網(wǎng)絡設備配置與調(diào)試案例教程 課件 第一章1.2網(wǎng)絡IP地址規(guī)劃與分配

主講人：萬鵬第一章

網(wǎng)絡規(guī)劃與設計網(wǎng)絡設備配置與調(diào)試案例教程CONTENTS教學目標

本章講解網(wǎng)絡規(guī)劃與設計知識，并對實際項目進行了分析、設計和模擬實現(xiàn)。【知識目標】

?掌握網(wǎng)絡規(guī)劃與設計的基礎知識。

?了解和掌握網(wǎng)絡工程分析的一般過程。

?掌握網(wǎng)絡需求分析的方法。

?掌握網(wǎng)絡規(guī)劃的原則、網(wǎng)絡規(guī)劃流程和網(wǎng)絡生命周期。

?掌握網(wǎng)絡設備配置中IP地址方案的規(guī)劃、分析與制定?！炯寄苣繕恕?/p>

?能夠進行網(wǎng)絡工程需求分析。

?能夠進行網(wǎng)絡IP地址設置。

?具備大、中、小型網(wǎng)絡方案的規(guī)劃設計能。CONTENTS1.1網(wǎng)絡規(guī)劃與設計知識1.21.31.4網(wǎng)絡IP地址規(guī)劃與分配網(wǎng)絡規(guī)劃與設計實訓項目網(wǎng)絡規(guī)劃與設計項目訓練1.2網(wǎng)絡IP地址規(guī)劃與分配網(wǎng)絡設備配置與調(diào)試案例教程1.2.1工作任務

一個大型網(wǎng)絡的IP地址管理結(jié)構(gòu)設計要充分考慮，否則很容易引起整個網(wǎng)絡地址重新設計和部署。這不僅會引起長時間的停機，而且還會在重新編址階段引起不穩(wěn)定，這會消耗掉很多的人力和財力。

使用子網(wǎng)劃分技術(shù)，大部分網(wǎng)絡能夠獲得較好的地址規(guī)劃。但在大型網(wǎng)絡中，由于網(wǎng)絡的數(shù)量與主機的數(shù)量比例不平衡，這里就需要可變長的子網(wǎng)掩碼（VLSM）技術(shù)作為規(guī)劃的依據(jù)。1.網(wǎng)絡規(guī)劃需求

某學校的網(wǎng)絡ID為180.29.0.0/16,此次IP規(guī)劃分配任務首先需要保留一半的地址空間供將來使用。另外，學校共有15個分系部，每個系部可能包含2000臺主機和不同用途的服務器，為此需要將網(wǎng)絡再劃分出為子網(wǎng)。

當然，不能規(guī)范每個系部的分配方案，因此，需要為其中一所系部創(chuàng)建8個可擁有250個主機的子網(wǎng)，其他系部可參照這個模板執(zhí)行。1.2網(wǎng)絡IP地址規(guī)劃與分配網(wǎng)絡設備配置與調(diào)試案例教程2.VLSM技術(shù)分析

嚴格按照TCP/IP中的A、B、C、D定義給IP地址分類的環(huán)境下，全0和全1網(wǎng)段都不允許使用，這種環(huán)境叫做基于類的IP。在這種環(huán)境下，子網(wǎng)掩碼只在所定義的路由器內(nèi)有效，掩碼信息無法傳遞到其他路由器。如RIPvl版本，它在進行路由廣播時根本不帶掩碼信息，收到路由廣播的路由器因為無從知道該網(wǎng)絡的掩碼，只好照標準TCP/IP的定義賦予它一個掩碼。

子網(wǎng)劃分的原始用途之一是將基于類的網(wǎng)絡細分為一系列同等大小的子網(wǎng)。例如，對B類網(wǎng)絡進行4位子網(wǎng)劃分后，會生成16個同等大小的子網(wǎng)。基于類的網(wǎng)絡或無類別的網(wǎng)絡中可以存在不同大小的子網(wǎng)，這一規(guī)則正好適合現(xiàn)實世界中的環(huán)境。因為在現(xiàn)實網(wǎng)絡中包含的主機數(shù)量不同，所以需要使用不同大小的子網(wǎng)來避免IPv4地址浪費的現(xiàn)象。從IPv4網(wǎng)絡創(chuàng)建和部署不同大小子網(wǎng)的做法叫做可變長度子網(wǎng)劃分，這種技術(shù)使用可變前綴長度，又叫做可變長度子網(wǎng)掩碼（VariableLengthSubnetMask，VLSM）。1.2網(wǎng)絡IP地址規(guī)劃與分配網(wǎng)絡設備配置與調(diào)試案例教程3.任務實施作為學校的網(wǎng)絡管理員，網(wǎng)絡ID為180.29.0.0/16，任務如下。?保留地址：需要保留一半的地址空間供將來使用。?分配各個系部地址：有15個子網(wǎng)供各個系部使用，每個系部可能包含2000臺主機和不同用途的服務器。?創(chuàng)建IP地址模板：為其中一所系部創(chuàng)建8個可擁有250個主機的子網(wǎng)，其他學院可參照執(zhí)行。1）保留地址任務為了達到保留一半地址空間供將來使用這一要求，應當對網(wǎng)絡180.29.0.0進行1位的子網(wǎng)劃分。這種子網(wǎng)劃分生成了2個子網(wǎng)180.29.0.0/17和180.29.128.0/17,將地址空間平均分成了兩部分。可以選擇180.29.0.0/17作為保留的那一部分地址空間的網(wǎng)絡，從而滿足上述要求。表中列出了保留的那一半地址空間。子網(wǎng)編號網(wǎng)絡ID(點分十進制)網(wǎng)絡ID(網(wǎng)絡前綴)1180.29.0255.255.128.0180.29.0.0/17第1次子網(wǎng)劃分1.2網(wǎng)絡IP地址規(guī)劃與分配網(wǎng)絡設備配置與調(diào)試案例教程2）各系部地址分配

為了達到擁有15個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)有大約2000臺主機這一要求，對子網(wǎng)網(wǎng)絡180.29.128.0/17執(zhí)行4位子網(wǎng)劃分，地址前綴變?yōu)?1。第2次子網(wǎng)劃分生成了16個子網(wǎng)。180.29.128.0/21.180.29.136.0/21、…、180.29.240.0/21和180.29.248.0/21，每個子網(wǎng)可擁有多達2046臺主機?？梢赃x擇15個子網(wǎng)（從180.29.128.0/21~180.29.240.0/21）作為分系部的子網(wǎng)，從而完成了第2個任務。表中列出了這15個子網(wǎng)網(wǎng)絡地址，其中每個子網(wǎng)可擁有多達2046臺主機。第2次子網(wǎng)劃分子網(wǎng)編號網(wǎng)絡ID(點分+進制)網(wǎng)絡ID(網(wǎng)絡前綴)1180.29.128.0255.255.248.0180.29.128.0/212180.29.136.0255.255.248.0180.29.136.0/211.2網(wǎng)絡IP地址規(guī)劃與分配網(wǎng)絡設備配置與調(diào)試案例教程3180.29.144.0255.255.248.0180.29.144.0/214180.29.152.0255.255.248.0180.29.152.0/215180.29.160.0255.255.248.0180.29.160.0/216180.29.168.0255.255.248.0180.29.168.0/217180.29.176.0255.255.248.0180.29.176.0/218180.29.184.0255.255.248.0180.29.184.0/219180.29.192.0255.255.248.0180.29.192.0/2110180.29.200.0255.255.248.0180.29.200.0/2111180.29.208.0255.255.248.0180.29.208.0/2112180.29.216.0255.255.248.0180.29.216.0/2113180.29.224.0255.255.248.0180.29.224.0/2114180.29.232.0255.255.248.0180.29.232.0/2115180.29.240.0255.255.248.0180.29.240.0/211.2網(wǎng)絡IP地址規(guī)劃與分配網(wǎng)絡設備配置與調(diào)試案例教程3）創(chuàng)建地址分配模板

為達到創(chuàng)建8個可擁有250個主機的子網(wǎng)模板要求，以子網(wǎng)180.29.248.0/21為例進行3位的子網(wǎng)劃分。第3次子網(wǎng)劃分會生成8個子網(wǎng)。180.29.248.0/24、180.29.249.0/24、…、180.29.254.0/24和180.29.255.0/24,每個子網(wǎng)可擁有254個主機?？梢赃x擇所有8個子網(wǎng)，從180.29.248.0/24-180.29.255.0/24，作為網(wǎng)絡地址分配給單個子網(wǎng)，從而完成整個任務。表中列出了8個子網(wǎng)，其中每個子網(wǎng)可擁有254臺主機。第3次子網(wǎng)劃分子網(wǎng)編號網(wǎng)絡ID（點分十進制）網(wǎng)絡ID（網(wǎng)絡前綴）1180.29.248.0255.255.255.0180.29.248.0/242180.29.249.0255.255.255.0180.29.249.0/243180.29.250.0255.255.255.0180.29.250.0/241.2網(wǎng)絡IP地址規(guī)劃與分配網(wǎng)絡設備配置與調(diào)試案例教程4180.29.251.0255.255.255.0180.29.251.0/245180.29.252.0255.255.255.0180.29.252.0/246180.29.253.0255.255.255.0180.29.253.0/247180.29.254.0255.255.255.0180.29.254.0/248180.29.255.0255.255.255.0180.29.255.0/24

當然，每個系部的內(nèi)部還有可能對250臺主機再次進行可變長子網(wǎng)掩碼的操作，如劃分VLAN等。此次IP規(guī)劃任務完成情況可以根據(jù)圖中看到這次子網(wǎng)劃分的流程圖。子網(wǎng)劃分流程圖1.2網(wǎng)絡IP地址規(guī)劃與分配網(wǎng)絡設備配置與調(diào)試案例教程1.2.2相關(guān)知識

在IP地址規(guī)劃中有些IP地址是不能被配置到網(wǎng)絡設備接口使用的，這些IP地址是網(wǎng)絡地址和廣播地址。另外，這家公司屬于典型的小型網(wǎng)絡，機器數(shù)量一般在50臺以下，需要根據(jù)網(wǎng)絡的規(guī)?？紤]IP地址的分配與管理。1.確定合法地址

網(wǎng)絡中第1個不能使用的地址就是網(wǎng)絡地址。網(wǎng)絡地址用于表示網(wǎng)絡本身，主機位部分為全“0”的IP地址代表一個特定的網(wǎng)絡。網(wǎng)絡地址對于網(wǎng)絡通信數(shù)據(jù)量的控制非常重要，位于同一網(wǎng)絡中的主機必然具有相同的網(wǎng)絡號，它們之間可以直接相互通信。而網(wǎng)絡號不同的主機之間則不能直接進行通信，必須經(jīng)過第3層網(wǎng)絡設備（如路由器）進行轉(zhuǎn)發(fā)。

如圖中示例，上半部分的框架中表示網(wǎng)絡198.150.ll.0。從局域網(wǎng)外部看，任何發(fā)往該網(wǎng)絡主機198.150.11.1~198.150.11.254的數(shù)據(jù)，目的網(wǎng)絡都是198.150.11.0,只有數(shù)據(jù)到達上半部分的框架（局域網(wǎng)）時，才能進行主機位的匹配。下半部分的網(wǎng)絡編號用198.150.12.0表示，數(shù)據(jù)進行比對的情況也是相同。1.2網(wǎng)絡IP地址規(guī)劃與分配網(wǎng)絡設備配置與調(diào)試案例教程網(wǎng)絡地址與尋址1.2網(wǎng)絡IP地址規(guī)劃與分配網(wǎng)絡設備配置與調(diào)試案例教程

網(wǎng)絡中第2個不能使用的地址是廣播地址（BroadcastAddress）。它用于向網(wǎng)絡中的所有設備廣播分組，具有正常的網(wǎng)絡號部分，主機號部分為全“1”的IP地址代表一個在指定網(wǎng)絡中的廣播，被稱為廣播地址。

廣播地址對于網(wǎng)絡通信同樣重要。在計算機網(wǎng)絡通信中，經(jīng)常會出現(xiàn)對某一指定網(wǎng)絡中的所有機器發(fā)送數(shù)據(jù)的情形，如果沒有廣播地址，源主機就要對所有目的主機啟動多次IP分組的封裝與發(fā)送過程。

除了網(wǎng)絡標識地址和廣播地址之外，其他一些包含全“0”和全“1”的地址格式也是保留地址。圖中標明了這些特殊地址的用途。特殊的保留地址1.2網(wǎng)絡IP地址規(guī)劃與分配網(wǎng)絡設備配置與調(diào)試案例教程2.選擇專用IP地址

Internet的穩(wěn)定直接取決于網(wǎng)絡地址的唯一性。這個工作最初由InterNIC（Internet網(wǎng)絡信息中心）來分配IP地址，現(xiàn)在已被IANA（Internet地址分配中心）取代。IANA管理著剩余IP地址的分配，以確保不會發(fā)生公用地址重復使用的問題。

1）公用IP地址

公用IP地址在Internet上是唯一的，因為公用IP地址是全局的和標準的,因此沒有任何兩臺連到公共網(wǎng)絡的主機擁有相同的IP地址。所有連接Internet的主機都遵循此規(guī)則，公用IP地址是從Internet服務供應商（ISP）或地址注冊處獲得的。如果Internet的直接（路由）連接，則必須使用公用地址；如果Internet的間接（代理或轉(zhuǎn)換）連接，則可以使用公用地址或?qū)Ｓ玫刂贰?.2網(wǎng)絡IP地址規(guī)劃與分配網(wǎng)絡設備配置與調(diào)試案例教程2）私有IP地址

隨著Internet的發(fā)展，各個連接到Internet的組織需要為每臺設備的每個接口獲取一個公用地址。每個網(wǎng)絡接口都需要有一個公有IP地址是不可能的，至少在IPv4版本中。這一需求對公用地址池提出了很髙的要求，A、B、C類地址的總數(shù)滿足不了全世界所有網(wǎng)絡設備的標識。Internet設計者注意到了這個問題，保留了IPv4地址空間的一部分供內(nèi)部地址使用。IANA提供了一個為專用網(wǎng)際網(wǎng)絡保留網(wǎng)絡ID地址的方案，以下這些網(wǎng)絡ID是內(nèi)部網(wǎng)絡中可任意部署的：10.0.0.0網(wǎng)絡地址池，子網(wǎng)掩碼為255.0.0.0。

172.16.0.0網(wǎng)絡地址池，子網(wǎng)掩碼為255.240.0.0。

192.168.0.0網(wǎng)絡地址池，子網(wǎng)掩碼為255.255.0.0。1.2網(wǎng)絡IP地址規(guī)劃與分配網(wǎng)絡設備配置與調(diào)試案例教程3.地址轉(zhuǎn)換技術(shù)

有一種情況需要特別注意，如果公司網(wǎng)絡沒有以任何方式連接到Internet，則可以使用任何IP地址。但如果這家公司網(wǎng)絡需要連接到Internet，則應當使用公用地址或地址轉(zhuǎn)換技術(shù)，以防止非法IP地址暴露在公網(wǎng)之上，使得使用私有IP的計算機也可以接入Internet。

為了讓使用私有IP地址的計算機能夠訪問Internet，必須使用網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換（NAT）和路由。NAT使用戶能夠把使用專用IP地址的客戶端計算機連接到使用公共IP地址的Internet。這需要有兩個接口來隔離本地網(wǎng)絡和Internet網(wǎng)絡。這兩個接口是必須的，因為兩個網(wǎng)絡之間的請求必須通過路由器服務或設備進行傳送。當路由器接收到請求時，它在兩個接口之間轉(zhuǎn)發(fā)這些請求。NAT服務幫助從源網(wǎng)絡到目標網(wǎng)絡，把IP地址轉(zhuǎn)換成正確的地址。

1.2網(wǎng)絡IP地址規(guī)劃與分配網(wǎng)絡設備配置與調(diào)試案例教程4.IP地址配置方法

1）手工分配

手工設置的IP地址為靜態(tài)IP地址，在沒有重新配置之前，計算機將一直擁有該IP地址。因此，既可以據(jù)此訪問網(wǎng)絡內(nèi)的某臺計算機，也可以據(jù)此判斷計算機是否已經(jīng)開機并接入網(wǎng)絡