子网掩码与子网的划分 - 西南林学院.ppt

Internet技术 目标Internet概述Internet的接入方法Internet的基本使用 Internet的通信协议 TCP IPInternet以TCP IP作为标准通信协议 只要计算机系统支持TCP IP 它就可以连入Internet 同时由IP子协议为连入Internet的计算机分配一个IP地址作为唯一标识 IP地址 Internet中能够唯一确定计算机位置的标识就是IP地址 对于终端用于来说 IP地址还有另一种表示方法 域名 网址 IP地址采用分层结构 IP协议规定 IP地址的长度为四字节 32bit 整个地址分为两部分 即网络号 NetworkID 和主机号 HostID IP地址IP地址结构 是一种层次型地址结构 IP协议规定 IP地址的长度为四字节 32bit 整个地址分为两部分 即网络号 NetID 和主机号 HostID IP地址的表示方法 方法 采用点分十进制记法 dotteddecimalnotation 即将32bit的IP地址中的每8位二进制数用1个等效的十进制数表示 并每个十进制数之间加上一个点 例 1000000100001011000000110001111112911331IP 129 11 3 31 IP地址分类 分为5类 见下图 IP地址类别 A类地址 313029282726252423222120191817161514131211109876543210前1字节标识网络地址 后3字节标识主机地址每个网络最多可容纳 2 2 台主机从高位起 前1位为 0 第1字节用十进制表示的取值范围为 0 127 具有A类地址特征的网络总数为126个 0 1270 2550 2550 255 24 IP地址类别 B类地址 313029282726252423222120191817161514131211109876543210前2字节标识网络地址 后2字节标识主机地址每个网络最多可容纳 2 2 台主机从高位起 前2位为 10 第1字节用十进制表示的取值范围为 128 191 具有B类地址特征的网络总数为2个 128 1910 2550 2550 255 网络地址 主机地址 10 14 16 IP地址类别 C类地址 313029282726252423222120191817161514131211109876543210前3字节标识网络地址 后1字节标识主机地址每个网络最多可容纳254台主机从高位起 前3位为 110 第1字节用十进制表示的取值范围为 192 223 具有C类地址特征的网络总数为2个 192 2230 2550 2550 255 网络地址 主机地址 110 21 A B C三类地址的网络数和主机数根据首字节的取值可以判断IP地址的类别 例如202 112 14 161为C类地址 特殊用途的IP地址主机号为全 0 的IP地址为网络地址 表示该网络本身 主机号为全 1 的地址是广播 broadcast 地址 任何一个以数字127开头的IP地址 127 any any any 都叫做回送地址 loopbackaddress 它是一个保留地址 最常见的表示形式为127 0 0 1 IP协议规定 当任何程序用回送地址作为目的地址时 计算机上的协议软件不会把该数据报向网络上发送 而是把数据直接返回给本主机 回送地址的用途 实现对本机网络协议的测试或实现本地进程间的通信 以上地址从来不分配给任何一个单个的主机 特殊IP地址举例 网络地址主机地址部分全部定义为 0 用于区分网络例 主机212 111 44 136所在网络的地址为212 111 44 0全0的网络地址 0 0 0 0表示网络本身 用于网络初始化广播地址直接广播地址主机地址部分为全 1 用于向某个网络的所有主机广播例 主机212 111 44 136所在网络的广播地址为212 111 44 255有限广播地址 255 255 255 255 在未知本网地址情况下用于本网广播 内部地址 私用地址 IP地址范围内有一些未被InterNic指定 这些地址可分配给未连接到Internet的主机使用 这些主机如果需要访问Internet 可使用网络代理 proxy 服务器连接到公共网络上 它们是 A类 10 0 0 0 10 255 255 255B类 172 16 0 0 172 31 255 255C类 192 168 0 0 192 168 255 255 子网掩码与子网的划分 与运算 运算规则 相与的两个数都为1 结果为1 否则结果就为0 例如 1与1 11与0 00与1 00与0 0 子网掩码的作用 计算机是通过将子网掩码与IP地址相 与运算 来区分出计算机的网络号和主机号 例如 IP地址为 210 41 237 10 其子网掩码为255 255 255 0 则进行如下 与运算 IP 11010010 00101001 11101101 00001010M 11111111 11111111 11111111 00000000与 11010010 00101001 11101101 00000000反 00000000 00000000 00000000 00001010 子网掩码 Subnetmask 默认子网掩码 子网掩码中 1 的长度就是网络号的长度 如何判断两台主机是否在同一子网 设本地主机所在子网地址为Nx 子网掩码为Mx 远程主机的IP地址为Ay 再设Ny Ay Mx若Nx Ny 则认定远程主机与本地主机在同一子网上若NxNy 则认定远程主机与本地主机不在同一子网上 同一子网中的主机之间通信 子网地址210 39 15 0210 39 15 15210 39 15 127源地址目的地址发送接收 不同子网中的主机之间通信 子网地址210 39 15 0202 112 4 63目的地址210 39 15 15源地址发送 R 210 39 15 32 接收 转发 子网地址202 112 4 0 子网掩码的表示直接的32bit的位模式 不常用 点分整数法 常用 例 255 255 255 192子网掩码的斜杠表示法 斜杠表示的整数 就是子网掩码中所有1的个数例 带点十进制数表示斜杠表示255 255 255 0 24例 IP地址 子网掩码对 156 26 30 60 255 255 240 0可表示为 156 26 30 60 20若划分子网 Router在运算时 IP地址和子网掩码按位相与 子网划分划分子网的重要性IP寻址方案的开发始于20世纪60年代后期 当初并没有考虑到Internet发展这么快 有限的32位地址空间使人们陷入了IP地址分配无法满足众多需求的窘境 划分子网的好处 1 充分利用IP地址2 方便管理 网络管理者有时需要分割网络 尤其是大型网络 使其成为较小的网络 减小广播域 子网的划分 什么时候需要划分子网 当需要将一个给定的网络划分为各个互不相关的网络时 就需要划分子网 怎样划分子网 将IP地址中的主机号部分再拿出某几位来作为网络号 剩下的部分作为主机号 划分子网的实例 例如 现给定一个C类网210 41 237 X 此时X代表从1 254 由于有四个不同的部门要使用这段IP 为了不让各个部门之间相互干扰 我们需要将原来给出的一个网络划分为四个子网 以使得各个子网间互不影响 确定各子网IP IP 11010010 00101001 11101101 xxxxxxxx我们将IP地址的主机部分中 8位 xxxxxxxx拿出前面2位来作为我们的子网网络号部分 因此用作主机的位数就只有剩下的6位 00 xxxxxx 00000001 001111101 6201xxxxxx 01000001 0111111065 12610 xxxxxx 10000001 10111110129 19011xxxxxx 11000001 11111110193 254 确定子网掩码 由于我们将原来IP地址中主机号的前两位用来作为了网络号部分 因此 为了让计算机能知道这两位是网络号 所以我们需要将相应的子网掩码中对应的这两位设置为1 IP 11010010 00101001 11101101 00001010M 11111111 11111111 11111111 11000000最后我们得到的子网掩码即为 255 255 255 192 非标准类型 划分的结果 第一个子网 IP 210 41 237 1 62 M 255 255 255 192第二个子网 IP 210 41 237 65 126 M 255 255 255 192第三个子网 IP 210 41 237 129 190 M 255 255 255 192第四个子网 IP 210 41 237 193 254 M 255 255 255 192 说明 1 用路由器连接单位的子网 其优点 出现故障时容易隔离和管理 不引起广播风暴 2 建立子网 R通过子网号来管理和识别 注意 划分子网后 各个网络的网络号不再一样 此时处于不同网段 不再在同一个网络 因此 各网络间的连接需要三层以上的网间设备来连接 比如说 路由器 三层交换机 网关等 子网地址思路 从IP地址的HostID中借若干位表示子网号 IP地址包括一个网络号 一个网络内的子网号和一个子网内的主机号码三部分 其中子网号和主机号是网络管理员按需要分配的 RFC950规定 不允许使用全 0 和全 1 的子网 即子网号不能全 0 和全 1 同样 主机号也如此 子网划分前后IP地址结构 子网和主机的计算公式RFC950规定 不允许使用全 0 和全 1 的子网 即子网号不能全 0 和全 1 同样 主机号也如此 根据此限制 有 1位子网掩码不允许 因对应位上只有0和1 B类15位子网掩码和C类7位子网掩码也是非法的 因只给主机留了1位 最小的IP网络 Mask 255 255 255 252两个bit作主机号 共四个IP地址主机号全1 11 全0 00 只有01和10可用容纳两个站点的网 常用于路由器间的连接 R2 R1 最小的IP网络 子网和主机的计算公式1 计算用于表示子网的位组合公式 2N 2 其中N用于表示子网的位数 表示子网的位组合全0和全1 全0子网 广播子网 对于一些网络设备可能出现问题 所以剔除这两种组合 2 计算用于表示主机的位组合公式 2N 2 其中N是用于表示主机的位数 当主机位为全0时 则此时的IP地址相当于只是表示了一个网络的地址 当主机位为全1时 则此时的IP地址相当于是一个广播地址 练习 202 194 75 0 默认子网掩码 202 194 75 0 24 255 255 255 0 子网掩码 202 194 75 0 26 255 255 255 192 1 请问 26借出主机的多少位来表示子网 2 能够表示多少个子网 3 子网的IP地址分别是什么 4 每个子网中有多少位表示主机 每个子网中可容纳多少主机 答案 1 2位2 22 2 2个子网3 202 194 75 128或202 194 75 64202 194 75 192或202 194 75 0除去全0和1 因此只能202 194 75 128或202 194 75 64 即最后8位分别是10000000或010000004 6位 26 2 除去全0和1 思考与练习 如果要划分6个子网怎么办 如果要考虑特殊的IP怎么办 IP地址和子网掩码的例子例1 IP地址为203 23 32 34的主机的网络地址和主机地址 广播地址各是什么 默认掩码 解 网络地址 203 23 32 0主机地址 34广播地址 203 23 32 255理由 上述IP地址为C类 例2 如果结点 主机 地址的头十位用于子网 则184 231 138 239的子网掩码是什么 A 255 255 192 0 B 255 255 224 0 C 255 255 255 224 D 255 255 255 192 解 选择D理由 184 231 138 239为B类地址则对应的B类子网掩码中头两个字节全 1 据题意 结点 主机 地址的头十位用于子网 则对应网络地址1后应再跟随10位 1 故选D 选B原因 子网掩码为255 255 192 0 指示主机号 第三字节 的头两位为子网号 所以 主机135 23 144 10的第三字节 144 10010000 的头两位 10 为子网号 考察A B D的第三字节 A 191 10111111B 127 01111111D 148 10010100故 再选择B 例4 某单位得到C类地址198 28 61 0 计划划分成4个网络 每个网络最多25台主机 如何划分 解 因子网数4个 每个网络最多25台主机则 子网掩码选255 255 255 224可有6个子网 每个子网主机数25 2 30对应地址范围 对子网 198 28 61 32 27网络地址 198 28 61 32广播地址 198 28 61 63实际可分配IP地址范围 198 28 61 33 198 28 61 62对其它子网依此类推 C类子网的各种掩码 例5 地址数的倍增过程 用于计算网络地址和广播地址 注意 各子网网络地址总是最小网络地址的倍数 例 网络掩码 255 255 255 240 IP地址为 192 16 12 52 由于网络掩码使用的是4位掩码 因此所有的网络地址都是16的倍数 192 16 12 0 192 16 12 16 192 16 12 32 192 16 12 48 192 16 12 64 192 16 12 80 192 16 12 96 192 16 12 112 192 16 12 128 192 16 12 144 192 16 12 160 192 16 12 176 192 16 12 192 192 16 12 208 192 16 12 224 192 16 12 2401 为确定网络地址 回答下面的问题 比52小的16的倍数中哪一个最大 48 所以网络地址是192 16 12 482 为确定广播地址 回答下面的问题 哪一个数比下一个网络地址小1 下一个网络地址数为64 因此广播地址为192 16 12 63 例 一个主机的IP地址是202 112 14 37 子网掩码是255 255 255 240 要求计算这个主机所在网络的网络地址和广播地址 常规办法是把这两个都换算成二进制 然后相与 就可得到网络地址 一个简单的方法 掩码为255 255 255 240那么可以知道这个掩码所容纳的IP地址有256 240 16个 包括网络地址和广播地址 那么具有这种掩码的网络地址一定是16的倍数 而网络地址是子网IP地址的开始 广播地址是结束 可使用的IP地址在这个范围内 因此比37刚刚小的 又是16的倍数的数只有32 所以得出网络地址为202 112 14 32 而广播地址就是下一个网络的网络地址减一 而下一个16的倍数是48 因此可以得到广播地址为202 112 14 47 子网的计算实例6 CCNA考试中 还有一种题型 要你根据每个网络的主机数量进行子网地址的规划和计算子网掩码 比如一个子网有10台主机 那么对于这个子网就需要10 1 1 1 13个IP地址 注意加的第一个1是指这个网络连接时所需的网关地址 接着的两个1分别是指网络地址和广播地址 13小于16 16等于2的4次方 所以主机位为4位 而256 16 240 所以该子网掩码为255 255 255 240 如果一个子网有14台主机 不要犯这样的错误是 依然分配具有16个地址空间的子网 而忘记了给网关分配地址 这样就错误了 因为14 1 1 1 17 大于16 所以我们只能分配具有32个地址 32等于2的5次方 空间的子网 这时子网掩码为 255 255 255 224 子网的计算实例7 我们要设计三个不同的子网 每个网络的HOST数量各为20 25和50 下面依次称为甲 乙和丙网 但只申请了一个NetworkID就是202 119 115 0 怎样划分子网 首先我们把甲和乙网的Subnetmasks改为255 255 255 224 224的二进制为11100000 即它的Subnetmasks为 11111111 11111111 11111111 11100000这样 我们把HOSTID的高三位用来分割子网 这三位共有000 001 010 011 100 101 110 111八种组合 除去000 代表本身 和111 代表广播 还有六个组合 也就是可提供六个子网 它们的IP地址分别为 前三个字节还是202 119 115 00100001 00111110即33 62为第一个子网01000001 01011110即65 94为第二个子网01100001 01111110即97 126为第三个子网10000001 10011110即129 158为第四个子网10100001 10111110即161 190为第五个子网11000001 11011110即193 222为第六个子网选用161 190段给甲网 193 222段给乙网 因为各个子网都支持30台主机 足以应付甲网和乙网20台和25台的需求 再来看丙网 由于丙网有50台主机 按上述分割方法无法满足它的IP需求 我们可以将它的Subnetmasks设为255 255 255 192 由于192的二进制值为11000000 按上述方法 它可以划分为两个子网 IP地址为 01000001 01111110即65 126为第一个子网10000001 10111110即129 190为第二个子网这样每个子网有62个IP可用 将65 126分配丙网 多个子网用一个NETWORKID即告实现 作业 若子网掩码为255 255 192 0 那么下面哪个主机必须使用路由器才能与135 23 144 10通信 A 135 23 191 21 B 135 23 127 222 C 135 10 130 33 D 135 23 148 127 作业 某公司申请到一个C类IP地址 但要连接9个的子公司 最大的一个子公司有12台计算机 每个子公司在一个网段中 则子网掩码应设为一个子网网段地址为5 96 0 0掩码为255 224 0 0网络 它允许的最大主机地址是一IP为202 196 200 173 掩码为255 255 255 192 求其子网网络ID以及该IP所在子网的广播地址 可变长子网掩码 VLSM VLSM VariableLengthSubnetMask 可变长子网掩码 这是一种产生不同大小子网的网络分配机制 是指对同一个主网络在不同的位置使用不同的子网掩码 VLSM将允许给点到点的链路分配子网掩码255 255 255 252 而给Ethernet网络分配255 255 255 0 VLSM技术对高效分配IP地址 较少浪费 以及减少路由表大小都起到非常重要的作