大學(xué)校園IP規(guī)劃

大學(xué)校園網(wǎng)的IP地址規(guī)劃學(xué)生姓名：指導(dǎo)老師：摘要校園網(wǎng)是一個(gè)典型的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，IP地址規(guī)劃是校園網(wǎng)建設(shè)得一個(gè)重要組成局部，良好的IP地址規(guī)劃能夠有效的網(wǎng)絡(luò)沖突、病毒的擴(kuò)散速度，減少不必要的管理和維護(hù)工作，提高工作效率。IP地址規(guī)劃往往涉及部門需求、IP地址分配、VLAN劃分、VLAN路由、地址轉(zhuǎn)換等多方面的內(nèi)容。為滿足當(dāng)前學(xué)校校園網(wǎng)的實(shí)際功能需求，根據(jù)某大學(xué)校園網(wǎng)的組建原理、技術(shù)特點(diǎn)及大學(xué)校區(qū)的具體需求設(shè)計(jì)了一個(gè)校園網(wǎng)，設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：校園網(wǎng)需求分析、IP地址的分類結(jié)構(gòu)，IP地址編址，IP地址分配。根據(jù)要求在CiscoTracketPacker仿真軟件中完成了IP地址的相關(guān)配置。經(jīng)測試，結(jié)果正確，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目標(biāo)。關(guān)鍵詞校園網(wǎng)；IP地址規(guī)劃；IP地址分配1引言眾所周知，在通訊中，用戶是靠號碼來識別的。同樣，在網(wǎng)絡(luò)中為了區(qū)別不同的計(jì)算機(jī)，也學(xué)要給計(jì)算機(jī)指定一個(gè)號碼，這個(gè)號碼就是“IP地址〞。同時(shí)，在網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)代的今天，面向新的需求和挑戰(zhàn)，為了學(xué)校的科研、教學(xué)、管理技術(shù)水平，為研究開發(fā)和培養(yǎng)高層次人才建立現(xiàn)代化平臺(tái)，Intranet/Internet技術(shù)的高速多媒體校園網(wǎng)已經(jīng)越來越普及。整個(gè)高速多媒體校園網(wǎng)建設(shè)的原那么是"經(jīng)濟(jì)高效、領(lǐng)先實(shí)惠"，既要領(lǐng)先一步，具有開展余地，又要比擬實(shí)惠。校園網(wǎng)是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)于一體的系統(tǒng)，能夠最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的參與性以及積極性。校園網(wǎng)的建設(shè)主要是建立以校園網(wǎng)絡(luò)為根底的行政、教學(xué)及師生之間交互式管理系統(tǒng)，逐步建立學(xué)校信息管理網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)化；為開展網(wǎng)上遠(yuǎn)程教學(xué)、多媒體交互式立體教學(xué)模式的探索提供高速、穩(wěn)定的支持平臺(tái)；逐步建立計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助考試等系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)多媒體課件制作網(wǎng)絡(luò)化，教師備課電子化、多媒體化打好根底；保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開放性、可持續(xù)開展性，便于以后集成視頻會(huì)議、視頻點(diǎn)播等高層次教學(xué)。因此，校園網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，IP地址規(guī)劃至關(guān)重要，校園網(wǎng)的核心交換機(jī)、路由器、效勞器、教師機(jī)、學(xué)生機(jī)等均需合理設(shè)置IP地址。好的IP地址規(guī)劃不僅可以減少網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，還能為以后的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展打下良好的根底。1.1本文主要內(nèi)容目前互聯(lián)網(wǎng)使用的是Internet協(xié)議第4版本即IPv4。IPv4協(xié)議規(guī)定，每個(gè)互聯(lián)網(wǎng)上的主機(jī)和路由器都有一個(gè)32位的IP地址，它包括網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號，這一編碼組合是唯一的。把IP地址分成兩局部的優(yōu)點(diǎn)是使路由器中的路由表不會(huì)太大。路由器不必為每個(gè)目的主機(jī)維持一個(gè)路由選擇表項(xiàng)，而為每個(gè)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)一個(gè)路由選擇表項(xiàng)，當(dāng)進(jìn)行路由時(shí)，只檢查目的地址的網(wǎng)絡(luò)局部。

本文第二節(jié)詳細(xì)介紹了IP地址規(guī)劃設(shè)計(jì)的根本原理。包括IP地址的相關(guān)概念、IP地址的分類、IP地址的分配等內(nèi)容。IPv4常用地址結(jié)構(gòu)分為A、B和C三類。A類地址可用作126個(gè)網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)可容納1600萬個(gè)主機(jī)節(jié)點(diǎn)。B類地址可用作16000個(gè)網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)可容納65000個(gè)主機(jī)節(jié)點(diǎn)。C類地址可用作2百萬左右的網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)可容納254個(gè)主機(jī)節(jié)點(diǎn)。為何當(dāng)前的IP地址缺乏，ROAD小組研究后認(rèn)為主要原因是IPv4B類地址空間耗盡和地址分配的非分級結(jié)構(gòu)導(dǎo)致平面的路由空間。

當(dāng)1981年9月TCP/IP協(xié)議開始發(fā)布時(shí)，當(dāng)時(shí)互聯(lián)網(wǎng)上大約只有1000臺(tái)主機(jī)，并且?guī)缀跛械闹鳈C(jī)都是基于時(shí)分系統(tǒng)的大型機(jī)，為單個(gè)用戶設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)幾乎不存在。因此在當(dāng)時(shí)IPv4所擁有的40億個(gè)地址簡直就是天文數(shù)字，在分配IP地址時(shí)也就沒必要太保守，從而導(dǎo)致早期的地址分配方案不盡合理，浪費(fèi)比擬嚴(yán)重。例如，申請到一個(gè)B類地址的用戶單位，理論上可以用約65000個(gè)IP地址，但實(shí)際上接入的沒有這么多主機(jī)。這也就意味著相當(dāng)一局部IP地址被閑置，并且不能被再分配。另外由于歷史的原因，美國一些大學(xué)和公司占用了大量的IP地址，例如MIT、IBM和AT&T分別占用了1600多萬，1700多萬和1900多萬個(gè)IP地址，而分配給象中國這么大國家所用的地址量還不如美國一個(gè)大學(xué)。由此導(dǎo)致一方面大量的IP地址被浪費(fèi)，另一方面在互聯(lián)網(wǎng)快速開展的國家如歐洲、日本和中國得不到足夠的IP地址。最后導(dǎo)致互聯(lián)網(wǎng)地址耗盡和路由表爆炸。到目前為止，A類和B類地址已經(jīng)用完，只有C類地址還有余量。為了緩解地址危機(jī)的發(fā)生，相應(yīng)地產(chǎn)生了兩種新的技術(shù)無類型網(wǎng)絡(luò)區(qū)域路由技術(shù)CIDR和網(wǎng)絡(luò)地址翻譯技術(shù)NAT。現(xiàn)結(jié)合校園網(wǎng)的具體情況，完成需求分析；掌握IP地址的編址技術(shù);掌握IP地址的獲取、分配方法；合理使用私有地址和公用地址。1.2設(shè)計(jì)平臺(tái)Windows操作系統(tǒng)；CiscoTracketPacker仿真軟件2設(shè)計(jì)原理2.1IP地址的相關(guān)概念I(lǐng)P〔InternetProtocol〕，意思是“網(wǎng)絡(luò)之間互連的協(xié)議〞，也就是為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互相連接進(jìn)行通信而設(shè)計(jì)的協(xié)議。IP地址是設(shè)備的邏輯地址，位于OSI參考模型的第三層，全網(wǎng)唯一標(biāo)志，分級地址結(jié)構(gòu)〔多維地址空間〕，由軟件設(shè)定，具有很大的靈活性，可在全網(wǎng)范圍內(nèi)尋址。IP地址在網(wǎng)絡(luò)層提供了一種統(tǒng)一的地址格式，在統(tǒng)一管理下進(jìn)行分配，保證每一個(gè)地址對應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)上的一臺(tái)主機(jī)，屏蔽了MAC地址之間的差異，保證網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通。根據(jù)TCP/IP協(xié)議規(guī)定，IP地址是由32位二進(jìn)制數(shù)組成，而且在網(wǎng)絡(luò)上是唯一的。人們?yōu)榱朔奖阌洃?，就將組成計(jì)算機(jī)IP地址的32位二進(jìn)制數(shù)分成四段，每段8位，中間用小數(shù)點(diǎn)隔開，然后將每八位二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)。IP地址簡單的說就是計(jì)算機(jī)在上網(wǎng)時(shí)在網(wǎng)絡(luò)中所用的標(biāo)識號，這個(gè)標(biāo)識號在全球范圍內(nèi)是唯一的，IP地址分為網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)名兩局部，具體的劃分方法是由子網(wǎng)掩碼來決定的。子網(wǎng)掩碼就是用來從IP地址解析出網(wǎng)絡(luò)地址的一組號碼。所有的IP地址都由國際組織NIC〔NetworkInformationCenter〕負(fù)責(zé)統(tǒng)一分配，目前全世界共有三個(gè)這樣的網(wǎng)絡(luò)信息中心：INTERNIC：負(fù)責(zé)美國及其它地區(qū)RIPE-NIC：負(fù)責(zé)歐洲地區(qū)APNIC：負(fù)責(zé)亞太地區(qū)，總部設(shè)在日本東京大學(xué)。在需求分析的根底上進(jìn)行IP規(guī)劃、劃分子網(wǎng)，設(shè)計(jì)子網(wǎng)地址、掩碼和網(wǎng)關(guān)，為每個(gè)子網(wǎng)中的計(jì)算機(jī)指定IP地址；在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，IP地址方案的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，好的IP地址方案不僅可以減少網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，還能為以后的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展打下良好的根底。IP地址的合理是保證網(wǎng)絡(luò)順利運(yùn)行和網(wǎng)絡(luò)資源有效利用的關(guān)鍵。校區(qū)IP地址的分配應(yīng)該盡可能地利用申請到的地址空間，充分考慮到地址空間的合理使用，保證實(shí)現(xiàn)最正確的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)地址分配及業(yè)務(wù)流量的均勻分布。具體地來說IP地址的合理規(guī)劃有如下的意義：〔1〕減少對各種資源〔內(nèi)存、CPU的處理能力以及網(wǎng)絡(luò)帶寬等〕的需求——IP地址的合理規(guī)劃有利于網(wǎng)絡(luò)中路由的會(huì)聚，因而可以使得路由器中的路由表數(shù)目以及鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫等占用的內(nèi)存減少，同時(shí)更新所占用的網(wǎng)絡(luò)帶寬也降低了；〔2〕有利于IP地址空間的合理使用；〔3〕優(yōu)化業(yè)務(wù)流量的分布；〔4〕有利于故障診斷。IP地址空間的分配與合理使用與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)組織及路由政策有非常密切的關(guān)系，將對校區(qū)網(wǎng)的可用性、可靠性與有效性產(chǎn)生顯著影響，應(yīng)充分考慮本地網(wǎng)對IP地址的需求，以滿足未來業(yè)務(wù)開展對IP地址的需求。2.2IP地址分類我們把計(jì)算機(jī)的IP地址也分成兩局部，分別為網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識〔net-id〕和主機(jī)標(biāo)識〔host-id〕。同一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)上的所有主機(jī)都用同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識，網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)主機(jī)〔包括網(wǎng)絡(luò)上工作站、效勞器和路由器等〕都有一個(gè)主機(jī)標(biāo)識與其對應(yīng)。這樣IP地址的4個(gè)字節(jié)劃分為2個(gè)局部，一局部用以標(biāo)明具體的網(wǎng)絡(luò)段，即網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識；另一局部用以標(biāo)明具體的節(jié)點(diǎn)，即主機(jī)標(biāo)識，也就是說某個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的特定的計(jì)算機(jī)號碼。IP地址分為公有IP地址和私有IP地址。公有地址〔Publicaddress，也可稱為公網(wǎng)地址〕由InternetNIC〔InternetNetworkInformationCenter因特網(wǎng)信息中心〕負(fù)責(zé)。這些IP地址分配給注冊并向InternetNIC提出申請的組織機(jī)構(gòu)。通過它直接訪問因特網(wǎng)，它是廣域網(wǎng)范疇內(nèi)的。私有地址〔Privateaddress，也可稱為專網(wǎng)地址〕屬于非注冊地址，專門為組織機(jī)構(gòu)內(nèi)部使用，它是局域網(wǎng)范疇內(nèi)的，出了所在局域網(wǎng)是無法訪問因特網(wǎng)的。IP地址是IP協(xié)議用來標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)中主機(jī)、路由器和網(wǎng)關(guān)等設(shè)備的不同接口。IP地址就相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口的身份證。從網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)考慮，一個(gè)IP地址必須指明兩點(diǎn)：屬于哪個(gè)網(wǎng)絡(luò)，是這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的哪臺(tái)主機(jī)，因此IP地址的結(jié)構(gòu)為“網(wǎng)絡(luò)號＋主機(jī)號〞，其網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址的位數(shù)因網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模大小而不同，把32位地址信息設(shè)成五種定位的劃分方式，分別對應(yīng)于A類、B類、C類、D類、E類IP地址。如圖2-1所示。圖2-1IP地址分類從圖2-1可以看出：〔1〕A類、B類和C類地址的網(wǎng)絡(luò)字段分別為1,3和3字節(jié)長，而在網(wǎng)絡(luò)字段的最前面有1~3位的類別位，其數(shù)值分別規(guī)定為0，10，和110?！?〕A類、B類和C類地址的主機(jī)字段分別為3個(gè)、2個(gè)和1個(gè)字節(jié)長。A類地址：范圍從0~127，0是保存的并且表示所有IP地址，而127也是保存的地址，并且是用于測試環(huán)回用的。因此A類地址的范圍其實(shí)是從1-126之間。如：，第一段號碼為網(wǎng)絡(luò)號碼，剩下的三段號碼為本地計(jì)算機(jī)的號碼。轉(zhuǎn)換為2進(jìn)制來說，一個(gè)A類IP地址由1字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址和3字節(jié)主機(jī)地址組成，網(wǎng)絡(luò)地址的最高位必須是“0〞，地址范圍從到?？捎玫腁類網(wǎng)絡(luò)有126個(gè)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)能容納1億多個(gè)主機(jī)(2的24次方的主機(jī)數(shù)目)，子網(wǎng)掩碼來進(jìn)行區(qū)別：B類地址：范圍從128~191，如，第一和第二段號碼為網(wǎng)絡(luò)號碼，剩下的2段號碼為本地計(jì)算機(jī)的號碼。轉(zhuǎn)換為2進(jìn)制來說，一個(gè)B類IP地址由2個(gè)字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址和2個(gè)字節(jié)的主機(jī)地址組成，網(wǎng)絡(luò)地址的最高位必須是“10〞，地址范圍從到55。可用的B類網(wǎng)絡(luò)有16382個(gè)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)能容納6萬多個(gè)主機(jī)，以子網(wǎng)掩碼來進(jìn)行區(qū)別。C類地址：范圍從192~223，如，第一，第二，第三段號碼為網(wǎng)絡(luò)號碼，剩下的最后一段號碼為本地計(jì)算機(jī)的號碼。轉(zhuǎn)換為2進(jìn)制來說，一個(gè)C類IP地址由3字節(jié)的網(wǎng)絡(luò)地址和1字節(jié)的主機(jī)地址組成，網(wǎng)絡(luò)地址的最高位必須是“110〞。范圍從到55。C類網(wǎng)絡(luò)可達(dá)209萬余個(gè)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)能容納254個(gè)主機(jī)。以子網(wǎng)掩碼來進(jìn)行區(qū)別。D類地址：范圍從224~239，D類IP地址第一個(gè)字節(jié)以“1110〞開始，它是一個(gè)專門保存的地址。它并不指向特定的網(wǎng)絡(luò)，目前這一類地址被用在多點(diǎn)播送(Multicast)中。多點(diǎn)播送地址用來一次尋址一組計(jì)算機(jī)，它標(biāo)識共享同一協(xié)議的一組計(jì)算機(jī)。E類地址：范圍從240~254，以“11110〞開始，為將來使用保存。全零(“〞)地址對應(yīng)于當(dāng)前主機(jī)。全“1〞的IP地址(“〞)是當(dāng)前子網(wǎng)的播送地址。在日常網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，根本是都在使用B,C兩大類地址，而A,D,E這3類地址都不大可能被使用到。子網(wǎng)掩碼的簡單表達(dá)：子網(wǎng)掩碼是一個(gè)32位地址，用于屏蔽IP地址的一局部以區(qū)別網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識和主機(jī)標(biāo)識，并說明該IP地址是在局域網(wǎng)上，還是在遠(yuǎn)程網(wǎng)上。以上述IP地址為例來說明一下，比方一個(gè)C類IP地址，子網(wǎng)掩碼為(轉(zhuǎn)換2進(jìn)制，255在2進(jìn)制表示8個(gè)1，也就是全部占滿).這楊的寫法表示，這個(gè)C類IP地址的網(wǎng)絡(luò)號碼為192.168.0而起主機(jī)地址為1。在這么多網(wǎng)絡(luò)IP中，國際規(guī)定有一局部IP地址是用于我們的局域網(wǎng)使用，也就是屬于私網(wǎng)IP，不在公網(wǎng)中使用的，留用的內(nèi)部私有地址目前主要有以下幾類，他們的范圍是：～552.3子網(wǎng)的劃分〔1〕劃分子網(wǎng)的原因：標(biāo)準(zhǔn)分類的IP地址存在兩個(gè)問題：①IP地址的有效利用率問題②路由器的工作效率問題提出子網(wǎng)概念的根本思想是：允許將網(wǎng)絡(luò)劃分成多個(gè)局部供內(nèi)部使用，但是對于外部仍然像一個(gè)網(wǎng)絡(luò)一樣。子網(wǎng)〔Subnet〕是在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上，用路由器連接的網(wǎng)段。同一子網(wǎng)內(nèi)的IP地址必須具有相同的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識。例如圖2-1所示。圖2-1子網(wǎng)原理圖需要進(jìn)行子網(wǎng)規(guī)劃一般兩種情況：

(1)給定一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，整網(wǎng)絡(luò)地址可知，需要將其劃分為假設(shè)干個(gè)小的子網(wǎng)。

(2)全新網(wǎng)絡(luò)，自由設(shè)計(jì)，需要自己指定整網(wǎng)絡(luò)地址。劃分子網(wǎng)技術(shù)的要點(diǎn)是：①

三級層次的IP地址：網(wǎng)絡(luò)號、子網(wǎng)號、主機(jī)號；②

同一個(gè)子網(wǎng)中所有的主機(jī)必須使用相同的子網(wǎng)號；③

子網(wǎng)的概念可以應(yīng)用于A、B、C類中的任意一類IP地址中；④

子網(wǎng)之間的距離必須很近?！矎穆酚善鞯墓ぷ餍士紤]〕。

根據(jù)2.1節(jié)我們知道：A類地址的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼是；B類地址的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼是；C類地址的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼是。現(xiàn)在以B類地址為例，劃分的子網(wǎng)數(shù)見表1所示。表1B類地址的子網(wǎng)劃分子網(wǎng)號的位數(shù)子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)數(shù)每個(gè)子網(wǎng)的主機(jī)數(shù)2216382368190414409453020466621022由上表可知：假設(shè)子網(wǎng)號有n位，那么有2n種排法，除去全0和全1的兩種情況，就得出子網(wǎng)數(shù)為2n-2個(gè)。2.4無分類編址CIDR〔構(gòu)成超網(wǎng)〕CIDR〔ClasslessInter-DomainRouting，無類型域間選路〕是一個(gè)在Internet上創(chuàng)立附加地址的方法，這些地址提供應(yīng)效勞提供商〔InternetServiceProvider，ISP〕，再由ISP分配給客戶。CIDR將路由集中起來，使一個(gè)IP地址代表主要骨干提供商效勞的幾千個(gè)IP地址，從而減輕Internet路由器的負(fù)擔(dān)。CIDR對原來用于分配A類、B類和C類地址的有類別路由選擇進(jìn)程進(jìn)行了重新構(gòu)建。CIDR用13-27位長的前綴取代了原來IP地址結(jié)構(gòu)對網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識局部的限制〔3類地址的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識局部分別被限制為8位、16位和24位〕。在管理員能分配的地址塊中，主機(jī)數(shù)量范圍從32~500,000，從而能更好地滿足機(jī)構(gòu)對地址的特殊需求。無類域間路由的特點(diǎn)：①CIDR使用“網(wǎng)絡(luò)前綴〞代替“網(wǎng)絡(luò)號+子網(wǎng)號〞，形成新的無分類的二級地址結(jié)構(gòu)，即IP地址表示為：網(wǎng)絡(luò)前綴+主機(jī)號。②CIDR不在使用子網(wǎng)的概念。③

CIDR使用斜線記法，即用CIDR給出的IP地址/20，表示32位地址中，前20位是網(wǎng)絡(luò)前綴，后12位是主機(jī)號。④

CIDR將網(wǎng)絡(luò)前綴相同的連續(xù)的IP地址組成一個(gè)“CIDR地址塊〞。⑤

CIDR的播送地址采用原來的方法，將主機(jī)號置為全1，就是特定網(wǎng)絡(luò)的播送地址。

在CIDR技術(shù)中，常使用子網(wǎng)掩碼中表示網(wǎng)絡(luò)號二進(jìn)制位的長度來區(qū)分一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址塊的大小，稱為CIDR前綴。如IP地址，子網(wǎng)掩碼可表示成/24；IP地址8，子網(wǎng)掩碼可表示成8/16；IP地址，子網(wǎng)掩碼40可表示成/28等。

CIDR可以用來做IP地址匯總〔或稱超網(wǎng)，Supernetting〕。在未作地址匯總之前，路由器需要對外聲明所有的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)IP地址空間段。這將導(dǎo)致Internet核心路由器中的路由條目非常龐大〔接近10萬條〕。采用CIDR地址匯總后，可以將連續(xù)的地址空間塊總結(jié)成一條路由條目。路由器不再需要對外聲明內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的所有IP地址空間段。這樣，就大大減小了路由表中路由條目的數(shù)量。2.5IP地址的分配IP地址的分配：IP地址是一種非常重要的網(wǎng)絡(luò)資源。IP地址是一種非常重要的網(wǎng)絡(luò)資源。兩種分配IP地址的方法：靜態(tài)分配IP地址和動(dòng)態(tài)分配IP地址。靜態(tài)分配IP地址，對于一個(gè)設(shè)立了因特網(wǎng)效勞的組織機(jī)構(gòu)，由于其主機(jī)對外開放了諸如WWW、FTP、mail等訪問主機(jī)對外開放了諸如WWW、FTP、E-mail等訪問效勞，通常要對外公布一個(gè)固定的IP地址，以方便效勞，通常要對外公布一個(gè)固定的IP地址，以方便用戶訪問。當(dāng)然，數(shù)字IP不便記憶和識別，人們更習(xí)慣于通當(dāng)然，數(shù)字IP不便記憶和識別，人們更習(xí)慣于通過域名來訪問主機(jī)，而域名實(shí)際上仍然需要被域名效勞器〔DNS〕翻譯為IP地址。例如，你的主名效勞器〔DNS〕翻譯為IP地址。例如，你的主頁地址是://sohu/，用戶可以方便地頁地址://sohu/，用戶可以方便地記憶和使用，而域名效勞器會(huì)將這個(gè)域名翻譯為32，這才是你在網(wǎng)上的真正地址。動(dòng)態(tài)分配IP地址對于大多數(shù)撥號上網(wǎng)的用戶，由于其上網(wǎng)時(shí)間和空間的離散性，為每個(gè)用戶分配一個(gè)固定的IP地空間的離散性，為每個(gè)用戶分配一個(gè)固定的IP地址〔靜態(tài)IP〕是非常不可取的，這將造成IP地址址〔靜態(tài)IP〕是非常不可取的，這將造成IP地址資源的極大浪費(fèi)。因此這些用戶通常會(huì)在每次撥通ISP的主機(jī)后，自因此這些用戶通常會(huì)在每次撥通ISP的主機(jī)后，自動(dòng)獲得一個(gè)動(dòng)態(tài)的IP地址，該地址當(dāng)然不是任意動(dòng)獲得一個(gè)動(dòng)態(tài)的IP地址，該地址當(dāng)然不是任意的而是該ISP申請的網(wǎng)絡(luò)ID和主機(jī)ID的合法區(qū)間的,而是該ISP申請的網(wǎng)絡(luò)ID和主機(jī)ID的合法區(qū)間中的某個(gè)地址。撥號用戶任意兩次連接時(shí)的IP地中的某個(gè)地址。撥號用戶任意兩次連接時(shí)的IP地址很可能不同，但是在每次連接時(shí)間內(nèi)IP地址很可能不同，但是在每次連接時(shí)間內(nèi)IP地址不變。2.6IP地址的分配原那么〔1〕通常局域網(wǎng)計(jì)算機(jī)和路由器的端口需要分配IP地址。〔2〕處于同一個(gè)播送域的主機(jī)或路由器的IP地址的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識必須相同?！?〕用交換機(jī)互聯(lián)的網(wǎng)段是同一個(gè)播送域，如果在交換機(jī)上使用了虛擬局域網(wǎng)技術(shù)，那么不同的VLAN是不同的播送域，處于不同VLAV的主機(jī)，IP地址網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識不同。〔4〕路由器不同的端口連接的是不同的播送域，路由器依靠路由表，連接不同播送域?！?〕路由器總是擁有兩個(gè)或兩個(gè)以上的IP地址，且網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識不同?！?〕兩個(gè)路由器直接相連的端口，可以指明也可不指明IP地址。3設(shè)計(jì)內(nèi)容3.1需求分析隨著現(xiàn)代化教學(xué)活動(dòng)的開展和與國內(nèi)外教學(xué)機(jī)構(gòu)交往的增多，對通過Internet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交流的需求越來越迫切，為促進(jìn)教學(xué)的方便管理和進(jìn)一步發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力，校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成為現(xiàn)代教育機(jī)構(gòu)的必然選擇。然而，校園網(wǎng)絡(luò)的主干所承當(dāng)?shù)男畔⒘髁亢艽?，校園網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)的目標(biāo)是在校園內(nèi)實(shí)現(xiàn)多媒體教學(xué)、教務(wù)管理、通信、雙向視頻點(diǎn)播〔VOD〕等信息共享功能，能實(shí)現(xiàn)辦公的自動(dòng)化、無紙化。能通過與Internet的互聯(lián)，為全校師生提供國際互聯(lián)網(wǎng)上的各種效勞。教師可以制作多媒體課件以及在網(wǎng)上保存和查詢教學(xué)資源，能對學(xué)生進(jìn)行多媒體教學(xué)和通過網(wǎng)絡(luò)對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)與考查等。學(xué)生也可以通過在網(wǎng)上瀏覽和查詢網(wǎng)上學(xué)習(xí)資源，從而可以更好地進(jìn)行學(xué)習(xí)，校園網(wǎng)能為學(xué)校的信息化建設(shè)打下根底。根據(jù)某大學(xué)校園實(shí)際情況，其主要應(yīng)用需求分析如下：〔1〕用戶的應(yīng)用需求：所有用戶可以方便地瀏覽和查詢局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)上的學(xué)習(xí)資源，通過WWW效勞器、電子郵件效勞器、文件效勞器、遠(yuǎn)程登錄等實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)，此外為教務(wù)處提供教務(wù)管理、學(xué)籍管理、辦公管理等?！?〕通信需求：通過E-mail及網(wǎng)上BBS以及其它網(wǎng)絡(luò)功能滿足全院師生的通信與信息交換的要求，提供文件數(shù)據(jù)共享、電子郵箱效勞等?！?〕信息點(diǎn)和用戶需求：按照要求某校園網(wǎng)內(nèi)信息點(diǎn)總數(shù)為N個(gè)，其中教學(xué)區(qū)為〔XX個(gè)〕，生活區(qū)為〔XX個(gè)〕，電子郵件效勞器、文件效勞效勞器等為內(nèi)部單位效勞，WWW效勞器、遠(yuǎn)程登錄等實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)，從外部網(wǎng)站獲得資源?！?〕性能需求：此校園網(wǎng)絡(luò)支持學(xué)校的日常辦公和管理，包括：辦公自動(dòng)化、圖書管理、檔案管理、學(xué)生管理、教學(xué)管理、財(cái)務(wù)管理、物資管理等。支持網(wǎng)絡(luò)多媒體學(xué)習(xí)的信息傳輸要求?！?〕平安與管理需求：學(xué)生根本信息檔案和重要的工作文件要求對數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、傳輸?shù)钠桨残缘男阅茌^高，如圖書管理、檔案管理、學(xué)生管理、教學(xué)管理、財(cái)務(wù)管理、物資管理等可以通過分布式、集中式相集合的方法進(jìn)行管理。網(wǎng)絡(luò)平安對于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來說是十分重要的，它直接關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)的正常使用。由于校園網(wǎng)與外部網(wǎng)進(jìn)行互聯(lián)特別是和Internet的互聯(lián)，Internet是一個(gè)開放式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它的平安性是很差的。因此平安問題更加重要。應(yīng)該采用一定的技術(shù)來控制網(wǎng)絡(luò)的平安性，從內(nèi)部和外部同時(shí)對網(wǎng)絡(luò)資源的訪問進(jìn)行控制。當(dāng)前主要的網(wǎng)絡(luò)平安技術(shù)有，用戶身份驗(yàn)證，VLAN劃分，防火墻等技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)還就具備高度的數(shù)據(jù)平安性和保密性?！?〕實(shí)用與經(jīng)濟(jì)性：校園網(wǎng)的特點(diǎn)決定了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)必需要有實(shí)用與經(jīng)濟(jì)性。實(shí)用性使得網(wǎng)絡(luò)便于管理、維護(hù)，以減少網(wǎng)絡(luò)使用人員運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)的難度，從而降低人為操作引起的網(wǎng)絡(luò)故障，并使更多的人掌握網(wǎng)絡(luò)的使用。應(yīng)根據(jù)學(xué)校的實(shí)際情況，由于學(xué)校的建設(shè)資金有限，所以一般都要求網(wǎng)絡(luò)具有較高的性價(jià)比，所以在建設(shè)校園網(wǎng)時(shí)一定要使用性價(jià)比高的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，以節(jié)約建設(shè)資金。校園規(guī)模屬于一般的中小型局域網(wǎng)。如下圖為某大學(xué)的物理位置圖，簡化可分為7個(gè)區(qū)，分別是網(wǎng)絡(luò)中心大樓、學(xué)生公寓區(qū)、教師公寓區(qū)、教學(xué)區(qū)、辦公區(qū)、圖書館、行政區(qū)，學(xué)校網(wǎng)絡(luò)建筑樓如圖3-1所示。圖3-1學(xué)校網(wǎng)絡(luò)建筑圖學(xué)校每棟大樓的具體情況見下表2所示。表2每棟大樓具體情況表網(wǎng)絡(luò)中心大樓學(xué)生公寓區(qū)教師公寓區(qū)辦公區(qū)圖書館教學(xué)區(qū)行政區(qū)樓層數(shù)6665665每一層的房間數(shù)2020151841010幢數(shù)110212102校園網(wǎng)需要哪些IP地址？需要訪問教育網(wǎng)：教育網(wǎng)IP地址需要訪問互聯(lián)網(wǎng)：公網(wǎng)IP地址，電信、聯(lián)通等運(yùn)營商、設(shè)備間互連地址；IP地址規(guī)劃的重要性：不同類型的局域網(wǎng)相互之間是不能直接通信的，主要原因是因?yàn)槠渌鶄魉蛿?shù)據(jù)的根本單元〔數(shù)據(jù)幀〕的格式不同。而IP協(xié)議把各種不同格式的“幀〞統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成“IP數(shù)據(jù)報(bào)〞格式，從而實(shí)現(xiàn)了各種計(jì)算機(jī)在網(wǎng)絡(luò)層的互通。IP協(xié)議給網(wǎng)絡(luò)中的每臺(tái)計(jì)算機(jī)和其它設(shè)備都規(guī)定了一個(gè)唯一的IP地址，保證了用戶在連網(wǎng)的計(jì)算機(jī)上操作時(shí)，能夠快速找到所需對象。IP地址的合理規(guī)劃是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，大型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)必須對IP地址進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃并得到有效實(shí)施。IP地址規(guī)劃的好壞，影響到網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議算法的效率，影響到網(wǎng)絡(luò)的性能，影響到網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展，影響到網(wǎng)絡(luò)的管理，也必將直接影響到網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的進(jìn)一步開展。IP地址規(guī)劃總體要求：IP地址空間的分配，要與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵哟谓Y(jié)構(gòu)相適應(yīng)，既要有效地利用地址空間，又要表達(dá)出網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性、靈活性和層次性，同時(shí)能滿足路由協(xié)議的要求，以便于網(wǎng)絡(luò)中的路由聚類，減少路由器中路由表的長度，減少對路由器CPU、內(nèi)存的消耗，提高路由算法的效率，加快路由變化的收斂速度，同時(shí)還有考慮到網(wǎng)絡(luò)地址的可管理性。大學(xué)校園網(wǎng)的IP地址規(guī)劃應(yīng)遵循以下總體要求來分配：〔1〕唯一性：一個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)中不能有兩個(gè)主機(jī)采用相同的IP地址；〔2〕可管理性：地址分配應(yīng)簡單且易于管理，以降低網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展的復(fù)雜性，簡化路由表；〔3〕連續(xù)性：連續(xù)地址在層次結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中易于進(jìn)行路徑疊合，縮減路由表，提高路由計(jì)算的效率；IP地址的分配必須采用VLSM技術(shù)，保證IP地址的利用率；采用CIDR技術(shù)，可減小路由器路由表的大小，加快路由器路由的收斂速度，也可以減小網(wǎng)絡(luò)中播送的路由信息的大小。IP地址分配盡量分配連續(xù)的IP地址空間；相同的業(yè)務(wù)和功能盡量分配連續(xù)的IP地址空間，有利于路由聚合以及平安控制；〔4〕可擴(kuò)展性：地址分配在每一層次上都要留有一定余量，以便在網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展時(shí)能保證地址疊合所需的連續(xù)性；IP地址分配處理要考慮到連續(xù)外，又要能做到具有可擴(kuò)充性，并為將來的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展預(yù)留一定的地址空間；充分利用無類別域間路由〔CIDR〕技術(shù)和變長子網(wǎng)掩碼〔VLSM〕技術(shù)，合理高效地利用IP地址，同時(shí)，對所有各種主機(jī)、效勞器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，必須分配足夠的地址，劃分獨(dú)立的網(wǎng)段，以便能夠?qū)崿F(xiàn)嚴(yán)格的平安策略控制?！?〕靈活性：地址分配應(yīng)具有靈活性，以滿足多種路由策略的優(yōu)化，充分利用地址空間；〔6〕層次性：IP地址的劃分采用層次化的方法，和層次化的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)相應(yīng)，在地址劃分上我們也采用層次化的分配思想，從網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房開始規(guī)劃，再規(guī)劃北苑、南苑、家屬區(qū)，使地址具有層次性，能夠逐層向上會(huì)聚?！?〕實(shí)意性：在公有地址有保證的前提下，盡量使用公有地址，主要包括設(shè)備loopback地址，設(shè)備間互連地址。〔8〕節(jié)約性：根據(jù)效勞器、主機(jī)的數(shù)量及業(yè)務(wù)開展估計(jì)，IP地址規(guī)劃盡可能使用較小的子網(wǎng)，既節(jié)約了IP地址，同時(shí)可減少子網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴，提高網(wǎng)絡(luò)性能。3.2IP地址分配方案校園網(wǎng)IP地址包括從cernet中心申請公用地址、內(nèi)部地址及由從ChinaNet申請的少量的公網(wǎng)IP地址。其中由ChinaNet申請的少量的公網(wǎng)IP地址主要作為接入電信公網(wǎng)和局部關(guān)鍵的效勞器出口備份，因此IP地址的規(guī)劃主要針對前兩種。(1)公有IP地址的分配這里的公有地址也叫實(shí)地址(又叫合法地址)，即是從Cernet申請的多個(gè)C類IP地址，作為和國際互聯(lián)網(wǎng)互連的地址，域名xxx.edu.cn就解析在這片地址上。在對校園網(wǎng)實(shí)IP地址進(jìn)行分配時(shí)，要本著節(jié)約的原那么，合理分配，充分利用。首先確定實(shí)IP的使用者。如網(wǎng)絡(luò)中心的效勞器及工作人員用機(jī)，校內(nèi)的科研人員、重點(diǎn)學(xué)科和重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等。IP地址的分配可按單位及區(qū)域進(jìn)行分配。對需要的IP地址多且開展?jié)摿Υ蟮膯挝豢蔀槠浞峙湟粋€(gè)獨(dú)立的C類地址，對那些只需少量地址可按地理位置等，讓幾個(gè)單位共用一個(gè)C類地址，為了便于管理，可將一個(gè)C類地址子網(wǎng)化，但子網(wǎng)的數(shù)量不宜過多，因?yàn)樽泳W(wǎng)化是以犧牲局部IP地址為代價(jià)的。(2)私有IP地址的分配在作網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)，應(yīng)先設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)的私有局部。原那么上所有的內(nèi)部連接都應(yīng)使用私有地址空間，〔尤其是學(xué)生機(jī)房、網(wǎng)絡(luò)教室等主要使用校內(nèi)資源〕然后在需要的地方設(shè)計(jì)公有子網(wǎng)并設(shè)計(jì)外部連接。這樣，當(dāng)網(wǎng)內(nèi)某臺(tái)主機(jī)地址發(fā)生了變化時(shí)，僅對這臺(tái)主機(jī)重新編址并安裝所需的物理子網(wǎng)即可。三類私有IP地址，任何局域網(wǎng)都可使用，具體使用哪一類，視網(wǎng)絡(luò)規(guī)模而定。如果要通過劃分子網(wǎng)來管理，用24位的私有地址空間較適宜，在進(jìn)行子網(wǎng)劃分時(shí)要充分考慮到網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展。假設(shè)子網(wǎng)化有困難，可以C為單位，分片劃分IP。為了便于路由的聚合，在地址分配上應(yīng)使用連續(xù)的C類地址。使用這局部地址的用戶要和國際互聯(lián)網(wǎng)發(fā)生聯(lián)系，須采用NAT轉(zhuǎn)換技術(shù)將內(nèi)部地址轉(zhuǎn)換成外部地址。3.3IP地址合理規(guī)劃根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開展的趨勢，結(jié)合學(xué)校網(wǎng)絡(luò)目前真實(shí)IP地址的現(xiàn)實(shí)情況，我們建議IP地址規(guī)劃遵循如下原那么來設(shè)計(jì)：效勞器區(qū)采用私IP地址，NAT后供人員遠(yuǎn)程訪問；與internet互聯(lián)設(shè)備IP地址采用真實(shí)IP地址；局部內(nèi)部互連采用私有IP地址；面向用戶的私有IP地址，由統(tǒng)一出口的邊緣設(shè)備〔路由器、防火墻〕進(jìn)行地址翻譯。這樣設(shè)計(jì)，既可以充分利用已有的公網(wǎng)IP地址，解決了IP地址空間缺乏的，既可以方便的實(shí)現(xiàn)互通互連，而且將地址翻譯〔NAT〕這種消耗設(shè)備資源的工作由網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備分擔(dān)，提高網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸整體性能。IP地址規(guī)劃應(yīng)該遵從有關(guān)規(guī)劃和指導(dǎo)意見。根據(jù)國家相關(guān)法律法規(guī)申請一定量的公網(wǎng)地址，以實(shí)現(xiàn)效勞器對外提供效勞。內(nèi)部用戶和內(nèi)網(wǎng)效勞器那么采用私有地址，阻止外網(wǎng)的直接訪問，保證內(nèi)網(wǎng)的平安。由表2可知，該大學(xué)有10棟教學(xué)樓，每棟有6層，每層10臺(tái)主機(jī)；學(xué)生公寓10棟，每棟6層，每層20臺(tái)主機(jī)；教師公寓2棟，每棟5層，每層18臺(tái)主機(jī)；辦公樓1棟90臺(tái)主機(jī)；圖書館2棟每棟24臺(tái)主機(jī)；行政區(qū)2棟，50主機(jī)。采用CIDR技術(shù)，即可以分為7個(gè)地址塊，具體IP地址塊分配見表3所示。表3地址塊分配單位地址塊地址數(shù)教學(xué)區(qū)/221024辦公區(qū)128行政區(qū)128圖書館64學(xué)生公寓區(qū)2024教師公寓區(qū)256網(wǎng)絡(luò)中心區(qū)256根據(jù)地址塊劃分，再將每個(gè)地址塊劃分為不同的VLAN，每個(gè)VLAN中又可以劃分為多個(gè)子網(wǎng)，由上表可知網(wǎng)絡(luò)的地址塊為/24，又網(wǎng)絡(luò)中心有6層，每層20臺(tái)，所以可以劃分6個(gè)子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)20臺(tái)主機(jī)，25-2=30>=20，所以主機(jī)號為5位，子網(wǎng)號為4位。所以網(wǎng)絡(luò)中心樓的子網(wǎng)地址和子網(wǎng)主機(jī)地址如下表4所示。表4網(wǎng)絡(luò)中心樓的IP地址規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)中心樓子網(wǎng)子網(wǎng)掩碼主機(jī)IP第一層第二層第三層第四層第五層第六層其他區(qū)的建筑物IP設(shè)置與此類似。3.4校園網(wǎng)拓?fù)鋱D的繪制根據(jù)上述設(shè)計(jì)方案，通過CiscoTracketPacker仿真軟件實(shí)現(xiàn)方案的具體規(guī)劃和配置?！?〕軟件的界面如下：圖3-2軟件初始界面〔2〕根據(jù)圖3-1，繪制校園網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，每一個(gè)交換機(jī)以及所連接的路由器和用戶主機(jī)為校園的一個(gè)區(qū)，如圖3-3所示。圖3-3校園網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖3.5路由器的配置〔1〕路由器端口配置翻開端口配置界面，配置之前要關(guān)閉電源，然后再把所需要的端口拖到相應(yīng)位置，配置好后，再翻開電源。如圖3-4所示。圖3-4路由器端口配置〔2〕路由器IP地址設(shè)置，如圖3-5所示，其他的設(shè)置根據(jù)表3和表4給定的IP設(shè)置。3-5路由器IP配置3.6測試連通性首先對不同主機(jī)連接同一個(gè)路由器之間進(jìn)行ping命令，再對不同路由器