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chap4-0


计算机网络

本章主要内容
? IP地址的作用
? IP地址的层次结构 ? 广播地址和网络地址 ? 子网编址方法 ? 规划子网

为什么要使用IP地址
? 屏蔽各种物理网络的地址差异
? 每种物理网络都有各自的技术特点,其物理地址也 各不相同 ? 统一物理地址的表示方法不现实 ? 互联网对各种物理网络地址的“统一”通过IP地址 在IP层完成

IP地址的作用
? 指定计算机到互联网的一个
连接。 ? 与互联网有多个物理连接的 计算机具有多个 IP地址 (路由器、多宿主主机等)。

互联网的层次结构

IP地址的结构
? IP地址的长度为32位二进制数
? 网络号netid: 标识互联网中一个特定网 ? 主机号hostid:标识网络中主机的一个特定连接

IP编址方式携带了位置信息
? 优点
? 给出IP地址就能知道它位于哪个网络 ? 路由简单 ? 缺点 ? 主机在网络间移动,IP地址必须跟随变化

子网掩码
? 与IP地址一一对应的32位的二进制数字,网络设备用它
来识别IP地址中的网络部分和主机部分。 ? 如果掩码中的某位为1,则和该位对应的IP地址位就是 网络位;如果掩码中的某位为0,则和该位对应的IP地 址就是主机位。

? 通过对二进制的IP地址和其网络掩码进行“逻辑与”运
算,网络设备可以区分网络部分和主机部分。

IP地址的分类

IP地址分类的优越性
? 既能适应不同的网络规模又具有一定的灵活性
? 常用的A、B、C 3类IP地址可以容纳的网络数

和主机数

IP地址的直观表示法
? 点分十进制标记法
? 将4B的二进制数值转换成4个十进制数值 ? 每个十进制数值小于等于255 ? 4个十进制数值间用“.”隔开

保留IP地址
? 回环地址
? 形如127.X.Y.Z的网络地址保留作当地回环地址 (Loopback),如127.0.0.1。 ? 这个地址的目的是提供对本地主机的TCP/IP网络配 置测试。发送到这个地址的数据包不输出到实体的 网络上,而是送给系统的Loopback驱动程序来处理。

保留IP地址
? 网络地址 ? 主要是用于标识不同的网络, ? 它不是指具体的哪一个主机或设备,而是标识属于 同一个网络的主机或网络设备的集合。 ? 【注意】 当一个数据包到达一个网络时,它首先判 断这个网络与它的目的网络是否符合,如果到达的 网络地址与目的地址不匹配,那么它将根据合适的 算法进行转发,只有网络地址与目的网络符合时才 会查找相应的主机,进行主机的匹配,从而将数据 包发送给指定的主机。

保留IP地址
? 广播地址
? 直接广播:主机向其他网络的所有节点广播信息 ? 构成:一个有效的网络号和一个全“1”的主机号

? 举例:202.93.120.255:发送直接广播前需要知 道目的网络的网络号
? 有限广播:将广播限制在最小的范围内 ? 构成:255.255.255.255:发送有限广播前不需 要知道网络号

IP地址的管理
? 公有地址(Public Address)
? IP地址资源由ICANN进行全球分配 ? 由于采用全球寻址方式,所以它必须是惟一的,一 旦注册,这个地址就不能再被其他设备使用 ? 随着Internet用户的日益增多,公有地址的资源也 日益科短缺。解决的办法有:子网划分;采用私有 地址;采用IPv6代替IPv4

IP地址的管理
? 私有地址(Private Address)
? 私有地址只能用于内部私有网络中,私有网络中的 主机所发出的数据包将不会被路由到Internet上,

所以拥有内部私有地址的主机地无法直接接入
Internet的。
IP地址类别
A B C

被保留的私有地址范围
10.0.0.0~10.255.255.255 172.16.0.0~172.31.255.255 192.168.0.0~192.168.255.255

编址实例

牛刀小试
? IP地址是一个32位的二进制数,它通常采用点分( )。
? ? A.二进制数表示 C.十进制数表示 B.八进制数表示 D.十六进制数表示

? 255.255.255.255地址称为()。 ? A.有限广播地址 址 D.预留地址 B.直接广播地址 C.回送地

牛刀小试
? 以下IP地址中,属于C类地址的是 ( )。
? A. 3.3.57.0 0.1.1.4 B. 193.1.1.2 C. 131.107.2.89 D. 19

? IP地址129.66.51.37的哪一部分表示网络号?()
? A.129.66 B.129 C.129.66.51 D.37

? 按照TCP/IP协议,接入Internet的每一台计算机都有一个唯一的

地址标识,这个地址标识为 ( )。
? A.物理地址 B.网络地址 C. IP地址 D.端口地址

子网编址
? 问题的提出
? IP地址能适应于不同的网络规模 ? 个人电脑普及使小型网络(特别是小型局域网络) 越来越多 ? 浪费IP地址(即使采用C类地址) ? 子网编址:克服IP地址浪费

子网编址方法
? IP地址的子网划分就是从主机位中借位来进行网络的划
分。 ? 子网数量=2n -2,n为从主机位借来充当子网位的位数。

1 0 0 0 0 1 1 1

0 0 0 0 1 1 1 1

x x x x x x x x

x x x x x x x x

网络地址

主机地址

1 1 0 0 1 0 1 0

1 0 0 0 0 0 1 0

y y x x x x x x 子网地址

x x x x x x x x

网络地址

主机地址

子网表示法
? 子网通过“子网掩码”表示
? 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

子网表示法举例(1)
? 借用B类IP地址的8位表示子网

子网掩码:

子网表示法举例(1)
? 借用B类IP地址的4位表示子网

子网掩码:

子网地址和子网广播地址
? 子网地址
? 主机部分以二进制全“0”结尾 ? 子网直接广播地址 ? 主机部分以二进制全“1”结尾 ? 有限广播地址 32位全为“1” 广播被限制在本子网内

子网划分方法(理论分析)
? 如果从主机位上借n位二进制数来划分子网,实际可以划分 的子网数为2n-2个。
? 如果原来的主机位有m位,那么用来表示子网内主机地址的 位数就剩下了m-n位了,它可以得到总的子网内地址数量为 2(m-n)。 ? 在2(m-n)个主机地址中,主机位全部为0的被用做网络地址, 主机位全部为1的被用做广播地址,所以一个子网内部所能 够使用的有效的主机地址数量为2(m-n)-2。 ? 无论是哪一类IP地址,它最后一个八位组的最后两位不允许 被借作子网位,即不允许分配给子网。

子网划分举例
? 假设某单位有4个部门,每个部门有25台主机。
现申请到一个C类IP地址204.56.178.0,如何 确定子网掩码以及每个子网的IP地址范围才能 使每个部门有独立的网络,即不同部门的网络 号各不相同?

?

子网划分举例
? 确定子网位的位数

现需划分4个子网,每个子网中包含不少于25个IP地址。根据公
式22-2≥4,得n=3,即从主机位借3位作为子网位。这样实际划 分6个子网。

由于C类地址的主机位为8位,去掉子网位后剩余的5位用作主机
位,每个子网所能容纳的最多主机数为25-2=30>25。 ? 确定子网掩码

由于C类地址默认前24位为网络地址,加上从主机位借3位作为子
网 位 , 这 样 网 络 地 址 共 有 27 位 , 所 以 掩 码 为 11111111.11111111.11111111.11100000

(255.255.255.224)。

子网划分举例
? 确定子网的网络地址、广播地址及IP地址范围
? 由于子网位不能全为0或全为1,所以子网位的范围 从001变化到110,而每个子网的主机位(还剩下5

位)则从00001变化到11110。如果主机位全部为0,
得到的是网络地址,如果主机位全部为1,得到的地 址是广播地址。处于这两个地址中间的其他的地址 均是合法的主机地址,由此计算出各子网的网络地 址、子网可用IP地址范围、广播地址见表1.6。

子网划分举例
子网 序号 1 2 3 4 5 6 001 010 011 100 101 110 204.56.178.33~204.56.178.62 204.56.178.65~204.56.178.94 204.56.178.97~204.56.178.126 204.56.178.129~204.56.178.158 204.56.178.161~204.56.178.190 204.56.178.193~204.56.178.202 子网位 IP地址范围 网络地址 (主机位全为0) 204.56.178.32 204.56.178.64 204.56.178.96 204.56.178.128 204.56.178.160 204.56.178.192 广播地址 (主机位全为1) 204.56.178.63 204.56.178.95 204.56.178.127 204.56.178.159 204.56.178.191 204.56.178.203 最多容纳主 机数 30 30 30 30 30 30

子网划分举例
? 注意:通常来说子网位不能全为0或全为1,然
而有的路由器在使用专门命令后是允许子网位 全为0或全为1的,这样可以减少IP地址的浪费。

子网划分
? 固定子网掩码的局限性
? 在划分子网后每一个子网所能够提供的有效主机地址的数量是 相同的,其灵活性不足,这在实际应用过程中可能无法适应各

种不同的应用环境。
? 在某些极端状况下,对IP地址的浪费很严重。 ? 可变长度子网掩码(VLSM)

? 允许在一个网络中使用多个不同的子网掩码,实际上是把子网
进一步子网化。这样每一个网络中所能够提供的主机地址数目 就可能是不同的。

可变长度掩码设计实例
? 某单位有4个部门,分别拥有55台、25、10、5
台主机。现假设申请到一个C类IP地址X.X.X.0, 如何确定子网掩码以及每个子网的IP地址范围 才能使每个部门有独立的网络,即不同部门的 网络号各不相同?

可变长度掩码设计实例
? 由于网络1有55台主机,所以进行子网划分时,要保留
6位主机位(26-2=62>55),因此借来的子网位只能有 2位。这样就分成了2个子网(22-2=2),其中第一个子

网分配给网络1:
X.X.X.01 000000 X.X.X.64/255.255.255.192 (26位掩码) X.X.X.10 000000 即 : X.X.X.128/255.255.255.192(26位掩码)

可变长度掩码设计实例
? 对第二个子网进一步划分子网,保留5位主机位,再借 一位主机位作为子网位,划分出的两个子网为:
X.X.X.100 00000 即 X.X.X.128/255.255.255.224(27位掩码) X.X.X.101 00000 即 X.X.X.160/255.255.255.224(27位掩码) : :

可以把X.X.X.128/255.255.255.224(27位掩码)分配 给网络2使用。

可变长度掩码设计实例
(3)从X.X.X.101 00000 即X.X.X.160/255.255.255.224 (27位子网掩码)网络再子网化可以得到网络3和网络4。 只能再借一位主机位作为子网位,这时主机位数为4。 划分出的两个子网如下: X.X.X.1010 0000 即:X.X.X.160/255.255.255.240(28位 掩码) X.X.X.1011 0000 即:X.X.X.176/255.255.255.240(28位 掩码) 把它们分配给网络3和网络4,每个子网可容纳14台主 机。


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