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IP地址 学习目标 1 掌握IP地址的概念和子网掩码的计算2 掌握子网的划分和地址数计算3 掌握可变第子网掩码与地址数计算4 了解IP地址分配原则 计算机网络第一章计算机网络基础 1 本节重点 1 IP地址的概念和子网掩码的计算 2 子网的划分和地址数计算3 可变长子网掩码与地址数计算本节难点 1 子网的划分和地址数计算2 可变长子网掩码与地址数计算 计算机网络第一章计算机网络基础 2 1 IP地址1 IP协议要求所有参加Internet的网络节点要有一个统一规定格式的地址 简称IP地址 IP的原始版本是IPv4 使用32位的二进制地址 每个地址组织成由点分隔的8位数 每个8位数称为8位位组 二进制数表示对机器很友好 但却不易被用户所理解 因此习惯上人们总是把IP地址用十进制表示 IP地址中的每一个8位位组用0 255之间的一个十进制数表示 这些数之间用点 隔开 即所谓的点 十进制格式 因此 最小的IPv4地址值为0 0 0 0 最大的地址值为255 255 255 255 3 2 为适应大型 中型 小型的网络IP地址分配的需要 根据网络号和主机号的数量可将IP地址分为五类 A类地址 B类地址 C类地址 D类地址 E类地址 计算机网络第一章计算机网络基础 4 用7位 bit 来标识网络号 24位标识主机号 最前面一位为 0 即A类地址的第一段取值介于1 126之间 因此A类网络地址的范围从1 0 0 0到126 0 0 0 全世界总共只有126个可能的A类网络 每个A类网络最多可以连接16777214台主机 A类地址通常为超大型网络而提供 计算机网络第一章计算机网络基础 5 B类地址通常为大 中型网络而提供 用14位来标识网络号 16位标识主机号 前面两位是 10 如表3 2 B类地址的第一段取值介于128 191之间 第一段和第二段合在一起表示网络号 因此B类网络地址的范围从128 1 0 0到191 254 0 0 全世界大约有16000个B类网络 每个B类网络最多可以连接65534台主机 计算机网络第一章计算机网络基础 6 C类地址通常为小型网络而提供 用21位来标识网络号 8位标识主机号 前面三位是 110 如表3 3 C类地址的第一段取值介于192 223之间 第一段 第二段 第三段合在一起表示网络号 最后一段标识网络上的主机号 因此 C类网络地址范围从192 0 1 0至223 255 254 0 每一个C类地址理论上可支持最大256个主机地址 0 255 但是仅有254个可用 因为0和255不是有效的主机地址 在IP地址中 0和255是保留地址 IP地址中所有的主机地址为0用于标识网络 而全为1表示在此网段中的广播地址 7 D类地址 使用全部的8位位组表示主机部分 第一段的前4位为 1110 地址空间的范围从224 0 0 0到239 255 255 254 D类地址用于在IP网络中的组播 一个组播地址是一个唯一的网络地址 它能指导报文到达预定义的IP地址组 D类地址用于在一个私有网中传输组播报文至IP地址定义的端系统组中 因此没有必要把地址中的8位位组或地址位分开表示网络和主机 相反 整个地址空间用于识别一个IP地址组 计算机网络第一章计算机网络基础 8 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 E类地址虽被定义 但却被保留作研究之用 计算机网络第一章计算机网络基础 9 2 子网掩码IP协议标准规定 每一个使用子网的网点都选择一个32位的位模式 若位模式中的某位置1 则对应IP地址中的某位为网络地址 包括网间网部分和物理网络号 中的一位 若位模式中的某位置0 则对应IP地址中的某位为主机地址中的一位 子网掩码与IP地址结合使用 可以区分出一个网络地址的网络号和主机号 计算机网络第一章计算机网络基础 10 为了使用的方便 常常使用 点分整数表示法 来表示一个子网掩码 由此可以得到A B C三大类IP地址的标准子网掩码 A类地址 255 0 0 0B类地址 255 255 0 0C类地址 255 255 255 0 计算机网络第一章计算机网络基础 11 3 用定长子网掩码计算地址空间定长子网掩码是指所有的网际网ID部分具有相同的位数 由于IPv4地址体系中 每个IP地址为32位固定长度 所以采用定长子网掩码时 有一个显著的特点 每个网段可供分配的IP地址数相同 计算机网络第一章计算机网络基础 12 计算步骤如下 1 将所需的子网数转换为二进制 7 十进制数 111 二进制数 2 以二进制表示子网数所需的位数即为向缺省子网掩码中加入的位数 这些位数需要向主机ID借用 111 3位 3 决定子网掩码B类地址的标准掩码为 11111111 11111111 00000000 00000000 借用主机ID的3位以后子网掩码为 11111111 11111111 11100000 00000000 即255 255 224 0 13 4 决定可用的网络ID列出附加位引起的所有二进制组合 000 0 00000000 129 20 0 0001 32 00100000 129 20 32 0010 64 01000000 129 20 64 0011 96 01100000 129 20 96 0100 128 10000000 129 20 128 0101 160 10100000 129 20 160 0110 192 11000000 129 20 192 0111 224 11100000 129 20 224 0 14 5 决定可用的主机ID范围由于主机号全为 1 的网络地址用于广播之用 同时向网上所有主机发送报文 主机号全为 0 的网络地址被解释成 本 网络 所以在列出可用的主机ID时应去掉这两个地址 6 为每个网段指定IP地址段 计算机网络第一章计算机网络基础 15 4 可变长子网掩码与地址数计算目前所采用的IPv4地址资源变得相当短缺 为了有效地利用有限的地址资源 出现了变长子网掩码 VLSM 技术 实际上子网掩码的大小不会自己改变 VLSM的意思是不同子网的子网掩码可能有不同的长度 但一旦子网掩码的长度确定了 它们就不变了 这个技术对于高效分配IP地址 减少路由表的大小非常有用 但是如果使用不当可能会造成意想不到的错误 计算机网络第一章计算机网络基础 16 5 IP地址分配的原则A CNNIC对IP地址的管理规定中国互联网络信息中心 ChinaInternetNetworkInformationCenter CNNIC 是成立于1997年6月3日的非营利管理与服务机构 行使国家互联网络信息中心的职责 作为亚太互联网络信息中心 APNIC 的国家互联网络注册机构会员 NIR CNNIC成立了以CNNIC为召集单位的IP地址分配联盟 负责为我国的网络服务商 ISP 和网络用户提供IP地址 CNNIC对IP地址的申请及使用管理做了较为严格的规定 17 B RFC1918私有地址块1 公有地址与私有地址Internet协议要求网络上的每个网络接口都有一个唯一的地址 如果通过CNNIC申请IP地址 将得到全球唯一的地址号 这些地址被称为公有地址块 在网络中使用IP协议 但并不打算连接到Internet上 此时它所使用的IP地址可以不是全球唯一的 这种类型的网络叫做私有网络 所使用的地址被叫做私有地址 18 2 网络地址转换地址转换 即NAT功能将其私有IP地址转换为公有IP地址 即用该组织申请的合法IP地址进行通信3 私有地址块的范围RFC1918将下面三个地址范围做为私有地址块 10 0 0 0 10 255 255 255172 16 0 0 172 31 255 255192 168 0 0 192 168 255 255 19 4 使用私有地址块具有以下的特点 1 地址数量大 2 安全性高 3 不能直接与Internet连接 4 转入和离开私有地址段时 需要对设备重新编址 5 网络互联时容易产生冲突C IP地址分配设计IP地址方案之前 应考虑以下几个问题 1 是否将网络连入Internet 2 是否将网络划分为若干网段以方便网络管理 3 是采用静态IP地址分配还是动态IP地址分配 20 具体实施分配方案时应把握以下的基本原则 1 简洁性 2 容易管理 3 有效的路由 4 文档 5 特殊地址不分配 计算机网络第一章计算机网络基础 21 具有特定意义的地址不能分配给网络节点使用 具有特殊意义的地址主要有 主机地址全为 0 不论哪一类网络 主机地址全为 0 表示指向本网 常用在路由表中 主机地址全为 1 主机地址全为 1 表示广播地址 向特定网上的所有主机发送数据报 四字节32比特全为 1 若IP地址4字节32比特全为 1 表示仅在本网内进行广播发送 计算机网络第一章计算机网络基础 22 网络号127 TCP IP协议规定网络号127不可用于任何网络 其中有一个特别地址 127 0 0 1称之为回送地址 Loopback 它将信息通过自身的接口发送后返回 可用来测试端口状态 计算机网络第一章计算机网络基础 23 PING指令的用法简介 学习目标 对PING指令有个基本了解重点和难点 PING指令中所用到的参数 24 Ping是一个测试程序 用于确定本地主机是否能与另一台主机成功交换 发送与接收 数据包 再根据返回的信息推断TCP IP参数 因为现在网络一般都是通过TCP IP协议来传送数据的 是否设置正确 运行是否正常 网络是否通畅等 计算机网络第一章计算机网络基础 25 1 PING指令的基本格式 ping t a ncount lsize f iTTL vTOS rcount scount jhost list khost list wtimeout destination list2 ping指令的参数详解 1 t若使用者不人为中断 ping指令一直运行下去 强迫停止使用ctrl C 2 a将目标的机器标识转换为IP地址 3 n发送count指定的ECHO数据包数 计算机网络第一章计算机网络基础 26 在默认情况下 一般都只发送四个数据包 通过这个命令可以自己定义发送的数据包个数 利用它可以衡量网络速度 比如想测试发送50个数据包的返回的平均时间为多少 最快时间为多少 最慢时间为多少 可以从屏幕上提示的状态信息中直接获得 计算机网络第一章计算机网络基础 27 4 lsize使用户自由定义要发送数据包的字节数 在默认的情况下windows的ping发送的数据包大小为32byt l允许用户自己定义它的大小 但最大只能发送65500byt 只所以限制到65500byt 因为Windows系列的系统有一个安全漏洞 当向对方一次发送的数据包大于或等于65532时 对方就很有可能死机 所以微软公司为了解决这一安全漏洞限制了ping的数据包大小 虽然微软公司已经做了此限制 但这个参数配合其他参数使用时仍可突破这个限值 造成非常大的危害 网上的许多黑客就是利用这一点来发起攻击的 28 5 f一种快速方式的ping 一般情况下 所发送的数据包都会通过路由分段再发送给对方 加上此参数以后路由就不会再分段处理 用些参数 使得ping输出数据包的速度和数据包从远程主机返回一样快 或者更快 达到每秒100次 在这种方式下 每个请求用一个句点表示 对于每一个响应打印一个空格键 6 iTTL指定TTL值在对方的系统里停留的时间 此参数是帮助用户检查网络运行状况的 计算机网络第一章计算机网络基础 29 7 vTOS将 服务类型 字段设置为TOS指定的值 8 rcount在 记录路由 字段中记录传出和返回数据包的路由 通常源端发送的数据包是通过一个个路由才到达对方的 但到底是经过了哪些路由呢 通过此参数设定就可以探测到经过的路由个数 限值为9个 9 s指定count指定的跃点数的时间戳 此参数和 r差不多 只是这个参数不记录数据包返回所经过的路由 最多也只记录4个 计算机网络第一章计算机网络基础 30 10 jhost list利用host list指定的计算机列表路由数据包 连续计算机可以被中间网关分隔 路由稀疏源 IP允许的最大数量为9 11 khost list利用host list指定的计算机列表路由数据包 连续计算机不能被中间网关分隔 路由严格源 IP允许的最大数量为9 12 wtimeout指定超时间隔 单位为毫秒 计算机网络第一章计算机网络基础 31 3 PING用法示例 1 验证网卡工作正常与否点击 开始 程序 MS DOS方式 提示符后输入 Ping192 168 20 1 回车运行 2 验证DNS配置正确与否在MS DOS提示符后输入任一域名 看其是否能被解析成一个IP地址 C WINDOWS 计算机网络第一章计算机网络基础 32 3 验证网关配置正