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ip地址及子网划分.ppt

ip地址及子网划分

15*******06@sina.cn
2013-04-11 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《ip地址及子网划分ppt》,可适用于高等教育领域

IP编址内容提要:分类IP地址的表示方法子网的划分构造超网重点:IP地址的表示方法及特殊IP地址子网划分难点:特殊IP地址子网的划分构造超网IP编址一分类的IP地址一分类的IP地址、IP地址概述什么是IP?IP是国际互联网协议(InternetProtocol)的简称是通过网络间信息地址定位具体计算机的方式之一我们把整个因特网看成为一个单一的、抽象的网络。IP地址就是给每个连接在因特网上的主机(或路由器)分配一个在全世界范围是惟一的bit的标识符(IPv版本)。IP地址的编址方法分类的IP地址。这是最基本的编址方法在年就通过了相应的标准协议。子网的划分。这是对最基本的编址方法的改进其标准在年通过。构成超网。这是比较新的无分类编址方法。年提出后很快就得到推广应用。IP地址记法IP地址记法采用点分十进制记法则进一步提高可读性将每bit的二进制数转换为十进制数、分类IP地址表示方法、分类IP地址表示方法每一类地址都由两个固定长度的字段组成其中一个字段是网络号netid它标志主机(或路由器)所连接到的网络而另一个字段则是主机号hostid它标志该主机(或路由器)。两级的IP地址可以记为:IP地址::={<网络号>,<主机号>}::=代表“定义为”IP地址中的网络号字段和主机号字段IP地址中的网络号字段和主机号字段netidbithostidbitnetidbitnetidbitA类地址hostidbitB类地址C类地址D类地址多播地址E类地址保留为今后使用IP地址中的网络号字段和主机号字段IP地址中的网络号字段和主机号字段netidbithostidbitnetidbitnetidbitA类地址hostidbitB类地址C类地址D类地址多播地址E类地址保留为今后使用A类地址的网络号字段netid为字节IP地址中的网络号字段和主机号字段IP地址中的网络号字段和主机号字段netidbithostidbitnetidbitnetidbitA类地址hostidbitB类地址C类地址D类地址多播地址E类地址保留为今后使用A类地址的主机号字段hostid为字节IP地址中的网络号字段和主机号字段IP地址中的网络号字段和主机号字段netidbithostidbitnetidbitnetidbitA类地址hostidbitB类地址C类地址D类地址多播地址E类地址保留为今后使用B类地址的网络号字段netid为字节IP地址中的网络号字段和主机号字段IP地址中的网络号字段和主机号字段netidbithostidbitnetidbitnetidbitA类地址hostidbitB类地址C类地址D类地址多播地址E类地址保留为今后使用B类地址的主机号字段hostid为字节IP地址中的网络号字段和主机号字段IP地址中的网络号字段和主机号字段netidbithostidbitnetidbitnetidbitA类地址hostidbitB类地址C类地址D类地址多播地址E类地址保留为今后使用C类地址的网络号字段netid为字节IP地址中的网络号字段和主机号字段IP地址中的网络号字段和主机号字段netidbithostidbitnetidbitnetidbitA类地址hostidbitB类地址C类地址D类地址多播地址E类地址保留为今后使用C类地址的主机号字段hostid为字节IP地址中的网络号字段和主机号字段IP地址中的网络号字段和主机号字段netidbithostidbitnetidbitnetidbitA类地址hostidbitB类地址C类地址D类地址多播地址E类地址保留为今后使用D类地址是多播地址IP地址中的网络号字段和主机号字段IP地址中的网络号字段和主机号字段netidbithostidbitnetidbitnetidbitA类地址hostidbitB类地址C类地址D类地址多播地址E类地址保留为今后使用E类地址保留为今后使用A类~B类~C类~地址范围IP地址的使用范围常用的三种类别的IP地址常用的三种类别的IP地址IP地址的使用范围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A(–),,B,(),C,,()练习练习以下IP地址各属于哪一类(a)(b)(c)(d)(e)(f)、特殊IP地址、特殊IP地址回送地址IP地址中以开始的IP地址作为保留地址被称为“回送地址”。回送地址用于网络软件的测试以及本地进程的通信。任何程序一旦接到使用了回送地址为目的地址的数据则该程序将不再转发数据而是将其立即回送给源地址。例如使用“ping”可以通过ping软件测试本地网卡进程之间的通信。特殊IP地址就是不能分配给用户的IP地址TCPIP协议规定:含网络号为的分组不能出现在任何网络上主机和路由器不能为该地址广播任何寻址信息。进程间回送地址的应用直接广播地址(DirectedBrordcasting)将主机号各位全为“”的IP地址称为直接广播地址。该地址主要用于广播在使用时用来代表该网络上所有的主机例如是一个C类的网络标识该网络的广播地址就是当该网络中的某台主机需要发送广播时就可以使用这个地址向该网络上的所有主机发送报文路由器使用直接广播地址有限广播地址(LimitingBrordcasting)TCPIP协议规定比特位全为“”的IP地址()为“有限广播地址”这个地址主要用来进行本网广播。当需要在本网内广播又不知道本网的网络号时即可使用“有限(受限)广播地址”某主机可以用来将一个分组以广播方式发送给本网的所有主机分组将被本网的所有主机将接受该分组路由器则阻挡该分组通过。主机使用受限广播地址本网地址本网地址:将IP地址中主机地址位全为“”的IP地址叫做本网地址。这个地址用来表示“本主机所连接的网络”。例如用“”表示“”这个B类网络用“”表示“”这个C类网络。本网地址又被称为“”地址。私有IP地址私有IP地址公有地址(全局地址):能够在整个广域网(因特网)中使用可以被世界各地联网的主机所访问到。私有地址(局部地址):只能在一个局域网中使用其作用域的范围就是一个局域网(出了局域网就无效)。所以不同的局域网中的主机IP地址可以一样。在A、B、C类地址中各有一段地址作为保留地址不在全网分配而作为私有地址。这些地址只可在一个网络内部使用不可进入外网私有地址范围:个A类地址:个B类地址:~个C类地址:~、IP地址的一些重要特点、IP地址的一些重要特点()IP地址是一种分等级的地址结构分为两级。分两个等级的好处是:第一IP地址管理机构在分配IP地址时只分配网络号而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配。这样就方便了IP地址的管理。第二路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组(而不考虑目的主机号)这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少从而减小了路由表所占的存储空间。()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netid。()所有分配到网络号netid的网络范围很小的局域网还是可能覆盖很大地理范围的广域网都是平等的。互联网中的IP地址互联网中的IP地址BRRRLANNNNLANLAN互联网在同一个局域网上的主机或路由器的IP地址中的网络号必须是一样的。图中的网络号就是IP地址中的netid互联网中的IP地址互联网中的IP地址BRRRLANNNNLANLAN互联网在同一个局域网上的主机或路由器的IP地址中的网络号必须是一样的。图中的网络号就是IP地址中的netid互联网中的IP地址互联网中的IP地址BRRRLANNNNLANLAN互联网在同一个局域网上的主机或路由器的IP地址中的网络号必须是一样的。图中的网络号就是IP地址中的netid互联网中的IP地址互联网中的IP地址BRRRLANNNNLANLAN互联网路由器总是具有两个或两个以上的IP地址。路由器的每一个接口都有一个不同网络号的IP地址。互联网中的IP地址互联网中的IP地址BRRRLANNNNLANLAN互联网路由器总是具有两个或两个以上的IP地址。路由器的每一个接口都有一个不同网络号的IP地址。互联网中的IP地址互联网中的IP地址BRRRLANNNNLANLAN互联网路由器总是具有两个或两个以上的IP地址。路由器的每一个接口都有一个不同网络号的IP地址。练习练习以下为一些IP地址:(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)请问:那些是公有IP地址?那些是私有IP地址?分别属于哪类地址?网络号和主机号分别是?二划分子网二划分子网内容提要:从两级IP地址到三级IP地址划分子网的基本思路子网掩码重点:划分子网的方法难点:子网的划分从两级IP地址到三级IP地址两级IP地址的设计确实不够合理。IP地址空间的利用率有时很低。两级的IP地址不够灵活。一个未划分子网的B类网络一个未划分子网的B类网络………所有到网络的分组均到达此路由器我的网络地址是RRR从年起在IP地址中又增加了一个“子网号字段”使两级的IP地址变成为三级的IP地址。这种做法叫作划分子网(subnetting)。划分子网已成为因特网的正式标准协议。划分为三个子网后对外仍是一个网络划分为三个子网后对外仍是一个网络………子网子网子网所有到达网络的分组均到达此路由器网络RRR划分子网后变成了三级结构划分子网后变成了三级结构当没有划分子网时IP地址是两级结构。划分子网后IP地址就变成了三级结构。划分子网只是把IP地址的主机号hostid这部分进行再划分而不改变IP地址原来的网络号netid。划分子网的基本思路划分子网的基本思路划分子网纯属一个单位内部的事情。单位对外仍然表现为没有划分子网的网络。从主机号借用若干个比特作为子网号subnetid而主机号hostid也就相应减少了若干个比特。IP地址::={<网络号>,<子网号>,<主机号>}划分子网规则:n≥m(n为从主机号借用的比特数m为要划分的子网的个数)划分子网的基本思路(续)划分子网的基本思路(续)凡是从其他网络发送给本单位某个主机的IP数据报仍然是根据IP数据报的目的网络号netid先找到连接在本单位网络上的路由器。然后此路由器在收到IP数据报后再按目的网络号netid和子网号subnetid找到目的子网。最后就将IP数据报直接交付目的主机。子网划分举例例如:C类网络主机号部分的前三位用于标识子网号即:xxxyyyyy网络号子网号新的主机号部分子网号为全“”全“”不能使用于是划分出=个子网子网地址分别为:子网掩码子网掩码从一个IP数据报的首部并无法判断源主机或目的主机所连接的网络是否进行了子网划分。问题:子网划分后如何识别不同的子网?解决:采用子网掩码来分离网络号和主机号。子网掩码的设定必须遵循的规则与IP地址相同子网掩码的长度也是位左边是网络位用二进制数字""表示右边是主机位用二进制数字""表示。附图所示的就是IP地址为""和子网掩码为""的二进制对照。其中""有个代表与此相对应的IP地址左边位是网络号""有个代表与此相对应的IP地址右边位是主机号。这样子网掩码就确定了一个IP地址的位二进制数字中哪些是网络号、哪些是主机号网络号和主机号的计算方法网络号和主机号的计算方法用子网掩码判断IP地址的网络号与主机号的方法是用IP地址与相应的子网掩码的对应位进行与运算(对应的二进制位进行相与)结果就是对应的网络号主机号=ip网络号IP地址的各字段和子网掩码IP地址的各字段和子网掩码网络号netid主机号hostid两级IP地址网络号netidhostid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netidsubnetidhostid为全(IP地址)AND(子网掩码)=网络地址(IP地址)AND(子网掩码)=网络地址网络号netid主机号hostid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子网掩码计算例如:网络号位子网号位总共位。所以子网掩码为:即A类、B类和C类IP地址的默认子网掩码A类、B类和C类IP地址的默认子网掩码netidnetidhostid为全netid网络地址A类地址默认子网掩码网络地址B类地址默认子网掩码网络地址C类地址默认子网掩码hostid为全hostid为全【例】已知IP地址是子网掩码是。试求网络地址。【例】已知IP地址是子网掩码是。试求网络地址。(a)点分十进制表示的IP地址(c)子网掩码是(b)IP地址的第字节是二进制(d)IP地址与子网掩码逐位相与(e)网络地址(点分十进制表示)【例】在上例中若子网掩码改为。试求网络地址讨论所得结果。【例】在上例中若子网掩码改为。试求网络地址讨论所得结果。(a)点分十进制表示的IP地址(c)子网掩码是(b)IP地址的第字节是二进制(d)IP地址与子网掩码逐位相与(e)网络地址(点分十进制表示)不同的子网掩码得出相同的网络地址。但不同的掩码的效果是不同的。已知:某个网段的IP地址为。子网掩码为。判断如下IP地址是否属于这个网段如果属于指明具体的子网。解:将子网掩码用位进制表示为:,,,分析子网的划分情况:因为网段IP地址为说明其属于B类网根据子网掩码的值分析该子网分为个子段。分别为。分析将其转化为位进制。,,,两个进制数相与的结果为:,,,对应的IP地址为:是给定的三个网段中的一个,由此说明属于第二个子网段。同理分析可得属于远程网段。假设一个主机的IP地址为而子网掩码为那么该IP地址的网络号为多少?主机号为多少?已知子网掩码为下面各组IP地址是否属于同一子网?()与()与()与练习:设有A、B、C、D四台主机都处在同一个物理网络中A主机的IP地址为B主机的IP地址是C主机的IP地址是D主机的IP地址是。共同的子网掩码是。问题一:四台主机那些可以直接通信?那些必须通过其它路由设备才能通信?并求各主机的子网地址和主机地址。问题二:若要加入第五台主机E要他能与D主机直接通信其IP地址的设置范围是?问题三:不改变A主机的物理位置将其IP地址改为试问他的广播地址问题四:若要使主机A、B、C、D都能相互直接通信应采取什么方法?练习:问题A主机和B主机可以直接通信C主机和D主机需通过路由设备才能与A、B主机通信CD之间也需用路由设备才能通信问题IP范围是问题广播地址是问题将子网掩码改为实例):一个公司有个部门要求给每个部门划分不同的网段但是都在这个大网内并且每个部门要容纳台计算机。请为这个公司选择子网掩码。A)B) C)D)不能实现分析:根据的N次方减的公式介于的次方和的次方之间因此应该从主机位借位来作为子网位二进制就是即。有些人就毫不犹豫地选择了地子网掩码。 我们知道C类地址主机位本来就只有位现在已经借去位剩下位因此每个子网能够允许的主机数量为的次方减即台计算机。而题目要求每个子网容纳主机台看来是无法达到目的。已知网络地址为要有个子网求子网掩码及主机块。分析:是一个C类网子网掩码格式为M又知有个子网需向主机位借故子网掩码表示为。又因为子网块的首、尾两块不能使用所以可分配个子网由于每个子网块中的可分配主机块又有首、尾两个不能使用(一个是子网网络地址一个是子网广播地址)因此子网掩码为主机块共有段分别为~~~~~~无分类编址CIDR网络前缀无分类编址CIDR网络前缀划分子网在一定程度上缓解了因特网在发展中遇到的困难。然而在年因特网仍然面临三个必须尽早解决的问题这就是:B类地址在年已分配了近一半眼看就要在年月全部分配完毕!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)。整个IPv的地址空间最终将全部耗尽。IP编址问题的演进IP编址问题的演进年RFC就指明了在一个划分子网的网络中可同时使用几个不同的子网掩码。使用变长子网掩码VLSM(VariableLengthSubnetMask)可进一步提高IP地址资源的利用率。在VLSM的基础上又进一步研究出无分类编址方法它的正式名字是无分类域间路由选择CIDR(ClasslessInterDomainRouting)。CIDR最主要的特点CIDR最主要的特点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因而可以更加有效地分配IPv的地址空间。CIDR使用各种长度的“网络前缀”(networkprefix)来代替分类地址中的网络号和子网号。IP地址从三级编址(使用子网掩码)又回到了两级编址。无分类的两级编址无分类的两级编址无分类的两级编址的记法是:IP地址::={<网络前缀>,<主机号>}()CIDR还使用“斜线记法”(slashnotation)它又称为CIDR记法即在IP地址面加上一个斜线“”然后写上网络前缀所占的位数(这个数值对应于三级编址中子网掩码中的个数)。CIDR把网络前缀都相同的连续的IP地址组成“CIDR地址块”。CIDR地址块CIDR地址块表示的地址块共有个地址(因为斜线后面的是网络前缀的位数所以这个地址的主机号是位)。这个地址块的起始地址是。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“地址块”。地址块的最小地址:地址块的最大地址:全和全的主机号地址一般不使用。表示的地址(个地址)表示的地址(个地址)所有地址的位前缀都是一样的路由聚合(routeaggregation)路由聚合(routeaggregation)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)。CIDR虽然不使用子网了但仍然使用“掩码”这一名词(但不叫子网掩码)。对于地址块它的掩码是个连续的。斜线记法中的数字就是掩码中的个数。CIDR记法的其他形式CIDR记法的其他形式可简写为也就是把点分十进制中低位连续的省略。隐含地指出IP地址的掩码是。此掩码可表示为CIDR记法的其他形式CIDR记法的其他形式可简写为也就是将点分十进制中低位连续的省略。相当于指出IP地址的掩码是即网络前缀的后面加一个星号*的表示方法如*在星号*之前是网络前缀而星号*表示IP地址中的主机号可以是任意值。构成超网构成超网前缀长度不超过位的CIDR地址块都包含了多个C类地址。这些C类地址合起来就构成了超网。CIDR地址块中的地址数一定是的整数次幂。网络前缀越短其地址块所包含的地址数就越多。而在三级结构的IP地址中划分子网是使网络前缀变长。CIDR地址块划分举例CIDR地址块划分举例因特网ISP大学X一系二系三系四系单位地址块二进制表示地址数ISP*大学*一系*二系*三系*四系*CIDR地址块划分举例CIDR地址块划分举例因特网ISP大学X一系二系三系四系这个ISP共有个C类网络。如果不采用CIDR技术则在与该ISP的路由器交换路由信息的每一个路由器的路由表中就需要有个项目。但采用地址聚合后只需用路由聚合后的个项目就能找到该ISP。最长前缀匹配最长前缀匹配使用CIDR时路由表中的每个项目由“网络前缀”和“下一跳地址”组成。在查找路由表时可能会得到不止一个匹配结果。应当从匹配结果中选择具有最长网络前缀的路由:最长前缀匹配(longestprefixmatching)。网络前缀越长其地址块就越小因而路由就越具体(morespecific)。最长前缀匹配又称为最长匹配或最佳匹配。最长前缀匹配举例最长前缀匹配举例收到的分组的目的地址D=路由表中的项目:(ISP)(四系)查找路由表中的第个项目ANDD=第个项目的掩码M有个连续的。M=因此只需把D的第个字节转换成二进制。M=与匹配最长前缀匹配举例最长前缀匹配举例收到的分组的目的地址D=路由表中的项目:(ISP)(四系)再查找路由表中的第个项目ANDD=第个项目的掩码M有个连续的。M=因此只需把D的第个字节转换成二进制。M=与匹配最长前缀匹配最长前缀匹配DAND()=匹配DAND()=匹配选择两个匹配的地址中更具体的一个即选择最长前缀的地址。综合举例:使用有类的IP寻址设计综合举例:使用有类的IP寻址设计例:设如下拓扑三个路由器之间为点对点互联每个LAN中要求容纳台主机。设计方案一:使用C类网用C类标准子网掩码:(每个子网可容纳台主机)结果:占用了个C类网段使用有类网络综合举例:使用单一子网划分的IP寻址设计综合举例:使用单一子网划分的IP寻址设计例:设如下拓扑三个路由器之间为点对点互联每个LAN中要求容纳台主机。设计方案二:使用单一子网划分用单一的子网掩码:(每个子网可容纳台主机)结果:占用了个C类网段使用单一子网划分综合举例:使用VLSM的IP寻址设计综合举例:使用VLSM的IP寻址设计例:设如下拓扑三个路由器之间为点对点互联每个LAN中要求容纳台主机。设计方案三:使用VLSM划分用了两种子网掩码:(每个子网可容纳台主机)和(每个子网可容纳台主机)结果:占用了个C类网段使用VLSM小结VLSM规划步骤小结VLSM规划步骤在网络拓扑图中找出区域中最大的网段(连接最多数量主机的网段)。为此最大网段找出合适的子网掩码。并记下满足子网掩码的子网号。对于更小的网段选取一个新划分的子网然后在其上应用一共不同于原来子网掩码的更适合的新子网掩码(得到比原子网更小的子网)。并记下最新子网化的子网号。重复第③步进行更小网段的划分直至所有网段规划完毕。VLSM规划原则VLSM规划原则使用VLSM对一个子网化的子网作进一步的子网划分可以产生极为高效的IP寻址方案。在无类的网络规划中必要时可以使用主机号全的子网(必须用专用指令声明)。但是在做高效的IP规划时仍需要为每个子网预留空间以备将来网络增长之用。例如:某网络目前有台主机则可以为其使用的网络前缀(子网掩码)此子网刚好可容纳台主机。如果此网络很长时间内主机数不可能增多并且可用于自主规划的IP地址块很有限则此种规划是可行的。但如果此网络在未来主机数必然扩张则将导致必须对部分子网重新规划对现有已规划的网络来说这可能产生巨大的工作量。VLSM规划例VLSM规划例例:已获得一个C类地址用于对下面个网络使用VLSM进行IP规划。例拓扑结构LANA台主机WANA台主机中心路由器RouterALANB台主机LANC台主机LAND台主机LANE台主机LANF台主机LANG台主机RouterDRouterCRouterBRouterERouterGRouterFWANB台主机WANC台主机WAND台主机WANE台主机WANF台主机WANG台主机VLSM规划例VLSM规划例解:先作出最大子网段的IP规划:网络拓扑图中最大的子网段需要为台主机提供IP地址。为此最大网段找出合适的子网掩码。可使用CIDR网络前缀(子网掩码)此种子网占用个IP可以提供个主机IP空间。即:被划分为个子网:VLSM规划例VLSM规划例中心路由器到各路由器的子网段因为是点对点链路每网段只有台主机。所以在上面个能容纳台主机的子网中选取一个划分新的更小的子网。选择使用CIDR网络前缀(子网掩码)将其划为个更小的子网每个子网占用个IP地址可提供台主机的容量。即:被划分为个子网:VLSM规划例VLSM规划例用于LANA用于LANB用于LANC用于LAND用于LANE用于LANF用于LANG用于WANA用于WANB用于WANC用于WAND用于WANE用于WANF用于WANG没有使用在此例子中使用了个子网掩码划分了个子网:VLSM规划例VLSM规划例IP规划结果:C类地址被使用VLSM划分为个子网络其中没有被使用。例VLSM规划结果

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