INTERNET计算机网络技术及应用 第二章 IP地址与域名

第二章IP地址与域名§2.1IP地址一、IP地址•IP地址是一个32位的二进制地址，它唯一的标识了一台主机，用于主机与主机之间的通信。Internet网是由若干台计算机互联而成的，机器间采用TCP/IP协议进行通信。为了能正确访问每台机器，必须能唯一标识每一台计算机。在Internet网中，我们采用IP地址。为便于寻址，IP地址分为二部分编码：网络号和主机号。在Internet网中，IP地址是唯一的，即没有两台主机有相同的IP地址，但可能存在这样的情况，一台主机同时联入了多个网络，这时，这台主机就会有多个IP地址。•IP地址的层次结构Internet体系结构委员会规定IP地址分为A，B，C，D，E等5类，分别对应于不同类型的网络，如下图2-1所示：•IP地址的分类：图2-1IP地址分类0NetworkHost1.0.0.0－127.255.255.25510NetworkHost110NetworkHost1110Multicastaddress1111Reservedforfutureuse128.0.0.0－191.255.255.255ABCD192.0.0.0－223.255.255.255224.0.0.0－239.255.255.255224.0.0.0－247.255.255.255E地址分配：NICNetworkInformationCenter全0本主机即0.0.0.0全1本地广播即255.255.255.255Host全1远地广播Network全0本地网前7位为1测试地址即127.0.0.0Network0178310115163102313223240331404315A类地址：第一个字节为网络号，高端第1位为0，后三个字节为主机号，用于大型网络，主机数可达224台；B类地址：前二个字节为网络编号，高端前二位为10，后二个字节为主机号，用于中型网络，主机数可达216台；C类地址：前三个字节为网络编号，高端前三位为110，最后一个字节为主机号，用于较小型网络，主机数可达28台；D类地址：高端前四位为1110，后面是成组地址，作为网络测试用；E类地址：高端为前五位为11110，保留。•IP地址的十进制数表示IP地址可分类四个十进制数字字段，中间用点隔开。32位的二进制IP地址等价的十进制IP地址10000001001101000000011000000000129.52.6.011000000000001010011000000000011192.5.48.30000101000000010000000000010010110.2.0.3710000000000010100000001000000011128.10.2.310000000100000001111111100000000128.12.8255.0网络号的分配由NIC(NetworkInformationCenter)完成，这样可以保证IP地址的唯一性。区分给定的IP地址是属于哪一类可以通过其第一个字段的十进制值来区分：•IP地址分类与十进制表示若为192～233，则该IP地址为C类地址；若为224～239，则该IP地址为D类地址；若为240～254，则该IP地址为E类地址；若为1～127，则该IP地址为A类地址；若为128～191，则该IP地址为B类地址；•例：兰州大学的E-mail服务器地址为：202.201.0.131，其第一字段为202在192到233之间，因此，该IP地址为C类地址。•地址空间的分配地址类网络号最大网络数主机号最大主机数A7128241677216B14163841665536C2120971528256•IP地址授权由ISP(InternetServiceProviders)分配IP地址。ISP与IANA(InternetAssignedNumberAuthority)协调，保证了Internet网上网络号一致。•寻址例解：prefix128.10prefix128.211prefix10prefix195.5.48router128.10.0.1128.10.0.2128.211.6.115128.211.28.410.0.0.3710.0.0.49192.5.48.3192.5.48.45二、子网如上所述，一个网络中的所有主机都具有相同的网络号。当网络数增加时，IP地址的这种特性可能令产生问题。例如：某单位开始时有一个C类地址的局域网在Internet上，随后，由业务发展，它拥有的机器数超过254台。这时，它需要第二个C类地址，同时它还可能建立了不同类型的LAN也需要不同的IP地址。网络号是由NIC分发的，分发范围是世界性的，不断申请IP地址不是个好方法。对于这个问题，我们考虑这样一种解决途径：允许一个网络在内部分裂成若干个网络，而对外部网络却仍维持一个独立的网络。在Internet中，我们将这若干个网络都称为子网(Subnet)。例如：若某单位开始时有一B类地址，它可以对主机从1～256编号，这时，若需建第二个LAN，它可将16位主机号分为二部分，上6位定为子网号，而下10位定为主机号，如下图2-2所示：这样，该公司可建62个LAN(0，63保留)，每一个可有1022台主机(0，1023保留)。(网络号，0)，表明是远地网络按这种方式，从外界是看不到子网的，因此，建立一个新的子网不需要NIC分配网络号，也不需要改变外部数据库。下面我们简单讨论子网的寻址过程。首先说明IP分组在路由器(Router)中的处理过程。每个路由器都有一张路由表，格式是：(本地网络，主机号)，表明是本地网络但当引入子网概念后，路由表中本地网的路由格式略有改变，格式为：(本地网，子网，0)，表明是本地网中其它子网(本地网，本地子网，主机号)，表明是本地网中本子网当一个IP分组到达时，依据它的目的地址查询路由表。若是远地网络，则转发至下一个路由器；若是本地网络，则送至相应的主机。若找不到，则按某种方式转发。采用这种方式构造的路由表空间极省。这样，子网K的路由器就可将IP分组分发到其它子网和本子网的所有主机上，而不需知道其它子网的任何细节。事实上，子网K的路由器只需与上表(称为子网掩码Subnetmask)作一次AND运算，滤去主机号就可得出IP分组所要到达的子网号。例如，一个IP分组到达某一子网的路由器，该分组的目的地址为130.50.15.6，与子网掩码(255.255.252.0)作AND运算后：10000010.00110010.00001100.0000011011111111.11111111.11111100.0000000010000010.00110010.00001100.00000000得到130.50.12.0(即后二字节为00001100.00000000，子网网络号为3)。查路由表后将IP分组转发到子网上3上去，再由子网3的路由器分发到相应的主机。§2.2DNS域名系统一、引论机器间采用IP地址进行通信。应用程序允许用户输一个域名来表示计算机。例如，当我们要标明一个E-mail的接收者时，可以输入一个字符串([e-mail])来标识，其中@的左部标识了E-mail的接收者，@的右部标识了接收者所使用的E-mail服务器。同样，在中，http://的右部也标识了一个服务器的位置。尽管域名对用户很方便，但计算机却不使用它。这主要有二方面的原因，第一：计算机操作二进制形式的IP地址更为方便。第二IP地址相对于域名可占用较少的存贮空间，需要较少的传输时间。因此，尽管应用程序允许用户使用域名，但基本的网络协议却使用IP地址。这要求我们在进行计算机间通信以前，需将域名转换成对应的IP地址。在多数情况下，这种转换是自动的，对用户透明，IP地址存在内存中，只用于收发数据报。将计算机的域名转换成对应的IP地址的过程是一个典型的C/S过程。域名数据库并没放在单一的机器上，而是分布在Internet上，形成一个树型结构，当一个应用程序需要进行转换时，它成为DNS的客户(C)，向名字服务器发送一个转换请求，服务器根据客户提供的域名找到相应的IP地址，并将IP地址作为应答信息，传回给应用程序，若服务器不能完成转换，则它也将成为另一服务器的客户，这个过程一直到转换完成。二、DNS的名字空间管理一个巨大而又时刻在变化的名字集极为复杂，在邮政系统中，信件的名字管理要求寄信人填写清楚国家、省(或州)、城市、街道等信息。很明显，采用这种方式，如下的二个地址是不会混淆的。1.甘肃兰州大学物理学院杨孔庆2.甘肃兰州大学计算机系李志斌DNS的域名管理方式与邮政系统相同，Internet被分成若干个顶级域(top_leveldomains)，每个域包含若干台机器，每个顶级域可被为若干个子域，子域可再划分，所有这些域可如下图2-3表示：intcomedugovmilorgnetcnusnleduphywolffluitcommechanicalgeography…lzu图2-3Internet的域名空间在上图的树型结构中，所有的叶节点表示的域不再包子域(但可能有多台机器)，即一个叶节点域可能只含有一台机器，但也可能表示一个学校，拥有若干台主机。顶级域可分为二类：机构性或地理性。机构性的顶级域如下图2-4所示：机构性域表示的机构或组织类型(美国)COM盈利性的商业实体EDU教育机构或设施GOV非军事性政府或组织INT国际性(NATO)机构MIL军事机构或设施NET网络资源或组织ORG非盈利性组织机构图2-4DNS主要的机构性顶级域域名Internet给每一个国家(美国除外)分配了一个顶级域名，例如中国的顶级域名为cn。我国的二级域名注册也遵循机构性域名和地理性域名注册办法。在我国的二级域名中，按机构性注册的有edu(教育)，com(商业)，Go(政府)，AC(科研)，Net(网络)等，按地理位置的有BJ(北京)，gs(甘肃)等。地理性的顶级域：当我们要产生一个新域时，必需申请一个域名。例如：兰州大学希望在CERNET上注册lzu.edu.cn，它必需获得edu.cn的同意。按这种方式，域名不会产生冲突，每个域都管理着它的子域。一旦新域产生并注册，它可产生子域，且不需上级域认可。例如，lzu.edu.cn可产生CS.lzu.edu.cn，CS：计算机科学系；net.lzu.edu.cn，NT:网络中心。机器名可以根据爱好起名，对于提供Internet服务的机器而言，一般按机器的提供服务进行注册。例如：mail.lzu.edu.cn。cn：中国的域名edu：教育机构或设施的域名lzu：兰州大学的域名mail：E-mail邮件服务器FTP.hunu.edu.cn:FTP文件传输服务器服务器三、资源记录(Resourcerecord)每个域，无论是一台主机或是一个顶级域，都有相关的资源记录集。对于单台主机，最普通的资源记录是IP地址，但也存在着许多其他种类的资源记录。当解析器请求DNS解析一个域名时，它所得到的是与该域名有关的资源记录。因此，DNS的功能实际上就是把域名映射到资源记录上。一条资源记录共有5项，每条资源记录一行，格式如下：Domain_nameTime_to_liveTypeclassValueDomain-name(域名)：指出这条记录所指向的域。通常，每一个域有许多记录，数据库的每个拷贝包括多个域的信息。这个字段是用来进行查询的主搜索键。数据库的记录顺序并不重要。当进行域的查询时，所有的匹配记录都被返回。Time_to_live(生存时间)：指出记录的稳定性。高度稳定的信息被赋予一个很大的值，例如86400(一天的秒数)。变化很大的信息被赋予一个较小的值，例如60(1分钟)。Type(类型)：指出记录的类型。最重要的类型列在下图2-5中。类型意义值SOAstartofauthority该区的参数A一个主机的IP地址32比特整数