ip地址管理与规划

页号：1计算机网络规划与设计6.2IP地址6.2.1IP地址的类型1.什么是IP地址？2.IP地址的分类下面是常用A、B、C三类地址的总结表：表6-2网络类别、网络地址和主机编号字段的取值范围网络类别IP地址网络地址主机编号网络地址中W的取值范围主机近似个数AW.X.Y.ZWX.Y.Z1～1261700万左右BW.X.Y.ZW.XY.Z128～19165000CW.X.Y.ZW.X.YZ192～223254表6-3归纳了A、B、C三类网络IP地址W段的取值范围、网络个数及主机个数。表6-3A、B、C三类网络的特性参数取值范围网络类别网络地址（W）的取值范围网络个数（近似值）主机个数A1.X.Y.Z～126.X.Y.Z126（27-2）224-2B128.X.Y.Z～191.X.Y.Z16384（214）216-2C192.X.Y.Z～223.X.Y.Z大约200万个（221）28-23.IP地址中网络地址的使用规则无论在Internet上还是在局域网上，分配网络地址（即网络ID）时，常用的A、B和C三类网络的取值范围如表6-4所示，配置和使用IP地址时，应遵循以下规则：①网络地址必须惟一。②网络地址不能以127开头。因为127保留给诊断用的回送函数使用。③网络地址中的各位不能全为“0”，0表示本地主机，不能传送。④网络地址的各位不能全为“1”即，十进制的255），全为1时，仅在本网络上进行广播，各路由器均不转发。页号：2表6-4A、B、C网络地址和主机地址的取值范围网络类别网络地址始值网络地址终值主机编号始值主机编号终值A001.X.Y.Z126.X.Y.ZW.0.0.1W.255.255.254B128.0.Y.Z191.255.Y.ZW.X.0.1W.X.255.254C192.0.0.Z223.255.255.ZW.X.Y.1W.X.Y.2544.IP地址中-主机地址的使用规则①在网络地址相同时，即在同一网络中，主机地址（编号）必须惟一。即IP地址中主机编号相对于网络编号来说必须惟一。例如：在202.112.144这个C类网络中，只能有一台主机的编号为“8”。②IP地址中主机编号的各位不能全为0，主机号全0表示该网的IP地址，例如，202.112.144.0。③IP地址中主机编号的各位不能全为“1”，主机号全1的地址是本网的广播地址，因此，255不能用做主机的编号。例如：202.112.144.255或128.1.255.255。④127.0.0.1代表本地主机的IP地址，用于测试；因此，该地址不能分配给网络上的任何计算机使用。5.IP地址的表示规则①在主机或路由器中存放的IP地址都是32bit的二进制代码。为了提高可读性，在写出给人看的IP地址时，往往每隔8bit插入一个空格。但这样还是不方便。于是我们常常将32bit的IP地址中的每8bit用其等效的十进制数字表示，并且在这些数字之间加上一个点。这就叫做点分十进制记法(dotteddecimalnotation)。下图7-8表示了这种方法，这是一个B类IP地址。②当一个主机同时连接到两个网络上时，该主机就必须同时具有两个相应的IP地址，其网络号net-id是不同的。这种主机称为多归宿主机(multihomedhost)，或多接口主机。③按照因特网的观点，用转发器、网桥或传统交换机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net-id。④在IP地址中，所有分配到网络号net-id的网络都是平等的。⑤互联网中设备及IP地址：路由器连接的是IP子网，因此，它总会具有两个或两个以上的IP地址，这些IP地址通常具有不同的网络编号或子网编号。图7-9画出了3个局域网(LAN1,LAN2和LAN3)通过3个路由器(R1,R2和R3)互连起来所构成的一个互联网(此互联网用虚线圆角方框表示)。应当注意到下述问题：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。用网桥(它只在链路层工作)互连的网段仍然是一个局域网，只能有一个网络号。页号：3路由器总是具有两个或两个以上的IP地址。当两个路由器直接相连时，在连线两端的接口处，可以指明也可以不指明IP地址。6.2.3特殊IP地址形式常用的特殊IP地址如下：直接广播地址受限广播地址“这个网的这个主机”地址“这个网络上的特定主机”地址回送地址1.直接广播地址（DirectedBrordcasting）将主机号各位全为“1”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，202.112.144是一个C类的网络标识，该网络的广播地址就是202.112.144.255；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。直接广播地址及其应用如下：A类、B类与C类IP地址中主机号全1的地址为直接广播地址;用来使路由器将一个分组以广播方式发送给特定网络上的所有主机;只能作为分组中的目的地址;物理网络采用的是点-点传输方式，分组广播需要通过软件来实现。页号：4图6-5路由器使用直接广播地址2.有限广播地址（LimitingBrordcasting）TCP/IP协议规定，32比特位全为“1”的IP地址（255.255.255.255）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”。有限广播地址及其应用如下：网络号与主机号的32位全为1的地址为受限广播地址;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。图6-5主机使用受限广播地址3.本网地址和这个“网络上的特定主机”地址这两个地址都只局限于发送主机所在的网络：（1）本网地址将IP地址中主机地址位全为“0”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“128.16.0.0”表示“128.16”这个B类网络；用“202.112.144.0”表示“202.112.144”这个C类网络。本网地址又被称为“0”地址。（2）这个“网络上的特定主机”地址上述地址的应用如下：当主机或路由器向本网络上的某个特定的主机发送分组；页号：5网络号部分为全0，主机号为确定的值；如，在201.1.16.0这个C类网络上，IP地址为201.1.16.2的主机，要发送信息给25号主机，即可使用0.0.0.25表示，拟发送给本地网络中主机号为25的主机，参见图6-7。这样的分组被限制在本网络内部。图6-7某网络上特定主机地址4.回送地址IP地址中以127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。顾名思义，任何程序一旦接到使用了回送地址为目的地址，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“ping127.0.0.1”可以通过ping软件测试本地网卡进程之间的通信。①回送地址是用于网络软件测试和本地进程间通信；②TCP/IP协议规定：含网络号为127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。图6-8进程间回送地址的应用页号：6补充节：IP地址与硬件地址图7-10说明了主机的IP地址与硬件地址的区别。从层次的角度看，物理地址是数据链路层和物理层使用的地址，而IP地址是网络层和以上各层使用的地址。如图7-10所示：IP地址放在IP数据报的首部，而硬件地址则放在MAC帧的首部。在网络层及以上使用的是IP地址，而数据链路层及以下使用的是硬件地址。因而在数据链路层看不见数据报的IP地址。从不同层次看IP地址和硬件地址，参见图7-11。图7-11(a)画的是三个局域网用两个路由器R1和R2互连起来。图7-11(b)特别强调了IP地址与硬件地址的区别。表7-2归纳了这种区别。表7-2图7-11(b)中不同层次、不同区间的源地址和目的地址在网络层写入IP数据报首部的在数据链路层写入MAC帧首部的源地址目的地址源地址目的地址页号：7从H1到R1IP1IP2HA1HA3从R1到R2IP1IP2HA4HA5从R2到H2IP1IP2HA6HA26.3子网与超网的基本概念6.4.1为什么要研究子网和超网1.子网的概念基于人们对网络性能、安全和管理方面的考虑，人们常常把一个较大的网络分成多个较小的物理网络，并通过路由器或第三层交换机将多个子网连接起来。每个小的网络使用不同的网络编号，这样的小网络被称为“子网”。2.划分子网的原因划分子网的原因有许多个，主要有以下几个：①充分利用现有的IP地址资源：通过划分子网可以提高IP地址的有效利用率。例如，128.1.0.0是一个B类网络，它允许的主机（即主机地址数量）个数为216-2，其地址空间大。为了有效地利用其IP地址资源，管理员可以通过子网划分的技术将上述的可用地址分配给多个小网络使用。②减轻网络的拥挤，提高网络性能问题：这是由于在使用集线器和交换机的网络中，随着网络节点数目的增加，网络将变得十分拥挤。大量的网络数据和广播信息在网络上传输，导致网络的性能和效率下降。如果将大的网络划分为小的子网，并使用路由器连接各个子网的话，路由器在各个子网间转发信息包时会自动丢弃广播信息，从而改善了网络性能。③路由器的工作效率问题：某个网络分配的IP地址越多，路由器的工作效率就越低，这是因为路由器在执行路选算法时，主机数越多，则路由表就越大，路由表信息过多就会引起选路时计算时间过长。④提高安全性利于网管：当一个网络划分为多个子网时，就减少了每个网络的管理对象，因此有利于网络管理员对网络用户、资源和计算机的管理；另外，由于子网的划分缩小了广播的范围，因而提高了网络的安全性。⑤混合不同的网络技术：例如：连接以太网、FDDI和ATM网络。在实际应用中，经常遇到网络地址不够的问题。例如，仅申请到一个可以在Internet上使用的IP地址，而需要划分的内部子网数目为多个。这种情况下，就需要把某种类型的网络划分成多个子网。其思路就是将“原来”（申请到的）主机编号部分的一些二进制位贡献出来，用于内部网络的编号。由于从Internet到此网络的路径都是一样的（即申请到的IP地址的网络地址部分不变），因此，外界到此网络中各子网的路由都是一样的。这种情况下，外部路由将所有子网看成一个网络，而内部的路由器可以区分出不同子网。下面通过一个实例来说明划分子网的步骤。3.子网和超网的概念实现子网和超网主要是为了解决：IP地址的有效利用率问题和路由器工作效率问题。子网（subnet）将一个大的网络划分成几个较小的网络，而每一个网络都有其自己的子网地址。它是多页号：8网络环境中的一个网络。将一个网络分解成多个子网时，要求每个子网使用不同的子网编号。将一个IP网络划分为更小的逻辑子网。子网间用网关或路由器相连。这种技术通常是将IP地址的主机ID部分生成子网地址来实现。子网划分的优点：减少网络交通揉合不同网络技术简化管理,易于排错补充图6-10（a）用路由器实现多个局域网（IP子网）的连接超网（supernet）将一个组织所属的几个C类网络合并成为一个更大地址范围的逻辑网络。6.3.2-1子网掩码与默认网关为什么需要网络编号？在两台计算机之间进行通讯时，一般用户可能认为只要知道了对方的IP地址就可以进行通信了，但是，实际上在这两台计算机之间存在的通信路径可能有很多条。因此通信时，两边的计算机首先需要判断彼此是否在同一个网络上，如果是在同一网络上，就直接进行通信；否则，就转发到本网的出口，由该出口负责处理发送到目的网络上。完成这个任务的就是子网掩码。1.子网掩码（subnetmasks）的概念、功能与使用（1）什么是子网掩码？子网掩码是由前面连续的“1”和后面连续的“0”组成的32位二进制地址，在TCP/IP网络中，每一台主机都要求使用子网掩码。子网掩码与IP地址一样也是一个32位的二进制比特值，用它可以屏蔽一部分IP地址，以