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5.3 网络技术运用基础——IP地址与子网掩码


5.3 网络技术应用基础
——IP地址与子网掩码

一、什么是IP地址?
?IP地址:

IP地址是在IP网络中区分不同主机的唯一标识,它与计算机的关系

就象电话号码与电话号码关系一样,同一网络中不允许同时有两台主机的IP地 址相同。
?

IP地址构成:四段8位二进

制数中间用点隔开,每段的最大值为 (11111111)2 ,

最小值为(00000000)2 。为了与人们的数字习惯相符,在书写时一般换算为人 们所熟悉的十进制表示,即每段最大值为255,最小值为0,如: 机内表示: 11000000.10101000.00000000.00000001

书写方法: 192.168.0.1
十六进制: C0.A8.00.01

二、IP地址的组成
? 理论上,IP地址可以从0.0.0.0开始编号直至255.255.255.255,每段 IP地址的取值范围为0—255,理论上他含有4294967296(四十二亿九 千四百九十六万七千二百九十六)地址。但在实际应用当中,可用地 址远远少于这个数,主要是因为一些特殊的IP地址和特殊号段不有特 殊的用途而无法使用。特殊的IP地址如下表:

网络号 主机号 全“0” 全“1” 127 Any Any 全“0” Any 全“1” 0 任意

地址类型 所有网络 广播地址 回环地址 网络地址 广播地址 网络主机

用途 路由器用于指定默认路由 本网段所有节点 回路测试 代表一个网段 指定网段的所有节点 0.0.0.34将访问本网络中 结点为34的主机

特殊IP地址表

三、IP地址的使用规则
?在实际应用当中,为了便于管理及构造网络,我们把IP地址做了以下处理: 1.把所有IP分为A、B、C、D、E五类(详见下页) 2.为了方便使用,把每类地址分为公有地址和私有地址两类:公有地址(Public address)由Inter NIC(Internet Network Information Center 因特网信息中 心)负责发放,通过它直接访问因特网;私有地址(Private address)属于非注 册地址,专供为组织机构内部使用。以下列出留用的内部私有地址: ⑴A类:10.0.0.0--10.255.255.255 ⑵B类:172.16.0.0--172.31.255.255 ⑶C类:192.168.0.0--192.168.255.255 3.把每个IP地址分为两个部分,即网络地址和主机地址: ⑴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(就不同的城市的电话用长途区号区分开来一样) ⑵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(就象每一个城市内的不同电话号码一样) ?通信规则:以此构造的网络的通信规则是:同在一个网络号中的主机不用路由可 以直接通信,不在同一个网络号中的主机需通过路由才能通信(就像同一城市之内 的电话互拔不需要加拔区号,而不同城市之间的电话互拔需要加拔区号一样)

四、IP地址的分类
网络
A类 0xxxxxxx 1—126 网络 B类

主机
xxxxxxxx xxxxxxxx 224-2=16,777,214 主机 xxxxxxxx

10xxxxxx
128—191

xxxxxxxx 网络

xxxxxxxx
216-2=65534

xxxxxxx 主机

C类

110xxxxx 192—223

xxxxxxxx 多广播

xxxxxxxx

xxxxxxxx 28-2=254

D类

1110xxxx 224—239

xxxxxxxx

xxxxxxxx

xxxxxxxx

实验室保留 E类 11110xxx 240—255 xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx

五、子网掩码
? 子网掩码:它是一种用来指明一个IP地址的哪些位是网络标识,哪些位
是主机标识。 ? 子网掩码也是一个32位地址,可以说是一种“特殊的IP地址”,但标准 的说法是“扩展的网络前缀码”。 ? 子网掩码为1的部分代表网络号,掩码为0的部分代表主机号。 ? 默认子网掩码(网络号全1,主机号全0):
11111111 00000000 0 11111111 255 11111111 00000000 0 00000000 00000000 0 00000000

A类:255.0.0.0

255 11111111 255 11111111 255

B类:255.255.0.0

0
11111111

0
00000000

C类:255.255.255.0

255

255

0

1、 引入子网掩码的意义
? 提高IP使用效率:例如:三个LAN,主机数为20,25,48,均 少于C类地址允许的主机数。为这三个LAN申请3个C类IP地址显 然有点浪费。 ? 扩展网络:如果你的网络达到了物理限制,可以通过增加路由 器并创建子网来扩展网络,以连接更多的主机,增加网上的用 户。 ? 隔离网络问题:通过将大网隔离成小网,你可以限制子网对其 它网络的影响。 ? 有利于网络管理员对网络的管理:提高网络的安全性。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,不易管理。

2、子网编码地址结构
32 Bits

网络ID 网络ID
扩展子网后的网络ID

主机ID 子网ID 主机ID

将主机号进一步划分为子网号和主机号 通过子网掩码来区分地址的网络号和主机号
注:在有子网的网络中,IP地址由以下三部分组成: 网络地址 子网地址 主机地址

3、子网掩码的设置
⑴利用主机数来计算 例1:将202.10.13.4主机所在的网络划分为每个子网50台机器的小规模网络, 请问子网掩码是多少? 计算方法: 解:计算50台机器用多少位二进制代码表 示: 50 D=110010 B…………6位(n=6) 所以在前26位表示网络号,则子网掩码可 以为: 11111111.11111111.11111111.11000000 255 . 255 . 255 . 192 所以每个子网为50台机器的子网掩码为: 255.255.255.192

1)将主机数目转化为二进制来表示
2)则取得该主机的二进制位数n。 3)使用255.255.255.255来将该类 IP地址的主机地址位数全部置1, 然后从后向前的将N位全部置为 0, 即为子网掩码值。

小知识:
在单位换算中,为了区分不同的进制,一般用字母来表示: 二进制(BIN )用字母B表示;八进制(OCT)用字母O表示 十进制(DEC)用字母D表示; 十六进制( HEX)用字母H表示

3、子网掩码的设置
⑴利用主机数来计算

例2:如欲将B类IP地址168.195.0.0划分成若干子网,每个子网内有主 机700台的网络,请问子网掩码是多少?
解:1) 700D=1010111100 N………… n = 10 2)将该B类地址的子网掩码255.255.0.0的主机地址全部置1, 得到255.255.255.255 3)然后再从后向前将后10位置0,即为: 11111111.11111111.11111100.00000000 4)将以上转换为十进制,即得255.255.252.0。 5)所以欲将B类IP地址168.195.0.0划分成主机为700台的子网掩码即为 255.255.252.0。

3、子网掩码的设置
2、利用子网数来计算 例3:将一B类IP地址168.195.0.0划分成27个子网,子网掩码是多少? 计算机方法: 1)将子网数目转化为二进制来表示 2)取得该二进制的位数,为n 3)取得该IP地址的类子网掩码,将 其主机地址部分的前N位置1即得出 解:1)将需要划分成的子网数27个转为二 进制: 27D=11011B………… n = 5 2)将B类地址的子网掩码255.255.0.0 的主机地址前5位置1: 11111111.11111111.11111000.00000000 255 . 255 . 248 . 0 3)所以欲将B类IP地址168.195.0.0划分 为27个子网的子网掩码即为: 255.255.248.0。

该IP地址划分子网的子网掩码。

4、子网掩码与IP的关系
例4:某台主机的IP地址是:201.222.5.121,子网掩码:255.255.255.248 。 求:1)该主机所在网络地址是多少? 2)该子网的广播地址是多少? 3)该子网的主机IP范围? 4)该子网的主机数是多少? 计算方法:

1)将IP地址和子网掩码轮换为二进制数
2)IP地址和子网掩码进行AND运算,结果是网络地址 3)将网络地址中的网络号部分不变,主机地址变为全1,结果就是广播地址 4)地址范围:网络号+1=第1个主机地址 广播号-1=最后1个主机地址 5)主机数=2的二进制的主机号位数次方-2 注:AND运算法则:1 与 1 = 1 ,1 与 0 = 0 ,0 与 1 = 0 ,0 与 0 = 0 , 即当对应位均为1时结果为1,其余为0。

4、子网掩码与IP的关系
解:⑴首先,将IP地址和子网掩码轮换为二进制数: 201.222.5.121D → 11001001.11011110.00000101.01111001 B 255.255.255.248 D→ 11111111.11111111.11111111.11111000 B 其次,将IP地址和子网掩码进行AND(与)运算,结果是网络地址: 11001001.11011110.00000101.01111001 ∧ 11111111.11111111.11111111.11111000 11001001.11011110.00000101.01111000 最后,将其转换为十进制:201.222.5.120 故:该主机所在的网络地址是201.222.5.120 ⑵将网络地址中的网络号部分不变,主机地址变为全1,结果就是广播地址: 即: 11001001.11011110.00000101.01111000 11001001.11011110.00000101.01111111 最后,将其转换为十进制: 201.222.5.127

故:该主机所在的广播地址是201.222.5.127

4、子网掩码与IP的关系
⑶地址范围: 网络号+1=第1个主机地址 广播号-1=最后1个主机地址 所以其范围为 201.222.5.121—— 201.222.5.126
⑷主机数: 主机数=2的二进制的主机号位数次方-2 11111111.11111111.11111111.11111000 主机号 所以主机数=23 -2 =8 -2 =6 故:该子网可用主机数为6

5、 IP地址与子网
例5:某公司内部网络的子网掩码255.255.255.48,请判断以下两台 主机的IP地址属于同一子网中的是( )。(多选) A、192.168.1.56和192.168.1.49 B、192.168.1.25和192.168.168.133 C、192.168.1.50和192.168.1.52 D、192.168.1.25和192.168.1.133 计算方法:

1)分别将IP地址和子网掩码转换为二进制数。
2)将IP地址和子网掩码进行AND运算,结果相同的属于同一子网,结果相异 的属于非同一子网。 注:AND运算法则:1 与 1 = 1 ,1 与 0 = 0 ,0 与 1 = 0 ,0 与 0 = 0 , 即当对应位均为1时结果为1,其余为0。

达标练习

打开《5.3课堂练习.doc),并按要求完成作业。


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