子网规划的设计

1、精选优质文档-倾情为你奉上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业子网规划摘要:本设计主要完成了对某一具体的A类、B类、C类的IP地址分配四个子网，每一个子网至少可容纳20台主机。本文详细的介绍了子网规划的具体步骤，并罗列出了子网掩码、网络地址、主机数、子网数的计算规则和计算公式以及B类IP地址的子网规；其次介绍了IP地址的一些知识，如IP地址的概论、IP地址的分类、特殊的IP地址、变长子网掩码、无类域间路由等等；最后对IP地址的应用在XP系统中进行了测试。关键字：子网规划 IP地址 局域网 路由Adstract：The design

2、 a specific class A, B class, C class IP address assigned four subnets, each subnet can accommodate at least 20 hosts. This paper introduces the subnet planning concrete steps and list of calculation rules and formula of the subnet mask, network address, number of hosts, subnets, the number of Class

3、 B IP address subnet regulations; Secondly introduced some knowledge of the IP address, such as Introduction to the IP address, IP address, classification, special IP address, variable-length subnet mask, classless inter-domain routing, etc.; Finally, the application of the IP address in the XP syst

4、em.Keywords: The subnet plans IP address N 目 录 TOC o 1-3 u 1前言12 IP地址22.1 IP地址概述32.2 IP地址分类32.3特殊IP地址53 子网规划63.1子网掩码63.2网络地址63.3主机数73.4子网数83.5 B类IP地址的子网规104子网规划实例设计114.1子网规划的步骤114.2子网规划设计115其他IP地址135.1变长子网掩码135.2无类域间路由146应用和测试157结论178致谢189参考文献191前言在今天看来，在ARPANET的早期，IP地址的设计确实不够合理。例如： IP地址空间的利用率有时很低；在

5、IP互联网中，A类、B类、C类IP地址是经常使用的IP地址。由于经过网络号和主机号的层次划分，它们能适应于不同的网络规模。使用A类IP地址的网络可以容纳1600万台主机，而使用C类IP地址的网络仅仅可以容纳254台主机。但是，随着计算机的发展和网络技术的进步，个人计算机应用迅速普及，小型网络（特别的小型局域网）越来越多。这些网络多则拥有几十台主机，少则拥有两三台主机，对于这样一些小规模网络即使采用一个C类地址仍然的一种浪费（可以容纳254台主机）。给每一个物理网络分配一个网络号会使路由表变得太大因而使网络性能变坏； 每一个路由器都应当能够从路由表查出应怎样到达其他网络的下一跳路由器。因此，互联

6、网中的网络数越多，路由器的路由表的项目数也就越多。这样，即使我们拥有足够多的IP地址资源可以给每一个物理网络分配一个网络号，也会导致路由器中的路由表中的项目数过多。这不仅增加了路由器的成本，而且使查找路由时耗费更多，同时也使路由器之间定期交换路由信息急剧增加，因而使路由器和整个因特网的性能下降。两级IP地址不够灵活。有时情况紧急，一个单位需要在新的地点马上开通一个新的网络。但是在申请到一个新的IP地址之前，新增加的网络是不可能连接到因特网上工作的。我们希望有一种方法，使一个单位能随时灵活地增加本单位的网络，而不必事先到因特网管理机构去申请新的网络号。原来的两级IP地址无法做到这一点。为了解决上

7、述问题，从1985年起在IP地址中又增加了一个“子网号字段”，使两级IP地址变成为三级IP地址，它能够较好的解决上述问题，并且使用起来也很灵活。这种做法叫作划分子网。划分子网已成为因特网的正式标准协议。子网规划减少网络拥塞，把大量用户放在单个网段上容易拥挤；可以支持不同的网络技术，支持异构网络；客服网络技术的局限性；保证网络的安全性；可以用路由器将一个网段和另一个隔开；可以减少广播的影响；支持广域网技术。子网规划是借助于取走主机位，把这个取走的部分作为子网位。因此这个意味划分越多的子网，主机将越少 。2 IP地址2.1 IP地址概述IP地址，又称逻辑地址，和MAC地址一样，IP地址也是独一无二

8、的。每一台网络设备用IP地址来唯一的标识。IP地址由32个二进制位组成，这些二进制数字被分为四个八位数组（octets），又称为四个字节。数据链路层有物理地址MAC地址，也知道，MAC地址是全球唯一的。当有数据发送时，源网络设备查询对端设备的MAC地址，然后将数据发送过去。然而，MAC地址通常存在于一个平面地址空间，没有清晰的地址层次，只适合于本网段主机的通信，另外，MAC地址固化在硬件中，灵活性较差。对于不同网络之间的互连通信，我们通常使用基于软件实现的网络层地址-IP地址来通信，提供更大的灵活性。 图2-1 IP地址的介绍IP地址可以这样表示：点分十进制形式：10.110.192.111二

9、进制形式：.十六进制形式：0a.7e.80.7f通常我们把IP地址表示为点分十进制形式，很少表示成十六进制形式。由于IP地址有32个二进制位，理论上可以有232个IP地址可以使用，也就是43亿个IP地址。在互联网络上，如果每一台三层网络设备，例如路由器，为了彼此通信，储存每一个节点的IP地址，可以想象路由器会有多么大的路由表，这对路由器来说是不可能的。为了减少路由器的路由表数目，更加有效的进行路由，清晰的区分各个网段，决定对IP地址采用结构化的分层方案。IP地址的结构化分层方案将IP地址分为网络部分和主机部分，区分网络部分和主机部分需要借助地址掩码（Mask）。网络部分位于IP地址掩码前面的连

10、续二进制“1”位，主机部分是后面连续二进制“0IP地址的分层方案类似于我们常用的电话号码。电话号码也是全球唯一的。例如对于电话号码010-，前面的字段010代表北京的区号，后面的字段代表北京地区的一部电话。IP地址也是一样，前面的网络部分代表一个网段，后面的主机部分代表这个网段的一台设备。IP地址采用分层设计，这样，每一台第三层网络设备就不必储存每一台主机的IP地址，而是储存每一个网段的网络地址（网络地址代表了该网段内的所有主机），大大减少了路由表条目，增加了路由的灵活性。2.2 IP地址的分类IP地址的网络部分称为网络地址，网络地址用于唯一地标识一个网段，或者若干网段的聚合，同一网段中的网络

11、设备有同样的网络地址。IP地址的主机部分称为主机地址，主机地址用于唯一的标识同一网段内的网络设备。例如，前面所述的A类IP地址：10.110.192.111，网络部分地址为10，主机部分地址为110.192.111。那么如何区分IP地址的网络地址和主机地址呢？最初互联网络设计者根据网络规模大小规定了地址类，把IP地址分为A、B、C、D、E五类。32位A类地址 0 网络号主机号8位 24位B类地址 10 网络号主机号16位16位C类地址 110 网络号主机号24位8位D类地址 1110 多播地址E类地址 11110 保留为今后使用图2-2 IP地址分类A类IP地址的网络地址为第一个八位数组（oc

12、tet），第一个字节以“0”开始。因此，A类网络地址的有效位数为8-1=7位，A类地址的第一个字节为1126之间（127留作它用）。例如10.1.1.1、126.2.4.78等为A类地址。A类地址的主机地址位数为后面的三个字节24位。A类地址的范围为1.0.0.0126.255.255.255，每一个A类网络共有224个A类IPB类IP地址的网络地址为前两个八位数组（octet），第一个字节以“10”开始。因此，B类网络地址的有效位数为16-2=14位，B类地址的第一个字节为128191之间。例如128.1.1.1、168.2.4.78等为B类地址。B类地址的主机地址位数为后面的二个字节16位

13、。B类地址的范围为128.0.0.0 191.255.255.255，每一个B类网络共有216个B类IPC类IP地址的网络地址为前三个八位数组（octet），第一个字节以“110”开始。因此，C类网络地址的有效位数为24-3=21位，C类地址的第一个字节为192223之间。例如192.1.1.1、220.2.4.78等为C类地址。C类地址的主机地址部分为后面的一个字节8位。C类地址的范围为192.0.0.0 223.255.255.255，每一个C类网络共有28=256个C类IPD类地址第一个8位数组以“1110”开头，因此，D类地址的第一个字节为224239。D类地址通常作为组播地址。关于组

14、播地址，在HCSEE类地址第一个字节为240255之间，保留用于科学研究。我们经常用到的是A、B、C三类地址。IP地址由国际网络信息中心组织（International Network Information Center，InterNIC）根据公司大小进行分配。过去通常把A类地址保留给政府机构，B类地址分配给中等规模的公司，C类地址分配给小单位。然而，随着互联网络飞速发展，再加上IP地址的浪费，IP地址已经非常紧张。现在进行IP地址规划时，我们通常在公司内部网络使用私有IP地址。私有IP地址是由InterNIC预留的由各个企业内部网自由支配的IP地址。使用私有IP地址不能直接访问Intern

15、et。原因很简单，私有IP地址不能在公网上使用，公网上没有针对私有地址的路由，会产生地址冲突问题。当访问Internet时，需要利用网络地址转换（NAT，Network Address Translation）技术，把私有IP地址转换为Internet可识别的公有IP地址。InterNIC预留了以下网段作为私有IP地址：A类地址10.0.0.010.255.255.255; B类地址172.16.0.0 172.31.255.255; C类地址192.168.0.0192.168.255.255等。使用私有IP地址，不仅减少了企业用于购买公有IP地址的投资，而且节省了IP地址资源。但是这并不能

16、完全解决IP地址短缺问题，目前已经正式提出了IPv6协议。IPv6地址有128个二进制位，共约2128个IP地址，完全可以解决IP地址紧张问题。2.3特殊的IP地址IP地址用于唯一的标识一台网络设备，但并不是每一个IP地址都是可用的，一些特殊的IP地址被用于各种各样的用途，不能用于标识网络设备。对于主机部分全为“0”的IP地址，称为网络地址，网络地址用来标识一个网段。例如，A类地址1.0.0.0，私有地址10.0.0.0, 192.168.1.0等。对于主机部分全为“1”的IP地址，称为网段广播地址，广播地址用于标识一个网络的所有主机。例如，10.255.255.255 , 192.168.1

17、.255等，路由器可以在10.0.0.0或者192.168.1.0等网段转发广播包。广播地址用于向本网段的所有节点发送数据包。对于网络部分为127的IP地址，例如127.0.0.1往往用于环路测试目的。全“0”的IP地址0.0.0.0代表所有的主机，全“1”的IP地址255.255.255.255，也是广播地址，但255.255.255.255代表所有主机，用于向网络的所有节点发送数据包。这样的广播不能被路由器转发。0000 0000 0000 本机 0000 主机号 本网中的主机 1111 1111 1111 局域网中的广播网络号 1111 1111 对指定网络的广播 网络号 0000 00

18、00 网络地址 127 任意值 回路图2-3特殊IP地址3子网规划3.1子网掩码子网掩码是一个32位地址，用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识，并说明该IP地址是在局域网上，还是在远程网上。子网掩码的术语是扩展的网络前缀码不是一个地址，但是可以确定一个网络层地址哪一部分是网络号，哪一部分是主机号，1 的部分代表网络号，掩码为 0的部分代表主机号。子网掩码的作用就是获取主机 IP的网络地址信息，用于区别主机通信不同情况，由此选择不同路。其中 A类地址的默认子网掩码为 255.0.0.0；B类地址的默认子网掩码为 255.255.0.0；C类地址的默认子网掩码为：255.255.255

19、.0。通信规则:同在一个网络号中的主机不用路由可以直接通信,不在同一个网络号中的主机需通过路由才能通信这是一个C类地址，前24bits是网络位，后8bits是主机位，这个很容易理解。IP地址 192 . 168 . 1 . 7 子网掩码 255 . 255 . 255 . 240 子网掩码比特数 8+ 8+ 8+4=28子网掩码表示 192.168.1.7/28图3-1子网掩码的表示方法我们在前面学过了二进制和十进制之间的转换，那么上图的IP地址和子网掩码的二进制和十进制的对应关系应该很容易看懂。所以再看一下子网掩码比特数中是8+8+8+4=28，这个指的是子网掩码中连续1的个数，这里是28位

20、1。那么最后是子网掩码的另外一种表示方法，/28=255.255.255.240。3.2网络地址不管网络有没有划分子网，也不管网络号是1字节、2字节还是3字节，只要将子网掩码和IP地址进行逐比特的“与”运算，就立即得出网络地址（子网地址），这对路由器进行路由选择很有好处。IP地址为192.168.1.7IP地址： 192 . 168 . 1 . 7 子网掩码： 255.255.255.240 网络地址： 192.168.1.0/28图3-2网络地址的计算如胶片中所示，IP地址和子网掩码都已经知道，那么网络地址就是IP地址的二进制和子网掩码的二进制进行“与”的计算。“与”的计算方法是1&1=1,

21、1&0=0,0&0=0。那么胶片中IP地址和子网掩码的与计算为：， ， ，最后得到的就是网络地址。3.3主机数主机数的计算是通过子网掩码来计算的，首先我们要看这个子网掩码中最后有多少位是0。如上图，假设最后有位为0，那么总的主机数为个，可用主机的个数我们要减去全0的网络地址和全的广播地址，既2个。IP地址为：192.168.1.100/28该子网掩码二进制表示为： 网络位 主机位, 28位4位主机总数为： 可用主机数为： -2 图3-3 主机数计数举例3.4子网数IP地址为：192.168.1.100/28该子网掩码二进制表示为： 网络位 主机位, 28位4位子网总数为： 可用子网数为：-2图

22、3-4子网数计算类型我们知道A类地址标准的子网掩码255.0.0.0，也就是说24bits的0（主机位）位；B类地址的标准子网掩码为255.255.0.0,也就是说16bits的0（主机位）位；C类地址的标准子网掩码255.255.255.0,也就是说8bits的0（主机位）位。胶片中的例子是一个C类地址，标准子网掩码有8bits的0（主机位）位，那么计算子网总数的时候就为，8指的是标准子网掩码的0（主机位）位个数，4为实际主机位个数，进行相减后，就得到了子网位数，既可表示为,那么就得到了子网总数A，B类IP地址以此类推。网络169.10.0.0图3-4-1不设子网的地址对于没有子网的IP地址

23、组织，外部将该组织看作单一网络，不需要知道内部结构。例如，所有到地址169.10 .X.X的路由被认为同一方向，不考虑地址的第三和第四个8位分组，这种方案的好处是减少路由表的项目。但这种方案没法区分一个大的网络内不同的子网网段，这使网络内所有主机都能收到在该大的网络内的广播，会降低网络的性能，另外也不利于管理。比如，一个B类网可容纳65000个主机在网络内。但是没有任何一个单位能够同时管理这么多主机。这就需要一种方法将这种网络分为不同的网段。按照各个子网段进行管理。网络169.10.0.0图3-4-2从地址分配的角度来看，子网是网段地址的扩充。网络管理员根据组织增长的需要决定子网的大小。网络设

24、备使用子网掩码（subnet masking）决定IP地址中哪部分为网络部分，哪部分为主机部分。子网掩码使用与IP地址一样的格式。子网掩码的网络部分和子网部分全都是1，主机部分全都是0。缺省状态下，如果没有进行子网划分，A类网络的子网掩码为255.0.0.0，B类网络的子网掩码为255.255.0.0，C类网络子网掩码为255.255.255.0。利用子网，网络地址的使用会更有效。对外 仍为一个网络，对内部而言，则分为不同的子网。如图3-4-2：网络172.16.0.0 分为三个网段：169.10.4.0、169.10.3.0、169.10.2如果公司的财务部使用169.10.4.0子网段；公

25、司的工程部使用169.10.3.0 子网段；公司的人事部使用169.10.2.0子网段。这样可使路由器根据目的子网地址进行路由，从而限制一个子网的广播报文发送到其它网段，不对网络的效率产生影响。3.5 B类IP地址的子网规子网位数子网掩码子网数每一子网主机数2255.255.192.02163823255.255.224.0681904255.255.240.01440945255.255.248.03020466255.255.252.06210227255.255.254.01265108255.255.255.02542549255.255.255.12851012610255.255.

26、255.19210226211255.255.255.22420463012255.255.255.24040941413255.255.255.2488190614255.255.255.252163822表3-5-1 4子网规划实例设计4.1子网规划的步骤1.确定所需要的“子”网络ID数每个子网需要一个网络地址号 每个广域网连接，需要有一个网络号 公式： = 需求子网数，其中的n就是借的主机位数，即掩码位数。2、确认每个子网中所需要的主机ID数 每台主机需要一个主机地址 路由器的每个接口需要一个主机地址3.基于以上需要，确定如下内容： 为整个网络设定一个子网掩码 为每个物理网段设定一个不同

27、的子网ID 为每个子网确定主机的合法地址范围（去掉全“0”的子网地址和全“1 公式：-2 = 每个子网中合法的主机地址数 ，M为除去借去的主机位之后剩余的主机位。4.2子网规划设计要求：对一具体IP地址分配四个子网，每个子网至少容纳20台主机。可知子网位数为2，A、B、C三类IP地址均可达到要求。具体分配如下。对于A类IP地址：10.0.0.0。分配4个子网，其中每个子网20个主机，就要把主机地址的最后一个24位组分成子网部分和主机部分。子网部分的位数决定了子网的数目。在这个例子中，因为是A类地址，所以子网部分和主机部分总共是24位，因为4,所以子网部分占有2位，最大可提供4个子网数。剩余22

28、位为主机部分。一共有个（）值。主机部分全是0的IP地址，是子网网络地址；主机部分全是1的IP地址是本子网的广播地址。这样就剩余个主机地址，我们可以从这些主机地址中任选20个都可以满足需要。各子网IP地址段如下：10.010.64.0.010.127.255.25510.128.0.010.191.255.25510.192.0.010.255.255.255对于B类IP地址：172.16.0.0。分配4个子网，其中每个子网20个主机，就要把主机地址的最后一个16位组分成子网部分和主机部分。子网部分的位数决定了子网的数目。在这个例子中，因为是C类地址，所以子网部分和主机部分总共是16位，因为4,

29、所以子网部分占有2位，最大可提供4个子网数。剩余14位为主机部分。一共有16384个（）值。主机部分全是0的IP地址，是子网网络地址；主机部分全是1的IP地址是本子网的广播地址。这样就剩余16382个主机地址，我们可以从这些主机地址中任选20个都可以满足需要。各子网IP地址段如下：172.16.0.0172.16.63.255172.16.64.0172.16.127.255172.16.128.0172.16.191.255172.16.192.0172.16.255.255对于C类IP地址：192.168.1.0。分配4个子网，其中每个子网20个主机，就要把主机地址的最后一个8位组分成子网

30、部分和主机部分。子网部分的位数决定了子网的数目。在这个例子中，因为是C类地址，所以子网部分和主机部分总共是8位，因为4,所以子网部分占有2位，最大可提供4个子网数。剩余6位为主机部分。一共有64个（）值。主机部分全是0的IP地址，是子网网络地址；主机部分全是1的IP地址是本子网的广播地址。这样就剩余62个主机地址，我们可以从这些主机地址中任选20个都可以满足需要。各子网IP地址段如下：192.168.1.0192.168.1.63192.168.1.64192.168.1.127192.168.1.128192.168.1.191192.168.1.192192.168.1.2555其他IP技

31、术5.1变长子网掩码图5-1变长子网掩码把一个网络划分成多个子网，要求每一个子网使用不同的网络标识ID。但是每个子网的主机数不一定相同，而且相差很大，如果我们每个子网都采用固定长度子网掩码，而每个子网上分配的地址数相同，这就造成地址的大量浪费。这时候我们可以采用变长子网掩码（VLSM，Variable Length Subnet Masking）技术，对节点数比较多的子网采用较短的子网掩码，子网掩码较短的地址可表示的网络/子网数较少，而子网可分配的地址较多；节点数比较少的子网采用较长的子网掩码，可表示的逻辑网络/子网数较多，而子网上可分配地址较少。这种寻址方案必能节省大量的地址，节省的这些地址

32、可以用于其它子网上。 如图（4-1-1）所示，某公司准备用C类网络地址192.168.1.0进行IP地址的子网规划。这个公司共购置了5台路由器，一台路由器作为企业网的网关路由器接入当地ISP，其它4台路由器连接四个办公点，每个办公点20台PC。从图（4-1-1）可以看出，需要划分8个子网，4个办公点网段需要21个IP地址（包括一个路由器接口），与网关路由器相连的四个网段需要2个IP地址，每个网段IP地址数目差异较大，可以采用VLSM技术。四个办公点网段采用子网掩码255.255.255.224，划出3个子网位，共有5个主机位，可以容纳最多32-2=30台主机。对于四个办公点路由器和网关路由器相

33、连网段，划出6个子网位，2个主机位，最多有2个合法IP地址。5.2无类域间路由图5-2无类域间路由CIDR（Classless Inter Domain Routing，无类域间路由）由RFC1817定义。CIDR突破了传统IP地址分类边界，把路由表中的若干条路由汇聚为一条路由，减少了路由表的规模，提高了路由器的可扩展性。如图（4-2-1）所示，一个ISP被分配了一些C类网络，198.168.0.0198.168.255.0。这个ISP准备把这些C类网络分配给各个用户群，目前已经分配了三个C类网段给用户。如果没有实施CIDR技术，ISP的路由器的路由表中会有三条下连网段的路由条目，并且会把它通

34、告给Internet上的路由器。通过实施CIDR技术，我们可以在ISP的路由器上把这三条网段198.168.1.0，198.168.2.0，198.168.3.0汇聚成一条路由198.168.0.0/16。这样ISP路由器只向Internet通告198.168.0.0/16这一条路由，大大减少了路由表的数目。值得注意的是，使用CIDR技术汇聚的网络地址的比特位必须是一致的，如上例所示。如果上图所示的ISP连接了一个172.178.1.0网段，这些网段路由将无法汇聚，无法实现CIDR技术。6应用和测试 在子网划分方案定好之后，就可以动手修改计算机的配置了。配置方法如下：1启动Windows XP

35、,通过“开始”“控制面板”“网络和Internet连接” “网络连接”“本地连接”“属性”进入“本地连接属性”对话框，如图5-1所示；图6-1 “本地连接属性”对话框2选中“此连接使用下列选定的组件”列表中的“Internet协议（TCP/IP）”，单击“属性”安钮，出现“Internet协议（TCP/IP）属性”对话框，如图5-2所示；图6-2 “Internet协议（TCP/IP）属性”对话框3按照图5.4给出的IP地址分配方案，修改计算机原有的IP地址配置，将正确的IP地址和子网掩码分别填入“IP地址”和“子网掩码”文本框，如图5-3所示。单击“确定”，返回“本地连接属性”界面；图6-3 配置“IP地址”和“子网掩码”4通过单击“本地连接属性”界面中的“确定”按，完成IP地址的修改和配置。利用ipconfig命令可以获得主机的当前配置信息，而ipco