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私有（内部）IP地址 （Private IP Address）是一种在本地网络（比如家庭、公司局域网等）内部使用的IP地址，它不在互联网上使用。私有IP地址的主要目的是在局部网络中标识主机设备，而不在全球唯一标识。这意味着，同一个私有IP地址可以在不同的局域网中重复使用，但在互联网上是无法直接访问的，必须通过网络地址转换（NAT，通常在路由器上实现）或代理才能访问外部网络。

内网IP地址有以下几个保留的IP地址范围：

  • 10.0.0.0 - 10.255.255.255（10.0.0.0/8）

  • /8的意思是在32位的IP地址中，前8位是网络位，剩下的24位是主机位

  • 可用IP数量 ：16,777,216 个地址。计算方式为：

  • 2^(32−8)=2^24=16,777,216

  • 172.16.0.0 - 172.31.255.255（172.16.0.0/12）

  • 可用IP数量 ：1,048,576 个地址

  • 192.168.0.0 - 192.168.255.255（192.168.0.0/16）

  • 可用IP数量 ：65,536 个地址

地址

  • 网络地址： 网络号 + 子网号 + 主机号（全为0）
  • 广播地址： 网络号 + 子网号 + 主机号（全为1）
  • 子网掩码： 网络号（全为1） + 子网号（全为1） + 主机号（全为0）

IPV4

IP地址通常分为A、B、C、D、E五类，其中A、B、C三类是用于普通的网络通信。每一类具有不同的网络容量和适用范围。

A类地址

  • 范围: 1.0.0.0 到 126.255.255.255
  • 默认子网掩码: 255.0.0.0 (/8)
  • 特点: A类地址通常用于非常大的网络。第一个字节用来表示网络，剩下的三个字节用来表示主机。

B类地址

  • 范围: 128.0.0.0 到 191.255.255.255
  • 默认子网掩码: 255.255.0.0 (/16)
  • 特点: B类地址用于中型网络，前两个字节用于表示网络，后两个字节用于表示主机。

C类地址

  • 范围: 192.0.0.0 到 223.255.255.255
  • 默认子网掩码: 255.255.255.0 (/24)
  • 特点: C类地址通常用于小型网络，前三个字节用于表示网络，最后一个字节用于表示主机。

私有IP地址（Private IP Addresses）用于本地网络（如家庭、办公室或企业网络）中，不在公共互联网中路由。这些地址由IANA（Internet Assigned Numbers Authority）在RFC 1918中定义。以下是私有IP地址的范围：

A类私有IP地址

  • 范围: 10.0.0.0 到 10.255.255.255
  • 数量: 总共16,777,216个地址

B类私有IP地址

  • 范围: 172.16.0.0 到 172.31.255.255
  • 数量: 总共1,048,576个地址

C类私有IP地址

  • 范围: 192.168.0.0 到 192.168.255.255
  • 数量: 总共65,536个地址

这些私有地址不能直接通过互联网访问，因此通常需要通过网络地址转换（NAT, Network Address Translation）技术来实现本地网络与互联网的连接。私有IP地址的使用非常广泛，因为它们允许多个设备在同一网络中使用相同的IP地址，而不需要在全球范围内唯一标识。

IPV6

1. 单播地址（Unicast Address）

单播地址用于标识单个网络接口。数据包发送到单播地址时，将传递给该地址指定的单个接口。

  • 全球单播地址（Global Unicast Address）：
    • 类似于IPv4的公有地址，可以在全球范围内唯一标识一个设备。
    • 通常以2000::/3为前缀。
  • 链路本地地址（Link-Local Address）：
    • 仅在同一链路（或网络段）上有效，用于自动地址配置和邻居发现。
    • 前缀为FE80::/10。
    • 不会被路由器转发，因此只适用于局部网络通信。
  • 唯一本地地址（Unique Local Address, ULA）：
    • 用于本地通信且不与全球单播地址冲突。
    • 前缀为FC00::/7，但在实际应用中通常以FD00::/8开头。
    • 类似于IPv4的私有地址。

2. 多播地址（Multicast Address）

多播地址用于标识一组接口。发送到多播地址的数据包将传递给属于该组的所有接口。

  • 前缀：FF00::/8。
  • 多播地址用于在网络中进行高效的数据广播，例如视频流传输和路由协议更新。

3. 任播地址（Anycast Address）

任播地址分配给多个接口，但数据包将传递给距离发送者最近的一个接口。

  • 任播地址没有特定的前缀，通常从单播地址空间中分配。
  • 主要用于提高服务的可靠性和响应速度，例如DNS请求。

特殊用途地址

  • 未指定地址（Unspecified Address）：
    • 表示“无特定地址”，相当于IPv4的0.0.0.0。
    • 表示为::或::/128，通常用于表示主机尚未获得有效地址。
  • 回环地址（Loopback Address）：
    • 用于主机自我通信，相当于IPv4的127.0.0.1。
    • 表示为::1或::1/128。

OSPF

OSPF是一种基于链路状态的路由协议，主要特点和功能如下：

1. 链路状态路由协议

  • OSPF使用Dijkstra算法（最短路径优先算法）来计算到每个网络的最短路径。
  • 它通过链路状态数据库（LSDB）维护整个网络的拓扑视图，每个路由器都有一个完整的网络拓扑图。

2. 区域和层次结构

  • OSPF支持多区域配置，可以将一个大的自治系统分成多个区域，以减少路由表的大小和链路状态更新的传播范围。
  • 区域0（称为骨干区域）是所有其他区域必须连接的区域。

3. OSPF报文类型

OSPF使用多种报文类型来完成其功能：

  • Hello报文：用于发现和维护邻居关系。
  • DBD（Database Description）报文：用于描述LSDB的内容，帮助路由器同步数据库。
  • LSR（Link State Request）报文：用于请求特定的LSA（Link State Advertisement，链路状态广告）。
  • LSU（Link State Update）报文：用于发送LSA，传播链路状态信息。
  • LSACK（Link State Acknowledgment）报文：用于确认接收到的LSU报文。

4. 路由计算

  • OSPF计算路由时会考虑各个链路的成本（通常基于带宽），并选择具有最低总成本的路径。
  • OSPF支持等价多路径（ECMP），可以在多个具有相同成本的路径之间进行负载均衡。

5. 快速收敛

  • 由于OSPF基于链路状态，它能够快速响应网络拓扑的变化，提供快速收敛特性。

6. 安全性

  • OSPF支持对所有交换的报文进行身份验证，以确保只有授权的路由器才能参与OSPF路由。

OSPF因其灵活性和高效性，广泛应用于各种企业和服务提供商网络中，是一种非常重要的路由协议。

7.OSPF协议在网络层对应的协议号

89

OSPF使用IP协议来封装和传输其路由更新数据包

OSPF（Open Shortest Path First，开放最短路径优先）是一种广泛使用的内部网关协议（IGP），用于在单一自治系统内路由IP数据包。OSPF在IP数据包中的协议号为89，这是用于标识OSPF协议的专用IP协议号。

IPV6 IPV4常见问题

IPv6基本报文头部固定长度为40字节

IPv4的为20字节

类似于IPv4中TTL字段的IPv6字段是Hop Limit

IPv4地址长度为32位（4字节）

IPv6地址长度为128位（16字节）

IPV6比IPV4多引入了：

Flow Label（流标签）：这是IPv6报文头中新增的字段，占用20位，用于标识数据流。Flow Label的设计目的是支持流量工程和服务质量（QoS），使得数据包在经过网络时可以被识别为属于同一个流，从而实现更好的流量管理和处理。

IPv6报文头字段概览

IPv6报文头的字段包括：

  1. Version（版本）：4位，标识IP协议的版本号（IPv6的值为6）。
  2. Traffic Class（流量类别）：8位，用于区分不同类型的流量，以支持服务质量（QoS）。
  3. Flow Label（流标签）：20位，用于标识数据流。
  4. Payload Length（有效载荷长度）：16位，表示紧随头部的有效载荷的长度（不包括头部）。
  5. Next Header（下一个头部）：8位，指示在IPv6头部之后的下一个扩展头部或上层协议（类似于IPv4的协议字段）。
  6. Hop Limit（跳数限制）：8位，类似于IPv4的TTL字段，限制数据包在网络中可以经过的最大跳数。
  7. Source Address（源地址）：128位，数据包的发送者地址。
  8. Destination Address（目的地址）：128位，数据包的接收者地址。

IPv4报文头的字段

  • Version（版本）：4位，指定IP协议的版本号（IPv4的值为4）。
  • IHL（Internet Header Length，头部长度）：4位，表示IP头部的长度，以32位字为单位。最小值是5，表示20字节，最大值是15，表示60字节。
  • Type of Service（服务类型）：8位，用于指定数据包的优先级和QoS要求。现已被重定义为“Differentiated Services”。
  • Total Length（总长度）：16位，表示整个IP数据包（包括数据和头部）的长度，以字节为单位。
  • Identification（标识）：16位，用于唯一标识主机发送的每一个数据包，通常用于数据包分片。
  • Flags（标志）：3位，其中包含控制分片的标志位，包括DF（Don’t Fragment，不分片）和MF（More Fragments，还有分片）。
  • Fragment Offset（片偏移）：13位，表示数据包分片在原始数据包中的位置。
  • Time to Live（生存时间，TTL）：8位，表示数据包在网络中的最大跳数，防止数据包在网络中无限循环。
  • Protocol（协议）：8位，指示数据包所承载的上层协议（例如，ICMP、TCP、UDP）。
  • Header Checksum（头部校验和）：16位，用于校验IP头部的完整性。
  • Source Address（源地址）：32位，表示数据包发送方的IP地址。
  • Destination Address（目的地址）：32位，表示数据包接收方的IP地址。
  • Options（可选项）：可变长度，提供额外的控制信息，具体长度由IHL字段决定。
  • Padding（填充）：使头部长度达到32位的整数倍。
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The persistence of an ordinary person

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