任务二 认识IP协议-IP地址14
知识点
1.IP地址是什么？
- IP地址也叫互联网地址。
- IP地址用于在互联网上标识一台主机或路由器的网络接口
- IP地址是接入互联网中每台主机或路由器接口的逻辑地址，与物理地址毫无关系。
- 只有分配了IP地址，主机、路由器才能通信。
2.32位IP地址共有多少个地址？
- 每个IP地址是长度为32位二进制数，即4字节
- 共有2³² ≈ 40亿个（约42.9亿）不同的IP地址。
3.IP地址的表示方法是什么
IP地址使用“点分十进制“(w.x.y.z)表示，即：英文句号分隔4个十进制数。
w . x . y . z
↑ ↑ ↑ ↑
8位 8位 8位 8位
←──── 共32位 ────→
- 每段 1 个字节 = 8 位二进制
- 每段取值范围 0 ~ 255（即 2⁸−1）
- 拼起来就是一个 32 位的IP地址
例1：十进制 → 二进制（教材原题）
IP地址：192.168.3.32
把每一段单独转成8位二进制：
| 十进制 | 计算过程 | 8位二进制 |
|---|---|---|
| 192 | 128 + 64 | 11000000 |
| 168 | 128 + 32 + 8 | 10101000 |
| 3 | 2 + 1 | 00000011 |
| 32 | 32 | 00100000 |
合起来：
192 . 168 . 3 . 32
↓ ↓ ↓ ↓
11000000 10101000 00000011 00100000
例2：二进制 → 十进制（教材原题）
二进制地址：11000001 00100000 11011000 00001001
先按8位一组切开：
11000001 | 00100000 | 11011000 | 00001001
每组算出十进制值：
| 二进制 | 计算过程 | 十进制 |
|---|---|---|
| 11000001 | 128 + 64 + 1 | 193 |
| 00100000 | 32 | 32 |
| 11011000 | 128 + 64 + 16 + 8 | 216 |
| 00001001 | 8 + 1 | 9 |
点分十进制写法：
193.32.216.9
例3：私有地址 10.0.0.1
10 . 0 . 0 . 1
↓ ↓ ↓ ↓
00001010 00000000 00000000 00000001
例4：有限广播地址 255.255.255.255
255 . 255 . 255 . 255
↓ ↓ ↓ ↓
11111111 11111111 11111111 11111111
（32位全1，就是广播地址）
容易写错的反面例子 ❌
| 写法 | 错在哪 |
|---|---|
192,168,3,32 | 用了逗号，必须用英文句点 |
192.168.3.256 | 256超过0~255范围，每段最大255 |
192.168.3 | 只有3段，必须是4段 |
192．168．3．32 | 用了中文句号，必须是英文句点 . |
192.168.03.32 | 一般不写前导零 |
4.IP地址的结构是什么
一个32位IP地址被切成两截：前面一截表示"在哪个网络"（网络号），后面一截表示"这网络里的第几台机器"（主机号）。
┌──────────────────────────────────────────┐
│ 32 位 IP地址 │
├─────────────────────┬────────────────────┤
│ 网络号（网络ID） │ 主机号（主机ID） │
│ （在哪个子网） │ （子网里第几台机） │
└─────────────────────┴────────────────────┘
某台主机IP = 192.168.7.32，拆开来：
192 . 168 . 7 . 32
└──────┬──────┘ └┬┘
网络ID= 主机ID=
192.168.7.0 32
意思是：这台机器在192.168.7.0这个子网里，是编号32的那台。
5.IP地址的编址规则是什么
分配网络ID的准则是什么
- 网络ID在整个IP网络中必须唯一——不能两个子网撞号；
- 网络ID不能以0或127开头——0代表"本网络"，127是回送测试地址，都留用了。
分配主机ID的准则是什么
- 主机ID在同一个子网内必须唯一——同一个网里不能两台机器同号；
- 主机ID不能全0，也不能全1：
- 全0 = 代表这个子网本身（如192.168.7.0），不分配给具体主机；
- 全1 = 子网广播地址（如192.168.7.255），用来给子网里所有机器发广播。
6.IP地址是如何分类的
- A、B、C类：配置子网中的主机或路由器
- D类：多播地址
- E类：实验性用途
7.IP地址分类的依据是什么
- 互联网中的子网规模，既有较小的局域网，也有较大的广域网。
- 子网大小不同，每个网络中的主机数量不同。
8.每类IP地址的特点是什么
| 类别 | 最高位特征 | 首字节范围 | 网络ID位数 | 主机ID位数 | 可用网络数 | 每个网络可用主机数 | 用途 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A类 | 最高位 = 0 | 1 ~ 126 | 8位（实际7位） | 24位 | 2⁷−2 = 126 | 2²⁴−2 = 16 777 214 | 大型网络 |
| B类 | 高2位 = 10 | 128 ~ 191 | 16位（实际14位） | 16位 | 2¹⁴ = 16 384 | 2¹⁶−2 = 65 534 | 中型/大型网络 |
| C类 | 高3位 = 110 | 192 ~ 223 | 24位（实际21位） | 8位 | 2²¹ = 2 097 152 | 2⁸−2 = 254 | 小型网络 |
| D类 | 高4位 = 1110 | 224 ~ 239 | — | — | — | — | 多播（组播）地址 |
| E类 | 高4位 = 1111 | 240 ~ 255 | — | — | — | — | 试验性用途（保留） |
9.为什么主机数都要"减2"？
因为这两个不能分配给具体主机，所以可用主机数要 −2。
- 主机ID全0代表"本子网本身"
- 主机ID全1代表"本子网广播"——
A类网络数减2是因为
0000000（0）和1111111（127）被保留了。
10.专用IP地址是什么
专用地址用在不直接与全球互联网相连的内联网（Intranet）中，通过网关代理/NAT访问Internet。
- 范围1：10.0.0.0 ~ 10.255.255.255（A类）
- 范围2：172.16.0.0 ~ 172.31.255.255（B类）
- 范围3：192.168.0.0 ~ 192.168.255.255（C类）
11. 0.0.0.0的用途是什么？
- 称为未指定的IP地址，表示当前节点IP地址缺失。
- 特殊用途：某主机尚未配置IP地址、正尝试通过DHCP获取地址时使用
12. 127.0.0.X的用途是什么？
- 称为回送地址（环回地址），用于网络软件测试和本机进程间通信。
- 无论什么程序，一旦把回送地址作为目的地址，数据包都不会被发送到网络接口，而是直接交付给本机的目标应用进程。
13.子网广播地址是什么？
子网广播地址：主机号部分全设为1（如192.168.7.255），数据包发送给本子网192.168.7.0的所有节点，路由器会转发到其他子网；
14.有线广播地址是什么
有限广播地址：32位全为1，即255.255.255.255，用于本地子网"一对所有"传输，路由器默认不转发该数据包。
豆包作业
一、填空题（每空1分，共25题）
-
IP协议是互联网层中的核心协议，主要涉及互联网上的数据包格式、______规则和主机之间的数据包传递途径。
-
IP协议是一个面向______的、不可靠的数据包协议，即在传递数据包之前，通信双方无需就本次数据交换进行______。
-
IP数据包在传输途中可能会丢失、传输无序、被人复制或者延迟到达，IP本身不负责错误恢复，而是把纠错任务交给更高层协议，如______或某个应用协议。
-
一个IP数据包由一个______和______（上层递交下来的数据块）两部分组成。
-
IP数据包头包含着传输该数据包所需的全部控制信息，如发送主机的______IP地址、接收主机的______IP地址、IP数据包总长度等。
-
IP数据包头一般的首部长度为______B，如果包含了选项，首部长度就大于该值。
-
IP数据包的总长度（包头+负载）理论上最大长度为______B，实际很少有超过______B的。
-
16位______字段用来管理IP数据包的分段和重组，识别一个特定的分段属于哪个数据包。
-
标志字段共3位，第1位保留未用；第2位为""位；第3位为""位。
-
标志字段第3位若置1，表明后续______段；若置0，表示这是该数据包的______一段。
-
______字段用来确认一个段在数据包中的位置，它以8字节块为单位。
-
字段用于防止数据包在IP网络中无休止地循环传播，每次数据包经过一台路由器时，该字段的值减。
-
当______的值减为0时，该数据包必须被丢弃。
-
协议字段用于指明IP数据包中的数据部分应交给哪个传输层协议，值为6表明交给______，值为17表明交给______。
-
首部检验和的计算方法是：将头部的每______个字节当成一个数，用______运算对这些数求和。
-
以太网链路可承载不超过______B的数据，而广域网链路只可承载不超过______B的数据。
-
当输出端链路无法承载原数据包长度时，路由器将IP数据部分拆成多个较小的IP数据包，称为______。
-
由于传输层希望从网络层收到完整的未分段的数据包，故一个数据包到达目的地后，由______主机在递交给传输层之前重新进行组装。
-
一个3000B的数据包（20B包头+2980B负载）必须转发到MTU=1500B的链路上，原始数据包的标识号为555，则3个段的标识号均为______。
-
目标主机通过检查______号来确定哪些数据包属于同一个大的数据包的段；通过检查标志字段是否为0来确定最后一个段是否到达。
-
IP地址也称为互联网地址，长度为______位，即______个字节。
-
IP地址一般按""方式书写，即用英文句号来分隔4个十进制数，格式为w.x.y.z，其中每个数取值为。
-
IP地址是在互联网层分配的，是一个______地址，它与主机和路由器接口的物理地址（如48位的以太网卡地址）毫无关系。
-
IP地址由两部分组成：一部分用来表示主机所属网络的______，另一部分用来表示在该网络中的______。
-
若一台计算机的IP地址是192.168.7.32，则其网络ID是______，主机ID是______。
二、单项选择题（每题2分，共15题）
-
IP协议工作在TCP/IP参考模型的（ ） A. 应用层 B. 传输层 C. 互联网层（网络层） D. 网络接口层
-
下列关于IP协议的叙述，错误的是（ ） A. 面向无连接 B. 不可靠 C. 传递数据之前通信双方必须先建立连接 D. 数据包可能延迟到达
-
IP数据包中，IP负载实际开始位置由下列哪个字段确定（ ） A. 版本 B. 首部长度 C. 数据包长度 D. 标识
-
IP数据包理论上的最大长度为（ ） A. 1500B B. 576B C. 65535B D. 1024B
-
用于防止数据包在IP网络中无休止循环传播的字段是（ ） A. 标识 B. 标志 C. 偏移字段 D. 寿命（TTL）
-
IP数据包包头中协议字段的值为17，表示数据部分应交给（ ） A. TCP B. UDP C. ICMP D. IP
-
标志字段共3位，其中"不分段"位是第几位（ ） A. 第1位 B. 第2位 C. 第3位 D. 第4位
-
某分段的标志字段第3位（MF位）置1，表示（ ） A. 该数据包不分段 B. 这是该数据包的最后一段 C. 后续还有分段 D. 该字段保留未用
-
IP数据包的重组工作在下列哪个设备上完成（ ） A. 源主机 B. 目的主机 C. 路径上的第一个路由器 D. 路径上的最后一个路由器
-
以太网链路的MTU一般不超过（ ） A. 576B B. 1500B C. 65535B D. 2048B
-
偏移字段在计算段位置时，以多少字节为单位（ ） A. 1字节 B. 4字节 C. 8字节 D. 16字节
-
IPv4地址的长度是（ ） A. 16位 B. 32位 C. 48位 D. 128位
-
下列IP地址的点分十进制书写，正确的是（ ） A. 192.168.3.32 B. 192.168.3.256 C. 192,168,3,32 D. 192.168
-
某主机IP地址为192.168.7.32，则其所属子网的网络地址（网络ID）是（ ） A. 192.168.7.32 B. 192.168.7.0 C. 192.168.32.0 D. 0.0.0.32
-
下列关于主机ID分配准则的说法，正确的是（ ） A. 主机ID可以全0 B. 主机ID可以全1 C. 主机ID在一个子网内必须唯一 D. 不同子网之间主机ID必须不同
三、多项选择题（每题3分，共10题）
-
IP协议与互联网层中的其他协议共同完成互联网中的节点编址和数据包转发功能，这些协议包括（ ） A. 路由协议 B. 网际控制报文协议（ICMP） C. 地址解析协议（ARP） D. 超文本传输协议（HTTP）
-
IP数据包在传输途中可能出现的问题有（ ） A. 丢失 B. 传输无序 C. 被人复制 D. 延迟到达
-
下列属于IP数据包头中包含的控制信息的有（ ） A. 源IP地址 B. 目的IP地址 C. IP数据包总长度 D. 上层协议类型
-
下列关于标志字段的叙述，正确的有（ ） A. 共占3位 B. 第1位保留未用 C. 第2位为"不分段"位，置1则该数据包不分段 D. 第3位为"更多的段"位，置0表示这是最后一段
-
目的主机在对分段数据包进行重组时，需要检查的字段有（ ） A. 标识号——判断哪些段属于同一个原始数据包 B. 标志位MF——判断最后一段是否到达 C. 偏移字段——确定该段在原始数据包中的位置 D. 首部检验和——判断是否需要重传
-
下列关于IP地址的叙述，正确的有（ ） A. 是在互联网层分配的逻辑地址 B. 长度为32位 C. 与主机的MAC地址一一对应、关系密切 D. 接入网络中的每台主机和路由器接口都应有自己的IP地址
-
为子网分配网络ID时，必须遵守的准则有（ ） A. 网络ID在IP网络中必须是唯一的 B. 网络ID不能以数字0开头 C. 网络ID不能以数字127开头 D. 网络ID可以在不同网络中重复使用
-
为子网内节点分配主机ID时，必须遵守的准则有（ ） A. 主机ID在一个子网内必须是唯一的 B. 主机ID的各个二进制位不能全0 C. 主机ID的各个二进制位不能全1 D. 主机ID必须以0开头
-
下列关于IP数据包分段的叙述，正确的有（ ） A. 分段由路由器在输出链路MTU不足时完成 B. 重组工作由目的主机完成 C. 各分段的标识号相同 D. 各分段的源IP地址和目的IP地址与原始数据包相同
-
下列关于寿命（TTL）字段的叙述，正确的有（ ） A. 用于防止数据包在网络中无休止地循环传播 B. 每经过一台路由器，TTL值减1 C. TTL值减为0时，该数据包必须被丢弃 D. 每经过一台路由器，TTL值加1
四、判断题（每题1分，共10题）
-
IP协议在传递数据包之前，通信双方必须先建立连接。（ ）
-
IP协议负责在数据包丢失后自动进行重传和恢复。（ ）
-
一般情况下，IP数据包包头的长度为20B。（ ）
-
IP数据包实际传输中很少有超过1500B的。（ ）
-
IP数据包每经过一台路由器，其TTL值加1。（ ）
-
标识字段的作用是识别一个特定的分段属于哪个数据包。（ ）
-
偏移字段是以4字节块为单位来计算段位置的。（ ）
-
IP地址与主机和路由器接口的物理地址（如48位以太网卡MAC地址）毫无关系。（ ）
-
主机ID的各位可以全0，全0表示该主机是子网中的第一台设备。（ ）
-
某IP地址为192.168.7.32，则其主机ID为32。（ ）
参考答案
一、填空题
- 编址
- 无连接；连接
- TCP
- IP数据包头；IP负载
- 源；目的
- 20
- 65535；1500
- 标识
- 不分段；更多的段
- 还有；最后
- 偏移
- 寿命（TTL）；1
- TTL
- TCP；UDP
- 两；反码
- 1500；576
- 段（分段）
- 目的
- 555
- 标识
- 32；4
- 点分十进制；0~255
- 逻辑
- 网络号（网络ID）；主机号（主机ID）
- 192.168.7.0；32
二、单项选择题
| 题号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 答案 | C | C | B | C | D | B | B | C |
| 题号 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 答案 | B | B | C | B | A | B | C |
三、多项选择题
| 题号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
|---|---|---|---|---|---|
| 答案 | ABC | ABCD | ABCD | ABCD | ABC |
| 题号 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
|---|---|---|---|---|---|
| 答案 | ABD | ABC | ABC | ABCD | ABC |
四、判断题
| 题号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 答案 | × | × | √ | √ | × | √ | × | √ | × | √ |
判断题解析：
- 第1题：IP是面向无连接的，传递前无需建立连接。
- 第2题：IP不负责差错恢复，交给TCP等高层协议。
- 第5题：TTL每经过一台路由器减1，不是加1。
- 第7题：偏移字段以8字节块为单位，不是4字节。
- 第9题：主机ID各位不能全0，全0代表本子网本身，不能分配给主机。