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1、计算机网络技术,IP地址的分类与划分子网,2,学习目标：,了解IP地址的分类了解子网的含义理解划分子网的好处掌握划分子网的方法根据需求，熟练配置子网掩码,3,主要内容：,网络互联关于IP子网掩码子网划分方法实例,网络互联IP层网络互联 随着信息技术的发展，单一的局域网络无法满足用户各种的需求。我们在日常生活中使用的计算机网络通常都是由多种不同类型的局域网互联而形成的。这种互联网络简称为互联网(internet)，是利用互联设备路由器（Router）将两个或多个物理网络相互联接而形成的。,网络互联6.1.1 IP层网络互联,互联网,6.1 网络互联6.1.1 IP层网络互联 互联网屏蔽了各个物理
2、局域网络的差别（例如寻址机制的差别、帧最大长度的差别、差错恢复的差别等等），隐藏了各个物理网络实现细节，为用户提供通用服务。因此，用户常常把互联网看成一个虚拟网络系统。,网络互联6.1.1 IP层网络互联,虚拟IP网,网络互联6.1.2 IP层与数据链路层 如果说IP数据报是IP互联网中行驶的车辆，那么IP协议就是IP互联网中的交通规则，连入互联网的每台计算机及处于十字路口的路由器都必须熟知和遵守该交通规则。发送数据的主机需要按IP协议装载数据，路由器需要按IP协议指挥交通，接收数据的主机需要按IP协议拆卸数据。满载着数据的IP数据包从源主机出发，在沿途各个路由器的指挥下，就可以顺利地到达目的
3、主机。,6.1 网络互联6.1.2 IP层与数据链路层,互联网工作机理示意图,6.1 网络互联6.1.2 IP层与数据链路层,虚拟IP层直接传输,6.1 网络互联6.1.3 IP层的特点 互联网应该屏蔽低层网络的差异，为用户提供通用的服务。具体地讲，运行IP协议的互联层可以为其高层用户提供的服务有如下3个特点。(1)不可靠的数据投递服务。(2)面向无连接的传输服务。(3)尽最大努力投递服务。,6.1 网络互联6.1.4 IP互联网的特点 IP互联网是一种面向非连接的互联网络，它对各个物理网络进行高度的抽象，形成一个大的虚拟网络。总的来说，IP互联网具有如下特点：（1）IP互联网隐藏了低层物理网
4、络细节，向上为用户提供通用的、一致的网络服务。（2）IP互联网不指定网络互联的拓扑结构，也不要求网络之间全互联。（3）IP互联网能在物理网络之间转发数据，信息可以跨网传输。（4）IP互联网中的所有计算机使用统一的、全局的地址描述法。（5）IP互联网平等地对待互联网中的每一个网络，不管这个网络规模是大还是小，也不管这个网络的速度是快还是慢。,6.2 IP地址6.2.1 IP地址的作用 现存的网络统一物理地址的表示方法是不现实的。因为物理地址表示方法是和每一种物理网络的具体特性联系在一起的，市场也需要不同的物理网络。因此，互联网对各种物理网络地址的“统一”必须在IP层完成。 Internet使用I
5、P协议，在全球范围内实现不同硬件结构、不同操作系统、不同网络系统的互联。在Internet上，每一个节点都依靠IP地址互相区分和相互联系。,6.2 IP地址6.2.1 IP地址的作用 IP地址构成了整个Internet的基础。每一台联网的主机无权自行设定IP地址，而是由因特网名字与号码指派公司（ICANN）负责对申请的组织分配唯一的网络ID,而该组织可以对自己的网络中的每一个主机分配一个唯一的主机ID。正如一个单位无权决定自己在所属城市的街道名称和门牌号，但可以自主决定本单位内部的各个办公室编号一样。,6.2 IP地址6.2.2 IP地址的层次结构,互联网的层次结构,IP地址的层次结构,16,
6、Internet依靠TCP/IP协议，在全球范围内实现不同硬件结构、不同操作系统、不同网络系统的互联。在Internet上，每一个节点都依靠唯一的IP地址互相区分和相互联系。,1.0 关于IP,17,IP地址是一个32位二进制数的地址, 由4个8位字段组成，每个字段之间用点号隔开,用于标识TCP/IP宿主机。IP地址由两部分组成，前面一部分是是网络号，后面是主机号。网络号决定了主机所处位置的信息，相当于我们电话号码的区号，主机号才是该机器的地址。 IP地址原理是基于二进制的形式，但我们在使用的时候，全部换算成了十进制，只有在计算子网掩码的时候，才用二进制的形式来表示。 例如二进制IP地址：11
7、001010 01011101 01111000 00101100表示成点分十进制：202.93.120.44,1.0 关于IP,18,IPv4 A类地址,A 类网络 ID 的前缀长度只有 8 位。A 类网络 ID 的网络数量限制为1 126 个。A类地址的第一个位总为0，这一点在数学上限制了A类地址的范围小于127主机 ID 24 位可用来标识多达 16,777,214 个主机。这个数是由2的24次方再减去2得到的。减2是必要的，因为IP把全0保留为表示网络而全1表示网络内的广播地址。其中10.0.0.0 和10.255.255.255保留,网络ID位,主机ID位,A类地址,19,IPv4
8、B类地址,16位表示 B 类网络 ID，用 16 位表示主机 ID。B类地址的第1个8位位组的前两位总置为10可以将 B 类地址分配给 16,384 个网络，（128191）每个网络可以有 65,534 个主机。216-2=65534,其中172.16.0.0和172.31.255.255保留。,网络ID位,主机ID位,B类地址,20,IPv4 C类地址,C 类地址的三个高序位总是设置为 110，前 24 位中剩余21位指定特定的网络，后 8 位指定了特定的主机。C 类地址可以分配给 2,097,152 个网络，（192223）每个网络可以有 254 （28-2）个主机。,网络ID位,主机ID
9、位,C 类地址,D 类地址,D 类地址用于在IP网络中的组播( multicasting ，又称为多目广播)。D类地址的前4位恒为1110 ，预置前3位为1意味着D类地址开始于128+64+32等于224。第4位为0意味着D类地址的最大值为128+64+32+8+4+2+1为239，因此D类地址空间的范围从224.0.0.0到239. 255. 255.254,21,E 类地址,E 类地址保留作研究之用。因此Internet上没有可用的E类地址。E类地址的前4位恒为1，因此有效的地址范围从240.0.0.0 至255.255.255.255。,22,关于IP,IP,IP地址分类情况表,根据分类
10、IP地址的格式可以算出这三类地址中容纳的网络数和主机数。具体情况如表所示,24,关于IP,25,网络 172.16.0.0,1.0 关于IP回顾,关于IP,并不是所有的IP地址都能拿来分配，其中一些地址是有特殊含义的。大致有三种情况：主机ID不能“全部是0”或“全部是1”。 IP地址的网络ID和主机ID不能设成“全部为0”或“全部为1”。 IP地址的头一个字节不能是127。,6 IP地址6.2.5 特殊IP地址 正如特别的电话号码表示特别的用途，也需要特殊的IP地址表示一些特殊的含义。1.网络地址 在互联网中，经常需要使用“网络地址”表示一个网络。IP地址方案规定，网络地址是：有效的网络号 +
11、 全“0”的主机号。 例如，在A类网络中，地址69.0.0.0就表示网络号为69的网络地址。IP地址为201.53.203.67的主机所处的网络为201.53.203.0，它的主机号为67。,IP地址6.2.5 特殊IP地址2.广播地址 当一个主机向网络上所有的主机发送数据时，就产生了广播。IP广播有两种形式。（1）直接广播 IP地址方案规定，直接广播地址是：有效的网络号 + 全“1”的主机号。 在IP互联网中，任意一台主机均可向其他网络进行直接广播。例如C类地址201.53.203.255就是一个直接广播地址。向这个地址发送信息，会将信息同时发送到网络201.53.203.0里面的所有主机。
12、,IP地址6.2.5 特殊IP地址2.广播地址（2）本网广播 地址255.255.255.255表示本网广播地址，也称作有限广播地址。如果分类IP编址，那么广播将被限制在本网络之中；如果采用子网划分编址，那么广播将被限制在本子网之中。 本网广播不需要知道网络号。因此，在主机不知道本机所处的网络时（如主机的启动过程中），只能采用本网广播方式。,IP地址6.2.5 特殊IP地址3.环回地址 环回地址（Loopback Address）也称为回送地址。网络号为127.0.0.0的地址是一个保留地址，代表“本机”，用于网络软件测试以及本机进程之间。无论什么程序，一旦使用环回地址发送数据，系统的中TCP
13、/IP协议软件不进行任何网络传输，立即将之返回。因此，含有网络号127的数据报不可能出现在任何网络上。常常使用“ping 127.0.0.1”来测试本机TCP/IP协议软件是否正常工作。,IP地址6.2.5 特殊IP地址4.内网地址 内网地址，也称专用地址。这些地址只能用于一个单位的内部通信，而不能用于和因特网上的主机通信。保留了三个地址区域作为内网地址，其地址范围如下：A类： 10.0.0.010.255.255.255B类： 172.16.0.0172.31.255.255C类： 192.168.0.0192.168.255.255 如果使用的是内网地址，又想访问因特网，必须通过路由器或服
14、务器的NAT（网络地址转换）服务，把内网地址转换为合法的IP地址，来“间接”上网，也就是常说的“共享上网”。,IP地址6.2.6 IP编址实例,IP地址6.2.7 子网划分1.为什么要划分子网 Internet组织机构在早期定义这五种分类的IP地址，在今天看来存在着很多不合理的地方。（1）IP地址利用率较低 （2）给每一个物理网络分配一个网络号会使路由表变得太大因而使网络性能变坏。（3）两级的IP地址不够灵活,34,一、划分子网1减少网络拥塞 -把大量用户放在单个网段上容易拥挤。2可以支持不同的网络技术 -支持异构网络3保证网络的安全性 -可以用路由器将一个网段和另一个隔开4可以减少广播的影响
15、 -实现更小的广播域5解决不同物理空间的主机使用同一网络,子网,6.2 IP地址6.2.7 子网划分 子网编址将IP地址的主机号部分进一步划分成子网号部分和主机号部分，使两级的IP地址就变成了三级IP地址。,三级IP地址的层次结构,6.2 IP地址6.2.7 子网划分,子网划分实例,6.2 IP地址6.2.7 子网划分 与标准的IP地址一样，子网编址也定义子网网络地址和子网广播。主机号全“0”表示子网网络地址，主机号全“1”表示子网广播地址。,对一个C类网络进行子网划分,38,1.1子网,子网通过“子网掩码”表示子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。子网掩码采用了32位二进制数值与IP地址的网络号和子网号相对应的位用“1”表示与IP地址的主机号相对应的位用“0”表示,6.3 子网掩码6.3.2 子网掩码举例,40,net-id,net-id,host-id 为全 0,
