《计算机网络技术（基于Debian）》课件 项目二 规划IP地址

项目二

规划IP地址项目二

规划IP地址

IP地址是网络设备通信时的唯一标识，类似于人的身份证号码，网络中的每个设备都有一个IP地址，它们使用该IP地址进行互联互通。随着万物互联时代的到来，IPv4地址已不能满足日益增长的地址需求，而IPv6的庞大地址空间能解决这一问题。截至2023年12月底，我国IPv6活跃用户高达7.78亿，应用规模不断扩大。【项目描述】

在项目一的基础上对集团网络进行优化，根据图1-1（某集团的网络拓扑图）、表2-1（网络设备连接表）和表2-2（网络设备IP地址分配表）的内容和要求，给网络中所有设备接口配置IP地址。深圳区域使用172.16.0.0/16网段，杭州区域使用192.168.0.0/16网段，为了节省IP资源，做到合理分配，设备间互联地址使用30位掩码。深圳区域服务器区（VLAN200）使用172.16.1.0/24网段，杭州区域服务器区（VLAN200）使用192.168.1.0/24网段。深圳区域的财务部（VLAN10）有30名员工，工程部（VLAN20）有不少于90名员工，软件部（VLAN30）和系统集成部（VLAN40）两个部门都有120名员工，根据需要进行IP地址划分；杭州区域的行政部（VLAN10）至少有90台主机，销售部（VLAN20）至少有200台主机。把IP地址填入网络设备IP地址分配表中对应的空白处。虚拟局域网（VirtualLocalAreaNetwork，VLAN）网关使用所在网段最后一个可用IP地址。【知识梳理】【项目目标】6学时任务1

计算IPv4地址

试根据该集团的网络地址需求规划IP地址，遵循避免IP地址浪费和资源滥用的原则，给每个VLAN分配合理的IP地址，并补全表2-2中的“IP地址”列。【任务描述】【任务分析】

首先，识读表2-1和表2-2，梳理深圳和杭州区域的业务部门及对应的VLAN，可在图1-1中标出VLAN信息和对应的IP地址；其次，在网络拓扑图中标出已知接口的IP地址；最后，根据任务要求对各VLAN进行子网划分，因为各VLAN的主机数不尽相同，所以采用可变长子网掩码划分方式进行IP地址计算，满足合理分配IP地址的要求。【知识准备】--

IPv4地址的组成1.IPv4地址的定义IP地址由32位二进制数组成，而且在互联网范围内是唯一的，通常写成点分十进制。例：二进制：11001000011001111110000101000000点分十进制：200.103.225.64

一个IP地址由网络位（也称网络号/网络ID）、主机位(也称主机号/主机ID)两部分组成。网络号标识了主机所在的逻辑网络，主机号则用来识别该网络中的一台主机。（32位二进制的)IP=网络位+主机位【知识准备】--

IPv4地址的组成【知识准备】--IPv4地址的组成2.二进制数与十进制数之间的换算

十进制数转换为二进制数的方法如下：1个十进制数可转换为8位二进制数，首先绘制8个横杠，8个横杠对应的权位值从右往左依次是1、2、4、8、16、32、64、128。将十进制数从最左侧开始减权位值128，够减时在横杠上写1，使用差值往右减权位值；不够减时在横杠上写0，使用被减数往右减权位值，依此类推。

二进制数转换为十进制数的方法刚好相反，将二进制数中1所对应的权位值相加取和，即十进制数。图2-1

十进制数转换为二进制数也可使用计算器进行计算【知识准备】--

IPv4地址的分类

IPv4地址根据使用情况可以分为A、B、C、D、E这5类，其中常规的是A、B、C这3类，D、E类用途比较特殊。D类为多播地址，一般用于多路广播用户；E类为保留地址，留待特殊用途。（1）A类：1.0.0.0～126.255.255.255（2）B类：128.0.0.0～191.255.255.255（3）C类：192.0.0.0～223.255.255.255（4）D类：224.0.0.0～239.255.255.255（5）E类：240.0.0.0～255.255.255.254要判断某IPv4地址属于A、B、C、D、E类中的哪一类，可以看点分十进制的第一个数字，如果该数字为1～126，则为A类地址；如果该数字为128～191，则为B类地址；如果该数字为192～223，则为C类地址；如果该数字为224～239，则为D类地址；如果该数字为240～255，则为E类地址。【知识准备】--

IPv4地址的分类

IPv4地址根据性质可以分为公有地址和私有地址。计算机可以通过公有地址直接访问互联网。私有地址是由各个组织机构自由支配的IP地址。私有地址不能直接访问互联网，必须经过网络地址转换（NetworkAddressTranslation，NAT）技术转换成公有地址。私有地址范围如下。（1）A类：10.0.0.0～10.255.255.255（2）B类：172.16.0.0～172.31.255.255（3）C类：192.168.0.0～192.168.255.255

【知识准备】--

子网掩码

子网掩码的格式与IPv4地址一样，子网掩码的网络位全是1，主机位全是0。IPv4地址和子网掩码成对存在。子网掩码分为两类，一类是默认子网掩码，另一类是自定义子网掩码。1.默认子网掩码：（1）A类：255.0.0.0（/8）（2）B类：255.255.0.0（/16）（3）C类：255.255.255.0（/24）【知识准备】--

子网掩码

2．自定义子网掩码自定义子网掩码是将一个网络划分为几个子网，需要每个子网使用不同的网络位或子网位，可以认为将主机位分为了两个部分：子网位和子网主机位。自定义子网掩码形式如下。（1）未划分子网的IP地址：网络位+主机位。（2）划分子网后的IP地址：网络位+子网位+子网主机位。子网掩码=若干位连续1+若干位连续0，其中1的个数是对应IP地址的网络位的位数【知识准备】--

IP地址的相关计算

1．判断两个IP地址是否属于同一个网段

两台计算机直连的条件下，相同网段的IPv4地址可以相互通信。要判断两个IP地址是否属于同一个网段，可以比较两个IP地址的网络位是否相同，网络位相同则两个IP地址属于同一个网段。

练一练：已知PC1的IP地址为172.18.75.27，子网掩码为255.255.240.0；PC2的IP地址为172.18.82.23，子网掩码为255.255.240.0，试判断PC1与PC2是否属于同一个网段。【知识准备】--

IP地址的相关计算

2．计算IP地址所在网段的网络地址网络地址=IP的网络位不变，主机位全为0广播地址=IP的网络位不变，主机位全为1可用主机地址范围=网络地址+1~广播地址-1

通常网络地址代表IP地址所在的网段练一练：已知某计算机的IP地址为192.168.10.138，子网掩码为255.255.255.192，求其所在网段的网络地址、广播地址和可用主机地址范围。

子网划分是通过改变子网掩码将一个大网络划分为若干小网络的过程，其目的是提高网络地址空间的利用率，同时减少网络中的广播风暴。子网划分主要包括以下3个步骤。进制转换将IP地址和子网掩码转换成32位二进制数，标出网络位和主机位。计算子网地址根据子网掩码和IP地址，可以计算出每个子网的网络地址、广播地址和可用主机地址范围。借用主机位从主机位中借用若干位作为子网位，剩余部分则作为主机位。这个借用过程需要计算希望划分的子网数量和每个子网所需的主机数量，这样才能决定子网位和主机位的位数。123【知识准备】--

子网划分【知识准备】--

子网划分

子网划分可以分为等长子网掩码划分和可变长子网掩码划分。1．等长子网掩码划分的计算

练一练：将B类地址172.18.0.0/16划分为8个子网，每个子网的主机数量相同。求每个子网的网络地址、广播地址和可用主机地址范围。【知识准备】--

子网划分

2．可变长子网掩码划分

练一练：企业有销售部、市场部、研发部、财务部和人力资源部共5个部门，每个部门的计算机数量分别是60、35、22、5、5。使用192.168.1.0/24的网络进行子网划分，求每个子网的网络地址、广播地址和可用主机地址范围。

要求合理规划IP地址，尽量减少地址浪费。规划深圳公司的IP地址，划分172.16.0.0/16网段。深圳区域服务器区（VLAN200）使用172.16.1.0/24网段，财务部（VLAN10）有30名员工，工程部（VLAN20）至少有90名员工，软件部（VLAN30）和系统集成部（VLAN40）两个部门都有120名员工，即各个VLAN需要的主机数量。步骤1：规划IP地址。ping命令的使用格式是：ping+空格+对端设备IP地址。步骤2：组建双机互联网络。【任务实施】配置IPv4地址实现双机互联【任务拓展】制作双绞线

T568A的线序是绿白、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕T568B的线序是橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕直通线两头都是T568B交叉线一头是T568A，另一头是T568B直通线的测试：测试直通线时，主测试仪的指示灯和远程测试仪的指示灯均应该从1到8逐个按序闪亮交叉线的测试：测试交叉线时，主测试仪的指示灯应该从1到8逐个按序闪亮，而远程测试仪的指示灯应该是按照3、6、1、4、5、2、7、8的顺序逐个闪亮【任务拓展】制作双绞线

剥线剥线理线剪线插线压线测线2学时任务2

配置IPv6地址【任务描述】

假设集团引入IPv6技术，网络设备同时使用IPv4地址和IPv6地址，其中杭州区域向网络运营商申请了2001:10:10:20::/64网段的IPv6地址。试给图1-1中的PC3和PC4分别分配该网段的IPv6地址，并使用eNSP模拟这两台计算机的IPv6通信。【任务分析】

计算机获取IP地址的方式有两种，一种是手动配置，另一种是自动获取。手动配置即网络管理员手动给计算机设置IP地址。自动获取是指计算机从动态主机配置协议（DynamicHostConfigurationProtocol，DHCP）服务器中获取IP地址。IPv6地址的配置方式也有手动配置和自动获取两种。【知识准备】--IPv6地址的组成1.IPv6的表达方式IPv6地址由128位二进制数组成，通常用8组，每组4个十六进制数表示，如冒号十六进制数：BC70:0000:0000:0000:DC12:0000:000A:00C2。压缩格式：BC70:0:0:0:DC12:0:A:C2压缩格式（双冒号）：BC70::DC12:0:A:C2（::代表12个0）需要注意的是，“::”只能出现一个一个IPv6地址由网络ID和接口ID组成，IPv6地址的前缀长度决定了该IPv6地址中用于定义该地址所在网络的网络ID的位数。IPv6地址前缀的书写方法采用斜线记法，用“IPv6地址/十进制数表示的前缀长度位数”表示，如34DD:0:0:AB40:0:0:0:0的60位前缀可记为34DD:0:0:AB40::/60。【知识准备】--IPv6地址的组成2．IPv6数据报格式IPv6数据报的报头长度为40字节（320位），数据报格式由8部分组成，如图所示。任播地址只能作为目的地址，不能作为源地址。任播地址单播地址由3部分组成：全局路由前缀、子网ID和接口ID。由国际注册服务和互联网服务提供商分配的。多播地址用来标识一组接口

多播地址单播地址【知识准备】--IPv6地址的分类图2-7

IPv6地址中基于IEEEEUI-64生成接口ID的规则【知识准备】--IPv6地址的分类单播地址还可以分为：（1）全球单播地址：等同于IPv4的公有地址，全球单播地址的前3位是001，即前缀为2000::/3，地址范围是2000::～3FFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF。（2）链路本地地址：仅用于与同一本地链路上的设备进行通信，路由器不会转发任何以链路本地地址为源地址或目的地址的数据包。链路本地地址的前缀是FE80::/10。（3）唯一本地地址：相当于IPv4中的私有地址，仅在内部网络中使用，前缀是FC00::/7。（4）回环地址：表示节点本身，前缀是::1/128。（5）未指定地址：表示地址未指定，或者在写默认路由时代表所有路由，前缀是::/128。（6）内嵌IPv4地址：IPv4映射的IPv6地址，仅用于拥有IPv4和IPv6双协议栈节点的本地范围，其中前80位设为0，后16位设为1，再加上IPv4地址。例如，0000:0000:0000:0000:0000:FFFF:202.103.224.10转换成0000:0000:0000:0000:0000:FFFF:CA67:E00A。双栈技术是指网络设备同时使用IPv4和IPv6，即计算机既能使用IPv4网络通信，也能使用IPv6网络通信。01双栈技术隧道技术是指在IPv6分组进入IPv4网络时，在隧道的入口处（路由器）将IPv6分组封装成IPv4分组；当IPv4分组离开IPv4网络时，在隧道的出口处（路由器）再将IPv6分组取出转发给目标节点02隧道技术协议翻译技术是指相互翻译IPv6报头和IPv4报头，实现IPv4/IPv6协议和地址的转换。03协议翻译技术单击此处添加标题【知识准备】--IPv4-IPv6过渡机制【知识准备】--IPv4-IPv6过渡机制表2-9

3种过渡技术的对比过渡技术优点缺点双栈技术概念易于理解，网络规划相对简单，在IPv6逻辑网络中可以充分发挥IPv6的所有优点节点设备要求较高，网络升级改造将涉及网络中的所有节点，增加了网络的复杂度隧道技术非常容易实现，只要求在隧道的入口处和出口处进行修改，对其他部分没有要求IPv4计算机与IPv6计算机不能直接通信，无法解决IPv4地址短缺的问题协议翻译技术不需要进行IPv4、IPv6节点设备的升级改造IPv4节点访问IPv6节点的实现方法比较复杂，网络设备进行协议转换、地址转换的处理开销较大，一般在其他互通方式无法使用的情况下使用步骤1：组建双机互联网络，配置IPv6地址。启动eNSP，新建拓扑，拓扑中只需要两台计算机，使用Auto方式进行设备连线，如图2-8所示，两台PC的IPv6地址配置如图2-9所示。【任务实施】手动配置IPv6地址图2-8

手动配置IPv6地址拓扑图图2-9手动配置IPv6地址【任务实施】手动配置IPv6地址图2-10手动配置IPv6地址测试步骤2：测试。PC1切换到“命令行”选项卡，输入“ping+空格+PC2的IPv6地址”，出现TTL值说明配置成功，两台计算机连通，如图2-10所示。两台计算机同时配置IPv4地址，进行ping测试，两台计算机也可以连通，因为计算机同时开启了IPv4和IPv6。【任务实施】手动配置IPv6地址【任务拓展】使用自动获取方式配置IPv6地址组建图2-11所示的网络拓扑图，PC1和AR1的GE0/0/0接口手动配置2001:10:10:10::/64网段的IPv6地址，PC2和AR1的GE0/0/1接口配置2001:10:10:20::/64网段的IPv6地址。其中，AR1的GE0/0/1接口的IPv6地址手动配置，并在AR1开启IPv6动态主机配置协议（DynamicHostConfigurationProtocolforIPv6，DHCPv6），提供自动分配IPv6地址服务，PC2通过DHCP自动获取IPv6地址。图2-11

动态获取IPv6地址的网络拓扑图步骤1：组建网络拓扑。启动eNSP，新建拓扑，拓扑中只需要2台计算机和1台AR2220路由器，使用Auto方式连接3台设备。PC1和PC2的IPv6地址配置如图2-12所示。图2-12

PC1和PC2的IPv6地址配置【任务拓展】使用自动获取方式配置IPv6地址（1）路由器开启IPv6功能。<Huawei>//<>是用户模式，[]是系统模式<Huawei>system-view//由用户模式进入系统模式[Huawei]ipv6//开启IPv6功能步骤2：配置路由器。路由器启动后，双击路由器即可进入路由器“命令行”选项卡进行配置，具体配置如下:【任务拓展】使用自动获取方式配置IPv6地址542301[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]quit//退出接口配置[Huawei]interfaceG0/0/01//配置AR1的GE0/0/1接口[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]ipv6enable//接口开启IPv6功能[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]ipv6address2001:10:10:20::164//接口配置IPv6地址[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ipv6address2001:10:10:10::264//接口配置IPv6地址[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ipv6enable //接口开启IPv6功能[Huawei]interfaceG0/0/0 //配置AR1的GE0/0