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1、计算机网络计算机网络保山学院计算机科学系计算机网络实验室第6章 IP地址的分配与聚合设计v6.1 网际协议IPv6.2 编址实例v6.3 子网划分信息交流过程信息交流过程NameAddressPost OfficePost OfficePost OfficePost OfficeNameAddressNameAddressPost OfficePost OfficePost OfficePost OfficeNameAddressIP IP 地址地址192.168.1.0192.168.3.0192.168.1.100192.168.2.101192.168.2.100192.168.3.10
2、0192.168.2.0Host IDNetwork ID6.1 网际协议IP以太网利用MAC地址（物理地址）标志网络中的一个节点，两个以太网节点的通信需要知道对方的MAC地址。但是，以太网并不是唯一的网络，因此，如何统一节点的地址表示方式、保证信息跨网传输是互联网面临的一大难题。互联网对各种物理网络地址的“统一”必须通过上层软件完成。确切地说，互联网对各种物理网络地址的“统一”要在IP层完成。 对于一台使用TCP/IP协议连接到网络主机来说，要想成功地与网上的其他主机进行通信，TCP/IP需要知道三个信息：IP地址地址子网掩码子网掩码默认网关默认网关6.1 网际协议IPv IP协议提供了一种
3、互联网通用的地址格式，该地址由32位的二进制数表示，用于屏蔽各种物理网络的地址差异。IP协议规定的地址叫做IP地址，IP地址由IP地址管理机构进行统一管理和分配，保证互联网上运行的设备（如主机、路由器等）不会产生地址冲突。6.1 网际协议IP进一步解释进一步解释 IP地址是网络上任一设备用来区别于其他设备的标志。网络上的每一台设备为了与其他设备相区别，就应该有自己的特殊标志，而别人不会拥有这个标志，IP地址就是这一标志，（就象公用电话网中的电话号码一样） 对于网络来说，没有地址就无法上网通信。（就像一个家庭如果不装电话，即没有分配到电话号码，就没法和他人通过电话进行联系一样。）在一个TCP/I
4、P网络上每一个主机都有一个不同的IP地址。6.1 网际协议IP6.1.1、IP地址的表示方法 每个IP地址共占32位（bit)，这32位被分为4个段，每一个段占8个位（即一个字节）每个字节之间用“.”隔开。有两种表示形式： 1、十进制表示 例：192.168.0.1 2、二进制表示 例： 11000000.10101000.00000000. 00000001 Byte2 xxxxxxxx Byte3 xxxxxxxx Byte4 xxxxxxxx Byte1 xxxxxxxx 上图表示二进制格式中的IP地址:X X代表二进制的代表二进制的0 0或或1 1 注：在实际应用中多用十进制表示，每8
5、位二进制数对应一位十进制数。6.1.1、IP地址的表示方法一个IP地址被分为网络地址网络地址和主机地址主机地址1、网络地址：网络地址可在互联网中把在同一物理子网上的所有计算机与其他网络设备区分开来。（就如同不同的城市它的公用电话网中的长途区号不同）2、主机地址：在一个具有特定网络地址中代表一台计算机或设备地址，又叫主机号，（就象每一个家庭分配的电话号码一样）比较： 网络地址0875 主机地址3115679注：在有子网的网络中，IP地址由以下三部分组成： 网络地址网络地址 子网地址子网地址 主机地址主机地址6.1.2、IP地址的分类 Internet组织已经将地址进行分类以适应不同规模的网络。I
6、P地址中的网络地址分为（A、B、C、D、E）五类，每一类网络可以从IP地址的第一个数字看出。网络类决定了IP地址4个字节如何划分成网络地址和主机地址部分。A A类类0xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx网络 主机 1126224-2=16,777,214 D D类类1110xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 多广播224239E E类类11110xxx xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 实验室保留240255网络主机B B类类10xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx128191216-2=65534网络 主机
7、C C类类110xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx19222328-2=2541、IP地址中，主机号全为0或全为1时分别作为本网络地址和广播地址使用，所以这个特殊的 IP地址不能分配给用户使用。2、D类网络用于广播，它可以将信息同时传送到网上的所有设备，而不是点对点的信息传送，这种网络可以用来召开电视电话会议。3、E类网络常用于进行试验。4、网络管理员在配置网络时不应该采用D类和E类网络。5、IP地址可以由网络管理员手动配置，也可由安装DHCP的服务器来自动配置。 DHCP 是 Dynamic Host Configuration Protocol(动态主机分配协议)
8、6.1.2、IP地址的分类地址功能网络0.0.0.0指缺省的路由，这个值用于简化IP路由表网络127.0.0.1通常指本主机，使用这个地址，应用程序可以像访问远程主机一样访问本主机所有网络位为0的IP地址指本网络的某主机，如0.0.0.34将访问本网络中结点为34的主机。所有主机位为0的IP地址指网络本身网络或主机地址位全1指所有主机255.255.255.255本网络广播169.254.x.x当网络主机设置使用DHCP功能自动获得一个IP地址时,当DHCP服务器发生故障或响应时间太长,Window系统会分配这样的IP6.1.2、IP地址的分类vIP地址中还存在着这样的地址字段,他们只在本机构
9、内部有效,不会被路由器转发到公网中。这些IP地址存在的意义是：假定在一个机构内假定在一个机构内部使用的计算机通信也是采用部使用的计算机通信也是采用TCP/IPTCP/IP协议，那么从原则上讲，对于这协议，那么从原则上讲，对于这些仅在机构内部使用的计算机就可以由本机构自行分配其些仅在机构内部使用的计算机就可以由本机构自行分配其IPIP地址地址。这就是说，让这些计算机使用仅在本机构有效的IP地址，而不需要向Internet的管理机构申请全球惟一的IP地址。v这些专用IP地址是：(1) 10.0.0.0-10.255.255.255(2) 172.16.0.0-172.31.255.255(3) 1
10、92.168.0.0-192.168.255.2556.1.2、IP地址的分类6.2 编址实例 在组网过程中怎么来分配在组网过程中怎么来分配IPIP地址呢地址呢? ? 任务：考虑一个大的组织，它建有4个物理网络，现需要通过路由器将这4个物理网络组成专用的IP互联网。 选择选择IPIP地址类别地址类别：在为每台主机分配IP地址之前，首先需要按照每个物理网络的规模为它们选择IP地址类别。小型网络选择C类地址，中型网络选择B类地址，大型网络选择A类地址。实际上，由于一般物理网络的主机数都不会超过6万台，因此，A类地址很少用到。 在上面所述的专用互联网中，如果3个是小型网络，一个是中型网络，那么，可以
11、为3个小型网络分配3个C类地址（如202113270、202113280和202113290），为一个中型网络分配一个B类地址（如12821100）。6.2 编址实例 6.2 编址实例 v在互联网上的主机和路由器分配具体IP地址时需要注意：（1）连接到同一网络中所有主机的IP地址共享同一 netid。在图中，计算机A和计算机B都接入了物理网络1，由于网络1分配到的网络地址为202113270，所以，计算机A和B都应共享20211327这个 netid。6.2 编址实例 v（2）路由器可以连接多个物理网络，每个连接都应该拥有自己的IP地址，而且该IP地址的netid应与分配给这个网络的netid
12、相同。v如图所示，由于路由器R分别连接202113270、202113280和12821100三个网络，因此该路由器被分配了3个不同的IP地址。其中连接网络1的IP地址要具有网络1的netid（20211327），而连接其他网络的IP地址则必须具有所联网络的netid。6.3 子网的划分v思考1：假设一个公司网络内有500台主机，此时分配一个C类网IP地址是不够的，为什么？若分配一个B类网IP，又会产生大量的浪费，为什么？v解答：一个C类IP可以容纳254台主机,所以不够一个B类IP可以容纳65534台主机,此是有65034个地址浪费,使用率不到1%6.3 子网的划分v思考2：假设一个公司网络
13、内有60000台主机，此时分配一个B类网IP地址是足够的，但这样会带来什么样的问题？v带来的问题：一个B类网络可以容纳的主机数量为65534，但整个网络处于同一个广播域，如果有大量的广播信息存在，将会导致网络拥塞上6.3.1 划分子网的目的v如果我们将一个网络划分成若干个子网,会有以下的好处:1、使IP地址应用更有效2、将原有同处于一个网段上的主机分成不同的网段或子网，同时也将原来的一个广播域划分成若干个较小的广播域6.3.2 划分子网的方法v为了创建一个子网地址，网络管理员从标准IP地址的主机号部分“借借”位位并把它们指定位为子网号部分。6.3.2 划分子网的方法 实例实例1 1：13066
14、00是一个B类IP地址，它的主机号部分有两个字节。在图中，借用了其中的一个字节分配子网。(当然，如果从IP地址的主机号部分借用来创建子网，相应子网中的主机数目就会减少。)v实例实例2 2：假设有一个网络号为202113260的C类网络，可以借用主机号部分的3位来划分子网，其中子网号、主机号范围、可容纳的主机数、子网地址、子网广播地址如下表所示。6.3.2 划分子网的方法6.3.3 子网掩码v新问题：新问题：给出一个经过子网编址的B类IP地址12822256，我们并不知道在子网划分时到底借用了几位主机号来表示子网6.3.3 子网掩码 当给出它的子网掩码2552552550后，如（a）所示，就可以
15、根据与子网掩码中“1”相对应的位表示网络的规定，得到该子网划分借用了8位来表示子网，并且该IP地址所处的子网号位25。 6.3.3 子网掩码 如果借用该B类IP地址的4位主机号来划分子网，如图（b）所示，那么它的子网掩码位2552552400，IP地址12822256所处的子网号为1。6.3.3 子网掩码子网掩码组成子网掩码组成： 子网掩码是一位特殊的32位二进制数，它的格式与IP地址一样，但它用二进制中的1来代替IP地址的前半部分（网络地址和子网地址），用0来替代IP地址中的主机地址。例如：163.40.219.7的B类网络的子网掩码为 11111111.1111111.00000000.0
16、000000011111111.1111111.00000000.00000000 用十进制表示 ：255.255.0.0255.255.0.0 而对于B类网中的C类子网，它的子网掩码 用十进制表示 ：255.255.255.0255.255.255.06.3.3 子网掩码v默认的子网掩码A类：255.0.0.0B类：255.255.0.0C类：255.255.255.0 6.3.3 子网掩码6.3.4 CIDR 标记法IP地址地址子网掩码子网掩码子网掩子网掩码1的数量的数量 CIDR表示的表示的IPIP地址地址 255 . 255 . 240 . 011111111 11111111 111
17、10000 00000000 10 . 217 . 123 . 700001010 11011001 01111011 000001118 + 8 + 4 + 0 = 2010.217.123.7/20CIDR（无类型域间选路，Classless Inter-Domain Routing）是一个在Internet上创建附加地址的方法，这些地址提供给服务提供商（ISP），再由ISP分配给客户 子网总结v子网划分这项技术是用来把一个单一的IP网络地址划分成多个更小的子网。v子网掩码是一个32位地址，用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识。例子v例1：设IP地址为192.168.10.2，
18、子网掩码为255.255.255.240，那么子网掩码是怎样来区分网络标识和主机标识的呢。v答：v用“与”运算。将十进制转换成二进制进行与运算vIP地址：11000000101010000000101000000010v子网掩码：11111111111111111111111111110000vAND运算：vv11000000101010000000101000000000v则可得其网络标识为192.168.10.0，主机标识为2。例子v例2：有一IP地址为192.168.10.252，子网掩码为255.255.255.240另一个IP地址为192.168.10.238,子网掩码为255.25
19、5.255.240判断两个IP是否在同一个网段练习11、网络的子网掩码为255.255.224.0给出IP地址，求子网地址和主机地址IP地址网络地址主机地址132.132.45.56132.132.32.013.56132.132.97.321.32132.132.92.1428.14练习2你已被分配128.45.0.0的B类IP地址，需要建立10个子网，完成下列问题：1、定义10个子网，需要（ 4 ）屏蔽位。2、定义允许创建10个子网的子网掩码( 240)。v172.168.34.56/20，一共划分为了多少个子网，各子网可以包含多少台主机。 B类IP借了四位划分子网,所以划分的子网数为:1
20、6主机位还剩12位,所以可以表示212-2台主机练习3思考v为什么计算IP主机地址时要减2，而计算子网数目时不减2呢？vIP地址减2的原因是主机ID不能全为0也不能全为1；子网就不存在这个问题。练习4v现有172.16.0.0/16的网段，要对网段进行子网划分，且要求划分后的子网数量至少大于60，那么划分后的子网最多能容纳多少台主机？v26=64,所以需要借6位,主机地址还剩10位,所以划分后每个子网最多能容纳210-2=1022台主机练习5v现有192.168.0.0/24的网段，要对该网段进行地址规划，要求每个子网能容纳16台主机，那么划分后能有多少个子网?练习6vIP地址192.168.
21、1.200，子网掩码是255.255.255.224，要求计算其网络地址、主机地址和广播地址。v 分析：把子网掩码换算成2进制，1对应的部分是网络地址，0对应的部分是主机地址，把主机地址各位全部变成1就是广播地址。因此首先把255.255.255.224换算成2进制，就是11111111.11111111.11111111.11100000，然后把IP地址也换算成2进制，就是11000000.10101000.00000001.11001000，因此可以得到网络地址就是11000000.10101000.00000001.11000000，即192.168.1.192；主机地址就是000010
22、00，即8；而广播地址就是11000000.10101000.00000001.11011111，即192.168.1.223。练习7v一个公司有10个部门，要求给每个部门划分不同的网段，但是都在192.168.1.0这个大网内，并且每个部门要容纳20台计算机。请为这个公司选择子网掩码。选项：A）255.255.255.192选项：B）255.255.255.224选项：C）255.255.255.240选项：D）不能实现 v1、 172.168.34.56/20，一共划分为了多少个子网，各子网可以包含多少台主机。 v2、现有192.168.0/24的网段，要对该网段进行地址规划，要求每个子网能容纳16台主机，那么划分后最多能有多少个子网?v3、IP地址192.168.1.200，子网掩码是255.255.255.224，要求计算其网络地址、主机地址和广播地址。作业
