位，可变部分为14位。其中十进制数表示的IPv4地址128.0.0.0是网络地址，不指派。

C类地址以二进制数“110”开头，网络位长度为24位，可变部分为21位。其中十进制数表示的IPv4地址192.0.0.0是网络地址，不指派。

D类地址不分网络段和主机段。

E类地址不分网络段和主机段。

针对表1-1、表1-2作如下说明：

（1）二进制数表示的IPv4地址，全“0”的地址是“这个”的意思。

（2）直接广播地址。主机地址二进制数表示全为“1”的IPv4地址用于广播地址，称为直接广播地址。直接广播是指在网上的任何一点均可向其他任何网络进行广播。

一个A类网络广播地址格式为：[网络段].255.255.255，例如110.255.255.255。

一个B类网络广播地址格式为：[网络段].255.255，例如130.89.255.255。

（3）受限广播地址，例如255.255.255.255，只能作为目的地址，路由器不转播该分组，该地址也叫作本地广播地址。

（4）回路地址，用于测试本主机的网络配置情况。例如ping 127.0.0.1，测试本机TCP/IP是否正常。

（5）组播地址，例如224.0.0.1，是指组播中的所有主机，224.0.0.2是指组播中所有路由器。

（6）保留的私有地址，该地址不可以在公网上使用，但可以在局域网中使用；若路由器遇到目的地址为私有地址数据包，一律不转发到外网。

IPv4的A类、B类和C类的私有地址范围如表1-3所示。

默认路由（Default route）地址在TCP/IP中，其网络地址为0.0.0.0，子网掩码为0.0.0.0。