第三講IP地址與子網(wǎng)劃分

1、第三講第三講 IP地址與子網(wǎng)劃分地址與子網(wǎng)劃分IP地址的劃分地址的劃分 IP地址由32比特組成，包括三個(gè)部分：地址類別、網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)；IP地址以32個(gè)二進(jìn)制數(shù)字形式表示，不適合閱讀和記憶。為了便于用戶閱讀和理解IP地址，Internet管理委員會(huì)采用了一種“點(diǎn)分十進(jìn)制”表示方法表示IP地址。將IP地址分為4個(gè)字節(jié)（每個(gè)字節(jié)8個(gè)比特），且每個(gè)字節(jié)用十進(jìn)制表示，并用點(diǎn)號(hào)“”隔開， IP地址的類型地址的類型 Internet的IP地址分為五種類型：A類、B類、C類、D類和E類 A類地址類地址A類地址的網(wǎng)絡(luò)數(shù)為27（128）個(gè)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)包含的主機(jī)數(shù)為224（16777216）個(gè)，A類地址的范圍是0.

2、0.0.0127.255.255.255。由于網(wǎng)絡(luò)號(hào)全為0和全為1保留用于特殊目的，所以A類地址有效的網(wǎng)絡(luò)數(shù)為126個(gè)，其范圍是1126。另外，主機(jī)號(hào)全為0和全為1也有特殊作用，所以每個(gè)網(wǎng)絡(luò)號(hào)包含的主機(jī)數(shù)應(yīng)該是224-2（16777214）個(gè)。因此，一臺(tái)主機(jī)能使用的A類地址的有效范圍是：1.0.0.1126.255.255.254。B類地址類地址B類地址網(wǎng)絡(luò)數(shù)為214個(gè)。B類地址的范圍為128.0.0.0191.255.255.255，與A類地址類似（主機(jī)號(hào)全0和全1有特殊作用），一臺(tái)主機(jī)能使用的B類地址的有效范圍是：128.0.0.1191.255.255.254C類地址類地址C類地址網(wǎng)絡(luò)數(shù)

3、為221個(gè)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)號(hào)所包含的主機(jī)數(shù)為256（實(shí)際有效的為254）個(gè)。C類地址的范圍為192.0.0.0223.255.255.255，同樣，一臺(tái)主機(jī)能使用的C類地址的有效范圍是：192.0.0.1223.255.255.254D類地址和類地址和E類地址類地址D類地址用于多播，多播就是同時(shí)把數(shù)據(jù)發(fā)送給一組主機(jī)，只有那些已經(jīng)登記可以接收多播地址的主機(jī)，才能接收多播數(shù)據(jù)包。D類地址的范圍是224.0.0.0239.255.255.255。 E類地址為將來預(yù)留的，同時(shí)也可以用于實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，它們不能被分配給主機(jī)。 幾種特殊的幾種特殊的IP地址地址 廣播地址有限廣播地址“0”地址回送地址內(nèi)部網(wǎng)可選的地址內(nèi)

4、部網(wǎng)可選的地址為了避免某個(gè)單位選擇任意網(wǎng)絡(luò)地址，造成與合法的Internet地址發(fā)生沖突，IETF已經(jīng)分配了具體的A類、B類和C類地址供單位內(nèi)部網(wǎng)使用，這些地址為： A類10.0.0.010.255.255.255B類172.16.0.0172.31.255.255C類192.168.0.0192.168.255.255 地址解析地址解析 在一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)中的任何兩臺(tái)主機(jī)之間進(jìn)行通信時(shí)，都必須獲得對(duì)方的物理地址，而使用IP地址的作用就在于，它提供了一種邏輯的地址，能夠使不同網(wǎng)絡(luò)之間的主機(jī)進(jìn)行通信。當(dāng)IP把數(shù)據(jù)從一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)搅硪粋€(gè)物理網(wǎng)絡(luò)之后，就不能完全依靠IP地址了，而要依靠主機(jī)的

5、物理地址。為了完成數(shù)據(jù)傳輸，IP必須具有一種確定目標(biāo)主機(jī)物理地址的方法，也就是說要在IP地址與物理地址之間建立一種映射關(guān)系，而這種映射關(guān)系被稱為“地址解析”子網(wǎng)劃分技術(shù)（子網(wǎng)劃分技術(shù)（Subnetting）子網(wǎng)劃分能夠使單個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址橫跨幾個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)，這些物理網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)稱為子網(wǎng)。可以使用路由器將它們連接起來。劃分子網(wǎng)的原因劃分子網(wǎng)的原因 充分使用地址劃分管理職責(zé)提高網(wǎng)絡(luò)性能子網(wǎng)劃分的層次結(jié)構(gòu)子網(wǎng)劃分的層次結(jié)構(gòu)IP地址是一種層次型的編址方案。通過劃分子網(wǎng)，形成一個(gè)三層的結(jié)構(gòu)，即網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)號(hào)、子網(wǎng)號(hào)和主機(jī)號(hào)號(hào)、子網(wǎng)號(hào)和主機(jī)號(hào)。通過網(wǎng)絡(luò)號(hào)確定了一個(gè)站點(diǎn)，通過子網(wǎng)號(hào)確定一個(gè)物理子網(wǎng)，而通過主機(jī)號(hào)則確定了與子網(wǎng)

6、相連的主機(jī)地址。因此，一個(gè)IP數(shù)據(jù)包的路由就涉及到三部分：傳送到站點(diǎn)、傳送到子網(wǎng)、傳送到主機(jī)。子網(wǎng)具體的劃分方法子網(wǎng)具體的劃分方法對(duì)子網(wǎng)的劃分，可以將單個(gè)網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)號(hào)分為兩個(gè)部分，其中一部分用于子網(wǎng)號(hào)編址，另一部分用于主機(jī)號(hào)編址。劃分子網(wǎng)號(hào)的位數(shù)，取決于具體的需要。若子網(wǎng)號(hào)所占的比特越多，可分配給主機(jī)的位數(shù)就越少，也就是說，在一個(gè)子網(wǎng)中所包含的主機(jī)就越少。比如一個(gè)B類網(wǎng)絡(luò)172.17.0.0，將主機(jī)號(hào)分為兩部分，其中8個(gè)比特用于子網(wǎng)號(hào)，另外8個(gè)比特用于主機(jī)號(hào)，那么這個(gè)B類網(wǎng)絡(luò)就被分為254個(gè)子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)可以容納254臺(tái)主機(jī)。劃分子網(wǎng)后的問題劃分子網(wǎng)后的問題如何區(qū)分這兩個(gè)地址？如何確定兩個(gè)IP

7、地址是否屬于同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)？子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼 子網(wǎng)掩瑪（Subnet Mask）也是一個(gè)“點(diǎn)分十進(jìn)制”表示的32位二進(jìn)制數(shù)，通過子網(wǎng)掩碼，可以指出一個(gè)IP地址中的哪些位對(duì)應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)地址（包括子網(wǎng)地址）、哪些位對(duì)應(yīng)于主機(jī)地址。對(duì)于子網(wǎng)掩碼的取值，通常是將對(duì)應(yīng)于IP地址中網(wǎng)絡(luò)地址（網(wǎng)絡(luò)號(hào)和子網(wǎng)號(hào)）的所有位都設(shè)置為“1”，對(duì)應(yīng)于主機(jī)地址（主機(jī)號(hào)）的所有位都設(shè)置為“0”。 地址類型點(diǎn)分十進(jìn)制表示子網(wǎng)掩碼的二進(jìn)制位A255.0.0.011111111000000000000000000000000B255.255.0.011111111111111110000000000000000C255.255.255.

8、011111111111111111111111100000000通過子網(wǎng)掩碼識(shí)別網(wǎng)絡(luò)地址通過子網(wǎng)掩碼識(shí)別網(wǎng)絡(luò)地址TCP/IP對(duì)子網(wǎng)掩碼和IP地址進(jìn)行“按位與”的操作。經(jīng)過按位與運(yùn)算，可以將每個(gè)IP地址的網(wǎng)絡(luò)地址取出，從而知道兩個(gè)IP地址所對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)。 子網(wǎng)掩碼與主機(jī)子網(wǎng)掩碼與主機(jī)IP地址范圍的計(jì)地址范圍的計(jì)算算子網(wǎng)劃分的規(guī)則子網(wǎng)劃分的規(guī)則 在RFC文檔中，RFC950規(guī)定了子網(wǎng)劃分的規(guī)范，其中對(duì)網(wǎng)絡(luò)地址中的子網(wǎng)號(hào)作了如下的規(guī)定：由于網(wǎng)絡(luò)號(hào)全為“0”代表的是本網(wǎng)絡(luò)，所以網(wǎng)絡(luò)地址中的子網(wǎng)號(hào)也不能全為“0”，子網(wǎng)號(hào)全為“0”時(shí)，表示本子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。由于網(wǎng)絡(luò)號(hào)全為“1”表示的是廣播地址，所以網(wǎng)絡(luò)地址中的

9、子網(wǎng)號(hào)也不能全為“1”，全為“1”的地址用于向子網(wǎng)廣播。子網(wǎng)劃分的步驟子網(wǎng)劃分的步驟在劃分子網(wǎng)之前，需要確定所需要的子網(wǎng)數(shù)和每個(gè)子網(wǎng)的最大主機(jī)數(shù)，有了這些信息后，就可以定義每個(gè)子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)絡(luò)地址（網(wǎng)絡(luò)號(hào)+子網(wǎng)號(hào)）的范圍和主機(jī)號(hào)的范圍。劃分子網(wǎng)的步驟如下：確定需要多少子網(wǎng)號(hào)來唯一標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)上的每一個(gè)子網(wǎng)。確定需要多少主機(jī)號(hào)來標(biāo)識(shí)每個(gè)子網(wǎng)上的每臺(tái)主機(jī)。定義一個(gè)符合網(wǎng)絡(luò)要求的子網(wǎng)掩碼。確定標(biāo)識(shí)每一個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址。確定每一個(gè)子網(wǎng)上所使用的主機(jī)地址的范圍。子網(wǎng)劃分實(shí)例子網(wǎng)劃分實(shí)例確定子網(wǎng)掩碼確定子網(wǎng)掩碼將一個(gè)C類的地址劃分為兩個(gè)子網(wǎng)，必然要從代表主機(jī)號(hào)的第四個(gè)字節(jié)中取出若干個(gè)位用于劃分子網(wǎng)。若取出

10、1位，根據(jù)子網(wǎng)劃分規(guī)則，無法使用。若取出3位，可以劃分6個(gè)子網(wǎng)，似乎可行，但子網(wǎng)的增多也表示了每個(gè)子網(wǎng)容納的主機(jī)數(shù)減少，6個(gè)子網(wǎng)中每個(gè)子網(wǎng)容納的主機(jī)數(shù)為30，而實(shí)際的要求是每個(gè)子網(wǎng)需要51個(gè)主機(jī)號(hào)。若取出2位，可以劃分2個(gè)子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)可容納62個(gè)主機(jī)號(hào)（全為0和全為1的主機(jī)號(hào)不能分配給主機(jī)），因此，取出2位劃分子網(wǎng)是可行的，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.192。 確定標(biāo)識(shí)每一個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址確定標(biāo)識(shí)每一個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址確定每個(gè)子網(wǎng)的主機(jī)地址范圍確定每個(gè)子網(wǎng)的主機(jī)地址范圍 每個(gè)子網(wǎng)中每臺(tái)主機(jī)的地址分配每個(gè)子網(wǎng)中每臺(tái)主機(jī)的地址分配 可變長(zhǎng)子網(wǎng)劃分（可變長(zhǎng)子網(wǎng)劃分（VLSM） 網(wǎng)絡(luò)前綴標(biāo)記法用

11、一種簡(jiǎn)便方法來表示子網(wǎng)掩碼中對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)地址，用網(wǎng)絡(luò)前綴表示：/，定義了網(wǎng)絡(luò)號(hào)的位數(shù)。例如，一個(gè)子網(wǎng)掩碼為255.255.0.0的B類網(wǎng)絡(luò)地址135.41.0.0，用網(wǎng)絡(luò)前綴標(biāo)記法就可以表示為135.41.0.0/16。 地 址 類子網(wǎng)掩碼位網(wǎng) 絡(luò) 前 綴A類11111111 00000000 00000000 00000000/8B類11111111 11111111 00000000 00000000/16C類11111111 11111111 11111111 00000000/24172.31.25.32/18211.66.192.33/27 255.255.255.224123.4.2

12、.6/28255.255.255.2401111 0000=128+64+32+16可變長(zhǎng)子網(wǎng)劃分（可變長(zhǎng)子網(wǎng)劃分（VLSM）在實(shí)際的應(yīng)用中，某一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中需要有不同規(guī)模的子網(wǎng)，比如，一個(gè)單位中的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)包含不同數(shù)量的主機(jī)就需要?jiǎng)?chuàng)建不同規(guī)模的子網(wǎng)。變長(zhǎng)子網(wǎng)劃分是一種用不同長(zhǎng)度的子網(wǎng)掩碼來分配子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)號(hào)的技術(shù)但所有的子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)號(hào)都是惟一的，并能通過對(duì)應(yīng)的子網(wǎng)掩碼進(jìn)行區(qū)分。對(duì)于變長(zhǎng)子網(wǎng)的劃分，實(shí)際上是對(duì)已劃分好的子網(wǎng)做進(jìn)一步劃分，從而形成不同規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)。 可變長(zhǎng)子網(wǎng)劃分（可變長(zhǎng)子網(wǎng)劃分（VLSM）例如：一個(gè)B類的網(wǎng)絡(luò)為135.41.0.0，需要的配置是1個(gè)能容納32000臺(tái)主機(jī)的子網(wǎng)、15個(gè)能容納20

13、00臺(tái)主機(jī)的子網(wǎng)和8個(gè)能容納254臺(tái)主機(jī)的子網(wǎng)。 1個(gè)能容納32000臺(tái)主機(jī)的子網(wǎng) 用主機(jī)號(hào)中的1位進(jìn)行子網(wǎng)劃分，產(chǎn)生兩個(gè)子網(wǎng)，135.41.0.0/17和135.41.128.0/17。這種子網(wǎng)劃分允許每個(gè)子網(wǎng)有多達(dá)32766臺(tái)主機(jī)。選擇135.41.0.0/17作為網(wǎng)絡(luò)號(hào)能滿足1個(gè)子網(wǎng)容納32000臺(tái)主機(jī)的需求。 子 網(wǎng) 編 號(hào)子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)（點(diǎn)分十進(jìn)制）子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)（網(wǎng)絡(luò)前綴）1135.41.0.0 255.255.128.0135.41.0.0/17可變長(zhǎng)子網(wǎng)劃分（可變長(zhǎng)子網(wǎng)劃分（VLSM）(2) 15個(gè)能容納2000臺(tái)主機(jī)的子網(wǎng)再使用主機(jī)號(hào)中的4位對(duì)子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)135.41.128.0/17進(jìn)行子

14、網(wǎng)劃分，就可以劃分16個(gè)子網(wǎng)，即135.41.128.0/21，135.41.136.0/21，135.41.240.0/21，135.41.248.0/21，從這16個(gè)子網(wǎng)中選擇前15個(gè)子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)就可以滿足需求。 子 網(wǎng) 編 號(hào)子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)(點(diǎn)分十進(jìn)制)子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)(網(wǎng)絡(luò)前綴)1135.41.128.0 255.255.248.0135.41.128.0/212135.41.136.0 255.255.248.0135.41.136.0/213135.41.144.0 255.255.248.0135.41.144.0/214135.41.152.0 255.255.248.0135.41.152.0

15、/215135.41.160.0 255.255.248.0135.41.160.0/216135.41.168.0 255.255.248.0135.41.168.0/217135.41.176.0 255.255.248.0135.41.176.0/218135.41.184.0 255.255.248.0135.41.184.0/219135.41.192.0 255.255.248.0135.41.192.0/2110135.41.200.0 255.255.248.0135.41.200.0/2111135.41.208.0 255.255.248.0135.41.208.0/211

16、2135.41.216.0 255.255.248.0135.41.216.0/2113135.41.224.0 255.255.248.0135.41.224.0/2114135.41.232.0 255.255.248.0135.41.232.0/2115135.41.240.0 255.255.248.0135.41.240.0/21可變長(zhǎng)子網(wǎng)劃分（可變長(zhǎng)子網(wǎng)劃分（VLSM）(3) 8個(gè)能容納254臺(tái)主機(jī)的子網(wǎng)再用主機(jī)號(hào)中的3位對(duì)子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)135.41.248.0/21（第（2）步驟中所劃分的第16個(gè)子網(wǎng)）進(jìn)行劃分，可以產(chǎn)生8個(gè)子網(wǎng)。每個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址為135.41.248.0/24，13

17、5.41.249.0/24，135.41.250.0/24，135.41.251.0/24，135.41.252.0/24，135.41.253.0/24，135.41.254.0/24，135.41.255.0/24。每個(gè)子網(wǎng)可以包含254臺(tái)主機(jī)。 子 網(wǎng) 編 號(hào)子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)(點(diǎn)分十進(jìn)制)子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)(網(wǎng)絡(luò)前綴)1135.41.248.0 255.255.255.0135.41.248.0/242135.41.249.0 255.255.255.0135.41.249.0/243135.41.250.0 255.255.255.0135.41.250.0/244135.41.251.0 255.25

18、5.255.0135.41.251.0/245135.41.252.0 255.255.255.0135.41.252.0/246135.41.253.0 255.255.255.0135.41.253.0/247135.41.254.0 255.255.255.0135.41.254.0/248135.41.255.0 255.255.255.0135.41.255.0/24可變長(zhǎng)子網(wǎng)劃分（可變長(zhǎng)子網(wǎng)劃分（VLSM）超網(wǎng)超網(wǎng) 超網(wǎng)：子網(wǎng)的聚合，充分的利用C類IP地址，以減少路由器中的路由條目，從而提高了網(wǎng)絡(luò)的性能。例如，超網(wǎng)202.78.168.0/21聚合了連續(xù)的8個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)地址。C類網(wǎng)絡(luò)地址二 進(jìn) 制 數(shù)202.78.168.011001010 01001110 10101000 00000000202.78.169.011001010 01001110 10101001 0