通常,通信網絡地址可分為兩大類:第一類是由網絡層相關協議規定的網絡地址,如X.25協議使用的X.121地址、IP地址和ISDN使用的E.164地址;第二類是由ISO的相關工作組為網絡服務訪問點N-SAP制定的地址規劃,如ATM技術地址結構。早期的網絡協議對網絡應用的發展估計不足,后來都不得不對地址字段進行擴展,X.121和IP地址就屬于這種情況,為此ISO為了兼顧多種協議的地址,提出了通用的地址編碼結構。下面分別對通信網絡幾種典型的地址技術做一簡單介紹。
1、X.121地址
X.121地址技術是ITU-T(原CCITT)為各種電信網絡(公用電話網、電報網和數據網)規定的地址結構標準,其目前的文本為ITU-T X.121(10/2002)《公共數據網絡國際編號計劃》。該建議定義了公共數據網絡編號計劃的設計、特點和應用。為便利公共數據網絡的運作,并為其在全球范圍內的互通提供便利,特制訂了公共數據網絡的國際編號計劃。編號計劃通過數據國家代碼和數據網絡識別碼,允許在該國確定一個國家和一個特定的公共數據網絡。此外,編號計劃還允許通過全球數據網絡識別代碼識別全球公共數據網絡。
ITU-T X.121早期版本(1988年以前的)的編號計劃的地址編碼結構,總長度為15比特的二--十進制數,其編碼規則如下圖1所示。圖1中的地址以“半字節”為基礎,內部代碼為二--十進制。其中,類型用于標志電話網、電報網和數據網,以8和9開頭的代碼用于電話與電傳網,其他用于數據傳輸網。DNIC是地區或國家的代碼,例如,美國使用的DNIC為十進制數310~329(按二--十進制編碼),加拿大使用302~307,中國使用460~467等等。1988年以前的X.25協議版本就使用圖1中的15個“半字節”的地址格式,1988年以后的版本擴展為17個“半字節”。增加的兩個“半字節”分別用于表示地址類型TOA(Type of Address)和編碼計劃標志符NPI(Numbering Plan Identifier)。例如:TOA=0000(二進制)表示專用網絡地址,TOA=0001表示國際地址編碼標準,TOA=0010為國家地址編碼標準;NPI=0011表示為X.121地址,等等。
圖1:X.121地址編碼結構
附件1:ITU-T建議X.121(2000年)
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2、IP地址
早期的IP地址是由IETF標準 RFC 791規定的IP協議,稱為IPv4,其地址為4字節(32比特)的二進制編碼,地址總數為232,即4294967296個。該IP地址劃分為如圖2所示的5類地址(從上到下依此為A、B、C、D、E類地址)。
圖2:IPv4的5類地址格式
盡管圖2所示的地址結構從理論上講,可構成4294967296個網絡地址,但除去組播地址和保留未用的地址之外,實際上只有八分之七的地址可用。導致的結果是:一方面,早期獲得A、B、C類地址的國家或集團,其地址較充足,但可能利用不充分;另一方面,后來接入Internet的國家或集團獲得地址又嚴重不足。因此,總體上講IPv4的IP地址已經嚴重匾乏,加上Internet用戶數在世界范圍內按指數規律增長,因而要求擴展IP地址的呼聲越來越高,于是新版本的IPv6(見RFC 2460,注意:RFC 2460在2017年7月已被RFC 8200所代替)將IP地址由原來的32比特,擴展為128比特。擴展為128比特的IPv6,是IP地址得到了極大的擴充,有一種玩笑的說法,用IPv6的地址編碼可給全世界每一個砂子編碼都有余。
3、ISO的網絡地址
從前面的討論,我們至少已經看到兩類不同編碼方式的地址結構。理想的情況是:如果世界上所有的網絡經營者一起協商,共同規定一個統一的地址格式和統一的地址編碼,從而可實現全球范圍內網絡地址的惟一性。因此,ISO試圖為傳送層提供一種能適應各類網絡地址結構和編碼規則,即通用網絡服務訪問點地址NSAP(Network Service Access Point Address)。
由ISO/IEC 8348:2002《Information technology -Open Systems Interconnection-Network service definition》知,NSAP地址的格式由兩大部分組成(如圖3所示),即由初始域部分IDP(Initial Domain Part)和域內專用部分DSP(Domain Specific Part)組成;IDP又由主管機構與格式標志符AFI(Authority and Format Identifier)和初始域標志符IDI(Initial Domain Identifier)兩個字段組成。整個NSAP地址長度可變,最大長度為40個二--十進制數(每個占用半字節),或者說20個字節長。目前己有的標準地址中,以IPv6的地址為最長(16字節),由此可見ISO在設計NSAP地址時,在長度上留有充分的余地。
圖3:ISO的網絡地址格式
IDP用于標志第3個字段DSP中地址的類型。其中AFI恒為1字節長,編碼為兩個二--十進制數。IDI字段為可變長度,通常為2字節,但在采用E.164的ATM公用數據網的地址結構中,IDI為8字節。IDI界定了DSP中地址的尋址域,對IDI格式的解釋與AFI代碼有關。AFI的代碼段分配如表3-1所示。
表3-1:AFI的代碼段分配
ISO和ITU分配的AFI代碼如表3-2所示。應當注意,原表格的設計者為了簡化表格的行數和列數,看起來卻有些費解。如果能夠結合圖3中地址格式,一道來看就較容易理解了。OSI NSAP地址的第一個字段是AFI,它決定后續字段的含義,因此,看該表時先從AFI開始。例如:表的第3行3列交點處表項為36、52,以該表項單元格向左看,可知相應的IDI格式由X.121規定;以該表項單元格向上看,可知相應的DSP表達形式為二--十進制。DSP可采用多種編碼,其最大長度規定詳見下表3-3,為相應列的表頭規定的符號個數。
表3-2:ISO和ITU分配的AFI代碼
表3-3:ISO和ITU相關標準中DSP長度的規定
4、ATM的地址結構
盡管NSAP地址有一定的局限性,但它在實踐中已經得到實際應用。例如ATM網絡的地址就借用了圖3所示的NSAP基本結構。根據ATM論壇的規范,其定義的ATM終端系統地址(AESA,ATM End System Addresses)就是依據NSAP基本結構。但在不同的應用環境,地址編碼規定有所不同。圖4為三種常見的AESA結構示意圖。
圖4:三種ATM地址結構
在圖4中,當ATM使用國家數據代碼DCC(Data Country Code)地址結構時,AFI=39(二進制8比特組,以下同);使用國家代碼ICD(International Code Designer)時,AFI=47;使用E.164結構時,AFI=45。DSP部分的地址結構與編碼由IDP部分標志的主管機構決定。IDC與E.164地址結構中的HO-DSP(High Order)為子網地址;ESI(End System Identifier)字段為端系統標志符;而SEL(Selector)為上層標志符,例如可能包括上層SAP地址,但在ATM網中未使用。
在ITU-T建議E.191中給出了AESA的更多種形式,欲詳細了解的請進入。
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