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ip地址和子网掩码相关知识 IP地址与子网掩码 图2-1-1 不同的层使用不同的名字 IP地址的格式 图2-1-2 IP地址的格式 数制之间的转换 n二进制-十进制 n十进制-二进制 n数制之类的运算（与、或、非） n进制表请查看附带的WORD文档 注：可使用windows的计算器进行转换 IP地址的种类 n32比特的IP地址被划分为两个部分： n网络号（Network ID，NID n主机号（Host ID，HID） nIPv4定义了5类IP地址，即： nA、B、C、D、E类地址。 1A类 图2-1-3 A类地址 n可以用于分配的A类IP地址范围： n1.x.y.z126.x.y.z，其中x、y、z的各个二进 制位不能全为0或全为1。 2B类 图2-1-4 B类地址 n可以用于分配的B类IP地址范围： n128.0.y.z191.255.y.z，其中y、z的各个二 进制位不能全为0或全为1。 3C类 图2-1-5 C类地址 n可以用于分配的C类IP地址范围： n192.0.0.z223.255.255.z，其中z的各个二 进制位不能全为0或全为1。 4D类 图2-1-6 D类地址 nD类地址主要用于多播（multi-casting） 5E类 图2-1-7 E类地址 nE类地址被保留作为实验用 6其他 n第1个位域的取值范围在248254之间的IP地址 保留不用。 私有地址 (RFC1918) A类:10.0.0.0至10.255.255.255 B类:172.16.0.0至172.31.255.255 C类:192.168.0.0至192.168.255.255 IP网络中主机数的计算方法 2N-2 公式: “N”代表主机位数 主机位全“0”表示网络编号 主机位全“1”表示该网络中的广播 216-2=65534 172.16.0.0 172.16.0.1 172.16.0.2 172.16.0.3 . 172.16.255.253172.16.255.254 B类网络可容纳的主机数量 IP地址的分配注意事项 n网络号不能为127（127是被保护的与码 ，是本机IP地址测试回路） n主机号不能全为0或255（网络号或广播地 址） n0.0.0.0（是default路由的目标位置） 子网掩码 1子网（subnetwork） 2子网掩码（subnetwork mask） nIPv4规定了A类、B类、C类的标准子网掩 码： nA类：255.0.0.0 nB类：255.255.0.0 nC类：255.255.255.0 图2-1-10 子网掩码的应用-1（主机号=子网掩码的反码*IP地址） 图2-1-11 子网掩码的应用-2 VLSM 非标准子网划分 图2-2-1 非标准子网划分 1对C类网络进行非标准子网划分 图2-2-2 借用2比特的主机号来充当子网 络号 图2-2-3 01子网计算过程 表 C类IP地址子网划分 2对B类网络进行非标准子网划分 图2-2-4 借用2比特的主机号来充当子网 络号 图2-2-5 01子网计算过程 表 B类IP地址子网划分 3对A类网络进行非标准子网划分 表2-2-3 A类IP地址子网划分 全0和全1网段 n例，标准C类网络201.15.66.0划分成8个子网，采用了 非标准子网掩码255.255.255.224。该子网掩码将C类网络 201.15.66.0划分成如下8个子网（假设允许子网号全为0或1 ）。 n子网1：网络号201.15.66.0，可以IP地址范围： 201.15.66.1201.15.66.30，子网广播地址：201.15.66.31 (2的5次方-2) n n子网8：网络号201.15.66.224，可以IP地址范围： 201.15.66.225201.15.66.254，子网广播地址： 201.15.66.255。 专用地址空间 nRFC 1918中定义了在企业网络内部使用的 专用（私有）地址空间，如下： nA类：10.0.0.0-10.255.255.255 nB类：172.16.0.0-172.31.255.255 nC类：192.168.0.0-192.168.255.255 nLinkLocal网络地址空间：169.254.0.0 169.254.255.255也属于专用内部地址。 VLSM和CIDR 1VLSM nRFC 1878中定义了可变长子网掩码（ Variable Length Subnet Mask，VLSM）。 nVLSM规定了如何在一个进行了子网划分 的网络中的不同部分使用不同的子网掩码。 图2-2-7 VLSM应用 2CIDR n无类域间路由（Classless Inter-Domain Routing，CIDR）在RFC 1517RFC 1520中 都有描述。 图2-2-8 CIDR应用 IPIP地址地址 IPIP地址地址 n n 为了能把多个物理网络在逻辑上抽象成一个互为了能把多个物理网络在逻辑上抽象成一个互 连网，连网，IPIP协议为每台主机分配了一个唯一的协议为每台主机分配了一个唯一的3232位地位地 址，称为址，称为IPIP地址地址( (记录在主机的硬盘中记录在主机的硬盘中) )。 n n IPIP地址不仅用来识别网络中的主机，而且隐含地址不仅用来识别网络中的主机，而且隐含 着网际间的路径信息。着网际间的路径信息。 IPIP地址与地址与MACMAC地址地址 n n MACMAC地址是物理设备的接口地址，记录在网络设备（地址是物理设备的接口地址，记录在网络设备（ 网卡）的网卡）的ROMROM中；中； IPIP地址是逻辑地址，记录在主机的硬地址是逻辑地址，记录在主机的硬 盘中。盘中。 n n MACMAC地址是平面地址，仅用于标识设备，与网络无关地址是平面地址，仅用于标识设备，与网络无关 ；IPIP地址是层次地址，既包含网络标识，又包含主机标识地址是层次地址，既包含网络标识，又包含主机标识 。 n n MACMAC地址的分配是基于制造厂商；而地址的分配是基于制造厂商；而IPIP地址的分配是地址的分配是 基于网络拓扑。基于网络拓扑。 IPIP地址地址 物理层物理层 数据链路层数据链路层 网络层网络层 MACMAC地址地址 IPIP地址地址 拨号用户 物理地址物理地址MACMAC 00-60-97-CO-9F-6700-60-97-CO-9F-67 IPIP地址地址 166.111.3.19166.111.3.19 物理地址物理地址MACMAC 00-3d-87-14-3a-d900-3d-87-14-3a-d9 IPIP地址地址 166.111.4.1166.111.4.1 物理地址物理地址MACMAC 00-0c-1b-00-5a-f600-0c-1b-00-5a-f6 IPIP地址地址 166.111.3.18166.111.3.18 IPIP地址地址 166.111.3.97166.111.3.97 IPIP地址的格式地址的格式 IPIP 地址用来标识一个网络和与该网络连接的一台主机。地址用来标识一个网络和与该网络连接的一台主机。 实际上实际上IPIP地址是分配给网卡的。一个地址是分配给网卡的。一个IPIP地址表示一条网络地址表示一条网络 连接。连接。 I INTERNET P PROTOCOL XXX.XXX.XXX.XXX0255 166.111.4.118 网络标识号网络标识号+ +主机标识号主机标识号 Net-IDNet-ID+ +Host-IDHost-ID IPIP地址的分类地址的分类 Net-idNet-idHost-idHost-idA A类类 08162432 Net-idNet-idHost-idHost-id B B类类 Net-idNet-idHost-idHost-id C C类类 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 组播地址组播地址D D类类 保留地址保留地址 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 11 1 E E类类 IPIP地址的分类及特征地址的分类及特征 类别类别 网络数网络数 第一个可用第一个可用 的网络号的网络号 最后一个可用最后一个可用 的网络号的网络号 每个网络中的每个网络中的 最多主机数最多主机数 A A类类1261261 1.0.0.0.0.0.0126126.0.0.0.0.0.01677721416777214 B B类类1638416384128128. .0 0.0.0.0.0191191. .255255.0.0.0.06553465534 C C类类20971522097152192192. .0 0. .0 0.0.0223223. .255255. .255255.0.0 254254 特殊的特殊的IPIP地址地址 Net-idNet-idHost-idHost-id源地址源地址目的地址目的地址含义含义 0 0 0 0 可用可用不可用不可用本网络的本主机本网络的本主机 0 0 Host-idHost-id不可用不可用可用可用本网络的指定主机本网络的指定主机 Net-idNet-id 0 0 不可用不可用不可用不可用指定网络号指定网络号 全全1 1全全1 1不可用不可用可用可用受限广播受限广播 Net-idNet-id全全1 1不可用不可用可用可用定向广播定向广播 127127任意任意可用可用可用可用回传测试回传测试 内部网络的保留地址内部网络的保留地址 l l 在在ABCABC三类三类IPIP地址中，都保留了一些地址地址中，都保留了一些地址 作为私有网络的虚拟作为私有网络的虚拟IPIP地址：地址： A A类类：10. 0. 0, 0 10.255.255.255 10. 0. 0, 0 10.255.255.255 B B类类：172.16.0.0 172.31.255.255 172.16.0.0 172.31.255.255 C C类类：192.168.0.0 192.168.255.255192.168.0.0 192.168.255.255 IPIP地址的转换地址的转换 IPIP地址的转换地址的转换 n n 无论网络层使用什么协议，在实际网络的链路上传送数据无论网络层使用什么协议，在实际网络的链路上传送数据 帧时，最终必须使用硬件帧时，最终必须使用硬件MACMAC地址，因此地址，因此IPIP寻址要实现寻址要实现IPIP地址地址 到硬件地址的转换。到硬件地址的转换。 NET1NET1 NET3NET3 Router1Router1 Router2Router2 HostAHostAHostBHostB Net1Net1 Net3Net3 应用层应用层 传输层传输层 网际层网际层 接口层接口层 网际层网际层 接口层接口层 应用层应用层 传输层传输层 网际层网际层 接口层接口层 HaHaHbHb R1R1 Net2Net2 网际层网际层 接口层接口层 R2R2 ARPARP与与RARPRARP n n TCP/IP internet layerTCP/IP internet layer Internet Protocol (Internet Protocol (IPIP) ) Address ResolutionAddress Resolution Protocol (ARP)Protocol (ARP) Reverse AddressReverse Address Resolution Protocol Resolution Protocol (RARP)(RARP) Internet ControlInternet Control Message Protocol (Message Protocol (ICMPICMP) ) Internet Group Internet Group ManagementManagement Protocol (Protocol (IGMPIGMP) ) InternetInternet HardwareHardware NetworkNetwork InterfaceInterface TransportTransport ApplicationApplication IPIP地址的转换地址的转换 n n 每台主机都有一个每台主机都有一个 ARP ARP 高速缓存高速缓存(ARP cache)(ARP cache)，里面里面 有所在的局域网上的各主机和路由器的有所在的局域网上的各主机和路由器的 IP IP 地址到硬件地址地址到硬件地址 的映射表。的映射表。 n n 从从IPIP地址到硬件地址的解析是自动进行的，高层的用户地址到硬件地址的解析是自动进行的，高层的用户 对这种地址解析过程是不知道的。对这种地址解析过程是不知道的。 n n 当主机或路由器要和本网络上的另一个已知当主机或路由器要和本网络上的另一个已知 IP IP 地址的地址的 主机或路由器进行通信时，主机或路由器进行通信时，ARP ARP 协议会自动地将该协议会自动地将该 IP IP 地地 址解析为链路层所需要的硬件地址。址解析为链路层所需要的硬件地址。 NET1NET1 NET3NET3 Router1Router1 Router2Router2 HostAHostAHostBHostB 地址解析协议地址解析协议ARP ARP n n ARPARP协议协议(Address Resolution (Address Resolution Protocol)Protocol)的功能：的功能： IPIP地址映射地址映射 Ethernet MACEthernet MAC地址地址 n n 基本思想：基本思想： n n 在本地高速缓存中建立一个动态的在本地高速缓存中建立一个动态的ARPARP映射表映射表 ； n n 通过查表进行地址变换；通过查表进行地址变换； n n 当查表失败时，向全网当查表失败时，向全网广播广播ARPARP查询分组；查询分组； n n 目标节点自动响应；目标节点自动响应； n n 源节点根据响应信息修改源节点根据响应信息修改ARPARP表。表。 举例：子网内的举例：子网内的ARPARP解析解析 n n 当两台主机在同一网段上时，当两台主机在同一网段上时，ARPARP协议的协议的 工作过程如下：工作过程如下： 172.16.3.1172.16.3.1172.16.3.2172.16.3.2 IP: 172.16.3.2 = ? IP: 172.16.3.2 = ? IP: 172.16.3.2 = Ethernet: 0800.0020.1111 IP: 172.16.3.2 = Ethernet: 0800.0020.1111 我需要我需要 172.16.3.2.172.16.3.2. 的以太网地的以太网地 址。址。 请注意，这是我请注意，这是我 的以太网地址的以太网地址 代理代理ARPARP n n 如果目的主机和源主机不在同一个局域网上，那么就如果目的主机和源主机不在同一个局域网上，那么就 要以本网络上的某个路由器作为远程主机的代理，通过要以本网络上的某个路由器作为远程主机的代理，通过 ARPARP找到该路由器的硬件地址，然后把分组发送给这个找到该路由器的硬件地址，然后把分组发送给这个 路由器，让这个路由器把分组转发给下一个网络。路由器，让这个路由器把分组转发给下一个网络。 n n 路由器在转发包时会改变帧的路由器在转发包时会改变帧的MACMAC地址，但不改变地址，但不改变 IPIP地址。地址。 广域网广域网 LAN1LAN1 LAN2LAN2 主机主机A A 主机主机B B 反向地址解析协议反向地址解析协议RARP RARP n n Reverse ARPReverse ARP协议的功能：协议的功能： 为为Ethernet MACEthernet MAC地址分配地址分配一个一个IPIP地址。地址。 n n 基本思想：基本思想： n n 网上至少有一台网上至少有一台RARPRARP服务器，其中维持着一服务器，其中维持着一 个本网的个本网的IPIP地址分配表，包含地址分配表，包含IPIP地址与地址与MACMAC地址的地址的 映射信息。映射信息。 n n 无盘站点启动时向全网广播无盘站点启动时向全网广播 RARPRARP分组，以求分组，以求 获得一个获得一个IPIP地址；地址； n n RARPRARP服务器自动响应，为无盘站点分配服务器自动响应，为无盘站点分配IPIP地地 址；址； n n 无盘站点收到响应分组后，将无盘站点收到响应分组后，将IPIP地址记入内地址记入内 存。存。 举例：通过举例：通过RARPRARP获得获得IPIP地址地址 n n 无盘站点通过无盘站点通过MACMAC地址获得地址获得IPIP地址的过程如下地址的过程如下 ： Ethernet=0800.0020.1111 IP = ? Ethernet=0800.0020.1111 IP = ? Ethernet=0800.0020.1111 IP=172.16.3.5 Ethernet=0800.0020.1111 IP=172.16.3.5 这是我的以这是我的以 太网地址，太网地址， 请给我一个请给我一个 IPIP地址？地址？ 请注意： 这是给你的 IP地址： 172.16.3.25. ARP/RARPARP/RARP分组格式分组格式 n n ARP/RARPARP/RARP原本是为以太网制定的，但可推广到原本是为以太网制定的，但可推广到 具有广播机制的其它网络。以下是基于以太网的具有广播机制的其它网络。以下是基于以太网的 TCP/IPTCP/IP网络上的网络上的ARP/RARPARP/RARP分组格式。分组格式。 硬件类型（以太网为硬件类型（以太网为1 1）协议类型（协议类型（IPIP为为0800H0800H） 硬件地址长度硬件地址长度 6 6 协议地址长度协议地址长度 4 4 操作操作:ARP:ARP请求请求1 1，ARPARP响应响应2 2 RARPRARP请求请求3 3，RARPRARP响应响应4 4 源节点硬件地址：源节点硬件地址：0303字节字节 源节点硬件地址：源节点硬件地址：4545字节字节源节点源节点IPIP地址：地址：0101字节字节 源节点源节点IPIP地址：地址：2323字节字节目标节点硬件地址：目标节点硬件地址：0101字节字节 目标节点硬件地址：目标节点硬件地址：2525字节字节 目标节点目标节点IPIP地址：地址：0303字节字节 IPIP分组交付和路由选择分组交付和路由选择 IPIP分组交付和路由选择分组交付和路由选择 n n 一个一个TCP/IPTCP/IP网络通常由多个网络在网络层互连而成网络通常由多个网络在网络层互连而成 。连接这些网络的设备可能是。连接这些网络的设备可能是专用的路由器专用的路由器，也可能是，也可能是多多 宿主机宿主机。 n n TCP/IPTCP/IP网络中的计算机节点分为两类：网络中的计算机节点分为两类： 端节点端节点仅有一条线路连接到一个网络。仅有一条线路连接到一个网络。 路由节点路由节点有两条或两条以上的线路分别连接到多个网络有两条或两条以上的线路分别连接到多个网络 。 n n 在因特网中，认为路由节点是出网的关口，故称之为在因特网中，认为路由节点是出网的关口，故称之为网关网关。 n n 所谓所谓路由选择路由选择就是就是为报文分组选择一条到达目标网络为报文分组选择一条到达目标网络 的输出路径的输出路径。 分组交付的形式分组交付的形式 n n 直接交付直接交付 收发双方在同一收发双方在同一IPIP网络内部无需其它路由器进行分组转发。源主机网络内部无需其它路由器进行分组转发。源主机 直接将直接将IPIP数据报封装在物理帧内交付目的主机。数据报封装在物理帧内交付目的主机。 n n 间接交付间接交付 收发双方位于不同的收发双方位于不同的IPIP网络中时，源主机必须通过至少一个路由器网络中时，源主机必须通过至少一个路由器 的转发才能将分组交付给目标主机。的转发才能将分组交付给目标主机。 Net1Net1 Net3Net3 应用层应用层 传输层传输层 网际层网际层 接口层接口层 网际层网际层 接口层接口层 应用层应用层 传输层传输层 网际层网际层 接口层接口层 HaHaHbHb R1R1 Net2Net2 网际层网际层 接口层接口层 R2R2 直接交付和间接交付直接交付和间接交付 A A B B C C 直接交付不通过路由器直接交付不通过路由器 间接交付必须通过路由器间接交付必须通过路由器 间接交付间接交付间接交付间接交付间接交付间接交付 直接交付直接交付 直接交付直接交付 注意注意 n n 路由器是对网络选择路由，而不是对主机选择路由器是对网络选择路由，而不是对主机选择 路由；路由； n n 路由器并不知道到达目标主机的完整路径，只路由器并不知道到达目标主机的完整路径，只 知道要到达目标网络，下一跳应走哪一个路由器知道要到达目标网络，下一跳应走哪一个路由器 。 n n 每个路由器中都维持着一组每个路由器中都维持着一组目标网络目标网络到到下一跳下一跳 路由器路由器的映射表，称为的映射表，称为路由表路由表。 路由表路由表 n n 一个路由表是一组对偶一个路由表是一组对偶 R 的集合。其中的集合。其中NN为为 目标网络号，目标网络号，R R为到达网络为到达网络NN的路径上的的路径上的“ “下一个下一个” ”路由路由 器的入口的器的入口的IPIP地址。地址。 n n 路由表中有以下三种类型的映射：路由表中有以下三种类型的映射： 直接路由：直接路由： 目标网与本路由器的某个端口直接连接，其对偶形为目标网与本路由器的某个端口直接连接，其对偶形为 direct ； 间接路由：间接路由： 目标网与本路由器之间还间隔有其它的路由器，其对偶目标网与本路由器之间还间隔有其它的路由器，其对偶 形为形为 R ； 缺省路由：缺省路由： 其它情形，对偶形为其它情形，对偶形为 R 。 IPIP地址的分配地址的分配 n n IPIP地址的分配原则：地址的分配原则： n n 为同一网络内的所有主机分配相同的网络号和不为同一网络内的所有主机分配相同的网络号和不 同的主机号；同的主机号； n n 为不同网络内的所有主机分配不同的网络号。为不同网络内的所有主机分配不同的网络号。 NET1NET1 NET3NET3 Router1Router1 Router2Router2 HostAHostAHostBHostB 172.17.3.1172.17.3.1 172.17.3.2172.17.3.2 212.10.1.1212.10.1.1 212.10.1.2212.10.1.2 172.16.3.1172.16.3.1 172.16.3.2172.16.3.2 静态路由表之例静态路由表之例 R1R1的的 路由表路由表 InternetInternet Net1Net1 Net2Net2 Net3Net3 128.10.0.0128.10.0.0 172.15.0.0172.15.0.0 192. 68.15.0192. 68.15.0 8.1.1.28.1.1.2 8.1.1.18.1.1.1 128.10.1.1128.10.1.1128.10.1.9128.10.1.9 192.68.15.1192.68.15.1 172.15.1.1172.15.1.1 R1R1 R2R2 R2R2的路由表的路由表 IPIP主机路选算法主机路选算法 n n IPIP协议在主机上执行的分组交付算法：协议在主机上执行的分组交付算法： 从从IPIP数据报首部取出目标数据报首部取出目标IPIP地址地址 D D，计算计算 目标网号目标网号N N ； if N=if N=本主机的本主机的IPIP网号网号 then then 将将IPIP数据报封装成帧直接传给目标主数据报封装成帧直接传给目标主 机机 else else 将将IPIP数据报封装成帧传给指定的路由数据报封装成帧传给指定的路由 器（缺省网关）。器（缺省网关）。 IPIP路由器的路选算法路由器的路选算法 从从IPIP数据报首部取出目标数据报首部取出目标IPIP地址地址 D D，计算目标网号计算目标网号N N ； 根据根据NN（D D）查找查找路由表路由表， 确定下一跳路由器入口的确定下一跳路由器入口的IPIP地址地址R R； if R=“direct”if R=“direct” then then 将将IPIP数据报封装成帧数据报封装成帧直接直接从相应端口发送给从相应端口发送给D D else if else if 路由表中包含到达路由表中包含到达NN的的间接间接路由路由R R then then 将将IPIP数据报封装成帧从相应端口传给指定的下一数据报封装成帧从相应端口传给指定的下一 跳路由器跳路由器 else if else if 路由表中包含路由表中包含“ “default”default”的的缺省缺省路由路由R R then then 将将IPIP数据报封装成帧从缺省路由传给下一跳路由数据报封装成帧从缺省路由传给下一跳路由 器器 else else 路选失败，报告目标主机不可到达路选失败，报告目标主机不可到达 。 子网划分和超级网络聚合子网划分和超级网络聚合 子网划分子网划分 n n 为什么要进行子网划分？为什么要进行子网划分？ n n IPIP地址被设计为由网络号和主机号构成的两级结地址被设计为由网络号和主机号构成的两级结 构。它存在以下问题：构。它存在以下问题： n n IPIP地址空间的利用率不高地址空间的利用率不高 n n IPIP地址的分配不够灵活地址的分配不够灵活 子网和子网掩码子网和子网掩码 n n 为了有效地利用为了有效地利用IPIP地址空间，改善地址分配的地址空间，改善地址分配的 灵活性，引入了三级地址结构的概念，将灵活性，引入了三级地址结构的概念，将IPIP网络进网络进 一步划分为几个部分，每个部分就称为一步划分为几个部分，每个部分就称为子网子网。 n n 从一个从一个IPIP地址中无法直接判断它所属的网络是地址中无法直接判断它所属的网络是 否进行了子网的划分。否进行了子网的划分。 n n 为了有效区分为了有效区分IPIP地址中的网络地址中的网络IDID和主机和主机IDID， 引入了引入了子网掩码子网掩码的概念。的概念。 掩码的形式与表示方法掩码的形式与表示方法 n n 掩码是一个掩码是一个3232位的数，与网络位的数，与网络IDID（子网子网IDID）对应的对应的 比特均为比特均为“ “1”1”，与主机，与主机IDID对应的比特均为对应的比特均为“ “0”0” n n 掩码的表示方法：掩码的表示方法： n n 点分十进制表示法：点分十进制表示法：255.255.255.0255.255.255.0 n n 网络前缀表示法：网络前缀表示法：/24/24 掩码将网络掩码将网络IDID与主机与主机IDID分离分离 n n 使用掩码使用掩码(mask)(mask)可以找出可以找出IPIP地址中的网络部地址中的网络部 分及子网部分。分及子网部分。 网络号网络号子网号子网号 主机号主机号 0000000000000000111111111111111111111111111111111111111111111111 IPIP地址地址 ( (逻辑位与逻辑位与) ) 掩码掩码 主机号主机号 IPIP地址地址IPIP网号网号 自然掩码和无子网编址自然掩码和无子网编址 n n 掩码同样适用于未划分子网的掩码同样适用于未划分子网的A A、B B、C C类类IPIP地址。地址。 n n 我们把这三类未划分子网我们把这三类未划分子网IPIP地址对应的掩码称为地址对应的掩码称为自自 然掩码然掩码或或标准掩码标准掩码 n n 使用自然掩码，不对网段进行细分就称为无子网编址使用自然掩码，不对网段进行细分就称为无子网编址 。如。如B B类网段类网段172.16.0.0172.16.0.0，采用，采用255.255.0.0255.255.0.0作为掩码作为掩码 。 172.16.0.1172.16.0.1 172.16.0.2172.16.0.2172.16.30.5172.16.30.5 172.16.255.254172.16.255.254 子网化的掩码子网化的掩码 使用子网化的掩码可以从主机地址中析出一部分作为子网使用子网化的掩码可以从主机地址中析出一部分作为子网 号，将网络细分为若干个逻辑子网，使号，将网络细分为若干个逻辑子网，使IPIP地址从两极结构地址从两极结构 变为三级结构。变为三级结构。 网络号网络号主机号主机号 主机号主机号网络号网络号子网号子网号 11111111111111111111111111111111000000000000000000000000000000001111111111111111 对标准掩码增加相应数目的对标准掩码增加相应数目的1 1就成为就成为子网化的掩码子网化的掩码。 掩码的作用掩码的作用 n n 如果没有划分子网，掩码就从如果没有划分子网，掩码就从IPIP地址中的地址中的 提取网络号；提取网络号； n n 如果进行了子网划分，掩码就从如果进行了子网划分，掩码就从IPIP地址中地址中 提取子网号。提取子网号。 n n 掩码的作用：掩码的作用： n n 区分网络号和主机号区分网络号和主机号 n n 划分划分IPIP子网子网 子网的概念的解析子网的概念的解析 n n 所谓子网就是在一个所谓子网就是在一个IPIP地址块上生成的地址块上生成的逻辑网络逻辑网络， 它用掩码从它用掩码从IPIP地址的主机部分析出一些字节作为子网地址的主机部分析出一些字节作为子网 的地址。的地址。 NET1NET1 NET2NET2 RouterRouter HostAHostA 1 1 HostBHostB 1 1 HostAHostAm m HostBHostB n n 172.16.64.0172.16.64.0 172.16.128.0172.16.128.0 外部网络外部网络 172.16.0.0172.16.0.0 标准掩码和子网化的掩码标准掩码和子网化的掩码 n n 标准的掩码标准的掩码IPIP地址地址网络号网络号 A A类：类：255. 0. 0. 0255. 0. 0. 02828.12.2.9.12.2.9 28.0.0.028.0.0.0 B B类：类：255.255. 0. 0255.255. 0. 0128.12128.12.3.8.3.8 128.12.0.0128.12.0.0 C C类：类：255.255.255. 0 255.255.255. 0 196.56.2196.56.2.66.66 196.56.2.0196.56.2.0 n n 子网化的掩码子网化的掩码IPIP地址地址网络号网络号 A A类：类：255.255. 0. 0255.255. 0. 028.1228.12.2.9.2.9 28.12.0.028.12.0.0 B B类：类：255.255.255. 0255.255.255. 0128.12128.12.3.8.3.8 128.12.3.0128.12.3.0 C C类：类：255.255.255. 192 255.255.255. 192 196.56.2196.56.2. .6666 196.56.2.64196.56.2.64 子网划分示例子网划分示例 例如：使用掩码例如：使用掩码255.255.255255.255.255.224.224进一步划分进一步划分IPIP网络网络 202.112.10.0202.112.10.0。 子网地址子网地址 主机的主机的IPIP地址范围地址范围 202.112. 10.202.112. 10. 3232( (00100100000) 202.112. 10. 00000) 202.112. 10. 33623362 202.112. 10.202.112. 10. 6464( (01001000000) 202.112. 10. 00000) 202.112. 10. 65946594 202.112. 10. 202.112. 10. 9696( (01101100000) 202.112. 10. 00000) 202.112. 10. 9712697126 202.112. 10.202.112. 10.128128( (10010000000) 202.112. 10. 00000) 202.112. 10. 129158129158 202.112. 10. 202.112. 10. 160160( (10110100000) 202.112. 10. 00000) 202.112. 10. 161190161190 202.112. 10. 202.112. 10. 192192( (11011000000) 202.112. 10. 00000) 202.112. 10. 193222193222 22422411111100000B00000B 二进制数二进制数xxxxxx有八种组合，去掉全有八种组合，去掉全0 0和全和全1 1的，剩下的，剩下6 6种种 。 子网的计算方法子网的计算方法 首先判断给定的首先判断给定的IPIP地址的类别，然后结合给定的子网地址的类别，然后结合给定的子网 掩码求出主机地址位数掩码求出主机地址位数n1n1和子网地址位数和子网地址位数n2n2； 1111111111111111111111111111111100000000000000000000000000000000 2. 2. 计算计算有效子网数有效子网数(2(2n2 n2 -2) -2) 和每个子网中的和每个子网中的有效主机数有效主机数(2(2n1 n1 -2) -2)； 1111111111111111 n1n1n2n2 C C类子网的简便算法类子网的简便算法 n n 计算第一个有效子网的计算第一个有效子网的Subnet-id1Subnet-id1： 用用256256与子网掩码中最右端的非零十进制数相减，得与子网掩码中最右端的非零十进制数相减，得 到的商即为到的商即为Subnet-id1Subnet-id1，这也是一个子网中的这也是一个子网中的IPIP地地 址总数。址总数。 n n 计算子网中的有效主机地址：计算子网中的有效主机地址： 子网中的子网中的第一台第一台有效主机地址有效主机地址=Subnet-id1Subnet-id1 +1 +1； 该子网的该子网的广播地址广播地址= = Subnet-id1Subnet-id1 + +S S-1-1； 子网中的子网中的最后一台最后一台有效主机地址有效主机地址= = Subnet-id1Subnet-id1 + +B B-2-2 子网划分示例子网划分示例 n n 给定给定C C类网段类网段201.222.5.0201.222.5.0，假定需要，假定需要2020个子网，其中每个子网个子网，其中每个子网5 5台台 主机。主机。 n n 选择掩码为选择掩码为255.255.255.248255.255.255.248，第一个子网，第一个子网IDID为为201.222.5.8201.222.5.8，子，子 网间距为网间距为8 8。 201.222.5.8/29201.222.5.8/29201.222.5.9/29201.222.5.9/29 201.222.5.160/29201.222.5.160/29 201.222.5.161/29201.222.5.161/29 201.222.5.0/24201.222.5.0/24 201.222.5.17/29201.222.5.17/29 201.222.5.16/29201.222.5.16/29 201.222.5.25/29201.222.5.25/29201.222.5.24/29201.222.5.24/29 C C类子网实例类子网实例 子网地址子网地址192.168.5.120192.168.5.120 主机地址主机地址192.168.5.121-192.168.5.126192.168.5.121-192.168.5.126 广播地址广播地址192.168.5.127192.168.5.127 IPIP主机地址主机地址192.168.5.121192.168.5.121 子网掩码子网掩码255.255.255.248255.255.255.248 常用的常用的C C类子网化掩码类子网化掩码 n n 子网位数子网位数子网掩码子网掩码 子网数子网数 每一子网主每一子网主 机数机数 2 2 255.255.255.255.255.255.192192 2 2 6262 3 3 255.255.255.255.255.255.224224 6 6 3030 4 4 255.255.255.255.255.255.2402401414 1414 5 5 255.255.255.255.255.255.2482483030 6 6 6 6 255.255.255.255.255.255.2522526262 2 2 n n 作业作业1 1：使用掩码：使用掩码255.255.224.0255.255.224.0进一步划分进一步划分B B类网络类网络 168.112.0.0168.112.0.0。 n n 写出子网数、每一子网主机数写出子网数、每一子网主机数 n n 各子网网号、子网广播地址、子网中的主机地址范围各子网网号、子网广播地址、子网中的主机地址范围 B B类子网实例类子网实例 子网地址子网地址172.16.2.0172.16.2.0 主机地址主机地址172.16.2.1172.16.2.1172.16.2.254172.16.2.254 广播地址广播地址172.16.2.255172.16.2.255 IPIP主机地址主机地址172.16.2.120172.16.2.120 子网掩码子网掩码255.255.255.0255.255.255.0 可变长度的子网掩码（可变长度的子网掩码（VLSMVLSM） ISP 192.168.1.32/27192.168.1.32/27 192.168.1.64/27192.168.1.64/27 192.168.1.96/27192.168.1.96/27 192.168.1.128/27192.168.1.128/27 192.168.1.160/30192.168.1.160/30 192.168.1.164/30192.168.1.164/30 192.168.1.168/30192.168.1.168/30 192.168.1.172/30192.168.1.172/30 通告通告 192.168.1.0192.168.1.0 对于不同的子网选择不同的掩码长度：对于不同的子网选择不同的掩码长度： VLSM (Variable Length Subnet Mask)VLSM (Variable Length Subnet Mask) 作业作业2 2 n n 给定一个给定一个IPIP网段地址网段地址202.11.10.0/24202.11.10.0/24，将其划，将其划 分后分配给图中的各个子网，其中分后分配给图中的各个子网，其中LAN1LAN1和和LAN2LAN2各各 需要需要1010台台PCPC机、机、LAN3LAN3和和LAN4LAN4各需要各需要5656台台PCPC机。机。 为了尽量节约为了尽量节约IPIP地址资源，请设计一个合理的地址地址资源，请设计一个合理的地址 分配方案（给出各子网的子网号和子网掩码），分分配方案（给出各子网的子网号和子网掩码），分 配各端口的配各端口的IPIP地址和子网掩码，写出地址和子网掩码，写出RouterARouterA和和 RouterBRouterB两个路由器的路由表。两个路由器的路由表。 S0S0 S0S0 E0E0 E1E1 RouterBRouterB RouterARouterA LAN1LAN1 E1E1 LAN2LAN2 LAN3LAN3 InternetInternet S1:12.1.1.1S1:12.1.1.1 12.1.1.212.1.1.2 E0E0 LAN4LAN4 划分子网的好处划分子网的好处 更有效地利用地址空间更有效地利用地址空间 易于管理网络：易于管理网络： 划分管理职责划分管理职责 减少网络拥塞减少网络拥塞 提供额外的安全性提供额外的安全性 8.3.2 8.3.2 超网超网 到上世纪到上世纪9090年代初，因特网面临三个必须尽早解决的年代初，因特网面临三个必须尽早解决的 问题：问题： n n B B类地址在类地址在19921992年已分配了近一半，眼看就要在年已分配了近一半，眼看就要在 1994 1994 年年 3 3 月全部分配完毕！月全部分配完毕！ n n 因特网主干网上的路由表中的项目数急剧增长（从几因特网主干网上的路由表中的项目数急剧增长（从几 千个增长到几万个）。千个增长到几万个）。 n n 整个整个 IPv4 IPv4 的地址空间最终将全部耗尽。的地址空间最终将全部耗尽。 n n 因此，在因此，在 VLSM VLSM 的基础上又进一步研究出无分类的编的基础上又进一步研究出无分类的编 址方法，即：址方法，即： 无类域间路由无类域间路由 CIDR (Classless Inter-Domain CIDR (Classless Inter-Domain Routing)Routing)。 无类域间路由无类域间路由CIDRCIDR n n CIDR CIDR 消除了传统的消除了传统的 A A 类、类、B B 类和类和 C C 类地址以及划类地址以及划 分子网的概念，因而可以更加有效地分配分子网的概念，因而可以更加有效地分配 IPv4 IPv4 的地址的地址 空间。空间。 n n CIDRCIDR使用各种长度的使用各种长度的“ “网络前缀网络前缀” ”(network-prefix)(network-prefix