第8章 IP地址课件

基本要求：通过本章的学习，理解网络中为什么采用IP地址、掌握IP地址的组成以及子网划分的基本规则。

第8章IP地址

计算机网络技术教学的重点和难点：

为什么采用IP地址？

IP地址的层次结构和分类如何进行子网划分第8章IP地址

计算机网络技术第8章IP地址任务分解：为了解决以上问题，就需要首先了解如下内容：IP的概念、层次结构、分类。子网划分的方法。IPv6的概念、表示方法。

计算机网络技术8.1.1物理地址和逻辑地址物理地址网卡的卡号格式：01-20-6c-7b-ab-55逻辑地址IP地址格式：126.250.244.18.1IP地址

计算机网络技术8.1.2IP地址的结构、分类与表示每台直接连接到Internet上的计算机、路由器都必须有一个唯一的IP地址。IP地址是Internet赖以工作的基础。8.1IP地址

计算机网络技术IP地址::={<网络标识>,<主机标识>}::=代表“定义为”net-idhost-id1.IP地址的组成8.1IP地址

计算机网络技术

IP地址长度为二进制32位，每8位为一组，共4组，每组用“.”隔开，表示成w.x.y.z。但书写时为了方便，都用十进制写出。如B类地址：

10000001.00001000.00000001.00011111书写成：

129.8.1.312.IP地址的表示8.1IP地址第8章IP地址

计算机网络技术8.1IP地址3.IP地址分类

A类地址：主要用于拥有大量主机的网络编址。

B类地址：主要用于中等规模的网络编址。

C类地址：主要用于小型局域网编址。

D类地址：表示一个多播地址，即多目的地传输。

E类地址：它是一个实验地址，留作备用。

计算机网络技术8.1IP地址net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A类地址host-id16bitB类地址C类地址011host-id8bitD类地址1

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0多播地址E类地址保留为今后使用1

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001

计算机网络技术8.1IP地址net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A类地址host-id16bitB类地址C类地址011host-id8bitD类地址1

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0多播地址E类地址保留为今后使用1

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001A类地址的网络号字段net-id为1字节

计算机网络技术8.1IP地址net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A类地址host-id16bitB类地址C类地址011host-id8bitD类地址1

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0多播地址E类地址保留为今后使用1

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001A类地址的主机号字段host-id为3字节

计算机网络技术8.1IP地址net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A类地址host-id16bitB类地址C类地址011host-id8bitD类地址1

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0多播地址E类地址保留为今后使用1

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001B类地址的网络号字段net-id为2字节

计算机网络技术8.1IP地址net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A类地址host-id16bitB类地址C类地址011host-id8bitD类地址1

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0多播地址E类地址保留为今后使用1

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001B类地址的主机号字段host-id为2字节

计算机网络技术8.1IP地址net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A类地址host-id16bitB类地址C类地址011host-id8bitD类地址1

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0多播地址E类地址保留为今后使用1

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001C类地址的网络号字段net-id为3字节

计算机网络技术8.1IP地址net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A类地址host-id16bitB类地址C类地址011host-id8bitD类地址1

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0多播地址E类地址保留为今后使用1

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001C类地址的主机号字段host-id为1字节

计算机网络技术8.1IP地址net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A类地址host-id16bitB类地址C类地址011host-id8bitD类地址1

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0多播地址E类地址保留为今后使用1

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001D类地址是多播地址

计算机网络技术8.1IP地址net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bit0A类地址host-id16bitB类地址C类地址011host-id8bitD类地址1

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0多播地址E类地址保留为今后使用1

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001E类地址保留为今后使用

计算机网络技术网络最大第一个最后一个每个网络类别网络数可用的可用的中最大的网络号网络号主机数

A126(27–2)112616,777,214B16,384(214)128.0191.25565,534C2,097,152(221)192.0.0223.255.255254注意:网络标识不能出现全0或全1状态；

主机标识不能出现全0或全1状态。8.1IP地址

计算机网络技术8.1IP地址IP地址是一种非等级的地址结构和电话号码的结构不一样，也就是说IP地址不能反映任何有关主机位置的物理地理信息。当一个主机同时连接到两个网络上时（如作路由器用的主机），该主机就必须同时具有两个相应的IP地址，其网络号码(net-id)是不同的，这种主机称为多地址主机（multihomedhost）。4.IP地址具有的特点

计算机网络技术8.1IP地址按照Internet的观点用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络，因此，这些局域网都具有同样的网络号码。在IP地址中，所有分配到同一网络号码的网络不管是小的局域网还是很大的广域网都是平等的。4.IP地址具有的特点

计算机网络技术8.1IP地址1.网络地址用于表示网络本身，具有正常的网络号部分，主机ID部分为全“0”的IP地址代表一个特定的网络，即作为网络标识之用，如102.0.0.0、137.1.0.0和197.10.1.0分别代表了一个A类、B类和C类网络。2.广播地址IP协议规定，主机ID为全“1”的IP地址是保留给广播用的。广播地址又分为两种：直接广播地址和有限广播地址。

8.1.3保留IP地址

计算机网络技术8.1IP地址（1）直接广播如果广播地址包含一个有效的网络号和一个全“1”的主机号，那么称之为直接广播（Directed

Broadcasting）地址。在IP互联网中，任意一台主机均可向其它网络进行直接广播。例如C类地址211.91.192.255就是一个直接广播地址。互联网上的一台主机如果使用该IP地址为数据报的目的IP地址，那么这个数据报同时发送到211.91.192.0网络上的所有主机。直接广播在发送前必须知道目的网络的网络号。

计算机网络技术8.1IP地址（2）有限广播32位全为“1”的IP地址（255.255.255.255）用于本网广播，该地址叫做有限广播（Limited

Broadcasting）地址。有限广播将广播限制在最小的范围内。在主机不知道本机所处的网络时（如主机的启动过程中），只能采用有限广播方式，通常由无盘工作站启动时使用，希望从网络IP地址服务器处获得一个IP地址。2.回送地址A类网络地址127.0.0.0是一个保留地址，也就是说任何一个以127开头的IP地址（127.0.0.0～127.255.255.255）是一个保留地址，用于网络软件测试以及本地机器进程间通信。这个IP地址叫做回送地址（loopbackaddress），最常见的表示形式为127.0.0.1。

计算机网络技术8.1IP地址3.所有地址0.0.0.0代表所有的主机，路由器用0.0.0.0地址指定默认路由。

计算机网络技术表8-1特殊用途地址网络部分主机部分地址类型用途Any全“0”网络地址代表一个网段Any全“1”广播地址特殊网段的所有节点127Any回环地址回环测试全“0”所有网络路由器指定默认路由全“1”广播地址本网段所有节点8.1IP地址

计算机网络技术99.255.255.255156.23.255.255202.10.1.255具有正常的网络号部分，主机号部分全为“1”表示向网络中的所有设备广播分组向A类99号网络中的所有设备广播向B类156.23号网络中的所有设备广播向C类202.10.1号网络中的所有设备广播8.1IP地址

计算机网络技术00000000000000000000000000000000本机00¨¨00主机本网中的主机11111111111111111111111111111111局域网中的广播

网络1111111¨¨¨¨1111111对一个远程网的广播

127任意值回送地址特殊用途地址8.1IP地址

计算机网络技术8.1IP地址公有IP地址是唯一的，因为公有IP地址是全局的和标准的，所以没有任何两台连到公共网络的主机拥有相同的IP地址。8.1.4公有地址和私有地址1.公有地址第8章IP地址

计算机网络技术

10.0.0.1～10.255.255.254(A类)172.16.0.1～172.31.255.254(B类)192.168.0.1～192.168.255.254(C类)2.私有地址8.1IP地址

计算机网络技术8.1.5子网划分子网划分是指由网络管理员将一个给定的网络分为若干个更小的部分，这些更小的部分被称为子网（Subnet）。当网络中的产机总数未超出所给定的某类网络可容纳的最大主机数，但内部又要划分成若干个分段进行管理时，就可以采用子网划分的方法。8.1IP地址

计算机网络技术子网地址部分主机地址部分子网地址部分网络地址部分网络地址部分主机地址部分网络地址划分子网后的网络地址网络地址部分1.子网的划分8.1IP地址

计算机网络技术8.1IP地址2．子网掩码子网掩码通常与IP地址配对出现，其功能是告知主机或路由器设备，IP地址的哪一部分代表网络号部分，哪一部分代表主机号部分。

计算机网络技术net-id(24位)net-id(8位)host-id(24位)net-id(16位)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255.255.255.0111111111111111111111111000000000000000000000000111111111111111100000000000000001111111100000000host-id(8位)host-id(16位)8.1IP地址第8章IP地址在子网划分时，首先要明确划分后所要得到的子网数量和每个子网中所要拥有的主机数，然后才能确定需要从原主机位借出的子网络标识位数。原则上，根据全“0”和全“1”IP地址保留的规定，子网划分时至少要从主机位的高位中选择两位作为子网络位，而只要能保证保留两位作为主机位，3．子网划分的方法

计算机网络技术8.1IP地址（1）决定子网掩码有6个子网，236，所以在子网划分需要从主机位中借出其中的高3位作为子网络位，这样一共可得8个子网络。从而可以确定子网掩码为255.255.255.224。任务：为网络中心规划IP地址，该中心有6个局域网，每个局域网最多有24台主机（或网络设备），现申请一个C类地址为211.81.192.0/24。如何划分子网？

计算机网络技术8.1IP地址（2）计算新的子网网络ID由子网掩码255.255.255.224可以得到可能的子网ID有8个：000、001、010、011、100、101、110、111。我们使用其中的001、010、011、100、101、110，即211.81.192.32、211.81.192.64、211.81.192.96、211.81.192.128、211.81.192.160、211.81.192.192等六个子网。

计算机网络技术8.1IP地址用原来缺省的主机地址减去3个子网位，剩下的就是主机位了，共有8-3=5位，则每个子网最多可容纳32-2=30各主机。每个子网络的相关信息参见表8-5。其中，第1个子网因网络号与未进行子网划分前的原网络号211.81.192.0重复而不用，第8个子网因为广播地址与未进行子网划分前的原广播地址211.81.192.255重复也不可用，这样可以选择6个可用子网中的网段进行IP地址分配。（3）每个子网有多少个主机地址

计算机网络技术

C类地址211.81.192.0划分8个子网示例子网的编号借来的子网位的二进制值子网地址子网广播地址主机位可能的二进制值（范围）（5位）子网／主机十进制值的范围是否可用第0个子网000211.81.192.0211.81.192.310000011111031否第1个子网001211.81.192.32211.81.192.6300000111113263是第2个子网010211.81.192.64211.81.192.9500000111116495是第3个子网011211.81.192.96211.81.192.127000001111196127是第4个子网100211.81.192.128211.81.192.1590000011111128159是第5个子网101211.81.192.160211.81.192.1910000011111160191是第6个子网110211.81.192.192211.81.192.2230000011111192223是第7个子网111211.81.192.224211.81.192.2550000011111224254否8.1IP地址

计算机网络技术8.1IP地址4.可变长子网掩码(VLSM)在前面介绍的子网划分时，都使用了相同长度的子网掩码（这种设计被称为定长子网掩码（Fixed-LengthSubnetMask-FLSM））设计。而在一些情况下为了最大限度地节省地址，会在不同网络中使用不同的掩码长度。如在一个一个网段中有30台主机，因此需保留5比特作主机位，所以子网掩码长度为27比特，而两个路由器之间的点到点的连接只需要两个IP地址，设置子网掩码30位，刚好可容纳两台主机。这样规划IP地址是最节省的方式，根据不同网段中的主机个数是用不同长度的子网掩码，这种设计方式被称为变长子网掩码（Variable-LengthSubnetMask-VLSM）设计。

计算机网络技术8.1IP地址5.无类别域间路由CIDR路由器的增多不但让路由表变大，增加查找的时间，而且加大了数据处理转发的过程。通过用通配掩码代替地址类别来判定地址的网络部分，无类别域间路由CIDR(ClasslessInter-DomainRouting)使路由器能够聚合或者归纳路由信息，并且因此可以缩小路由表的大小。换句话说，只用一个地址和掩码的组合就能表示到多个网络的路由。在地址连续下，路由器可以根据IP地址的前几位决定将数据发向目的地，以加快路由转发的处理过程。

计算机网络技术8.1IP地址超网和路由聚合实际上是同一过程的不同名称。当被聚合的网络是在共同管理控制之下时，更常用超网这个术语。超网和路由聚合实质上是子网划分的反面。超网就是将多个网络聚合起来，构成一个单一的、具有共同地址前缀的网络。也就是说，把一块连续的C类地址空间模拟成一个单一的更大一些的地址空间，模拟一个B类地址。超网的合并过程为：首先获得一块连续的C类地址空间。然后从默认掩码（255.255.255.0）中删除位，从最右边的位开始，并一直向左边处理，直到它们的网络ID一致为止。

计算机网络技术8.1IP地址下面以任务3为例来说明路由聚合的合并过程。假设已经获得了下列的16个C类网络地址：211.81.16.0211.81.17.0……211.81.31.0这16个C类网地址分别是独立的C类网络，它们的默认掩码为255.255.255.0。通过从右向左删除位，可得它们相同的网络ID为211.81.16.0。子网掩码为255.255.240.0，过程如图8.7所示。

计算机网络技术211.81.16.011010011010100010001000000000000211.81.17.011010011010100000001000100000000211.81.18.011010011010100010001001000000000……211.81.31.011010011010100010001111100000000网络ID为11010011010100010001xxxxxxxxxxxx

即211.81.16.0图8.7超网合并8.1IP地址

计算机网络技术8.1IP地址首先，分析网络规模，包括相对独立的网段数量和每个网段中可能拥有的最大主机数。其次，确定使用公用地址还是私有地址，并根据网络规模确定所需要的网络号类别，若采用公有地址还需要向网络信息中心(NetworkInformationCenter，NIC)提出申请并获得地址使用权。最后，根据可用的地址资源进行主机IP地址的分配。1.6IP地址的规划与分配

计算机网络技术8.1IP地址在为互联网上的主机和路由器分配具体IP时需要注意：1.连接到同一网络上所有主机的IP地址的网络标识要相同。2.路由器可以连接多个物理网络，每个连接都应该拥有自己的IP地址，而且该IP地址的网络标识应与分配给该网络的网络标识相同。每个连接要具有不同的网络标识。

计算机网络技术8.1IP地址IP地址的分配可以采用静态分配和动态分配两种方式:（1）静态分配是指由网络管理员为用户指定一个固定不变的IP地址并手工配置到主机上；（2）动态分配则通常以客户机／服务器模式通过动态主机控制协议(dynamichostcontrolprotocol，简称DHCP)来实现。

计算机网络技术8.2知识扩展：IPv6地址1.首选格式8.2.1IPv6地址表示方法其中,X代表十六进制数值,例如:1254:dafe:45df:adbe:af24:bdf3:1210:eacdX：X：X：X：X：X：X：X128位

计算机网络技术8.2知识扩展：IPv6地址00100000000001010000011000010000000000000000000000000000000000010000000000000000000000000000000000000000000000000100010111111111将其划分为每16位一段：00100000000001010000010000010000000000000000000000000000000000010000000000000000000000000000000000000000000000000110011111111111将每段转换为十六进制数，并用冒号隔开：2005:0610:0000:0001:0000:0000:0000:67ff

计算机网络技术8.2知识扩展：IPv6地址2.压缩表示“::”的使用表示有多组16位零.“::”只能在一个地址中出现一次,可用于压缩一个地址中的前导、末尾或相邻的16位零。例如：cfe1:1:0:0:0:0:0:15adcfe1:1::15ad

计算机网络技术3.内嵌IPv4地址的IPv6地址X：X：X：X：X：X：d.d.d.d96位高位顺序字节的十六进制数值32位低位顺序字节的十进制数值8.2知识扩展：IPv6地址

计算机网络技术8.2.2IPv6前缀IPv6-address/prefix-lengthIPv6地址一个十进制数值例如:Fec0:0:0:1::1234/64地址前缀,说明用多少位表示子网8.2知识扩展：IPv6地址

计算机网络技术

IPv6地址前缀分配情况地址前缀前缀分配状况及意义地址前缀前缀分配状况及意义001可聚集全球单播传送地址0000001预留给NSAP分配010基于运营商地址0000010未分配011未分配0000011未分配100基于地理位置的地址1111110未分配101未分配11111111

多播传送地址110未分配00000000

保留0001未分配00000001未分配1110未分配111111100未分配00001未分配1111111010本地链路地址11110未分配1111111011本地地区单播传送地址111110未分配8.2知识扩展：IPv6地址

计算机网络技术8.2.3IPv6地址类型单播任播组播8.2知识扩展：IPv6地址

计算机网络技术（1）可聚合全球单播传送地址1.单播（Unicast）

3138241664bitsFPTLAIDRESNLAIDSLAIDInterfaceID图8.8可聚合全球单播传送地址可聚合全球单播传送地址8.2知识扩展：IPv6地址

计算机网络技术（2）NSAP地址NSAP（NetworkServiceAccessPoint，NSAP）地址称为网络服务访问点地址，这也是用于保留的地址，它的地址前缀FP=0000001。（3）IPX地址IPX（FP＝0000010）：这也是用于保留下来的IP地址，它的地址前缀为FP=0000010。（4）站点本地地址这类格式前缀FP=1111111011。相当于10.0.0.0/8、172.16.0.0/12和192.167.0.0/16等IPv4私用地址空间。

8.2知识扩展：IPv6地址

计算机网络技术（5）链路本地地址

格式前缀FP=1111111010。用于同一链路的相邻结点间通信，如单条链路上没有路由器时主机间的通信。链路本地地址相当于当前在Windows下使用169.254.0.0/16前缀的APIPAIPv4地址，其有效域仅限于本地链路。链路本地地址可用于邻居发现，且总是自动配置的，包含链路本地地址的包永远也不会被IPv6路由器转发。8.2知识扩展：IPv6地址

计算机网络技术任播地址是IPv6特有的地址类型，它用来标识一组网络接口（通常属于不同的节点）。路由器会将目的地址是任播地址的数据包发送给距离本地路由器最近的一个网络接口。接收方只需要是一组接口中的一个即可，如移动用户上网就需要因地理位置的不同，而接入离用户距离最近的一个接收站，这样才可以使移动用户在地理位置上不受太多的限制。2.任播（Anycast）8.2知识扩展：IPv6地址

计算机网络技术nbits（128－n）bitsSubnetprefix000…000图8.9任播地址结构任播地址结构8.2知识扩展：IPv6地址

计算机网络技术3.