天津商業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第2章IP地址分配與域名管理

1、1第2章 IP地址分配與域名管理IP協(xié)議原理IP地址的劃分IP地址的動(dòng)態(tài)分配NAT技術(shù)122.1 IP協(xié)議原理IP協(xié)議的主要功能尋址與路由用IP地址來標(biāo)識(shí)Internet的主機(jī)可以指定一臺(tái)計(jì)算機(jī)具有多個(gè)IP地址；分段與重組如果數(shù)據(jù)包的長度超過了規(guī)定的長度，就要對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行分片分片后的IP數(shù)據(jù)包，到達(dá)目的地需要重新組裝234.1 IP協(xié)議原理IP地址為了識(shí)別Internet上的主機(jī)，為Internet上的每一臺(tái)主機(jī)指定一個(gè)地址IP地址是網(wǎng)絡(luò)中主機(jī)的標(biāo)識(shí)，具有惟一性IP地址由32位二進(jìn)制數(shù)組成，為了便于書寫和記憶，通常用“點(diǎn)分十進(jìn)制”來表示如：33每個(gè)數(shù)占一個(gè)字節(jié)（28），每個(gè)數(shù)的取值范圍為025

2、542.1 IP協(xié)議原理域名為了便于記憶和使用，常采用域名來標(biāo)識(shí)主機(jī)域名由多個(gè)以點(diǎn)分開的字符串組成如：Y至少有兩個(gè)字符串輸入域名或IP地址均可訪問網(wǎng)站比如我們要訪問貴州大學(xué)網(wǎng)站，可以使用其IP地址“8”，也可以使用其域名：“”52.1 IP協(xié)議原理DNS DNS 是計(jì)算機(jī)域名系統(tǒng) (Domain Name System ) 的縮寫，它是由解析器以及域名服務(wù)器組成的。域名服務(wù)器是指保存有該網(wǎng)絡(luò)中所有主機(jī)的域名和對(duì)應(yīng)IP地址，并具有將域名轉(zhuǎn)換為IP地址功能的服務(wù)器域名雖然便于人們記憶，但機(jī)器之間只認(rèn)IP地址，它們之間的轉(zhuǎn)換工作稱為域名解析域名解析需要由專門的域名解析服務(wù)器來完成，DNS就是進(jìn)行域名

3、解析的服務(wù)器。 56總目錄 如何將一臺(tái)計(jì)算機(jī)的域名轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的IP地址，即是我們要討論的“IP地址與域名管理”的問題。 在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，通常是用一臺(tái)被稱為域名服務(wù)器DNS的主機(jī)來管理IP地址和域名的，在DNS中，建立一張IP地址與域名對(duì)應(yīng)表，在需要進(jìn)行域名轉(zhuǎn)換時(shí)，查詢這一張DNS表即可。7總目錄 集中管理模式 由于局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍有限，連入的計(jì)算機(jī)數(shù)量有限，用戶IP地址分配、用戶權(quán)限設(shè)置以及IP地址和域名管理都可集中在一臺(tái)主機(jī)上進(jìn)行（如Windows NT或Windows 2000 Server服務(wù)器）。這就是典型的集中管理模式。 集中式管理模式的最大優(yōu)點(diǎn)在于，能保證IP地址及域名的建立

4、、維護(hù)和管理的方便性和使用的高效性。 集中式管理模式實(shí)際上是在服務(wù)器上建立一張用戶登記表，該表中有用戶類型、用戶名、IP地址、域名以及對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的訪問權(quán)限等項(xiàng)目。每個(gè)連接上網(wǎng)的用戶要訪問服務(wù)器或與其他用戶通信時(shí)，都要先查詢這一張表，然后再進(jìn)行相應(yīng)的操作。 8總目錄用戶名用戶類型IP地址域名訪問權(quán)限Admin管理員0G所有Guest1客戶0M只讀Guest2客戶5P只讀Guest1GuestnGuest2IP地址與域名集中式管理模式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙缦聢D所示9總目錄分布式管理模式 對(duì)廣域網(wǎng)絡(luò)，由于其覆蓋范圍廣、連網(wǎng)的計(jì)算機(jī)臺(tái)數(shù)多，若仍用一臺(tái)計(jì)算機(jī)來存放IP地址及域名，可帶來如下問題： l 存儲(chǔ)容量問題

5、：若將全世界數(shù)十億個(gè)用戶的IP地址、域名及相關(guān)信息集中存放在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，其數(shù)據(jù)量相當(dāng)龐大，一臺(tái)計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)容量是不夠的。 l 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率問題：全世界的用戶都要集中到一臺(tái)中心主機(jī)上去查詢通信雙方的IP地址和域名，會(huì)造成嚴(yán)重的線路擁塞、域名服務(wù)器不能響應(yīng)，從而會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓。 l IP地址與域名的建立、維護(hù)，域名與網(wǎng)絡(luò)的管理將非常復(fù)雜。 所以，對(duì)于廣域網(wǎng)絡(luò)，則要用分布式管理模式進(jìn)行域名的管理與服務(wù)。10總目錄 所謂分布式管理，是將網(wǎng)上的IP地址與域名分布存放在地域上不同（不同單位、不同機(jī)構(gòu)、不同地區(qū)甚至不同國家）的主機(jī)上，在結(jié)構(gòu)上，呈樹形分級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 在Internet的域名系統(tǒng)中，共分為五

6、級(jí)管理模式：根域、地理域、機(jī)構(gòu)域、主機(jī)域及分機(jī)域，每一級(jí)都設(shè)有一個(gè)域名服務(wù)器DNS。 根域設(shè)在美國，根域名服務(wù)器只負(fù)責(zé)管理地區(qū)域名； 地區(qū)域名服務(wù)器負(fù)責(zé)管理其下的機(jī)構(gòu)性域名； 機(jī)構(gòu)性域名服務(wù)器負(fù)責(zé)管理其下一級(jí)的主機(jī)域名； 主機(jī)域名服務(wù)器負(fù)責(zé)管理其下一級(jí)的分機(jī)域名。11總目錄美國英國香港中國德國金融科技教育電信清華大學(xué)湖南大學(xué)貴州大學(xué)北京大學(xué)數(shù)學(xué)系化學(xué)系計(jì)科系物理系圖4-7 IP地址及域名分布式管理模式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)根域名地區(qū)域名機(jī)構(gòu)域名主機(jī)域名分機(jī)域名122.2 IP地址的劃分IP地址的組成網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)各類IP地址的范圍各類IP地址的網(wǎng)絡(luò)數(shù)：2nn，網(wǎng)絡(luò)號(hào)的位數(shù)各類IP地址每個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的主機(jī)數(shù)：2m-

7、2m，主機(jī)號(hào)的位數(shù)12132.2 IP地址的劃分IP地址分31A0網(wǎng)絡(luò)號(hào)(7位)主機(jī)號(hào)（24位）B10網(wǎng)絡(luò)號(hào)（14位）主機(jī)號(hào)（16位）C110網(wǎng)絡(luò)號(hào)（21位）主機(jī)號(hào)(8位)D1110組播地址E1111保留地址14154.2 IP地址的劃分特殊的IP地址網(wǎng)絡(luò)地址IP地址中主機(jī)地址部分全為0廣播地址IP地址中主機(jī)地址部分全為1代表路由表的缺省路由或主機(jī)本身55受限廣播或本地廣播15162.2 IP地址的劃分子網(wǎng)劃分和子網(wǎng)掩碼進(jìn)行子網(wǎng)劃分的目的提高IP地址的利用率子網(wǎng)劃分的原理借用主機(jī)地址部分的若干位以作為子網(wǎng)地址16網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)網(wǎng)絡(luò)號(hào)子網(wǎng)號(hào)主機(jī)號(hào)172.2 IP地址的劃分

8、子網(wǎng)劃分實(shí)例17網(wǎng)絡(luò)號(hào)子網(wǎng)號(hào)新的網(wǎng)絡(luò)號(hào)11001010 01111000 01011000 0000000011001010 01111000 01011000 0100000011001010 01111000 01011000 1000000011001010 01111000 01011000 11000000 55182.2 IP地址的劃分子網(wǎng)掩碼用來區(qū)分IP地址中哪些位屬于網(wǎng)絡(luò)地址，哪些位屬于主機(jī)地址通常情況下，子網(wǎng)掩碼由一串連續(xù)的“1”和一串連續(xù)的“0”組成子網(wǎng)掩碼中的“1”表示IP地址中對(duì)應(yīng)的位屬于網(wǎng)絡(luò)地址，“0”則表示主機(jī)地址簡化書寫方式：/2418194.1.2 IP地址的劃

9、分網(wǎng)絡(luò)地址的計(jì)算將IP地址和子網(wǎng)掩碼進(jìn)行“位與”運(yùn)算例：IP地址66 ；子網(wǎng)掩碼24網(wǎng)絡(luò)地址為：1911001010 01111000 01011000 1010011011111111 11111111 11111111 11100000位與11001010 01111000 01011000 10100000 202 120 88 160202.2 IP地址的劃分C類網(wǎng)絡(luò)可能的子網(wǎng)劃分方式及其子網(wǎng)掩碼20子網(wǎng)地址位數(shù)子網(wǎng)數(shù)子網(wǎng)掩碼01122824923824416405324866452最大主機(jī)數(shù)2541266230146221例1：子網(wǎng)的劃分和IP地址的設(shè)計(jì)某公司從網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商處取得網(wǎng)絡(luò)地

10、址/24（子網(wǎng)掩碼為 ）。根據(jù)公司實(shí)際情況，現(xiàn)要求在公司內(nèi)劃分為5個(gè)子網(wǎng)：其中一個(gè)子網(wǎng)有100臺(tái)主機(jī)，另外4個(gè)子網(wǎng)各有20臺(tái)主機(jī)請(qǐng)劃分子網(wǎng)，寫出五個(gè)子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)絡(luò)地址、第一個(gè)主機(jī)地址、最后一個(gè)主機(jī)地址、廣播地址。22相關(guān)概念：子網(wǎng)劃分的實(shí)質(zhì)為了解決網(wǎng)絡(luò)IP不夠用的情況，在，或類網(wǎng)絡(luò)地址中，把原先做主機(jī)號(hào)的位數(shù)拿出若干個(gè)位來作網(wǎng)絡(luò)號(hào)，即把一個(gè)大的網(wǎng)絡(luò)劃分為若干個(gè)小的子網(wǎng)掩碼的作用掩碼是一個(gè)32位二進(jìn)制數(shù)，與劃分后的網(wǎng)絡(luò)地址相對(duì)應(yīng)的，與網(wǎng)絡(luò)號(hào)相對(duì)應(yīng)的部分是1， 與主機(jī)號(hào)相對(duì)應(yīng)的部分是0。在路由表中添加掩碼，告知外界。23本題分析本例題中，是一個(gè)C類地址。要求劃分成：一個(gè)子網(wǎng)100主機(jī)，另外四

11、個(gè)子網(wǎng)20主機(jī)。我們可以先把該網(wǎng)絡(luò)劃分成兩個(gè)子網(wǎng)，一個(gè)給100主機(jī)的子網(wǎng)，一個(gè)給另外各20主機(jī)的四子網(wǎng)。 24（1）先把網(wǎng)絡(luò)分成二個(gè)子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)地址，即：11001000 . 11001000 . 11001000 . 00000000該網(wǎng)絡(luò)地址有8位的主機(jī)號(hào)，劃分子網(wǎng)就是把主機(jī)號(hào)拿出若干位來作網(wǎng)絡(luò)號(hào)。子網(wǎng)內(nèi)主機(jī)數(shù)=2x-2（x是主機(jī)號(hào)的位數(shù)）現(xiàn)在主機(jī)數(shù)是100，要求：2x-2 100，x=7。即在原來8位的主機(jī)號(hào)中，用一位去做網(wǎng)絡(luò)號(hào)，這一位剛好可以標(biāo)識(shí)兩個(gè)子網(wǎng)（0或者1），剩下的7位作為新主機(jī)號(hào)。25劃分出2個(gè)子網(wǎng)子網(wǎng)1： 11001000 . 11001000 . 11001000 . 000

12、00000子網(wǎng)2： 11001000 . 11001000 . 11001000 . 10000000Netmask 11111111 . 11111111 . 11111111 . 10000000子網(wǎng)1分給100臺(tái)主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)使用子網(wǎng)2留給另外各20臺(tái)主機(jī)的四子網(wǎng)使用26（2）再把子網(wǎng)2劃分成四個(gè)子網(wǎng)子網(wǎng)2： 11001000 . 11001000 . 11001000 . 10000000由上面的公式，2x-2=20，可知x=5。即在原來的7位主機(jī)號(hào)中，用2位作網(wǎng)絡(luò)號(hào)，用剩下5位作主機(jī)號(hào)。27即可把子網(wǎng)2： 11001000 . 11001000 . 11001000 . 10000000

13、劃分為四個(gè)子網(wǎng)：子網(wǎng)2.1： 11001000 . 11001000 . 11001000 . 10000000 子網(wǎng)2.2： 11001000 . 11001000 . 11001000 . 10100000 子網(wǎng)2.3： 11001000 . 11001000 . 11001000 . 11000000 子網(wǎng)2.4： 11001000 . 11001000 . 11001000 . 11100000 Netmask 11111111 . 11111111 . 11111111 . 1110000028（3）子網(wǎng)1的詳細(xì)地址子網(wǎng)1： 11001000.11001000.11001000.00

14、000000子網(wǎng)掩碼： 11111111.11111111.11111111.10000000即： 255 . 255 . 255 . 128網(wǎng)絡(luò)地址： 11001000.11001000.11001000.00000000即： 200 . 200 . 200 . 0第一個(gè)主機(jī)地址：11001000.11001000.11001000.00000001最后的主機(jī)地址：11001000.11001000.11001000.01111110廣播地址： 11001000.11001000.11001000.0111111129（4）劃分結(jié)果注：主機(jī)號(hào)全0是網(wǎng)絡(luò)地址，網(wǎng)絡(luò)地址+1是第1個(gè)主機(jī)地址，主機(jī)

15、號(hào)全1是廣播地址，廣播地址-1是最后的主機(jī)地址 30例2：使用4/26劃分A，B，C個(gè)子網(wǎng)，其中A子網(wǎng)能容納30臺(tái)主機(jī)，B子網(wǎng)能容納13臺(tái)主機(jī)，C子網(wǎng)能容納12臺(tái)主機(jī)。請(qǐng)寫出各子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)絡(luò)地址及可用的IP地址段。31解答：4/26 轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制： IP= 00111011. 00010001. 10010100. 01000000 子網(wǎng)掩碼= 11111111. 11111111. 11111111. 11000000 即：92要?jiǎng)澐譃槿齻€(gè)子網(wǎng)，就到主機(jī)地址位借用二位 IP= 00111011. 00010001. 10010100. 01000000 子網(wǎng)掩碼=11111111. 1

16、1111111. 11111111. 11110000 即：4032解答：可劃分出4個(gè)子網(wǎng)：（1）： 00111011. 00010001. 10010100. 01000000網(wǎng)絡(luò)地址：4（2）： 00111011. 00010001. 10010100. 01010000網(wǎng)絡(luò)地址： 0（3）： 00111011. 00010001. 10010100. 01100000網(wǎng)絡(luò)地址： 6（4）： 00111011. 00010001. 10010100. 01110000網(wǎng)絡(luò)地址： 12 33A子網(wǎng)先考慮需要主機(jī)數(shù)最多的第三個(gè)子網(wǎng)的劃分A子網(wǎng)要能容納30臺(tái)主機(jī)，所以需要把1、2 兩個(gè)子網(wǎng)合并為

17、一個(gè)子網(wǎng)，所以子網(wǎng)掩碼為27位網(wǎng)絡(luò)地址：4子網(wǎng)掩碼：24可用的IP地址段為：5 4廣播地址：5 34B子網(wǎng)要能容納13臺(tái)主機(jī)，選用子網(wǎng)3，子網(wǎng)掩碼為28位即：40網(wǎng)絡(luò)地址為：6子網(wǎng)掩碼：40可用的IP地址段為：710廣播地址：11 35C子網(wǎng)要能容納12臺(tái)主機(jī)，選用子網(wǎng)4，子網(wǎng)掩碼為28位即：40網(wǎng)絡(luò)地址為：12子網(wǎng)掩碼：40可用的IP地址段為：1326廣播地址：27 362.3 IP地址的動(dòng)態(tài)分配一、IP地址的分配和管理問題接入互聯(lián)網(wǎng)的每一臺(tái)主機(jī)必須有一個(gè)唯一的IP地址要求所有網(wǎng)絡(luò)用戶都知道如何配置IP地址、配置什么的IP地址當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變化時(shí)，必須逐臺(tái)修改所有主機(jī)的配置特別是面對(duì)一個(gè)大中型網(wǎng)

18、絡(luò)，即使是專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)管理員，也難以通過手工的方式順利完成因此，IP地址的分配和管理需要實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)地、自動(dòng)地管理機(jī)制36372.3 IP地址的動(dòng)態(tài)分配二、DHCP動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議Dynamic Host Configuration Protocol旨在解決大中型局域網(wǎng)中IP地址的配置和管理問題可以為計(jì)算機(jī)自動(dòng)配置IP地址、子網(wǎng)掩碼和缺省網(wǎng)關(guān)還可以配置DNS服務(wù)器、WINS服務(wù)器等參數(shù)3738三、DHCP的分配機(jī)制配置DHCP服務(wù)器，使其能夠提供若干組IP地址當(dāng)有新的計(jì)算機(jī)連接到網(wǎng)絡(luò)上時(shí)，該計(jì)算機(jī)就向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求申請(qǐng)一個(gè)IP地址DHCP服務(wù)器從指定的地址中選擇一個(gè)分配給該計(jì)算機(jī)DHCP提供三種地址

19、分配方式特定分配永久分配租用分配392.3 IP地址的動(dòng)態(tài)分配四、DHCP的優(yōu)點(diǎn)不易出錯(cuò)使用方便易于維護(hù)能提高IP地址的利用率3940總目錄在用戶端，使用下述步驟進(jìn)行動(dòng)態(tài)IP地址配置（以Windows XP系統(tǒng)為例進(jìn)行配置）。在WINDOWS下，執(zhí)行“開始-設(shè)置-網(wǎng)絡(luò)連接-本地連接”，得到如圖4-1所示的屏幕。單擊“屬性”按鈕，得到如圖4-2所示的“本地連接屬性”屏幕。在圖4-2中，選擇“Internet 協(xié)議(TCP/IP)”，單擊“屬性”按鈕，得到“TCP/IP屬性設(shè)置”屏幕，如圖4-3所示。在圖4-3中，選擇“自動(dòng)獲得IP地址”選項(xiàng)，得到如圖4-4所示的屏幕。41總目錄單擊“高級(jí)”42總

20、目錄432.4 NAT技術(shù)一、IP地址嚴(yán)重不足隨著接入Internet的計(jì)算機(jī)數(shù)量的迅速增加，IP地址資源也就愈加顯得捉襟見肘。事實(shí)上，除了中國教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)(CERNET)外，一般用戶幾乎申請(qǐng)不到整段的C類IP地址。即使是擁有幾百臺(tái)計(jì)算機(jī)的大型局域網(wǎng)用戶，申請(qǐng)IP地址時(shí)，所分配的地址也不過只有幾個(gè)或十幾個(gè)IP地址顯然，這樣少的IP地址根本無法滿足網(wǎng)絡(luò)用戶的需求，于是也就產(chǎn)生了NAT技術(shù) 43442.4 NAT技術(shù)二、NAT（Network Address Translation）網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換是將私有（保留）地址轉(zhuǎn)化為合法IP地址的轉(zhuǎn)換技術(shù)它被廣泛應(yīng)用于各種類型Internet接入方式和各種類型的網(wǎng)絡(luò)中NAT不僅解決了lP地址不足的問題，而且還能夠有效地避免來自網(wǎng)絡(luò)外部的攻擊，隱藏并保護(hù)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的計(jì)算機(jī)。 44452.4 NAT技術(shù)公有地址和私有地址公有IP地址 是指在因特網(wǎng)上全球唯一的IP 地址 私有IP地址 是指一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部主機(jī)的IP 地址私有 IP地址不會(huì)在因特網(wǎng)上被分配，可以不必向ISP 或注冊(cè)