IP网络掩码与地址空间

上次课我们重点讲了什么？,计算机网络,计算机网络,距离太长,以太网络,以太网络,PPP网络,上次课我们重点讲了什么？,隔离广播,计算机网络,距离太长,以太网络,以太网络,PPP网络,怎么分配IP地址？,1、有几个网络？,2、需要多少个网络号码？,3、网络内主机如何分配地址？,222.177.12.x,222.177.13.x,222.177.14.x,222.177.13.x,222.177.19.x,222.177.12.20,222.177.12.1,222.177.14.1,222.177.14.2,222.177.19.1,222.177.19.0,222.177.19.3,222.177.15.x,222.177.15.3,222.177.19.1,222.177.19.2,计算机网络,距离太长,以太网络,以太网络,PPP网络,采用PPP这个网络有什么问题？,1、PPP分配的地址空间有多少？,2、只用了几个？,3、浪费了多少个？,222.177.12.x,222.177.13.x,222.177.14.x,222.177.15.x,222.177.19.x,222.177.12.20,222.177.12.1,222.177.14.1,222.177.14.2,222.177.19.1,222.177.19.2,222.177.19.0222.177.19.255,2个：1和2，另外0、255不能用,256-2-2=252个,252/254=99.2%都浪费了,By杨雄,0,H1,1,R2,H2,0,1,H4,R1,H3,如采用B类地址,需要80个主机,需要50个主机,需要50个主机,分配65536个IP,分配65536个IP,分配65536个IP,有几个网络？,网络1：128.30.0.0,浪费65536-80=65456,网络2：128.31.0.0,浪费65536-50=65486,网络3：128.32.0.0,浪费65536-50=65486,网络号两个字节,3个，需要3个网络号。,浪费了19万6千4百多个,By杨雄,0,H1,1,R2,H2,0,1,H4,R1,H3,需要80个主机,需要50个主机,需要50个主机,分配65536个IP,分配65536个IP,分配65536个IP,网络1：128.30.0.0,浪费65536-80=65456,网络2：128.31.0.0,浪费65536-50=65486,网络3：128.32.0.0,浪费65536-50=65486,问题出在哪里？,主机号部分太长了，主机空间太大主机IP地址太多，根本用不了,0,H1,1,R2,H2,0,1,H4,R1,H3,能不能缩小主机号码？来减少浪费？,需要80个主机,需要50个主机,需要50个主机,分配256个IP,分配265个IP,分配265个IP,网络号不变，从主机号中取出部分加入到网络号中,主机号就一个字节？！,把网络号加长！,怎么把网络号加长？,引入掩码概念,浪费了588个，怎么能和19万比？,子网IP地址,第4章网络互连,分类IP地址的时代的结束,划分子网,从两级IP地址到三级IP地址在早期，IP地址的设计确实不够合理。,IP地址:=,怎么把子网号找出来？,掩码：32位二进制数，有1的位置是网络号和子网号,IP地址:=,By杨雄,IP地址的各字段和子网掩码,网络号net-id,主机号host-id,两级IP地址,网络号,net-id,host-id,三级IP地址,主机号,子网掩码,因特网部分,本地部分,因特网部分,本地部分,划分子网时的网络地址,net-id,subnet-id,host-id为全0,B类地址：128.30.0.0，网络号是128.30，从主机号0.0中找0作为子网号,By杨雄,(IP地址)AND(子网掩码)=网络地址,网络号net-id,主机号host-id,两级IP地址,网络号,三级IP地址,主机号,子网号,子网掩码,因特网部分,本地部分,因特网部分,本地部分,划分子网时的网络地址,AND,By杨雄,net-id,net-id,host-id为全0,net-id,网络地址,A类地址,默认子网掩码255.0.0.0,网络地址,B类地址,默认子网掩码255.255.0.0,网络地址,C类地址,默认子网掩码255.255.255.0,111111111111111111111111,000000000000000000000000,1111111111111111,0000000000000000,11111111,00000000,host-id为全0,host-id为全0,A类、B类和C类IP地址的默认子网掩码,By杨雄,0,H1,1,R2,H2,0,1,H4,R1,H3,扩展后的网络号也还可以成为网络号或称为子网号,需要80个主机,需要50个主机,需要50个主机,分配256个IP,分配265个IP,分配265个IP,有几个网络？网络改称为子网了或IP子网,子网1：128.30.0.0,掩码：255.255.255.0,网络号：128.30.0,子网IP地址还有什么问题？,50个主机实际分配64个够了,50个主机实际分配64个够了,By杨雄,0,H1,1,R2,H2,0,1,H4,R1,H3,需要80个主机,需要50个主机,需要50个主机,分配256个IP,分配64个IP,分配64个IP,子网1：128.30.0.0,掩码：255.255.255.0,网络号：128.30.0,64占几位二进制？,64占6位二进制，即主机需要6位,子网号需要多少位？,166=10位,子网掩码多少位？,10位,网掩码是什么？,11111111.11111111.11111111.11000000,255.255.255.192,By杨雄,0,H1,1,R2,H2,0,1,H4,R1,H3,需要80个主机,需要50个主机,需要50个主机,分配256个IP,分配64个IP,分配64个IP,子网1：128.30.0.0,掩码：255.255.255.0,子网2：128.30.1.0,掩码：255.255.255.192,子网3：128.30.1.64,掩码：255.255.255.192,128.30.0.0,子网1,128.30.0.256,子网2,128.30.1.0,128.30.1.63,子网3,128.30.1.64,128.30.1.127,不是固定长度掩码VLSM，可变长子网掩码,还有什么问题？,0,H1,1,R2,H2,0,R1,需要50个主机,需要50个主机,分配64个IP,分配64个IP,子网1：128.30.1.0,掩码：255.255.255.192,子网IP地址还有什么问题？,Ry记录了到达子网1和子网2的路径,这个记录表称为路由表,从路由表或者从图看出，到子网1和子网2都走R2,有相同的下一跳,0,H1,1,R2,H2,0,R1,目的地：128.30.1.1,寻找合适的路由算法：128.30.1.1and255.255.255.192,=128.30.1.0,128.30.1.1,128.30.1.65,路由表的第一项满足找到路由下一跳：R2,目的地：128.30.1.65,寻找合适的路由算法：128.30.1.65and255.255.255.192,!=128.30.1.0,路由表的第一项不满足,寻找合适的路由算法：128.30.1.65and255.255.255.192,=128.30.1.64,路由表的第二项满足找到路由下一跳：R2,0,H1,1,R2,H2,0,R1,目的地：128.30.1.1,寻找合适的路由算法：128.30.1.1and255.255.255.128,=128.30.1.0,路由表的第一项满足找到路由下一跳：R2,目的地：128.30.1.65,寻找合适的路由算法：128.30.1.65and255.255.255.128,=128.30.1.0,路由表的第一项满足找到路由下一跳：R2,这两个表等价！,128.30.1.1,128.30.1.65,子网1,128.30.1.0,128.30.1.63,子网2,128.30.1.64,128.30.1.127,子网x,128.30.1.0,128.30.1.127,合并,By杨雄,128.30.0.0,子网x,128.30.0.256,子网y,128.30.1.0,128.30.1.63,子网z,128.30.1.64,128.30.1.127,思考：这个三个子网能合并吗？,子网1,128.30.1.0,128.30.1.63,子网2,128.30.1.64,128.30.1.127,子网x,128.30.1.0,128.30.1.127,合并,子网1,子网2,合并,00000000,11000000,01000000,11000000,0X000000,10000000,0,H1,1,R2,H2,0,R1,128.30.1.1,128.30.1.65,子网1：128.30.1.0,掩码：255.255.255.192,子网1：128.30.1.64,掩码：255.255.255.192,为什么要压缩路由表项目？,可以压缩表项目,称为地址汇聚或路由聚合,美国的互联网,RX,中国的互联网,Ry,128.0.0.0128.1.0.0128.2.0.0-128.255.0.0,美国的互联网络接到中国的Ry,就是说不管发往中国的地址是什么都走Ry,10.255.1.1,Rx的路由表的部分内容是,目的网络地址目的网网络掩码下一个接口128.0.0.0255.255.0.010.255.1.1128.1.0.0255.255.0.010.255.1.1128.2.0.0255.255.0.010.255.1.1-128.255.0.0255.255.0.010.255.1.1,分组到Rx，查表只要目的地址是128.x.y.y,分组必然走10.255.1.1,有什么问题？,路由器的路由表太大，引发搜索慢，转发延时大！,比如128.0.X.X128.255.X.X256个B类地址全部在中国用,美国的互联网,RX,中国的互联网,Ry,128.0.0.0128.1.0.0128.2.0.0-128.255.0.0,美国的互联网络接到中国的Ry,10.255.1.1,Rx的路由表的部分内容是,目的网络地址目的网网络掩码下一个地址128.0.0.0255.255.0.010.255.1.1128.1.0.0255.255.0.010.255.1.1128.2.0.0255.255.0.010.255.1.1-128.255.0.0255.255.0.010.255.1.1,报文到Rx，查表只要目的地址是128.x.y.y,报文必然走10.255.1.1,Rx的路由表的可以是,目的网络地址目的网网络掩码下一个地址128.0.0.0255.0.0.010.255.1.1,注意掩码缩小了,在Rx看不见256个网络，它只看到一个，这个128.0.0.0255.0.0.0网络,叫超级网络，简称超网,Rx的看见一个超网,VLSM+地址汇聚=超网,VLSM+地址汇聚CIDR,无分类IP地址CIDR,第4章网络互连,By杨雄,构造超网,1.从三级IP地址到无分类（CIDR）消除了传统的A类、B类和C类地址以及划分子网的概念网络前缀是从1位到32位无级变化变长子网掩码VLSM,IP地址:=,杨雄编写整理,1、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）；2、整个IPv4的地址空间最终将全部耗尽。,为什么要将3级变成无级？,第4章网络互连,By杨雄,CIDR地址块-斜线记法,128.14.32.0/20表示的地址块共有212个地址（因为斜线后面的20是网络前缀的比特数，所以主机号的比特数是12）。这个地址块的起始地址是128.14.32.0。在不需要指出地址块的起始地址时，也可将这样的地址块简称为“/20地址块”。128.14.32.0/20地址块的最小地址：128.14.32.0128.14.32.0/20地址块的最大地址：128.14.47.255全0和全1的主机号地址一般不使用。,128.14.32.0/20表示的地址（212个地址）,1000000000001110001000000000000010000000000011100010000000000001100000000000111000100000000000101000000000001110001000000000001110000000000011100010000000000100100000000000111000100000000001011000000000001110001011111111101110000000000011100010111111111100100000000000111000101111111111011000000000001110001011111111111010000000000011100010111111111111,所有地址的20bit前缀都是一样的,128.14.32.0,128.14.47.255,By杨雄,IP地址的演化,IP地址:=,32位的IP地址:=,分类地址有什么问题？,地址浪费,子网掩码地址有什么问题？,路由表表项太多！,IP地址:=,从主机部分分出子网来,把网络号和子网号合并,By杨雄,0,H1,1,R2,H2,0,1,H4,R1,H3,这个网络得到的IP地址是128.30.33.0/24256个IP地址,需要80个主机,需要50个主机,需要50个主机,12880+50+50=180256,6480=128：分128个,分配128个IP,分配64个IP,分配64个IP,3250=64：分64个,3250=64：分64个,128+64+64=256，实际需要256，并分配完,By杨雄,0,H1,1,R2,H2,0,1,H4,R1,H3,这个网络得到的IP地址是128.30.33.0/24256个IP地址,分配128个IP,分配64个IP,分配64个IP,前缀是多少位？,25位：128.30.33.0/25,掩码：255.255.255.128,前缀是多少位？,26位：128.30.33.128/26,掩码：255.255.255.192,前缀是多少位？,26位：128.30.33.192/26,掩码：255.255.255.192,By杨雄,0,H1,1,R2,H2,0,1,H4,R1,？,？,？,H3,这个网络得到的IP地址是128.30.33.0/24256个IP地址,分配128个IP,分配64个IP,分配64个IP,掩码：255.255.255.128,掩码：255.255.255.192,掩码：255.255.255.192,子网号码是多少？,子网：128.30.33.0,子网：128.30.33.128,子网：128.30.33.192,By杨雄,0,H1,1,R2,H2,0,1,H4,R1,128.30.33.（192+1）,H3,这个网络得到的IP地址是128.30.33.0/24256个IP地址,分配128个IP,分配64个IP,分配64个IP,掩码：255.255.255.128,掩码：255.255.255.192,掩码：255.255.255.192,子网：128.30.33.0,子网：128.30.33.128,子网：128.30.33.192,128.30.33.194,128.30.33.195,128.30.33.193,192=11000000256=11111111不能分配,By杨雄,0,H1,1,R2,H2,0,1,H4,R1,128.30.33.（192+1）,H3,这个网络得到的IP地址是128.30.33.0/24256个IP地址,分配128个IP,分配64个IP,分配64个IP,掩码：255.255.255.128,掩码：255.255.255.192,掩码：255.255.255.192,子网：128.30.33.0,子网：128.30.33.128,子网：128.30.33.192,128.30.33.194,128.30.33.195,128.30.33.193,128.30.33.136,128.30.33.137,128.30.33.129,128.30.33.130,128.30.33.1,By杨雄,0,H1,1,R2,H2,0,1,H4,R1,128.30.33.（192+1）,H3,这个网络得到的IP地址是128.30.33.0/24256个IP地址,分配128个IP,分配64个IP,分配64个IP,掩码：255.255.255.128,掩码：255.255.255.192,掩码：255.255.255.192,子网：128.30.33.0,子网：128.30.33.128,子网：128.30.33.192,128.30.33.194,128.30.33.195,128.30.33.193,128.30.33.136,128.30.33.137,128.30.33.129,128.30.33.130,128.30.33.1,RX的路由表是什么？,目的子网下一跳128.30.33.0/2566.123.12.190128.30.33.128/2666.123.12.190128.30.33.192/2666.123.12.190,66.123.12.190,By杨雄,0,H1,1,R2,H2,0,1,H4,R1,128.30.33.（192+1）,H3,这个网络得到的IP地址是128.30.33.0/24256个IP地址,分配128个IP,分配64个IP,分配64个IP,掩码：255.255.255.128,掩码：255.255.255.192,子网：128.30.33.0,子网：128.30.33.128,128.30.33.194,128.30.33.195,128.30.33.193,128.30.33.136,128.30.33.137,128.30.33.129,128.30.33.130,128.30.33.1,RX的路由表是什么？,目的子网下一跳128.30.33.0/2566.123.12.190128.30.33.128/2666.123.12.190128.30.33.192/2666.123.12.190,66.123.12.190,目的子网下一跳128.30.33.0/2466.123.12.190,合并,By杨雄,一个CIDR地址块可以表示很多地址，这种地址的聚合常称为路由聚合，它使得路由表中的一个项目可以表示很多个（例如上千个）原来传统分类地址的路由。路由聚合也称为构成超网(supernetting)。,路由聚合(routeaggregation),By杨雄,0,H1,1,R2,H2,0,1,H4,R1,H3,66.123.12.190,目的子网下一跳128.30.33.0/2466.123.12.190,在RX看来，R1接的只是一个网络即所谓的超网,By杨雄,美国的互联网,RX,中国的互联网,Ry,中国的互联网有成千上万个子网,美国的Rx将有成千上万的项目，搜索路由十分慢！,如中国的互联网地址连续且满足一定条件则可以聚合为一项，这样Rx只有一项，搜索几乎不要时间！,假设中国有只用一个A地址12.x.x.x,但是