IP基礎(chǔ)地址規(guī)劃及VLSM

1、IPISSUE 1.0日期：n IP基礎(chǔ)基礎(chǔ)n 子網(wǎng)劃分的需求子網(wǎng)劃分的需求n IP子網(wǎng)劃分基礎(chǔ)知識子網(wǎng)劃分基礎(chǔ)知識n IP子網(wǎng)劃分相關(guān)計算子網(wǎng)劃分相關(guān)計算n VLSM和和CIDR目錄IP網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)lIP網(wǎng)絡(luò)由多個網(wǎng)段構(gòu)成，每個網(wǎng)段對應(yīng)一個鏈路l路由器負責(zé)將網(wǎng)段連接起來，適配鏈路層協(xié)議，在網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包NetworkANetworkBNetworkDNetworkCIP頭格式01234567890123456789012345678901VersionIHLType of ServiceTotal LengthIdentification FlagsFragment OffsetProto

2、col Header ChecksumTime to LiveSource AddressDestination AddressOptionsPadding20字節(jié)IP 地址格式和表示方法例如網(wǎng)絡(luò)號網(wǎng)絡(luò)號主機號主機號192.168.5.123.8位8位8位8位二進制32位網(wǎng)絡(luò)號和主機號l網(wǎng)絡(luò)號用于區(qū)分不同的IP網(wǎng)絡(luò)l主機號用于標識該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的一個IP節(jié)點 192.168.2.1192.168.2.10192.168. 2.1210.1.1.110.250.8.1110.180.30.118E0/1192.168.2.210.6.24.2E0/0網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)接口接口192.168.2.0 10.0.0

3、.0E0/0E0/1IP地址分類 01 01 1 01 1 1 01 1 1 1 0Network(7bit)Network(14bit)Network(21bit)組播地址保留Host(24bit)Host(16bit)Host(8bit)A類地址B類地址C類地址D類地址E類地址(組播)(保留)特殊的IP地址 網(wǎng)絡(luò)號網(wǎng)絡(luò)號主機號主機號地址類型和用途地址類型和用途Any全全0網(wǎng)絡(luò)地址，代表特定網(wǎng)段網(wǎng)絡(luò)地址，代表特定網(wǎng)段Any全全1網(wǎng)段廣播地址，網(wǎng)段廣播地址，代表特定網(wǎng)段的所有節(jié)點代表特定網(wǎng)段的所有節(jié)點127Any環(huán)回地址，常用于環(huán)回地址，常用于環(huán)回測試環(huán)回測試全全0代表所有網(wǎng)絡(luò)，代表所有網(wǎng)絡(luò)，

4、常用于指定默認路由常用于指定默認路由全全1全網(wǎng)廣播地址，全網(wǎng)廣播地址，代表所有節(jié)點代表所有節(jié)點ARP廣播廣播ARP請求請求IP=1.1.1.3, MAC=?IP=1.1.1.1MAC=00E0.FC01.1111HostAHostBHostCIP=1.1.1.2MAC=00E0.FC02.2222IP=1.1.1.3MAC=00E0.FC03.3333單播單播ARP響應(yīng)響應(yīng)IP=1.1.1.3, MAC=00E0.FC03.3333IP=1.1.1.1MAC=00E0.FC01.1111HostAHostBIP=1.1.1.2MAC=00E0.FC02.2222HostCIP=1.1.1.3M

5、AC=00E0.FC03.3333RARP廣播廣播RARP請求請求MAC=00E0.FC01.1111無無IP地址地址無盤工作站無盤工作站HostBRARP Server單播單播RARP響應(yīng)響應(yīng)MAC=00E0.FC01.1111, IP=1.1.1.1MAC=00E0.FC01.1111IP=1.1.1.1HostBMAC=00E0.FC01.1111, IP=?RARP Server無盤工作站無盤工作站主機單播IP包發(fā)送上層協(xié)議要求發(fā)送數(shù)據(jù)包目的是否直連解析網(wǎng)關(guān)硬件地址解析目的主機硬件地址封裝成幀并由相應(yīng)接口發(fā)出YNl若目的地址所處網(wǎng)絡(luò)號與本機所處網(wǎng)絡(luò)號相同，則目的處于直連網(wǎng)段路由器單播I

6、P包轉(zhuǎn)發(fā)目的是否本機數(shù)據(jù)包入站目的是否直連解析下一跳路由器硬件地址解析目的主機硬件地址封裝成幀并由相應(yīng)出接口發(fā)出提交本機上層協(xié)議處理YNYNl若目的地址所處網(wǎng)絡(luò)號與本機任一接口的網(wǎng)絡(luò)號相同，則目的處于相應(yīng)接口直連網(wǎng)段l路由器通過查找路由信息判斷下一跳路由器地址主機接收IP包l如果如果IPIP包的目的地址符合下列情況之一，則主機接收此包包的目的地址符合下列情況之一，則主機接收此包目的IP地址等于自己的IP地址目的IP地址是一個廣播地址目的IP地址是一個組播地址，而本機的某個服務(wù)屬于此組播組l否則主機的網(wǎng)絡(luò)層丟棄此否則主機的網(wǎng)絡(luò)層丟棄此IPIP包包網(wǎng)絡(luò)接口層提交接收的數(shù)據(jù)包目的是否本機丟棄解封裝并

7、提交給相應(yīng)的協(xié)議處理YNn IP基礎(chǔ)基礎(chǔ)n 子網(wǎng)劃分的需求子網(wǎng)劃分的需求n IP子網(wǎng)劃分基礎(chǔ)知識子網(wǎng)劃分基礎(chǔ)知識n IP子網(wǎng)劃分相關(guān)計算子網(wǎng)劃分相關(guān)計算n VLSM和和CIDR目錄n 根據(jù)根據(jù)IP地址的地址的類別（類別（Class）進行進行IP地址分配的方法地址分配的方法表現(xiàn)出越來越多的弊端表現(xiàn)出越來越多的弊端n 為了解決分類為了解決分類IP地址劃分帶來的地址浪費，就需要使地址劃分帶來的地址浪費，就需要使用用子網(wǎng)子網(wǎng)劃分（劃分（Subnetting）的方法）的方法n VLSM和和CIDR可以進一步提高地址利用效率，緩解可以進一步提高地址利用效率，緩解地址數(shù)量不足的問題地址數(shù)量不足的問題引入早期

8、的二級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)A網(wǎng)絡(luò)B機構(gòu)A機構(gòu)BInternet大型機構(gòu)的接入需求網(wǎng)絡(luò)A網(wǎng)絡(luò)B網(wǎng)絡(luò)C機構(gòu)A機構(gòu)BInternet分類IP地址的低效性lIP地址資源浪費嚴重lIP網(wǎng)絡(luò)數(shù)量不敷使用l業(yè)務(wù)擴展缺乏靈活性l無法應(yīng)對Internet的爆炸式增長n IP基礎(chǔ)基礎(chǔ)n 子網(wǎng)劃分的需求子網(wǎng)劃分的需求n IP子網(wǎng)劃分基礎(chǔ)知識子網(wǎng)劃分基礎(chǔ)知識n IP子網(wǎng)劃分相關(guān)計算子網(wǎng)劃分相關(guān)計算n VLSM和和CIDR目錄子網(wǎng)劃分方法l子網(wǎng)劃分前的兩級子網(wǎng)劃分前的兩級IP地址地址網(wǎng)絡(luò)號主機號l子網(wǎng)劃分后的三級子網(wǎng)劃分后的三級IP地址地址網(wǎng)絡(luò)號 主機號子網(wǎng)號IP地址與子網(wǎng)掩碼網(wǎng)絡(luò)號 主機號子網(wǎng)號111111111111111

9、11 00000000網(wǎng)絡(luò)號子網(wǎng)號主機號IP地址地址子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼默認掩碼lA類地址默認掩碼為255.0.0.0lB類地址默認掩碼為255.255.0.0lC類地址默認掩碼為255.255.255.0示例：計算子網(wǎng)地址134.144.1.1AND255.255.255.0134.144.1.0l子網(wǎng)掩碼與子網(wǎng)掩碼與IPIP地址進行逐位地址進行逐位邏輯與邏輯與運算獲運算獲得網(wǎng)絡(luò)地址得網(wǎng)絡(luò)地址134.144.1.255IP地址子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)地址廣播地址n IP基礎(chǔ)基礎(chǔ)n 子網(wǎng)劃分的需求子網(wǎng)劃分的需求n IP子網(wǎng)劃分基礎(chǔ)知識子網(wǎng)劃分基礎(chǔ)知識n IP子網(wǎng)劃分相關(guān)計算子網(wǎng)劃分相關(guān)計算n VLSM和和CI

10、DR目錄計算子網(wǎng)內(nèi)可用主機地址數(shù)l假設(shè)子網(wǎng)的主機號位數(shù)為N，則可用地址數(shù)為2N-2個l主機號全1為廣播地址，主機號全0為網(wǎng)絡(luò)地址1.1 1.11.1網(wǎng)絡(luò)號主機號子網(wǎng)號N位0.10.101.10示例：計算子網(wǎng)內(nèi)可用地址數(shù)110 00001192.168.3.19200010000111110111110l子網(wǎng)地址為192.168.3.192，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.224，計算該子網(wǎng)內(nèi)的可用主機地址數(shù)量掩碼位數(shù)等于27N32275可用的主機地址數(shù)等于25-2=30根據(jù)主機地址數(shù)劃分子網(wǎng)l假設(shè)每個子網(wǎng)需要劃分Y個IP地址，并且滿足2N Y+2 2N-1，則主機號位數(shù)為N，子網(wǎng)掩碼位數(shù)為3

11、2-N1.1 1.11.1網(wǎng)絡(luò)號主機號子網(wǎng)號N位示例：根據(jù)主機地址數(shù)劃分子網(wǎng)000000 00111111 00000001000010111111子網(wǎng)掩碼由2N700+22N-1得出主機號位數(shù)N=10子網(wǎng)掩碼位數(shù)為32-10=22，子網(wǎng)掩碼為255.255.252.0劃分出子網(wǎng)：168.195.0.0、168.195.4.0、168.195.8.0、168.195.12.0168.195.252.0l將B類網(wǎng)絡(luò)168.195.0.0劃分成若干子網(wǎng)，要求每個子網(wǎng)內(nèi)可配備主機700臺根據(jù)子網(wǎng)掩碼計算子網(wǎng)數(shù)1.1 0.01.1默認子網(wǎng)掩碼主機號子網(wǎng)號M位l假設(shè)子網(wǎng)號位數(shù)為M，則子網(wǎng)數(shù)為2M個根據(jù)子

12、網(wǎng)數(shù)劃分子網(wǎng)l假設(shè)需要劃分X個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)包括盡可能多的主機，并且滿足2MX2M-1 ，則子網(wǎng)號位數(shù)為M1.1 1.11.1網(wǎng)絡(luò)號主機號子網(wǎng)號M位0.00.11.110.10示例：根據(jù)子網(wǎng)數(shù)劃分子網(wǎng)00000 00011111 000000010001011111子網(wǎng)掩碼由2M27 2M-1計算出子網(wǎng)號位數(shù)M=5該子網(wǎng)掩碼位數(shù)為16+5=21，子網(wǎng)掩碼為255.255.248.0根據(jù)子網(wǎng)掩碼劃分出子網(wǎng)l將B類網(wǎng)絡(luò)168.195.0.0劃分為27個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)包括盡可能多的主機n IP基礎(chǔ)基礎(chǔ)n 子網(wǎng)劃分的需求子網(wǎng)劃分的需求n IP子網(wǎng)劃分基礎(chǔ)知識子網(wǎng)劃分基礎(chǔ)知識n IP子網(wǎng)劃分相關(guān)計算子網(wǎng)

13、劃分相關(guān)計算n VLSM和和CIDR目錄VLSMl子網(wǎng)劃分的局限性子網(wǎng)劃分的局限性無法實現(xiàn)把網(wǎng)絡(luò)劃分為不同大小的子網(wǎng)常常會浪費許多主機地址lVLSMVLSM（V Variable ariable L Length ength S Subnet ubnet MMask, ask, 可變長子可變長子網(wǎng)掩碼）網(wǎng)掩碼）允許使用多個子網(wǎng)掩碼劃分子網(wǎng)使組織的IP地址空間得到更有效的利用CIDRlInternetInternet面臨的問題面臨的問題隨著Internet的成長，路由表迅速擴大IPv4地址將很快耗盡lCIDRCIDR（Classless Inter-Domain RoutingClassless Inter-Domain Routing，無類域間路，無類域間路由由) )消除了自然分類地址和子網(wǎng)劃分的界限將網(wǎng)絡(luò)前綴相