網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議-3IP協(xié)議

單元3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議教學(xué)模塊三：IP協(xié)議【知識目標(biāo)】1.掌握IP數(shù)據(jù)報(bào)的格式；2.掌握IP地址的格式，IP地址的分類；3.掌握子網(wǎng)及子網(wǎng)劃分的方法；4.掌握可變長子網(wǎng)掩碼的作用;5.掌握常用網(wǎng)絡(luò)命令的使用；【能力目標(biāo)】1.具備自主學(xué)習(xí)的能力；

2.具備團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力。教學(xué)目標(biāo)TCP/IP協(xié)議棧應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層

IPICMPARPRARP—ICMP（InternetControlMessageProtocol)：提供控制和傳遞消息的功能（但通信時(shí)需用IP封裝）；—ARP（AddressResolutionProtocol)：為已知的IP地址確定網(wǎng)絡(luò)接口層的

MAC地址；—RARP（ReverseAddressResolutionProtocol)：為已知的網(wǎng)絡(luò)接口層MAC

地址確定對應(yīng)的IP地址。

4個(gè)協(xié)議中僅IP具有全網(wǎng)的尋址能力，而ICMP、ARP和RARP均無全網(wǎng)的尋址能力，ICMP需要在不同網(wǎng)絡(luò)之間傳遞，因此必須用IP封裝，ARP

和RARP只在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部進(jìn)行通信，不需要在網(wǎng)絡(luò)之間尋址，所以

無須用IP封裝。網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議IP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層以數(shù)據(jù)報(bào)形式向傳輸層提供面向無連接的服務(wù)。IP協(xié)議定義了用以實(shí)現(xiàn)面向無連接服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)層分組格式，其中包括IP尋址方式。不同網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的主要區(qū)別在數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，如以太網(wǎng)、分組交換網(wǎng)等，它們相互之間不能互通，不能互通的主要原因是因?yàn)樗鼈兯鶄魉蛿?shù)據(jù)的基本單元（“幀”）的格式不同。IP協(xié)議實(shí)際上是一套協(xié)議軟件，它把各種不同“幀”統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成“IP數(shù)據(jù)報(bào)”格式，提供對異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互連的支持。TCP/IP體系中的網(wǎng)絡(luò)層常常也稱為網(wǎng)際層，或IP層。IP協(xié)議不含錯(cuò)誤恢復(fù)的編碼,屬于不可靠的協(xié)議。固定部分可變部分04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識區(qū)分服務(wù)總長度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長度可變）位首部長度數(shù)據(jù)部分?jǐn)?shù)據(jù)部分首部IP數(shù)據(jù)報(bào)首部發(fā)送在前IP數(shù)據(jù)報(bào)格式（20字節(jié)）IP數(shù)據(jù)報(bào)結(jié)構(gòu)一個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)由首部和數(shù)據(jù)兩部分組成。首部的前一部分是固定長度，共20字節(jié)，是所有IP數(shù)據(jù)報(bào)必須具有的。在首部的固定部分的后面是一些可選字段，其長度是可變的。在TCP/IP協(xié)議中，各種數(shù)據(jù)格式通常以32bit(即4字節(jié))為單位描述?？勺儾糠质撞?4816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識區(qū)分服務(wù)總長度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長度可變）位首部長度數(shù)據(jù)部分?jǐn)?shù)據(jù)部分首部IP數(shù)據(jù)報(bào)固定部分發(fā)送在前首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識總長度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長度可變）位首部長度數(shù)據(jù)部分?jǐn)?shù)據(jù)部分首部IP數(shù)據(jù)報(bào)固定部分(20字節(jié))可變部分區(qū)分服務(wù)發(fā)送在前首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識總長度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長度可變）位首部長度數(shù)據(jù)部分固定部分可變部分版本——占4位，指IP協(xié)議的版本目前的IP協(xié)議版本號為4(即IPv4)區(qū)分服務(wù)IP數(shù)據(jù)報(bào)首部的固定部分中的各字段首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識總長度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長度可變）位首部長度數(shù)據(jù)部分固定部分可變部分首部長度——占4位，可表示的最大數(shù)值是15個(gè)單位(一個(gè)單位為4字節(jié))因此IP的首部長度的最大值是60字節(jié)。區(qū)分服務(wù)01234567DTRC未用優(yōu)先級比特首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識總長度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長度可變）位首部長度數(shù)據(jù)部分固定部分可變部分區(qū)分服務(wù)——占8位，用來獲得更好的服務(wù),在舊標(biāo)準(zhǔn)中叫做服務(wù)類型。在一般的情況下都不使用這個(gè)字段。前三比特表示優(yōu)先級，可設(shè)8種優(yōu)先級D比特：表示要求有更低的時(shí)延；T比特：要求有更高的吞吐量R比特：要求有更高的可靠性；C比特：要求選擇代價(jià)更小的路由區(qū)分服務(wù)首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識服務(wù)類型總長度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長度可變）比特首部長度數(shù)據(jù)部分固定部分可變部分總長度——占16bit，指首部和數(shù)據(jù)之和的長度，單位為字節(jié)，因此數(shù)據(jù)報(bào)的最大長度為65535字節(jié)。總長度必須不超過最大傳送單元MTU。(每一種數(shù)據(jù)在鏈路層傳輸都有其自己的幀格式，其中包括數(shù)據(jù)字段的最大長度，在IP層為MTU)IP數(shù)據(jù)報(bào)的長度只有小于或等于網(wǎng)絡(luò)的MTU，才能在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳輸。但是與路由器連接的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)的MTU有不同。

分片：如果IP數(shù)據(jù)報(bào)的尺寸大于將發(fā)往網(wǎng)絡(luò)的MTU值時(shí)，路由器將IP數(shù)據(jù)報(bào)分成若干較小的部分，每個(gè)分片由報(bào)頭區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)兩部分構(gòu)成，每個(gè)分片經(jīng)過獨(dú)立的路由選擇等處理過程，最終到達(dá)目的主機(jī)。

目的主機(jī)接收到所有分片后進(jìn)行重新組裝。

首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識服務(wù)類型總長度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長度可變）比特首部長度數(shù)據(jù)部分固定部分可變部分標(biāo)識(identification)占16bit，用來標(biāo)識分片前的數(shù)據(jù)報(bào)。標(biāo)識是源主機(jī)賦予IP數(shù)據(jù)報(bào)的標(biāo)識符，當(dāng)由于IP數(shù)據(jù)報(bào)長度超出了網(wǎng)絡(luò)能夠接收的最大長度而必須分片時(shí)，將標(biāo)識符字段的值復(fù)制到所有分片中，用以說明這些IP數(shù)據(jù)報(bào)原來是屬于同一個(gè)長IP數(shù)據(jù)報(bào)中，保證最后能夠?qū)⑦@些IP數(shù)據(jù)報(bào)正確組裝。首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識區(qū)分服務(wù)總長度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長度可變）位首部長度數(shù)據(jù)部分固定部分可變部分標(biāo)志(flag)占3位，目前只有兩位有意義。標(biāo)志字段的最低位是MF(MoreFragment)。MF

1表示后面“還有分片”。MF

0表示最后一個(gè)分片。標(biāo)志字段中間的一位是DF(Don'tFragment)。只有當(dāng)DF

0時(shí)才允許分片。

未定義DFMF首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識總長度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長度可變）位首部長度數(shù)據(jù)部分固定部分可變部分片偏移(12位)指出：較長的分組在分片后某分片在原分組中的相對位置。片偏移以8個(gè)字節(jié)為偏移單位。區(qū)分服務(wù)首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識總長度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長度可變）位首部長度數(shù)據(jù)部分固定部分可變部分生存時(shí)間(8位)記為TTL(TimeToLive)數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)絡(luò)中可通過的路由器數(shù)的最大值。區(qū)分服務(wù)分組每經(jīng)過一個(gè)路由器TTL就會被減1，減到0就丟棄。這樣可以避免在出現(xiàn)特殊情況下（如出現(xiàn)長時(shí)間的路由循環(huán)），分組被無限制地轉(zhuǎn)發(fā)首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識總長度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長度可變）位首部長度數(shù)據(jù)部分固定部分可變部分協(xié)議(8位)字段：指出此數(shù)據(jù)報(bào)攜帶的數(shù)據(jù)使用何種協(xié)議以便目的主機(jī)的IP層將數(shù)據(jù)部分上交給哪個(gè)高層協(xié)議?？梢允荌CMP（1）、TCP（6）、UDP（17）等。區(qū)分服務(wù)首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識總長度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長度可變）位首部長度數(shù)據(jù)部分固定部分可變部分首部檢驗(yàn)和(16位)字段采用簡單的計(jì)算方法檢驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)首部的完整性，不檢驗(yàn)數(shù)據(jù)部分。采用累加求補(bǔ)再取其結(jié)果補(bǔ)碼的校驗(yàn)方法。若正確到達(dá)，校驗(yàn)和應(yīng)為0.區(qū)分服務(wù)首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識總長度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長度可變）位首部長度數(shù)據(jù)部分固定部分可變部分源地址和目的地址都各占4字節(jié)區(qū)分服務(wù)IP數(shù)據(jù)報(bào)首部的可變部分首部04816192431版本標(biāo)志生存時(shí)間協(xié)議標(biāo)識總長度片偏移填充首部檢驗(yàn)和源地址目的地址可選字段（長度可變）位首部長度數(shù)據(jù)部分固定部分可變部分區(qū)分服務(wù)任選段：可變長的任選段允許今后的版本包含在當(dāng)前設(shè)計(jì)的頭中未出現(xiàn)的信息，避免使用固定的保留長度，從而可以根據(jù)需要選用。填充段：IP分組頭部必須是4個(gè)字節(jié)長的整數(shù)倍。填充段是為了使現(xiàn)有任選的IP分組滿足四個(gè)字節(jié)長度的整數(shù)倍而設(shè)計(jì)的?！?網(wǎng)際協(xié)議IPIP地址是整個(gè)IP協(xié)議的核心，對路由選擇有著很大影響，IP地址由網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號兩部分組成；在Internet上進(jìn)行尋址：先按IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號將網(wǎng)絡(luò)找到，再按主機(jī)號將主機(jī)找到；TCP/IP(v4)協(xié)議規(guī)定，IP地址用二進(jìn)制來表示，每個(gè)IP地址長32比特，即4個(gè)字節(jié)。為了方便書寫和記憶，通常又采用點(diǎn)分十進(jìn)制標(biāo)識法來表示IP地址。IP地址及分類IP地址的表示方法例如§2網(wǎng)際協(xié)議IP為便于管理，同時(shí)考慮到網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模差異，有的網(wǎng)絡(luò)擁有很多主機(jī)，而有的網(wǎng)絡(luò)主機(jī)數(shù)很少，因此IP地址被劃分成5類：A、B、C、D、E類地址IP地址及分類net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址的分類和組成0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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001net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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001A類地址的網(wǎng)絡(luò)號字段為1字節(jié),最左邊第1位總是0A類地址第一個(gè)字節(jié)的范圍為：00000000（十進(jìn)制數(shù)0）---01111111（127），但是0和127兩個(gè)數(shù)保留使用，不能用做網(wǎng)絡(luò)地址。所以A類地址的第一個(gè)字節(jié)取值為1-126.net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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001B類地址的網(wǎng)絡(luò)號字段為2字節(jié)，前2位總是10。A類地址B類地址的第1個(gè)8位組的取值范圍為：10000000（128）----10111111（191）B類地址第1個(gè)8位組的取值范圍在128到191之間。net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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001C類地址的網(wǎng)絡(luò)號字段

為3字節(jié)，前3位總是110。A類地址C類地址的第1個(gè)8位組的取值范圍為：11000000（192）----11011111（223）C類地址第1個(gè)8位組的取值范圍在192到223之間。net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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001A類地址的主機(jī)號字段

為后3個(gè)字節(jié),但是由于主機(jī)號不能是全0或者全1，所以A類地址的范圍為：A類地址1.0.0.1------54A類網(wǎng)絡(luò):共27-2=126個(gè)A類網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)A類網(wǎng)絡(luò)內(nèi)可以有224-2=16777214臺主機(jī)；用來支持超大型網(wǎng)絡(luò)。net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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001B類地址的主機(jī)號字段為2字節(jié)，B類地址的范圍為：A類地址128.0.0.1------54B類網(wǎng)絡(luò):共214-2個(gè)B類網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)B類網(wǎng)絡(luò)內(nèi)可以有216-2=65534臺主機(jī)；用來支持中大型網(wǎng)絡(luò)。net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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001C類地址的主機(jī)號字段為1字節(jié)，C類地址的范圍為：A類地址192.0.0.1------54C類網(wǎng)絡(luò):共221-2個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)內(nèi)可以有28-2=254臺主機(jī)；用來支持小型網(wǎng)絡(luò)。net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

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0組播地址E類地址保留為今后使用1

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001D類地址是組播地址，

范圍在----55

A類地址net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

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0多播地址E類地址保留為今后使用1

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001E類地址保留為今后使用

A類地址8/31/202333總結(jié)IP地址的分類與地址范圍IP地址分類練習(xí)地址類別網(wǎng)絡(luò)號主機(jī)號004620ABCCB不存在0046復(fù)習(xí)IP協(xié)議主要定義了哪些內(nèi)容？IP分組分為哪兩部分？IP協(xié)議對兩部分內(nèi)容都校驗(yàn)嗎？IP首部又分為哪兩部分？分別占多少字節(jié)？在網(wǎng)絡(luò)層如果IP數(shù)據(jù)報(bào)的尺寸大于將發(fā)往網(wǎng)絡(luò)的MTU值，如何解決？每個(gè)IP地址長多少個(gè)字節(jié)？與MAC地址通過什么協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換？思考對A類地址而言，是否從

到54之間的每個(gè)編號都可作為主機(jī)地址？例如能否作為一個(gè)主機(jī)地址？不能，因?yàn)橹鳈C(jī)號部分不能為全0或者全1。1、廣播地址

所有主機(jī)號部分為“1”的地址是廣播(broadcast)地址。廣播地址只能作為IP報(bào)文的目的地址，表示該報(bào)文的一組接收者，而不能作為源地址使用。分類（兩種）：直接廣播地址(directbroadcast)有限廣播地址(limitedbroadcastaddress)

特殊IP地址網(wǎng)絡(luò)號不全1，主機(jī)號全1的IP地址稱為直接廣播地址。

一臺主機(jī)使用直接廣播地址，可以向任何指定的網(wǎng)絡(luò)直接廣播它的數(shù)據(jù)報(bào)。例如，在子網(wǎng)地址為的網(wǎng)絡(luò)上，55就是該網(wǎng)絡(luò)的廣播地址。協(xié)議規(guī)定，每臺主機(jī)和路由器等都要接收和處理目的地址為本子網(wǎng)廣播地址的數(shù)據(jù)報(bào)。不在這個(gè)子網(wǎng)()內(nèi)的主機(jī)（如IP地址為2的機(jī)器），可以用廣播地址55向該子網(wǎng)上所有的主機(jī)廣播信息。直接廣播地址有限廣播地址

32個(gè)比特全為1的IP地址(即55)被稱為有限廣播地址或本地網(wǎng)廣播地址，該地址被用作在本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部廣播。即該廣播信息不會跨越路由器。組播：又稱多播，是讓一部分主機(jī)接收數(shù)據(jù)報(bào)的傳輸方式；D類IP地址就是組播地址(multicast)，即在

–55范圍內(nèi)的每個(gè)IP地址，實(shí)際上代表一組特定的主機(jī)。組播地址和廣播地址區(qū)別：廣播地址是按主機(jī)的物理位置來劃分的(屬于同一個(gè)子網(wǎng))，而組播地址指定一個(gè)邏輯組，參與該組的機(jī)器可能遍布整個(gè)Internet網(wǎng)，而不要求屬于同一個(gè)子網(wǎng)。組播地址主要用于電視會議、視頻點(diǎn)播等應(yīng)用。我們可以想象一個(gè)由多方參與的電視會議，正在發(fā)言的一方的聲音和圖像要被傳送到其他參與者的主機(jī)上。2、組播地址網(wǎng)絡(luò)地址：主機(jī)號為零的IP地址，表示一個(gè)具體的網(wǎng)絡(luò)號，該地址從來不分配給任何一個(gè)單個(gè)的主機(jī)；

例如，202.112.7.0就是一個(gè)典型的C類網(wǎng)絡(luò)地址，表示該網(wǎng)絡(luò)本身。主機(jī)地址：網(wǎng)絡(luò)號為“0”的IP地址,指的是本網(wǎng)絡(luò)上的某臺主機(jī)。例如，如果一臺主機(jī)(IP地址為3)接收到一個(gè)IP報(bào)文，它的目的地址中網(wǎng)絡(luò)號部分為“0”，而主機(jī)號部分與它自己的地址匹配(即，IP地址為3)，則接收方把該IP地址解釋成為本網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)地址，并接收該IP數(shù)據(jù)報(bào)。（此類數(shù)據(jù)報(bào)，路由器并不轉(zhuǎn)發(fā)）“”====代表本主機(jī)地址。網(wǎng)絡(luò)上任何主機(jī)都可以用它來表示自己。3、“零”地址4、私有IP地址在整個(gè)可分配的地址范圍中，還有一部分保留地址留給各單位內(nèi)部使用，這部分地址是不能在因特網(wǎng)中直接使用的，因此稱為私有地址，而其它可在因特網(wǎng)中直接使用的地址稱為公共地址。擁有私有地址的主機(jī)要接入因特網(wǎng)，必須經(jīng)過地址轉(zhuǎn)換NAT，將私有地址轉(zhuǎn)換為公共地址才可。私有IP地址如下：地址類范圍A類~55B類~55C類~55回送地址127.*.*.*一般用于檢查本地主機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧是否正確加載。

例如測試網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，當(dāng)一個(gè)應(yīng)用程序發(fā)送數(shù)據(jù)給另一個(gè)應(yīng)用程序時(shí)，數(shù)據(jù)向下穿過協(xié)議棧到達(dá)IP軟件，IP軟件把數(shù)據(jù)向上通過協(xié)議棧返回第二個(gè)程序。因此，程序員可以很快地在一臺計(jì)算機(jī)上測試程序邏輯，而無需兩臺計(jì)算機(jī)，也無須通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送包。根據(jù)習(xí)慣，經(jīng)常使用主機(jī)號1，所以常見的回送地址是5.回送地址8/31/202344特殊的IP地址總結(jié)網(wǎng)絡(luò)號主機(jī)號源地址使用目的地址使用說明00可以不可在本網(wǎng)上的本主機(jī)0Host-id可以不可本網(wǎng)上的某主機(jī)全1全1不可可以本地網(wǎng)絡(luò)（局域網(wǎng)）廣播（各路由器均不轉(zhuǎn)發(fā)）Net-id0不可不可某網(wǎng)絡(luò)（某網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識）Net-id全1不可可以對某個(gè)網(wǎng)絡(luò)廣播（某網(wǎng)絡(luò)的廣播地址）127非全0或全1可以可以軟件回送測試（回送地址）10.X.X.X可以可以內(nèi)部局域網(wǎng)保留地址（不進(jìn)入Internet）172.16—172.31X.X可以可以192.168X.X可以可以8/31/202345IP地址由美國Internet信息中心（InterNIC）管理，現(xiàn)在已被IANA（Internet編號管理局）取代。IANA是INTERNET域名系統(tǒng)的最高權(quán)威機(jī)構(gòu)，掌握著INTERNET域名系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、維護(hù)及地址資源分配等方面的絕對權(quán)力。在IANA之下另有3個(gè)分支機(jī)構(gòu)分別負(fù)責(zé)歐洲、亞太地區(qū)、美國與其他地區(qū)的IP地址資源分配與管理。這3個(gè)機(jī)構(gòu)是：RIPE（即設(shè)在比利時(shí)的RéseauxIPEuropéens)，負(fù)責(zé)整個(gè)歐洲地區(qū)的IP地址資源分配與管理；APNIC（即設(shè)在澳大利亞的AsiaPacificNetworkInformationCenter），負(fù)責(zé)亞洲與太平洋地區(qū)的IP地址資源分配與管理；ARIN（即設(shè)在美國的AmericanRegistryforInternetNumbers)，負(fù)責(zé)美國與其他地區(qū)的IP地址資源分配與管理。如果要接入Internet，就必須向IANA或當(dāng)?shù)氐腎ANA分支機(jī)構(gòu)（例如CNNIC）申請一個(gè)IP地址。如果不想接入Internet，只是局域網(wǎng)中使用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行通信，則可以使用內(nèi)部局域網(wǎng)保留地址，只要網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部不沖突就可以了。2023/8/31IP地址的一些重要特點(diǎn)(1)IP地址是一種分等級的地址結(jié)構(gòu)。分兩個(gè)等級的好處是：第一，IP

地址管理機(jī)構(gòu)在分配

IP

地址時(shí)只分配網(wǎng)絡(luò)號，而剩下的主機(jī)號則由得到該網(wǎng)絡(luò)號的單位自行分配。這樣就方便了

IP

地址的管理。第二，路由器僅根據(jù)目的主機(jī)所連接的網(wǎng)絡(luò)號來轉(zhuǎn)發(fā)分組（而不考慮目的主機(jī)號），這樣就可以使路由表中的項(xiàng)目數(shù)大幅度減少，從而減小了路由表所占的存儲空間。2023/8/31IP地址的一些重要特點(diǎn)(2)實(shí)際上IP地址是標(biāo)志一個(gè)主機(jī)（或路由器）和一條鏈路的接口。當(dāng)一個(gè)主機(jī)同時(shí)連接到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)上時(shí)，該主機(jī)就必須同時(shí)具有兩個(gè)相應(yīng)的IP地址，其網(wǎng)絡(luò)號必須是不同的。這種主機(jī)稱為多接口主機(jī)。由于一個(gè)路由器至少應(yīng)當(dāng)連接到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)（這樣它才能將IP數(shù)據(jù)報(bào)從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)），因此一個(gè)路由器至少應(yīng)當(dāng)有兩個(gè)不同的IP地址。2023/8/31IP地址的一些重要特點(diǎn)(3)用轉(zhuǎn)發(fā)器或網(wǎng)橋連接起來的若干個(gè)局域網(wǎng)仍為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，因此這些局域網(wǎng)都具有同樣的網(wǎng)絡(luò)號。(4)所有分配到網(wǎng)絡(luò)號的網(wǎng)絡(luò)，范圍可以是很小的局域網(wǎng)，還是可能覆蓋很大地理范圍的廣域網(wǎng)，都是平等的。8/31/202350互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址BR1222.1.2.0R3R2222.1.3.0LAN3N3N2222.1.4.0222.1.5.0222.1.6.0N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)在同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號必須是一樣的。圖中的網(wǎng)絡(luò)號就是IP地址中的net-id8/31/202351互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址BR1R3R2LAN3N3N2N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)在同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號必須是一樣的。圖中的網(wǎng)絡(luò)號就是IP地址中的net-id8/31/202352互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1.0R1222.1.2.0R3R2222.1.3.0LAN3N3N2222.1.4.0222.1.5.0222.1.6.0N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)在同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號必須是一樣的。圖中的網(wǎng)絡(luò)號就是IP地址中的net-id8/31/202353互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1.0R1222.1.2.0R3R2222.1.3.0LAN3N3N2222.1.4.0222.1.5.0222.1.6.0N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)在同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號必須是一樣的。圖中的網(wǎng)絡(luò)號就是IP地址中的net-id8/31/202354互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1.0R1222.1.2.0R3R2222.1.3.0LAN3N3N2222.1.4.0222.1.5.0222.1.6.0N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)路由器總是具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的IP地址。路由器的每一個(gè)接口都有一個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)號的IP地址。8/31/202355互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1.0R1222.1.2.0R3R2222.1.3.0LAN3N3N2222.1.4.0222.1.5.0222.1.6.0N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)路由器總是具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的IP地址。路由器的每一個(gè)接口都有一個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)號的IP地址。8/31/202356互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1.0R1222.1.2.0R3R2222.1.3.0LAN3N3N2222.1.4.0222.1.5.0222.1.6.0N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)路由器總是具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的IP地址。路由器的每一個(gè)接口都有一個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)號的IP地址。8/31/202357互聯(lián)網(wǎng)中的IP地址B222.1.1.0R1222.1.2.0R3R2222.1.3.0LAN3N3N2222.1.4.0222.1.5.0222.1.6.0N1LAN2LAN1互聯(lián)網(wǎng)兩個(gè)路由器直接相連的接口處，可指明也可不指明IP地址。如指明IP地址，則這一段連線就構(gòu)成了一種只包含一段線路的特殊“網(wǎng)絡(luò)”?，F(xiàn)在常不指明IP地址。小結(jié)：IP地址的分類為內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)保留的地址（全“0”和全“1”的地址保留）A類：--55B類：--55C類：--55類別起始位第一節(jié)范圍網(wǎng)絡(luò)數(shù) 每個(gè)網(wǎng)絡(luò)主機(jī)數(shù) 主機(jī)總數(shù)A類：0+1~127126 224-2=167772142113928964B類：10+128~191214-2=16382216-2=655341073741824C類：110+192~223221-2=209715028-2=254536870912D類：1110+（組播地址，供特殊協(xié)議向選定的節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息用）E類：1111+（保留地址）

總計(jì)2113658 3724541700復(fù)習(xí)如何判斷兩臺主機(jī)是否在同一子網(wǎng)內(nèi)？判斷下列IP地址的用途

55

55

8/31/202360子網(wǎng)劃分技術(shù)在ARPANET的早期，IP地址的設(shè)計(jì)確實(shí)不夠合理。

IP地址空間的利用率有時(shí)很低。給每一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)分配一個(gè)網(wǎng)絡(luò)號會使路由表變得太大因而使網(wǎng)絡(luò)性能變壞。兩級的IP地址不夠靈活。

8/31/202361IP地址分配中出現(xiàn)的問題假定上圖網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)網(wǎng)段只有30臺主機(jī)，則我們應(yīng)該如何為其進(jìn)行IP地址的規(guī)劃?8/31/202362申請3個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)地址利用率的分析：

每個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)擁有254個(gè)主機(jī)地址；.

用掉的地址:3*30=90個(gè)閑置的地址:3*（254-30）=672

利用率：90/（254*3）=11.81%從上可知，對于上例分配3個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)，IP地址利用率太低。是否有更加高效靈活的方法？Solution1&Analysis8/31/202363子網(wǎng)與子網(wǎng)劃分由網(wǎng)絡(luò)管理員將一個(gè)給定的網(wǎng)絡(luò)分為若干個(gè)更小的部分，稱為子網(wǎng)劃分；這些被劃分出來的更小部分被稱為子網(wǎng)(subnet)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)總數(shù)未超出所給定的某類網(wǎng)絡(luò)可容納的最大主機(jī)數(shù)，但內(nèi)部又要?jiǎng)澐殖扇舾蓚€(gè)分段（segment）進(jìn)行管理時(shí)，就可以采用子網(wǎng)劃分的方法。為了創(chuàng)建子網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)管理員需要從原有IP地址的主機(jī)位中借出連續(xù)的若干高位作為子網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識。8/31/202364關(guān)于子網(wǎng)劃分的一個(gè)類比假定同學(xué)們的學(xué)號為：

CCCCSSSS

其中，C代表專業(yè)號，S代表序列號。若一個(gè)專業(yè)太大不方便管理，則通常會采用分班的方法。假定每班的人數(shù)不超過2位數(shù)，如何利用現(xiàn)有的學(xué)號結(jié)構(gòu)標(biāo)識同學(xué)所在的班級，使得通過學(xué)號就能判斷該學(xué)生所在的專業(yè)和班級？保留最后2位作為序列號，借出其中的高2位作為班級標(biāo)識。此時(shí)，同學(xué)們的學(xué)號將變?yōu)椋篊CCCGGSS若要求每班的人數(shù)不超過3位數(shù)，則如何分班？

8/31/202365子網(wǎng)劃分的方法

首先，要明確劃分后需要獲得的子網(wǎng)數(shù)量和每個(gè)子網(wǎng)中所要擁有的主機(jī)數(shù)；確定需要從原主機(jī)位借出的子網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識位數(shù)。根據(jù)全“0”和全“1”IP地址保留的規(guī)定：

原則上，子網(wǎng)劃分時(shí)至少要從主機(jī)位的高位中選擇兩位作為子網(wǎng)絡(luò)位；而同時(shí)保證保留兩位作為主機(jī)位，所以A、B、C類網(wǎng)絡(luò)最多可借出的子網(wǎng)絡(luò)位是不同的，A類至多可借出22位、B類至多可借出14位，C類則最多可借出6位。子網(wǎng)劃分前子網(wǎng)劃分后在IP地址中增加了一個(gè)新的字段：子網(wǎng)標(biāo)識8/31/202366子網(wǎng)絡(luò)位數(shù)與子網(wǎng)數(shù)量、有效子網(wǎng)數(shù)量的對應(yīng)關(guān)系子網(wǎng)絡(luò)位數(shù)(Subnetbits)子網(wǎng)數(shù)量(Subnetnumber)有效子網(wǎng)數(shù)量(validsubnetnumber)121=22-2=0222=44-2=2323=88-2=6424=1616-2=14525=3232-2=30626=6464-2=62727=128128-2=126828=256256-2=254929=512512-2=510…….…8/31/202367最大可出借的子網(wǎng)絡(luò)位數(shù)網(wǎng)絡(luò)類別

默認(rèn)的主機(jī)位數(shù)最大可出借的子網(wǎng)絡(luò)位數(shù)A2422B1614C868/31/202368C類網(wǎng)絡(luò)劃分的例子之一有一個(gè)C類網(wǎng)絡(luò),請將其劃分后供兩個(gè)網(wǎng)段所用。

需要借從主機(jī)位中借出幾位作為子網(wǎng)絡(luò)位？

1位有多少個(gè)子網(wǎng)？

2個(gè)每個(gè)子網(wǎng)的IP地址范圍：

subnet1:X.X.X.00000000-X.X.X.01111111

(-27)

subnet2:X.X.X.10000000-X.X.X.11111111

(28-55)8/31/202369C類網(wǎng)絡(luò)劃分的例子之一(續(xù)1)每個(gè)子網(wǎng)中擁有的最大主機(jī)數(shù)：

128－2＝126個(gè)每個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址？

subnet1:X.X.X.00000000()

subnet2:X.X.X.10000000(28)每個(gè)子網(wǎng)的廣播地址:

subnet1:X.X.X.01111111(27)subnet2:X.X.X.11111111(55)問題在于：至少要從主機(jī)位的高位中選擇兩位作為子網(wǎng)絡(luò)位。

未劃分前的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識未劃分前的廣播地址8/31/202370C類網(wǎng)絡(luò)劃分的例子之一(續(xù)2)規(guī)范的做法應(yīng)該從主機(jī)位借出高2位作為子網(wǎng)絡(luò)位。相應(yīng)地，共有4個(gè)子網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)子網(wǎng)絡(luò)中的最大主機(jī)數(shù)為26－2即62個(gè)。4個(gè)子網(wǎng)中，2個(gè)為可用的子網(wǎng)絡(luò)：

subnet1:X.X.X.00000000-X.X.X.00111111

(-3)

subnet2:X.X.X.01000000-X.X.X.01111111

(4-27)

subnet3:X.X.X.10000000-X.X.X.10111111

(28-91)

subnet4:X.X.X.11000000-X.X.X.11111111

(92-55)不可用8/31/202371課堂練習(xí)假定上圖網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)網(wǎng)段只有30臺主機(jī)，現(xiàn)只申請了一個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)，請利用子網(wǎng)劃分的方法為其進(jìn)行IP地址的分配?8/31/202372第n個(gè)子網(wǎng)地址范圍網(wǎng)絡(luò)地址廣播地址1-1122-32334-54546-27627528-592859660-916091792-239223824-552455注：6個(gè)可用子網(wǎng)，3個(gè)被使用，3個(gè)可作為未來擴(kuò)充之用。InvalidInvalid劃分過程（從主機(jī)位借高3位出來）8/31/202373課堂練習(xí)參考答案（續(xù)1）采用子網(wǎng)劃分技術(shù)后，只需要申請一個(gè)C類地址就足夠了；而且IP地址的利用率從11.81%提高到了71%。

2468/31/202374

地址利用率分析：

有用IP地址:6*30=180個(gè)空閑IP地址:254-180=74IP地址利用率:180/254=71%課堂練習(xí)參考答案（續(xù)2）8/31/202375

（1）可被用于將一個(gè)較大的網(wǎng)絡(luò)分割成若干個(gè)較小的子網(wǎng)絡(luò)，降低了廣播域的大小，改善了網(wǎng)絡(luò)的邏輯結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識位和子網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識位被共同作為網(wǎng)絡(luò)號；只有具有相同網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識位和子網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識位的主機(jī)才被認(rèn)為位于同一網(wǎng)絡(luò)中，并能直接相互通信。（2）在IPV4地址結(jié)構(gòu)中引入了第三個(gè)層次，提高了IP地址分配的靈活性，降低了IP地址的浪費(fèi)率。子網(wǎng)劃分的優(yōu)越性8/31/202376子網(wǎng)劃分引發(fā)的新問題沒有子網(wǎng)劃分技術(shù)之前，具有相同網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識的主機(jī)之間能夠直接進(jìn)行相互通信。引入子網(wǎng)絡(luò)技術(shù)后，必須要具有相同網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識位和子網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識位的主機(jī)才能直接相互通信。最重要的是：主機(jī)或路由設(shè)備如何區(qū)分一個(gè)給定的IP地址是否已被進(jìn)行了子網(wǎng)劃分，并從中分離出有效的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識和子網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識的信息。

8/31/202377子網(wǎng)劃分引發(fā)的新問題舉例給定IP地址，已經(jīng)不能簡單地將視為是一個(gè)A類地址而認(rèn)為其網(wǎng)絡(luò)地址為

：若是進(jìn)行了8位的子網(wǎng)劃分，則其就相當(dāng)于是一個(gè)B類地址且網(wǎng)絡(luò)地址成為；如果是進(jìn)行了16位的子網(wǎng)劃分，則又相當(dāng)于是一個(gè)C類地址并且網(wǎng)絡(luò)地址成為；若是其他位數(shù)的子網(wǎng)劃分，則甚至不能將其歸入任何一個(gè)傳統(tǒng)的IP地址類中，即可能既不是A類地址，也不是B類或C類地址。8/31/202378子網(wǎng)掩碼

子網(wǎng)掩碼(subnetmask)通常與IP地址配對出現(xiàn)，其功能是告知主機(jī)或路由設(shè)備，IP地址的哪一部分代表網(wǎng)絡(luò)號（含網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識與子網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識），哪一部分代表主機(jī)號。子網(wǎng)掩碼使用與IP地址相同的編址格式，即32位長度的二進(jìn)制比特位，也可分為4個(gè)8位組并采用點(diǎn)分十進(jìn)制來表示。規(guī)定：在子網(wǎng)掩碼中，與IP地址中的網(wǎng)絡(luò)位部分對應(yīng)的位取值為“1”，而與IP地址主機(jī)部分對應(yīng)的位取值為“0”。通過將子網(wǎng)掩碼與相應(yīng)的IP地址進(jìn)行按位求“與”運(yùn)算，就可決定給定的IP地址所屬網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址。8/31/202379關(guān)于子網(wǎng)掩碼工作原理的說明如何從二進(jìn)制數(shù)“1011110101”中提取出前面的若干位，如前四位？可以采用“與”“

1”的操作：

1011110101

And1111000000

10110000008/31/202380子網(wǎng)掩碼舉例例1：

/表示該地址中的前8位為網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識部分，后24位表示主機(jī)號，從而網(wǎng)絡(luò)地址為；例2：

/則表示該地址中的前21位為網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識部分，后11位表示主機(jī)部分，從而其網(wǎng)絡(luò)地址為。對于傳統(tǒng)的A、B和C類網(wǎng)絡(luò)，其對應(yīng)的子網(wǎng)掩碼應(yīng)分別為、和。C類網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行不同位的子網(wǎng)劃分后的子網(wǎng)掩碼見右表：子網(wǎng)劃分位數(shù)Subnetmask1282923244405486527548/31/202381B類網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)劃分的總結(jié)借的位數(shù)子網(wǎng)數(shù)有效子網(wǎng)數(shù)每個(gè)子網(wǎng)的主機(jī)數(shù)總的主機(jī)數(shù)子網(wǎng)掩碼121=20215-20(X)222=42214-22(214-2)323=86213-26(213-2)424=1614212-214(212-2)525=3230211-230(211-2)626=6462210-262(210-2)727=12812629-2126(29-2)828=25625428-2254(28-2)929=51251027-2510(27-2)2810210=1024102226-21022(26-2)9211211211-225-2(211-2)(25-2)2412212212-224-2(212-2)(24-2)4013213213-223-2(213-2)(23-2)4814214214-222-2(214-2)

(22-2)5215215215-221-2=0054(x)8/31/202382子網(wǎng)掩碼是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)或一個(gè)子網(wǎng)的重要屬性路由器在和相鄰路由器交換路由信息時(shí)，必須把自己所在網(wǎng)絡(luò)（或子網(wǎng)）的子網(wǎng)掩碼告訴相鄰路由器。路由器的路由表中的每一個(gè)項(xiàng)目，除了要給出目的網(wǎng)絡(luò)地址外，還必須同時(shí)給出該網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼。若一個(gè)路由器連接在兩個(gè)子網(wǎng)上就擁有兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址和兩個(gè)子網(wǎng)掩碼。8/31/202383141.14.010000001111111111111111

11000000例：已知IP地址是4，子網(wǎng)掩碼是。試求網(wǎng)絡(luò)地址。

(a)點(diǎn)分十進(jìn)制表示的IP地址(c)子網(wǎng)掩碼是00000000141.14.72.24141.14.64.0.001001000141.14..24(b)IP地址的第3字節(jié)是二進(jìn)制(d)IP地址與子網(wǎng)掩碼逐位相與(e)網(wǎng)絡(luò)地址（點(diǎn)分十進(jìn)制表示）8/31/202384141.14.01000000111111111111111111100000在上例中，若子網(wǎng)掩碼改為。試求網(wǎng)絡(luò)地址，討論所得結(jié)果。

(a)點(diǎn)分十進(jìn)制表示的IP地址(c)子網(wǎng)掩碼是00000000141.14.72.24141.14.64.0.001001000141.14..24(b)IP地址的第3字節(jié)是二進(jìn)制(d)IP地址與子網(wǎng)掩碼逐位相與(e)網(wǎng)絡(luò)地址（點(diǎn)分十進(jìn)制表示）不同的子網(wǎng)掩碼得出相同的網(wǎng)絡(luò)地址。但不同的掩碼的效果是不同的。

8/31/202385使用子網(wǎng)掩碼的好處是：

不管網(wǎng)絡(luò)有沒有劃分子網(wǎng)，只要把子網(wǎng)掩碼和IP地址進(jìn)行逐位“與”計(jì)算，就能得出網(wǎng)絡(luò)地址來。這樣在路由器處理到來的數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)就可采用同樣的算法?，F(xiàn)在因特網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：所有的網(wǎng)絡(luò)都必須使用子網(wǎng)掩碼，同時(shí)在路由器的路由表中也必須有子網(wǎng)掩碼這一欄。如果一個(gè)網(wǎng)絡(luò)不劃分子網(wǎng)，那么該網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼就使用默認(rèn)子網(wǎng)掩碼。默認(rèn)子網(wǎng)掩碼中1的位數(shù)和IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號字段net-id正好對應(yīng)。根據(jù)這個(gè)規(guī)則，我們很容易寫出常用的三類IP地址的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼如下。

A類地址的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼：B類地址的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼：C類地址的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼：8/31/202386

主機(jī)5和主機(jī)6是否在同一網(wǎng)絡(luò)中，即能否直接相互通信?

正確回答：

不一定，取決于與這些主機(jī)地址相對應(yīng)的子網(wǎng)掩碼。課堂提問8/31/202387關(guān)于課堂提問的分析地址為5/16和6/16的主機(jī)有相同的網(wǎng)絡(luò)號,它們之間可以直接相互通信。注：

為了表達(dá)的方便，在書寫上我們還可以采用諸如“X.X.X.X/Y”的方式來表示IP地址與子網(wǎng)掩碼。其中，每個(gè)“X”分別表示與IP地址中的一個(gè)8位組對應(yīng)的十進(jìn)制值，而“Y”表示子網(wǎng)掩碼中與網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識部分對應(yīng)的位數(shù)。也表示IP地址中網(wǎng)絡(luò)號的位數(shù)。也就是說，前16位為1的子網(wǎng)掩碼(即255.255,0.0)表示沒有進(jìn)行過子網(wǎng)劃分。地址5/24和6/24在第三個(gè)8位組上有不同的取值，說明它們不屬于同一個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò).前24位為1的子網(wǎng)掩碼表示在的網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行過子網(wǎng)劃分。只有子網(wǎng)絡(luò)號也同時(shí)匹配的主機(jī)才能直接相互通信。否則，必須通過路由設(shè)備。8/31/202388Homework1：exerciseB類網(wǎng)絡(luò)：(1)未進(jìn)行子網(wǎng)劃分之前，IP地址中的哪幾位表示主機(jī)號，其網(wǎng)絡(luò)地址、網(wǎng)絡(luò)廣播地址和子網(wǎng)掩碼分別是多少？(2)若對其進(jìn)行4位的子網(wǎng)劃分，則可得到多少個(gè)子網(wǎng)？子網(wǎng)掩碼是多少？每個(gè)子網(wǎng)的IP地址范圍、網(wǎng)絡(luò)地址、廣播地址分別是多少？2.

若要對進(jìn)行子網(wǎng)劃分，使之能為12個(gè)子網(wǎng)提供地址，則應(yīng)如何進(jìn)行劃分？3.某主機(jī)的IP地址為3/27，請問該主機(jī)所屬網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址是多少，其對應(yīng)的廣播地址是多少？8/31/202389習(xí)題解答1.答：(1)在未進(jìn)行子網(wǎng)劃分前，此IP地址中的后16位表示主機(jī)號，其網(wǎng)絡(luò)地址為，網(wǎng)絡(luò)廣播地址為55，子網(wǎng)掩碼為。(2)若對其進(jìn)行4位子網(wǎng)劃分，可得到24=16個(gè)子網(wǎng)，由于此時(shí)網(wǎng)絡(luò)號的位數(shù)20位，在子網(wǎng)掩碼中與網(wǎng)絡(luò)號對應(yīng)的位上全取1，故子網(wǎng)掩碼為：11111111.11111111.11110000.00000000，用點(diǎn)分十進(jìn)制表示為：。每個(gè)子網(wǎng)的IP地址范圍、網(wǎng)絡(luò)地址、廣播地址如下所示:8/31/202390子網(wǎng)IP地址范圍網(wǎng)絡(luò)地址廣播地址~5555~5555~5555~5555~5555~5555~5555~5555~5555~5555~5555~5555~5555~5555~5555~55558/31/2023912.答：根據(jù)題意,要對C類網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行子網(wǎng)劃分,能為12個(gè)子網(wǎng)提供IP地址,由于23<12<24,故要從主機(jī)位中借出4位來,可劃分出24=16個(gè)子網(wǎng),可用子網(wǎng)有14個(gè),正好滿足題意。3.答：根據(jù)題意，IP地址3中前27位為網(wǎng)絡(luò)號，子網(wǎng)掩碼中與網(wǎng)絡(luò)號對應(yīng)位全取1，與主機(jī)號對應(yīng)位全取0，故子網(wǎng)掩碼為：11111111.11111111.11111111.11100000用點(diǎn)分十進(jìn)制表示為：24由于子網(wǎng)掩碼前24位全為1，故與IP地址的前24位按位與運(yùn)算的結(jié)果就是199.5.12，故下面只考慮將93轉(zhuǎn)換成8位二進(jìn)制數(shù)為：01011101，與子網(wǎng)掩碼中后8位11100000進(jìn)行按位與運(yùn)算，得到的結(jié)果為01000000，將其轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)為64，故此主機(jī)所屬網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址為4。將此網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)位全取1，即為此網(wǎng)絡(luò)的廣播地址,轉(zhuǎn)化為點(diǎn)分十進(jìn)制表示為5。8/31/202392Homework2：exercise1.已知一個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)：未進(jìn)行子網(wǎng)劃分之前，IP地址中的哪幾位表示主機(jī)號，其網(wǎng)絡(luò)地址、網(wǎng)絡(luò)廣播地址和子網(wǎng)掩碼分別是多少？若對其進(jìn)行3位的子網(wǎng)劃分，則可得到多少個(gè)子網(wǎng)？每個(gè)子網(wǎng)的IP地址范圍、網(wǎng)絡(luò)地址、廣播地址分別是多少？3、可變長子網(wǎng)掩碼VLSM傳統(tǒng)子網(wǎng)的劃分：有固定長度的子網(wǎng)號，

例如在一個(gè)B類網(wǎng)絡(luò)中要?jiǎng)澐殖?0個(gè)子網(wǎng)

子網(wǎng)掩碼

每個(gè)子網(wǎng)中只能使用211-2=2046個(gè)主機(jī)。

但是在企業(yè)實(shí)際運(yùn)用中，一般情況是A部門可能需要10個(gè)IP地址。B部門需要35個(gè)IP地址。C部門需要80個(gè)IP地址等。子網(wǎng)劃分就不能實(shí)現(xiàn)。假設(shè)既要保證子網(wǎng)個(gè)數(shù)，又要能在每個(gè)子網(wǎng)內(nèi)部設(shè)置任意數(shù)量的主機(jī)，該如何完成？可變長子網(wǎng)掩碼VLSM可變長子網(wǎng)掩碼（VLSM）所謂可變長子網(wǎng)掩碼指的是在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的不同子網(wǎng)中使用不同的子網(wǎng)掩碼。這樣可以解決IP地址浪費(fèi)的問題。將一個(gè)大的B類網(wǎng)絡(luò)分割成8個(gè)子網(wǎng)：0000101000000000后16位0000101100000000子網(wǎng)2子網(wǎng)1子網(wǎng)1子網(wǎng)2子網(wǎng)3子網(wǎng)4子網(wǎng)50001010000100000后16位0001010001000000子網(wǎng)4子網(wǎng)30001010001100000子網(wǎng)5子網(wǎng)6子網(wǎng)7子網(wǎng)80001000010000100后16位0001000010001000子網(wǎng)7子網(wǎng)60001000010001100子網(wǎng)800010000100001000001000010001000子網(wǎng)7子網(wǎng)60001000010001100子網(wǎng)80001010000100000后16位0001010001000000子網(wǎng)4子網(wǎng)30001010001100000子網(wǎng)500001010000000000000101100000000子網(wǎng)2子網(wǎng)1將一個(gè)大的B類網(wǎng)絡(luò)分割成8個(gè)子網(wǎng)：子網(wǎng)/24中網(wǎng)絡(luò)號和子網(wǎng)號占據(jù)24位，主機(jī)號占據(jù)8位，最多可容納254個(gè)主機(jī)；子網(wǎng)32/30中網(wǎng)絡(luò)號和子網(wǎng)號占據(jù)30位，只有兩位主機(jī)位，可表示兩個(gè)主機(jī)號33和34，分別設(shè)置給路由器R1和R0的相應(yīng)端口，只用于實(shí)現(xiàn)兩個(gè)路由器之間的互聯(lián)；子網(wǎng)2/27中網(wǎng)絡(luò)號和子網(wǎng)號占據(jù)27位，主機(jī)號占據(jù)5位，最多可容納30個(gè)主機(jī)。課后習(xí)題我校有6大系，路橋系最大，有電腦30臺，商貿(mào)旅游系最小，只有10臺電腦，其它各系都有28臺電腦，現(xiàn)申請到一個(gè)C類地址段：/24，請按要求劃分子網(wǎng)，使每個(gè)系都滿足要求，且又留有一定余量。并將每個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址、廣播地址及有效主機(jī)IP地址范圍寫出來。解題思路路橋系需6個(gè)主機(jī)位62>30商貿(mào)旅游系需4個(gè)主機(jī)位14>10其余4個(gè)系均需5個(gè)主機(jī)位30>2800100路橋系/2610101011000114/276/2728/2760/27商貿(mào)旅游系92/28(1-62)6個(gè)系劃分子網(wǎng)情況系網(wǎng)絡(luò)地址廣播地址有效IP地址范圍路橋系/263-2商貿(mào)旅游系92/280793-06系34/2755-4系46/27277-26系528/275929-58系660/279161-9000100101010011后8個(gè)比特已經(jīng)使用的IP地址塊節(jié)省出來的IP地址塊IP地址的規(guī)劃與分配首先，分析網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，包括相對獨(dú)立的網(wǎng)段數(shù)量和每個(gè)網(wǎng)段中可能擁有的最大主機(jī)數(shù)，要注意路由器的每一個(gè)接口所連的網(wǎng)段都是一個(gè)獨(dú)立網(wǎng)段。其次，確定使用公用地址還是私有地址，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模確定所需要的網(wǎng)絡(luò)號類別，若采用公有地址還需要向網(wǎng)絡(luò)信息中心（NetworkInformationCenter，簡稱NIC）提出申請并獲得地址使用權(quán)。最后，根據(jù)可用的地址資源進(jìn)行主機(jī)IP地址的分配。IP地址的靜態(tài)分配和動(dòng)態(tài)分配靜態(tài)分配是指由網(wǎng)絡(luò)管理員為用戶指定一個(gè)固定不變的IP地址并手工配置到主機(jī)上；動(dòng)態(tài)分配則通常以客戶機(jī)／服務(wù)器模式通過動(dòng)態(tài)主機(jī)控制協(xié)議（DynamicHostControlProtocol，簡稱DHCP）來實(shí)現(xiàn)。無論選擇何種地址分配方法，都不允許任何兩個(gè)接口擁有相同的IP地址，否則將導(dǎo)致沖突，使得兩臺主機(jī)都不能正常運(yùn)行。Web服務(wù)器、DNS服務(wù)器、FTP服務(wù)器、電子郵件服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)和路由器等都需要靜態(tài)分配IP地址。默認(rèn)網(wǎng)關(guān)默認(rèn)網(wǎng)關(guān)是與源主機(jī)所處網(wǎng)段相連接的路由器接口的IP地址。默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的IP地址必須處在和源主機(jī)相同的網(wǎng)段中。默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的查看方法：方法1.開始菜單中輸入cmd打開dos窗口，然后ipconfig回車就可以查看默認(rèn)網(wǎng)關(guān)了。方法2.控制面板中找到網(wǎng)絡(luò)，打開網(wǎng)絡(luò)連接，點(diǎn)擊詳細(xì)信息就能看到默認(rèn)網(wǎng)關(guān)地址了。小結(jié)本教學(xué)單元里學(xué)習(xí)了以下內(nèi)容：掌握IP數(shù)據(jù)報(bào)的格式；掌握IP地址的格式，IP地址的分類；掌握子網(wǎng)及子網(wǎng)劃分的方法；掌握可變長子網(wǎng)掩碼的作用。補(bǔ)充1：常見的網(wǎng)絡(luò)命令的使用1、ipconfig命令功能：顯示當(dāng)前電腦的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)配置值。通常大家使用它顯示計(jì)算機(jī)中網(wǎng)絡(luò)適配器的IP地址、子網(wǎng)掩碼及默認(rèn)網(wǎng)關(guān)。通常用ipconfig/all，顯示所有網(wǎng)絡(luò)適配器（網(wǎng)卡、撥號連接等）的完整TCP/IP配置信息。與不帶參數(shù)的用法相比，它的信息更全更多，如IP是否動(dòng)態(tài)分配、顯示網(wǎng)卡的物理地址等。2、ping命令功能：測試源主機(jī)到目的主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)連通性。在windows上執(zhí)行Ping命令，系統(tǒng)按照默認(rèn)設(shè)置向目的主機(jī)發(fā)送4個(gè)ICMP數(shù)據(jù)包，該數(shù)據(jù)包向目的主機(jī)提出本地主機(jī)“請求回顯”的要求，目的主機(jī)就要返回一個(gè)“回顯應(yīng)答”，根據(jù)數(shù)據(jù)包的往返信息，就可以推斷網(wǎng)絡(luò)參數(shù)是否設(shè)置正確以及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況。補(bǔ)充1：常見的網(wǎng)絡(luò)命令的使用（1）ping

是回送地址，指本地主機(jī)。使用該地址時(shí)，不進(jìn)行任何網(wǎng)絡(luò)傳輸，僅驗(yàn)證本機(jī)TCP/IP協(xié)議是否正確安裝。（2）ping本地IP地址檢測本機(jī)IP地址是否配置完成以及網(wǎng)卡屬性是否完好。（3）ping局域網(wǎng)內(nèi)其他IP地址檢測本地主機(jī)與局域網(wǎng)中某臺主機(jī)的連通性。如果收到正確的應(yīng)答數(shù)據(jù)包則表明本地網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)卡和載體運(yùn)行正確；否則，需要檢查網(wǎng)絡(luò)中的傳輸介質(zhì)或網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備。（4）ping網(wǎng)關(guān)IP地址檢測本機(jī)到網(wǎng)關(guān)的物理線路是否連通。網(wǎng)關(guān)（gateway）就是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的“關(guān)口”。（5）ping網(wǎng)址檢測是否能夠通過配備的DNS服務(wù)器成功接入Internet。Ping通的情況下會出現(xiàn)該網(wǎng)址對應(yīng)的IP地址，這表明本機(jī)的DNS設(shè)置正確而且DNS服務(wù)器工作正常。（6）Ping目標(biāo)地址–t表示向目標(biāo)IP地址連續(xù)發(fā)送“請求回顯”數(shù)據(jù)包，直到手動(dòng)按CTRL+C組合鍵停止。（7）ping目標(biāo)地址-llength表示向目標(biāo)主機(jī)發(fā)送長度為length的數(shù)據(jù)包，默認(rèn)值為32字節(jié)。（8）Ping目標(biāo)地址-ncount表示向目標(biāo)IP地址發(fā)送數(shù)據(jù)包的次數(shù)為count,默認(rèn)值為4次。

3、tracert命令功能：使用tracert命令不僅能夠顯示從源主機(jī)到目標(biāo)主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)連通性，而且能夠顯示數(shù)據(jù)包從源主機(jī)到目標(biāo)主機(jī)所經(jīng)過的路徑，以及該路徑上各節(jié)點(diǎn)的IP和到達(dá)各節(jié)點(diǎn)所需的時(shí)間。如果數(shù)據(jù)包不能傳遞到目標(biāo)，tracert命令將顯示成功轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的最后一個(gè)路由器。（1）tracert目標(biāo)地址將顯示源主機(jī)到目的主機(jī)之間的路由連接情況。（2）tracert-hmaximum_hops目標(biāo)主機(jī)表示搜索到達(dá)目標(biāo)地址的路徑中前maximum_hops個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)。4、arp命令（1）arp–a用于查看高速緩存中的所有項(xiàng)目。（2）arp–aIP如果有多個(gè)網(wǎng)卡，那么使用arp–a加上接口的IP地址，就可以只顯示與該接口相關(guān)的ARP緩存項(xiàng)目。（3）arp–sIP物理地址可以向ARP高速緩存中人工輸入一個(gè)靜態(tài)條目。該條目在計(jì)算機(jī)引導(dǎo)過程中將保持有效狀態(tài)，或者在出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，人工配置的物理地址將自動(dòng)更新該條目。（4）arp–dIP使用該命令能夠人工刪除一個(gè)靜態(tài)項(xiàng)目。8/31/2023116補(bǔ)充2：下一代IP協(xié)議－IPv6隨著因特網(wǎng)近20年的飛速發(fā)展，特別是一些發(fā)展中國家因特網(wǎng)的興起，IPv4已不能適應(yīng)當(dāng)前的因特網(wǎng)。主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面。（1）IP地址空間短缺。IPv4采用32位編址方案，分A、B、C三類，可供使用的地址總數(shù)為37億。地址數(shù)量看起來很多，由于編址規(guī)則的原因，很多地址無法使用。更為