4.1 引 言

    1. 利用Internet 进行通信，首先必须解决通信双方的地址问题。
    2. 在Internet中，所谓地址其实就是IP地址(对于机器而言)或者域名(对于用户而言)。
    3. 在Internet中，如何辨认网络中的一台计算机，实质上就是IP地址和域名管理问题。
    4. Internet采用一种全网通用的地址格式，为全网的每一个网络和每一台主机都分配一个地址，以此屏蔽物理网络地址的差异，这个地址就是IP地址。

4.2 Internet的地址管理

一. 地址的意义及构成

    地址用来标识网络系统中的某个对象，所以也称为"标识符"。通常标识符被分为三类：名字(Name)、地址(Address)和路径(Route)。三者分别告诉人们，对象是什么、它在哪里和怎样去寻找。
    1. 对于广播型的局域网来说，采用称为"无结构编址"已经足够了。
    2. 对于像美国ARPAnet这样的广域网，采用的是"结构编址"，即既给出对象的名字，又给出对象的所在地。

二. 物理地址

    在任何一个物理网络中，各个站点的机器必须都有一个可以识别的地址，才能使信息在其中进行交换，这个地址称为"物理地址"(physical address)。
    网络的物理地址给 Internet统一全网地址带来二个方面的问题：
    第一，物理地址是物理网络技术的一种体现，不同的物理网络，其物理地址的长短、格式各不相同。这会给跨网通信设置障碍；
    第二，物理网络的地址一般来说不能修改，否则，将造成与原来的网络技术发生冲突。

三. IP地址

    Internet针对物理网络地址的现实问题，采用由IP网间网层通过上层软件完成"统一"物理地址的方法。IP协议提供一种全网统一的地址格式。在统一管理下，进行地址分配，保证一个地址对应一台主机(包括路由器或网关)，这样，物理地址的差异就被IP层所屏蔽。因此，这个地址既称为 "Internet地址"又称为"IP地址"。

1. IP地址的结构

    Internet在概念上可以分为三个层次，如图4.1所示。
    最高一层是 Internet，
    第二层为各个物理网络，简称为"网络层"，
    第三层是各个网络中所包含的许多主机，称为"主机层"。

图4.1 Internet概念和层次

2. IP地址的划分

(1) IP地址由32比特组成。
    IP地址包括网络号和主机号，见图4.2。

IP地址的结构(图4.2)

    按照网络规模大小，可以将Internet的IP地址分为五种类型，其中，
A、B、C是三种主要类型地址。
    除此之外，还有两种次要类型的地址，一种是专供多目传送用的多目地址D，另一种是扩展备用地址E。五类地址的格式，见图4.3。

3. IP地址表示方法

    在TCP/IP协议中，IP地址是以二进制数字形式出现的，但这种形式非常不适用于人阅读，为了便于用户阅读和理解IP地址，Internet管理委员会决定采用一种"点分十进制表示方法"表示IP地址。
    这就是说，在面向用户的文档中，由四段构成的32比特的IP地址被直观地表示为四个以圆点隔开的十进制整数，其中，每一个整数对应于一个字节(8个比特为一个字节称为一段)。为了使同学们便于理解，我们在表4-1中给出点分十进制数和二进制数表示的IP地址对应关系。

表4-1 点分十进制数和二进制数表示IP地址对应关系

点分十进制数表示IP地址	二进制数表示IP地址
109.128.255.254	01101101.10000000.11111111.11111110
202.38.185.64	11001010.00100110.10111001.01000000

四. 网络编号的规定

    根据规定，用十进制数表示时，
      A类网络地址第一段表示为1～126；
      B类网络地址第一段数为128～191；
      C类网络地址第一段数为192～223。

(IP地址第一段的计算见下表）
IP地址第一段的计算

1. A类网络地址

    (1) A类网络地址第一段高端首位是二进制数字0，其余7位表示网络编号。除去全为0(表示本地网络)和全为1(诊断专用)以外，所以，A类网络地址的有效网络数为126个。用于标识A类网络地址的第一段数值为1～126。
    (2) 第二、三、四段，共计24比特位，用于作为主机编号。每个网络号所包含的有效主机数为16,777,214个(除去主机号全为0和全为1的情况)。

2. B类网络地址

    (1) B类网络地址第一段高端前二位是二进制数1、0，剩下6位和第二段的8位，共14位二进制数用于表示网络编号。B类地址有效网络数为16384个。用于标识B类网络地址的第一段数值为128～191。
    (2) 第三、四段共16位二进制数，用于作为主机编号。每个网络号所包含的主机数为66534个。

3. C类网络地址

    (1) C类网络地址第一段高端前三位是二进制数1、1、0，剩下的5位和第二、三段，共21位二进制数用于表示网络号，C类地址有效网络数为2097152个。用于标识C类网络地址的第一段数值为192～223。
    (2) 第四段的8位二进制数用于作主机编号。每个网络号所包含的主机数为254个。

六. 正在酝酿的新一代IP地址

1. 当前IP地址系统存在的问题

    (1) 当前在Internet上使用的IP地址是在1978年确立的协议，它由4段8位二进制数字构成。由于Internet协议的当时版本号为4，因而称为"IPV4"，也被称为"Octet"。
    (2) 尽管这个协议在理论上有大约43亿个IP地址，即使有效的IP地址也有约36.3亿个，总的网络编号数约200万个。目前全世界连入Internet的网络数大约只有10万个，连网的计算机约3000万台。但是已经出现IP地址不够用的问题，这是为什么？
    原因在于并不是所有的地址都得到充分利用。
    例如，美国一些大学被划分为A类网络（美国密执安州立大学获得的A类网络的IP地址是：35.8.2.61）
    我们知道，每一个A类网络所包含的有效IP地址为1677万多个，这么多的IP地址，显然并没有被充分利用。
    大多数欧洲国家由于较晚连入Internet，但是发展又很快，所以他们只能被划分为C类网络。每一个C类网络只有254个有效的IP地址。这就使当前的IP地址存在两大相互关联的问题：
    第一，由于Internet的迅猛扩展，主机数量正在急剧增加，它正在以很快的速度耗尽目前尚未使用的IP地址。而剩下未用地址大多属于C类地址，所以InternetNIC只能用几个C类网络地址合并，分配给一个要求较多IP地址的用户。
    第二，不断增加的网络数目，将迫使Internet干线上的路由器储存更多的网络信息，而这样一来，将使网络的路由速度变得越来越慢。

2. 解决IP地址存在问题的设想

(1) 保留32位格式

    为了对付当前不断减少的IP地址，有人建议保留现存的32位的IPV4，但不再使用A、B、C三类划分方式。这个建议要求一些拥有A类或B类网络地址的用户，放弃他们网络中尚未被使用的IP地址，这个过程将是很困难的。与此同时，剩余的C类地址空间将被继续被分配掉。

(2) 创建IP协议新版本-IPV6

    另一个建议是创建IP协议新版本-IPV6（这里6的意思是赋予它的版本号）或称为"下一代IP"（IP Next Generation）。IPV6将IP地址空间扩展到128位，从而包含有?个IP地址。目前正处于实验与应用阶段。

4.3 Internet域名系统

    为了方便用户，Internet在IP地址的基础上，提供了一种面向用户的字符型主机命名机制，这就是域名系统，它是一种更高级的地址形式。

一. 域名系统与主机命名

    1. 在Internet中，IP地址是一个具有32比特长的数字，用十进制表示时，也有10位整数，对于一般用户来说，要记住这类抽象数字的IP地址是十分困难的。
    2. 为了向一般用户提供一种直观明了的主机识别符（在Internet中，计算机称为"主机"，而计算机的全名称为"主机名"），TCP/IP协议专门设计了一种字符型的主机命名机制，也就是说给每一台主机一个有规律的名字(由字符串组成)。

二. 一个例子

    中国科学院高能物理所的电子邮件服务器的主机域名："sun.ihep.ac.cn"
    这个域名的构成方法：
    主机名 ：(sun)
    高能物理所：Institute of High Energy Physics (ihep)
    科学院：Academy (ac)
    中国：China (cn)
    chenq@sun.ihep.ac.cn

三. Internet域名系统的规定

   Internet制定了一组正式的通用标准代码，作为第一级域名，见表4-4。

表4-4

    1. 由表4-4可以看出，前面八个域名对应于组织模式，最后一个域名对应于地理模式(在主机名中，大小写字母等价)。组织模式是按组织管理的层次结构划分所产生的组织型域名，由三个字母组成。而地理模式则是按国别地理区域划分所产生的地理型域名，这类域名是世界各国和地区的名称，并且规定由二个字母组成，见表4-5。

表4-5

  2. 如果按照地理模式，美国的所有主机应当归入第一级域名US域中。而其他国家的主机如果也要按照地理模式登记进入域名系统的话，则首先必须向NIC申请本国的第一级域名，即用表4-6所给出的地区代码表示。

表4-6 部分域名与IP地址对照实例

4.4 中国互联网络的域名规定

一. 中国互联网络的域名规定

    1. 根据已发布的《中国互联网络域名注册暂行管理办法》，中国互联网络的域名体系最高级为c n。
    2. 二级域名共40个，分为6个"类别域名"（AC、COM、EDU、GOV、NET和ORG）和34个"行政区域名"，（例如，BJ、SH、TJ等）。
    3. 二级域名中除了EDU的管理和运行由中国教育和科研计算机网络中心负责之外，其余全部由CNNIC负责。有关中国域名规定的详细资料可查询中国互联网络信息中心CNNIC的WWW站点："http://www.cnnic.net.cn"。

二. 注册CN域名的有关问题 

1. 注册CN域名的一般手续

    域名注册的申请人必须是依法登记并且能够独立承担民事责任的组织，个人不能申请注册域名。域名注册申请表中的各类联系人都是代表组织来办理域名注册申请手续的，因此，域名承办人不是以个人身份来办理域名注册申请，而是代表组织。
    用户注册域名时，首先可以通过访问CNNIC的主页联机填写域名注册申请表，填好后，点击递交按纽，申请表格就会被域名注册系统接收。一般48小时之内，系统就会自动回一个电子邮件给用户，通知用户递交书面申请，此时，用户只需按照要求将书面材料寄给CNNIC，等候CNNIC下一步的电子邮件通知就可以了。
    域名注册一旦注册完成以后，每年需要交付年费300元人民币。 

2. 域名注册中使用的字符 

      26个英文字母；
      "0~9"十个数字；
      英文中的连词号"-"。
    在域名中不区分英文字母的大小写。对一个域名的长度有一定的限制。若要注册某些特殊域名，需要相关部门批准。 

三. 国际域名注册 

    由于我国规定域名注册申请人必须是依法登记并且能够独立承担民事责任的组织，个人不能申请注册域名，所以一些个人只好申请国际域名。国际域名申请受理的机构是：
      InterNIC Registration Services，
      顶级域名是com、net等。
      一些ISP可以代理申请域名。
    由国际域名顶级代理商新网(ChinaDNS)最近公布了2000年第二季度国际域名指数报告，统计结果显示，到2000年6月30日止，中国境内的国际域名注册总数高达477900个。其中，
      ".com"： 410900 占86%
      ".NET"： 57300  占12%
      ".ORG"： 9700   占2%