第三讲IP地址与子网划分

第三讲IP地址与子网划分IP地址的划分IP地址由32比特组成，包括三个部分：地址类别、网络号和主机号；IP地址以32个二进制数字形式表示，不适合阅读和记忆。为了便于用户阅读和理解IP地址，Internet管理委员会采用了一种“点分十进制”表示方法表示IP地址。将IP地址分为4个字节（每个字节8个比特），且每个字节用十进制表示，并用点号“．”隔开，网络号主机号地址类别IP地址由32个二进制比特组成11000000101010000000101000111010192.168.10.58二-十进制转换IP地址的类型Internet的IP地址分为五种类型：A类、B类、C类、D类和E类网络号主机号网络号主机号网络号主机号多播地址预留01011011101111字节1字节2字节3字节4A类B类C类D类E类A类地址A类地址的网络数为27（128）个，每个网络包含的主机数为224（16777216）个，A类地址的范围是0.0.0.0～127.255.255.255。由于网络号全为0和全为1保留用于特殊目的，所以A类地址有效的网络数为126个，其范围是1～126。另外，主机号全为0和全为1也有特殊作用，所以每个网络号包含的主机数应该是224-2（16777214）个。因此，一台主机能使用的A类地址的有效范围是：1.0.0.1～126.255.255.254。A类地址范围00000000000000000000000000000000～011111111111111111111111111111110.0.0.0127.255.255.25500000001000000000000000000000001～011111101111111111111111111111101.0.0.1126.255.255.254一台主机可以使用的有效的A类地址范围B类地址B类地址网络数为214个。B类地址的范围为128.0.0.0～191.255.255.255，与A类地址类似（主机号全0和全1有特殊作用），一台主机能使用的B类地址的有效范围是：128.0.0.1～191.255.255.25410000000000000000000000000000000～10111111111111111111111111111111128.0.0.0191.255.255.255B类地址范围10000000000000000000000000000001～10111111111111111111111111111110128.0.0.1191.255.255.254一台主机可以使用的有效的B类地址范围C类地址C类地址网络数为221个，每个网络号所包含的主机数为256（实际有效的为254）个。C类地址的范围为192.0.0.0～223.255.255.255，同样，一台主机能使用的C类地址的有效范围是：192.0.0.1～223.255.255.25411000000000000000000000000000000～11011111111111111111111111111111192.0.0.0223.255.255.255C类地址范围11000000000000000000000100000001～11011111111111111111111011111110192.0.0.1223.255.255.254一台主机可以使用的有效的C类地址范围D类地址和E类地址D类地址用于多播，多播就是同时把数据发送给一组主机，只有那些已经登记可以接收多播地址的主机，才能接收多播数据包。D类地址的范围是224.0.0.0～239.255.255.255。E类地址为将来预留的，同时也可以用于实验目的，它们不能被分配给主机。几种特殊的IP地址广播地址有限广播地址“0”地址回送地址内部网可选的地址为了避免某个单位选择任意网络地址，造成与合法的Internet地址发生冲突，IETF已经分配了具体的A类、B类和C类地址供单位内部网使用，这些地址为：A类10.0.0.0～10.255.255.255B类172.16.0.0～172.31.255.255C类192.168.0.0～192.168.255.255地址解析在一个物理网络中，网络中的任何两台主机之间进行通信时，都必须获得对方的物理地址，而使用IP地址的作用就在于，它提供了一种逻辑的地址，能够使不同网络之间的主机进行通信。当IP把数据从一个物理网络传输到另一个物理网络之后，就不能完全依靠IP地址了，而要依靠主机的物理地址。为了完成数据传输，IP必须具有一种确定目标主机物理地址的方法，也就是说要在IP地址与物理地址之间建立一种映射关系，而这种映射关系被称为“地址解析”ABCED②发出ARP请求数据包①A要获取E的物理地址ABCED广播数据③E产生ARP响应数据包，直接发送给A子网划分技术（Subnetting）子网划分能够使单个网络地址横跨几个物理网络，这些物理网络统称为子网。可以使用路由器将它们连接起来。路由器172.17.15.20172.17.15.156172.17.20.53172.17.20.131172.17.32.32172.17.32.125172.17.32.126·········Internet网络172.17.0.0172.17.15.20172.17.15.156172.17.20.53······Internet172.17.20.54172.17.20.82172.17.20.131172.17.32.32172.17.32.125172.17.32.126····172.17.15.0172.17.20.0172.17.32.0站点172.17.0.0子网子网子网路由器划分子网的原因充分使用地址划分管理职责提高网络性能子网划分的层次结构IP地址是一种层次型的编址方案。通过划分子网，形成一个三层的结构，即网络号、子网号和主机号。通过网络号确定了一个站点，通过子网号确定一个物理子网，而通过主机号则确定了与子网相连的主机地址。因此，一个IP数据包的路由就涉及到三部分：传送到站点、传送到子网、传送到主机。子网具体的划分方法对子网的划分，可以将单个网络的主机号分为两个部分，其中一部分用于子网号编址，另一部分用于主机号编址。划分子网号的位数，取决于具体的需要。若子网号所占的比特越多，可分配给主机的位数就越少，也就是说，在一个子网中所包含的主机就越少。比如一个B类网络172.17.0.0，将主机号分为两部分，其中8个比特用于子网号，另外8个比特用于主机号，那么这个B类网络就被分为254个子网，每个子网可以容纳254台主机。网络号主机号网络号子网号主机号划分子网后的问题如何区分这两个地址？如何确定两个IP地址是否属于同一个网络？165117225网络号主机号165117225······网络号子网号主机号未划分子网的B类地址划分了子网的B类地址17225IP地址一1651··172251652··IP地址二子网掩码子网掩玛（SubnetMask）也是一个“点分十进制”表示的32位二进制数，通过子网掩码，可以指出一个IP地址中的哪些位对应于网络地址（包括子网地址）、哪些位对应于主机地址。对于子网掩码的取值，通常是将对应于IP地址中网络地址（网络号和子网号）的所有位都设置为“1”，对应于主机地址（主机号）的所有位都设置为“0”。地址类型点分十进制表示子网掩码的二进制位A255.0.0.011111111000000000000000000000000B255.255.0.011111111111111110000000000000000C255.255.255.011111111111111111111111100000000通过子网掩码识别网络地址IP地址:172.25.16.51子网掩码:255.255.0.0网络地址:172.25IP地址:172.25.16.51子网掩码:255.255.255.0网络地址:172.25.1610101100000110010001000000110011划分子网后B类地址子网掩码255.255.255.0网络地址主机号IP地址172.25.16.511111111111111111111111110000000010101100000110010001000000110011按位逻辑与10101100000110010001000000110011B类地址缺省子网掩码255.255.0.0网络地址主机号IP地址172.25.16.511111111111111111000000000000000010101100000110010001000000110011按位逻辑与TCP/IP对子网掩码和IP地址进行“按位与”的操作。经过按位与运算，可以将每个IP地址的网络地址取出，从而知道两个IP地址所对应的网络。子网掩码与主机IP地址范围的计算B类网络:172.25.0.0,使用第三字节的前三位划分子网子网一172.25.32.0子网二172.25.64.0子网三172.25.96.0子网四172.25.128.0子网六172.25.192.0子网五172.25.160.0每个子网的主机地址范围172.25.32.1～172.25.63.254172.25.64.1～172.25.95.254172.25.96.1～172.25.127.254172.25.128.1～172.25.159.254172.25.192.1～172.25.223.254172.25.160.1～172.25.191.25410101100000110010010000000000001111111111111010101100000110010100000000000001111111111111010101100000110010110000000000001111111111111010101100000110011000000000000001111111111111010101100000110011010000000000001111111111111010101100000110011100000000000001111111111111011111111111111111110000000000000子网掩码255.255.224.0网络地址(网络号+子网号)主机号的范围子网划分的规则在RFC文档中，RFC950规定了子网划分的规范，其中对网络地址中的子网号作了如下的规定：由于网络号全为“0”代表的是本网络，所以网络地址中的子网号也不能全为“0”，子网号全为“0”时，表示本子网网络。由于网络号全为“1”表示的是广播地址，所以网络地址中的子网号也不能全为“1”，全为“1”的地址用于向子网广播。子网划分的步骤在划分子网之前，需要确定所需要的子网数和每个子网的最大主机数，有了这些信息后，就可以定义每个子网的子网掩码、网络地址（网络号+子网号）的范围和主机号的范围。划分子网的步骤如下：确定需要多少子网号来唯一标识网络上的每一个子网。确定需要多少主机号来标识每个子网上的每台主机。定义一个符合网络要求的子网掩码。确定标识每一个子网的网络地址。确定每一个子网上所使用的主机地址的范围。子网划分实例路由器子网1子网2AB192.168.1.1192.168.1.3192.168.1.4192.168.1.5192.168.1.6192.168.1.99192.168.1.100网络192.168.1.0子网掩码：255.255.255.0确定子网掩码将一个C类的地址划分为两个子网，必然要从代表主机号的第四个字节中取出若干个位用于划分子网。若取出1位，根据子网划分规则，无法使用。若取出3位，可以划分6个子网，似乎可行，但子网的增多也表示了每个子网容纳的主机数减少，6个子网中每个子网容纳的主机数为30，而实际的要求是每个子网需要51个主机号。若取出2位，可以划分2个子网，每个子网可容纳62个主机号（全为