医学影像信息学课件：5-组网及TCPIP基础3改

1、组网及TCP/IP应用基础,教学内容,OSI参考模型以及TCP/IP协议 网络类型和拓扑结构 网络传输媒质及连接设备简介 IP地址分类及IP寻址 子网掩码与子网规划 TCP/IP网络维护和网络故障排错基础,教学目的,通过本次课的学习学生可以达到： 熟悉IP地址的分类 掌握IP寻址规则 掌握子网的概念及规划原则,四、IP地址分类及IP寻址,IP 地址分类及表示法 IP 寻址规则,（一） IP地址分类及表示法,概念： 在网络环境中，每一台主机需要有一个唯一的地址标识用于标示其在网络中的空间和逻辑位置，在TCP/IP 网络环境，这个标识就是主机的IP 地址 在一个确定的网络环境中的每一台计算机的IP

2、地址都必须具有唯一性。 IP 地址=网络号+主机号 同一网络内的主机网络号相同，而主机号唯一,IP地址表示方法,IP 地址由32 位二进制数组成，其结构分为4段，每一段为8 位(一个字节)，其间用“.”分隔 由于二进制的IP 地址不便于书写和记忆，在实际应用中通常采用其对应的十进制数表示,IP 地 址,十进制和二进制的转换,二进制转十进制（按权相加法）从最后一位算 01101011 转十进制：第0位：1乘2的0次方= 1 第1位：1乘2的1次方= 2 第2位：0乘2的2次方= 0 3 ：1乘2的3次方= 8 4 ：0乘2的4次方= 0 5 ：1乘2的5次方= 32 6：1乘2的6次方= 64

3、7 ：0乘2的7次方= 0 然后 ：120 8032640107,十进制和二进制的转换,十进制转二进制： （除2取余，逆序排列 ）107除2商53余1 53除2商26余1 26除2商13余0 13除2商 6余1 6除2商 3余0 3除2商 1余1 1除2商 0余1 至商为0时止然后把余数反向排列 1071101011,十进制和二进制的转换,十进制和二进制的转换,减权定位法：比较高位权值够减为1，不够为0 ，顺序排列 （327）10（101000111）2 512 256 128 64 32 16 8 4 2 1 512327256,IP 地 址,255,255,255,255,DottedDe

4、cimal,Maximum,Network,Host,1286432168421,11111111,11111111,11111111,11111111,Binary,32 bits,1,8,9,16,17,24,25,32,1286432168421,1286432168421,1286432168421,IP 地 址,255,255,255,255,DottedDecimal,Maximum,Network,Host,1286432168421,11111111,11111111,11111111,11111111,10101100,00010000,01111010,11001100,B

5、inary,32 bits,172,16,122,204,ExampleDecimal,ExampleBinary,1,8,9,16,17,24,25,32,1286432168421,1286432168421,1286432168421,IP 地址分类,IP 地址空间根据其网络号和主机号分别占据位数的不同被设计为五个不同的地址类别，其中A、B、C 三类为常规应用的IP 地址。D 类和E 类地址属于保留作为特殊用途的IP,Class A: Class B: Class C: Class D: 多址地址 Class E: 科研用,IP 地址分类,IP 地址分类,1,Class A:,Bits:

6、,0NNNNNNN,Host,Host,Host,8,9,16,17,24,25,32,Range (0-127),1,Class B:,Bits:,10NNNNNN,Network,Host,Host,8,9,16,17,24,25,32,Range (128-191),1,Class C:,Bits:,110NNNNN,Network,Network,Host,8,9,16,17,24,25,32,Range (192-223),1,Class D:,Bits:,1110MMMM,Multicast Group,Multicast Group,Multicast Group,8,9,16,

7、17,24,25,32,Range (224-239),A类： 第一块覆盖的地址为：0.0.0.00.255.255.255（net ID=0） 第二块覆盖的地址为：1.0.0.01.255.255.255（net ID=1） 最后一块覆盖的地址为：127.0.0.0127.255.255.255（net ID=127） 但是，第一块和最后一块地址留作特殊用途，127.x.x.x已经被保留作为回路测试使用，网络0.0.0.0也保留用于广播地址（未知网络）。另外net ID=10的10.0.0.010.255.255.255用于专用地址，其余的125块可以指派给一些机构。因此能得到A类地址的机构

8、只有125个。每一个A类网络可以分配的主机号host ID可以是224-2=16777214个，主机号全为0和全为1的两个地址保留用于特殊用途。主机号全为0表示网络，全为1的主机地址表示到这个网络的定向广播。,IP 地址分类,几种特殊类型的IP地址,广播地址：二进制编码全为1 的IP 地址，即255.255.255.255，为当前子网的广播地址。 组广播地址：D 类IP 地址。包括首字节以1110开始的IP 地址，即224.0.0.0至239.255.255.255 的IP 地址，均用于组广播，也称为多点广播地址。标识共享同一协议的一组计算机。,直接广播 受限广播,广播地址,172.16.1.

9、0,172.16.2.0,172.16.3.0,172.16.4.0,172.16.3.255 (Directed broadcast),255.255.255.255 (Local network broadcast),X,172.16.255.255 (All subnets broadcast),几种特殊类型的IP地址,本网本机地址和本机回馈测试地址：网络位和主机位全为0的地址，即0.0.0.0，代表本网本机；另一个地址127.0.0.1 被定义为本机回馈测试地址，对该地址的寻址不会到达网络接口。 保留地址：E 类地址。指二进制IP 地址以11110开始的地址，其范围包括240.0.0.

10、0 至255.255.255.255，作为保留地址或作为特殊用途IP 地址。 专属地址：也称私有地址，指一类仅允许应用于内部网络的地址，A、B、C类IP 地址均各自定义了一组作为内部应用的专属IP 地址，这类地址通常不允许出现在公共网络如Internet 中。,几种特殊类型的IP地址,专属IP地址定义范围,IP地址分类练习,地址,类别,网络,主机,10.2.1.1,128.63.2.100,201.222.5.64,192.6.141.2,130.113.64.16,256.241.201.10,IP地址分类练习（答案）,地址,类别,网络,主机,10.2.1.1,128.63.2.100,20

11、1.222.5.64,192.6.141.2,130.113.64.16,256.241.201.10,A,B,C,C,B,Nonexistent,10.0.0.0,128.63.0.0,201.222.5.0,192.6.141.0,130.113.0.0,0.2.1.1,0.0.2.100,0.0.0.64,0.0.0.2,0.0.64.16,（二）IP寻址规则,网络寻址规则 主机寻址规则,基于IP 地址寻找并连接网络环境中指定主机的过程称为IP 寻址,网络寻址规则,网络地址必须具有唯一性。例如1 台主机被连接到Internet，该主机的网络地址对整个Internet 具有唯一性。 网络地

12、址不能以数字127 开始，在A 类地址中，127 这一数字被保留供内部回馈测试的网络地址应用(127.0.0.1)。 IP 地址的网络位不能都置为1(即十进制数255)，数字255 指定作为广播地址使用的网络ID(255.255.255.255)。 IP 地址的网络位不能都置为0，0 表示该地址是局部网络的本地主机，不能传送。(0.0.0.0),主机寻址规则,主机地址在其网络地址所属的域内必须具有唯一性 IP 地址的主机位不能都置为1，所有主机位被置为1的地址代表该机的广播地址，而非主机的地址。 主机标识的各个位不能都为“0”，如果各个位都为“0”，则表示“只有这个网络”，而网络上没有任何主机

13、。,五、子网掩码与子网规划,子网简述 子网掩码 子网规划基础,（一）子网简述,1、为什么要设子网？,计算可用的主机地址,网络 172.16.0.0,172.16.0.0,不设子网的地址,172.16.0.1,172.16.0.2,172.16.0.3,.,172.16.255.253,172.16.255.254,网络 172.16.0.0,设置子网的地址,172.16.1.0,172.16.2.0,172.16.3.0,172.16.4.0,（一）子网简述,2、子网划分操作原理： 借位：从主机位高位开始借位，定义为新的子网位，剩余部分仍为主机位。,（一）子网简述,子网划分的价值: 有效地改善

14、了IP 地址的分配和管理。 子网划分的关键: 确定合适的子网ID 位置和主机ID 区间，使得网络地址既能适应各类现实的物理网络规模，又能充分地利用IP 地址空间。,子网地址（无子网）,172.16.2.200,172.16.2.2,172.16.2.160,172.16.2.1,172.16.3.5,172.16.3.100,172.16.3.150,E0,172.16,网络,网络,端口,172.16.0.0 172.16.0.0,E0 E1,路由表,2,160,主机,.,.,172.16.3.1,E1,子网地址（有子网）,172.16.2.200,172.16.2.2,172.16.2.16

15、0,172.16.2.1,172.16.3.5,172.16.3.100,172.16.3.150,172.16.3.1,E0,E1,172.16,2,160,网络,主机,.,.,网络,端口,172.16.2.0 172.16.3.0,E0 E1,新路由表,子网,（二）子网掩码,在子网化的IP地址应用中，用来定义和确定IP中的网络ID和主机ID的新值被称为子网掩码(Network Mask)。 子网掩码是一个32位的特殊地址，其对应于网络ID的所有位都置为1，对应于主机ID的所有位都置为0，如255.255.0.0。,（二）子网掩码,子网掩码的作用： 是通过屏蔽IP地址的一部分以区别任意IP地

16、址中的网络标识和主机标识，同时也提示该IP地址是在局域网上或远程网上。 TCP/IP网络中的每台主机都需要有子网掩码，即使在只有一个网段时也如此。在一个基于子网的网络中，每一个IP节点都需要配置定制的子网掩码；而在一个基于类(A/B/C类)的网络中，每一个IP结点配置与其类对应的默认子网掩码即可。,默认子网掩码,默认子网掩码与制定子网掩码网络号区别,子网掩码的另一种表示法,采用子网掩码中包含“1”的位数来表示， 例B类IP地址：172.18.8.56 172.18.8.56/16 应用默认子网掩码 172.18.8.56/24 定制子网掩码 16或24代表其子网掩码中“1”的位数。 172.1

17、8.8.56/16网络ID定义的主机范围 172.18.0.1172.18.255.254 172.18.8.56/24的网络ID定义的主机范围172.18.8.1172.18.8.254,通过子网掩码确定主机所属的子网网络ID,通过网络中主机的IP地址与其配置的子网掩码相互操作即可确定主机所属的子网网络ID， “与”运算 1+1=1 1+0=0 0+0=0,子网掩码,255,255,0,0,Network,Host,Network,Host,Network,Subnet,Host,“/16” 表示子网掩码有16位.,“/24”表示子网掩码有24位.,11111111,11111111,000

18、00000,00000000,IPAddress,DefaultSubnetMask,8-bitSubnetMask,16,网络,主机,172,0,0,10101100,11111111,10101100,00010000,11111111,00010000,00000000,00000000,10100000,00000000,00000000,默认情况下子网未划分,00000010,默认情况下的子网掩码,172.16.2.160,255.255.0.0,网络号,扩展了8位地址的网络,应用定制子网掩码的B 类网络ID,16,网络,主机,172.16.2.160,255.255.255.0,1

19、72,2,0,10101100,11111111,10101100,00010000,11111111,00010000,11111111,00000010,10100000,00000000,00000000,00000010,子网,网络号,128 192 224 240 248 252 254 255,应用定制子网掩码的B 类网络ID,网络,主机,172.16.2.160,255.255.255.192,10101100,11111111,10101100,00010000,11111111,00010000,11111111,00000010,10100000,11000000,1000

20、0000,00000010,子网,扩展了10位地址的网络,16,172,2,128,网络号,128 192 224 240 248 252 254 255,128 192 224 240 248 252 254 255,子网掩码练习,地址,子网掩码,类别,子网,172.16.2.10,10.6.24.20,10.30.36.12,255.255.255.0,255.255.240.0,255.255.255.0,子网掩码练习（答案）,（三）子网规划基础,决定子网借用的主机位位数 确定新的子网网络ID及子网IP地址范围,1、决定子网借用的主机位位数,划分子网所借用的主机位数越多，可以建立的子网数

21、目就越多，但每一个子网所可能包括的主机数目就相对越少。即借用少量的主机位有利于子网主机数量的增长，但限制了子网数量的增长；反之亦反。 需要多少子网？ 每个子网需要容纳多少主机？,心中有数,最大子网数与主机数计算公式,(n：子网掩码中子网掩蔽位数, 即1的位数) (m：子网掩码中剩余主机位数, 即0的位数),2、确定新的子网网络ID及子网IP地址范围,使用定义子网掩码所用的相同位，列举所有可能的二进制位组合，每一个组合即表示一个子网ID。 去掉位全是1和全是0的值，因为全为0值的子网ID无意义，全为1的值与子网掩码相同。 余下的值则为有效的子网网络ID值，可以将其由二进制转换为十进制值。 子网I

22、D值即为该子网IP地址范围的起始值，该子网IP地址范围的终止值比下一个子网的起始值小1。,2、确定新的子网网络ID及子网IP地址范围,计算法 查表法,2、确定新的子网网络ID及子网IP地址范围,计算法 查表法,地址汇总示例,16,172,2,160,10101100,00010000,10100000,00000010,Host,Mask,Subnet,Broadcast,Last,First,172.16.2.160,255.255.255.192,4,1,convert the address to a binary host address,write the subnet mask i

23、n binary,10101100,11111111,00010000,11111111,11111111,10100000,11000000,00000010,Host,Mask,Subnet,Broadcast,Last,First,172.16.2.160,255.255.255.192,1,2,16,172,2,160,地址汇总示例,draw a line after the recursive ones in the subnet mask,10101100,11111111,00010000,11111111,11111111,10100000,11000000,00000010,

24、Host,Mask,Subnet,Broadcast,Last,First,172.16.2.160,255.255.255.192,1,2,3,7,16,172,2,160,地址汇总示例,fill in zeros beyond the vertical line for the subnet,10101100,11111111,00010000,11111111,11111111,10100000,11000000,10000000,00000010,Host,Mask,Subnet,Broadcast,Last,First,172.16.2.160,255.255.255.192,1,2

25、,3,4,16,172,2,160,地址汇总示例,fill in ones beyond the vertical line for the broadcast address,10101100,11111111,00010000,11111111,11111111,10100000,11000000,10000000,00000010,10111111,Host,Mask,Subnet,Broadcast,Last,First,172.16.2.160,255.255.255.192,1,2,3,4,5,6,16,172,2,160,地址汇总示例,fill in 0s beyond the

26、vertical line except for the last bit. Make that bit a 1. This is the first usable host address,10101100,11111111,00010000,11111111,11111111,10100000,11000000,10000000,00000010,10111111,10000001,Host,Mask,Subnet,Broadcast,Last,First,172.16.2.160,255.255.255.192,1,2,3,4,5,6,16,172,2,160,地址汇总示例,fill i

27、n 1s beyond the vertical line except for the last bit. Make that bit a 0. This is the last usable host address,10101100,11111111,00010000,11111111,11111111,10100000,11000000,10000000,00000010,10111111,10000001,10111110,Host,Mask,Subnet,Broadcast,Last,First,172.16.2.160,255.255.255.192,1,2,3,4,5,6,7,

28、16,172,2,160,地址汇总示例,copy the binary network and subnetwork address from the top row into the lower rows,10101100,11111111,10101100,00010000,11111111,00010000,11111111,00000010,10100000,11000000,10000000,00000010,10101100,00010000,00000010,10111111,10101100,00010000,00000010,10000001,10101100,0001000

29、0,00000010,10111110,Host,Mask,Subnet,Broadcast,Last,First,172.16.2.160,255.255.255.192,1,2,3,4,5,6,7,8,16,172,2,160,地址汇总示例,convert binary back to dotted decimal,10101100,11111111,10101100,00010000,11111111,00010000,11111111,00000010,10100000,11000000,10000000,00000010,10101100,00010000,00000010,1011

30、1111,10101100,00010000,00000010,10000001,10101100,00010000,00000010,10111110,Host,Mask,Subnet,Broadcast,Last,First,172.16.2.160,255.255.255.192,172.16.2.128,172.16.2.191,172.16.2.129,172.16.2.190,1,2,3,4,5,6,7,8,9,16,172,2,160,地址汇总示例,IP Host Address:172.16.2.121 Subnet Mask: 255.255.255.0,Subnet Address = 172.16.2.0 Host Addresses = 172.16.2.1172.16.2.254 Broadcast Address = 172.16.2.255 Eight bits of subnetting,Network,Subnet,Host,10101100,00010000,00000010,11111111,172.16.2.121:,255.255.255.0:,10101100,11111111,Subnet:,10101100,00010000,00010000,11111111