ch03ip地址與子網(wǎng)劃分

1、組網(wǎng)與網(wǎng)絡管理第3章: IP地址與子網(wǎng)劃分1主要內(nèi)容IP地址分類子網(wǎng)劃分ARP協(xié)議概述IP地址分類IP地址分類基本概念I(lǐng)P地址(IPv4)一個32bit的數(shù)字全網(wǎng)唯一用于定位Internet上的主機(網(wǎng)絡適配器/網(wǎng)卡)一個網(wǎng)卡可有多個IP, 但一個IP不能屬于多個網(wǎng)卡IP地址(IPv4)的表示點分十進制法: 202.103.0.111IP地址分類IPv4 IP地址的分類(空間劃分)IP地址的層次結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡號主機號主機號網(wǎng)絡號路由器定位目標主機時, 只負責將IP數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到目標網(wǎng)絡32bit類似電話區(qū)號類似區(qū)內(nèi)號碼IP地址分類IPv4IP地址的分類(空間劃分)用于主機的3類IP地址(A、B、C)2

2、4位網(wǎng)絡號24位主機號16位網(wǎng)絡號8位網(wǎng)絡號0A 類地址16位主機號B 類地址C 類地址011018位主機號IP地址分類IPv4IP地址的分類(空間劃分)、兩類特殊地址(D、E)D 類地址1 1 1 0組 播 地 址E 類地址保 留 地 址1 1 1 1 0IP地址分類IPv4IP地址的分類(空間劃分)IP地址空間分布ABCD232-10地址空間分 布0 xx.xx1xx.xx10 x.xx11x.xxIP地址分類IPv4IP地址的分類(空間劃分)用于主機的地址空間A類24位主機號8位網(wǎng)絡號0A 類地址網(wǎng)絡號為0: 保留不用網(wǎng)絡號為127: 環(huán)回(Loopback)地址A類地址網(wǎng)絡號范圍: 1

3、126主機號全0: 此IP表示該網(wǎng)絡主機號全1: 該網(wǎng)絡的廣播地址1個A類網(wǎng)絡中最大主機數(shù): 224-2.IP地址分類IPv4IP地址的分類(空間劃分)用于主機的地址空間A類8位網(wǎng)絡號0A 類地址IP 61.187.54.10所在網(wǎng)絡為61.0.0.0 所在網(wǎng)絡的廣播地址為61.255.255.255 所在網(wǎng)絡的主機地址空間為61.0.0.161.255.255.254例: A類IP地址 61 . 187 . 54 . 10 00111101 . 10111011 . 00110110 . 0000101024位主機號網(wǎng)絡號主機號IP地址分類IPv4IP地址的分類(空間劃分)環(huán)回(Loopba

4、ck)地址127.x.x.x常用127.0.0.1表示本機自身的IP地址用于在單機上調(diào)試網(wǎng)絡應用程序鏈路層應用層運輸層網(wǎng)絡層物理層P1P2IP地址分類IPv4IP地址的分類(空間劃分)環(huán)回(Loopback)地址測試IP地址分類IPv4IP地址的分類(空間劃分)用于主機的地址空間B類16位網(wǎng)絡號16位主機號B 類地址01B類地址網(wǎng)絡號范圍: 128.0191.255B類地址主機號范圍: 0.1255.254B類網(wǎng)絡中最大主機數(shù): 216-2主機號全0: 此IP表示該網(wǎng)絡主機號全1: 該網(wǎng)絡的廣播地址IP地址分類IPv4IP地址的分類(空間劃分)用于主機的地址空間C類C類地址網(wǎng)絡號范圍: 192

5、.0.0223.255.255C類地址主機號范圍: 1254C類網(wǎng)絡中最大主機數(shù): 28-2主機號全0: 此IP表示該網(wǎng)絡主機號全1: 該網(wǎng)絡的廣播地址24位網(wǎng)絡號C 類地址0118位主機號IP地址分類IPv4IP地址的分類(空間劃分)用于主機的地址空間列表IP地址分類IPv4IP地址的分類(空間劃分)用于主機的地址空間私有地址列表常稱為內(nèi)網(wǎng)地址(非公網(wǎng)地址)節(jié)省IP、安全IP地址分類IPv4IP地址的分類(空間劃分)同一網(wǎng)絡內(nèi)主機/設備的IP地址的網(wǎng)絡號都一樣B222.1.1.0222.1.1.4222.1.2.5222.1.2.2222.1.2.1222.1.2.0222.1.6.1222

6、.1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3222.1.3.2222.1.3.1222.1.3.0LAN3222.1.4.0222.1.5.0222.1.6.0LAN2LAN1IP地址分類E:route print=Interface List0 x1 . MS TCP Loopback interface0 x2 .00 50 ba b2 f8 f1 . D-Link DFE-530TX PCI Fast Ethernet Adapter (rev.A) - CommStudio Virtual Adapter by TamoSoft

7、=Active Routes:Network Destination Netmask Gateway Interface Metric 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.1.254 192.168.1.66 20 127.0.0.0 255.0.0.0 127.0.0.1 127.0.0.1 1 192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.1.66 192.168.1.66 20 192.168.1.66 255.255.255.255 127.0.0.1 127.0.0.1 20 192.168.1.255 255.255.255.255 192.168

8、.1.66 192.168.1.66 20 224.0.0.0 240.0.0.0 192.168.1.66 192.168.1.66 20 255.255.255.255 255.255.255.255 192.168.1.66 192.168.1.66 1Default Gateway: 192.168.1.254IP地址分類IPv4IP地址空間分配存在的問題空間分配粒度太“粗”1個A類地址空間1千6百萬臺主機1個B類地址空間6萬臺主機1個C類地址空間254臺主機分配C類地址占用太多網(wǎng)絡號路由器路由表項條目太多分配B類地址總共只有1萬6千個B類地址空間IP地址分類IPv4IP地址空間分配問

9、題的解決打破(A/B/C類地址)定長網(wǎng)絡號的機制根據(jù)實際需要確定網(wǎng)絡號的長度子網(wǎng)劃分子網(wǎng)劃分IPv4IP地址空間分配問題的解決思路1: 將主機號中的一部分拿出來作為網(wǎng)絡號劃分子網(wǎng)(Subneting)主機號8位網(wǎng)絡號0A 類地址16位網(wǎng)絡號主機號B 類地址01子網(wǎng)號子網(wǎng)號劃分子網(wǎng)后, IP地址變成3級結(jié)構(gòu): 網(wǎng)絡號、子網(wǎng)號、主機號子網(wǎng)劃分IPv4IP地址空間分配問題的解決思路2: 將網(wǎng)絡號中的一部分拿出來作為主機號構(gòu)造超網(wǎng)(Superneting)又稱CIDR(Classes InterDomain Routing)網(wǎng)絡號C 類地址0118位主機號主機號使用CIDR后, IP地址還是2級結(jié)構(gòu):

10、 網(wǎng)絡前綴、主機號網(wǎng)絡前綴主機號子網(wǎng)劃分IPv4編址與尋址劃分子網(wǎng)將大的地址空間劃分成小的空間(子網(wǎng))數(shù)據(jù)包根據(jù)子網(wǎng)號進行路徑選擇子網(wǎng)劃分IPv4編址與尋址劃分子網(wǎng)145.13.3.10145.13.3.11145.13.7.34145.13.7.35145.13.21.8目標地址145.13.x.xR1R3R2網(wǎng)絡145.13.0.0子網(wǎng)劃分IPv4編址與尋址劃分子網(wǎng)145.13.3.10145.13.3.11145.13.7.34145.13.7.35145.13.21.8目標地址145.13.x.xR1R3R2145.13.3.0145.13.21.0145.13.7.0子網(wǎng)劃分IPv4

11、編址與尋址劃分子網(wǎng)子網(wǎng)號的確定: 子網(wǎng)掩碼(Subnet Mask)子網(wǎng)掩碼是一個32bit的數(shù)子網(wǎng)掩碼是和IP地址成對使用的子網(wǎng)掩碼的構(gòu)成: 11.11 00.0001的個數(shù)網(wǎng)絡號的位數(shù)子網(wǎng)號的位數(shù)0的個數(shù)主機號的位數(shù)1、0必須連續(xù), 且1必須在0的左側(cè)子網(wǎng)劃分IPv4編址與尋址劃分子網(wǎng)子網(wǎng)掩碼與網(wǎng)絡號的對應通常把劃分子網(wǎng)后的”網(wǎng)絡號子網(wǎng)號”一起稱為網(wǎng)絡號原網(wǎng)絡號主機號三級 IP 地址子網(wǎng)號子網(wǎng)掩碼1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 0 0 0 0 0 0 0網(wǎng)絡號子網(wǎng)劃分IPv4編址與尋址劃分子網(wǎng)A/B/C類網(wǎng)絡地址的默認子網(wǎng)掩

12、碼A類: 255.0.0.0B類: 255.255.0.0C類: 255.255.255.0兩個特殊的子網(wǎng)掩碼255.255.255.255: 表示單個IP地址0.0.0.0: 表示任意(所有)IP地址子網(wǎng)劃分IPv4編址與尋址劃分子網(wǎng)子網(wǎng)劃分實例(例1)已知IP: 128.1.1.6, 子網(wǎng)掩碼: 255.255.128.0求該IP所在子網(wǎng)的網(wǎng)絡號、廣播地址、子網(wǎng)主機IP范圍 IP地址 128 . 1 . 1 . 6 即 10000000 . 00000001 . 00000001 . 00000110 子網(wǎng)掩碼 11111111 . 11111111 . 10000000 . 000000

13、00 網(wǎng)絡號 10000000 . 00000001 . 00000000 . 00000000 即 128 . 1 . 0 . 0 廣播地址 10000000 . 00000001 . 01111111 . 11111111 即 128 . 1 . 127 . 255子網(wǎng)主機IP 128.1.0.1128.1.127.254與運算稱掩碼長17位子網(wǎng)劃分IPv4編址與尋址劃分子網(wǎng)子網(wǎng)劃分實例(例2)已知IP: 128.1.139.6, 子網(wǎng)掩碼: 255.255.128.0求該IP所在子網(wǎng)的網(wǎng)絡號、廣播地址、子網(wǎng)主機IP范圍 IP地址 128 . 1 . 139 . 6 即 10000000

14、. 00000001 . 10001011 . 00000110 子網(wǎng)掩碼 11111111 . 11111111 . 10000000 . 00000000 網(wǎng)絡號 10000000 . 00000001 . 10000000 . 00000000 即 128 . 1 . 128 . 0 廣播地址 10000000 . 00000001 . 11111111 . 11111111 即 128 . 1 . 255 . 255子網(wǎng)主機IP 128.1.128.1128.1.255.254與運算子網(wǎng)劃分IPv4編址與尋址劃分子網(wǎng)子網(wǎng)劃分實例(例3)原B類地址128.1.0.0, 子網(wǎng)掩碼255.2

15、55.0.0(16位)128.1.0.1128.1.255.254(65534個IP)子網(wǎng)1: 128.1.0.0, 子網(wǎng)掩碼255.255.128.0(17位)128.1.0.1128.1.127.254(32766個IP)子網(wǎng)2: 128.1.128.0, 子網(wǎng)掩碼255.255.128.0(17位)128.1.128.1128.1.255.254(32766個IP)網(wǎng)絡號增加一位(1bit), 原網(wǎng)絡就被分為2個子網(wǎng)子網(wǎng)劃分IPv4編址與尋址劃分子網(wǎng)網(wǎng)絡號增加n位(nbit), 原網(wǎng)絡就被分為2n個子網(wǎng)原網(wǎng)絡號主機號三級 IP 地址子網(wǎng)號子網(wǎng)掩碼1 1 1 1 1 1 1 . . 1 1

16、 1 1 1 1 1 1 1 1 . . 1 1 10 0 0 . . 0 0 02n個組合網(wǎng)絡號子網(wǎng)劃分IPv4編址與尋址劃分子網(wǎng)確定某IP所屬網(wǎng)絡的地址, 必須有相應的子網(wǎng)掩碼路由表項中除包含目標網(wǎng)絡地址外, 還需子網(wǎng)掩碼目的網(wǎng)絡地址子網(wǎng)掩碼下一跳(節(jié)點)128.1.0.0255.255.128.0接口0128.1.128.0255.255.128.0接口1128.2.1.0255.255.255.0接口2路由表項中包含子網(wǎng)掩碼, 才能有效區(qū)分128.1.1.6/17, 128.1.139.6/17子網(wǎng)劃分IPv4編址與尋址劃分子網(wǎng)子網(wǎng)劃分的不利影響浪費少量IP資源(網(wǎng)絡地址、廣播地址)子

17、網(wǎng)劃分得越多(小), 浪費的地址越多子網(wǎng)劃分IPv4編址與尋址構(gòu)造超網(wǎng)/CIDR用一個數(shù)字表示子網(wǎng)掩碼例: 192.168.0.1/24, 表示子網(wǎng)掩碼左24位為1網(wǎng)絡號/網(wǎng)絡前綴(Network Prefix)長度不限網(wǎng)絡號長度即子網(wǎng)掩碼中1的個數(shù), 簡稱掩碼長度網(wǎng)絡前綴主機號子網(wǎng)劃分IPv4編址與尋址構(gòu)造超網(wǎng)/CIDR構(gòu)造超網(wǎng)192.168.0.0/24 192.168.0.0-0.255192.168.1.0/24 192.168.1.0-1.255192.168.2.0/24 192.168.2.0-2.255192.168.3.0/24 192.168.3.0-3.255拿出網(wǎng)絡號中

18、最右邊的2個bit, 作為主機號子網(wǎng)劃分IPv4編址與尋址構(gòu)造超網(wǎng)/CIDR192 . 168 .0 .0/2211111111.11111111.11111100.00000000 00. 01. 10. 11.掩碼: 255.255.252.0子網(wǎng)劃分IPv4編址與尋址構(gòu)造超網(wǎng)/CIDR192.168.0.0/24, 192.168.1.0/24192.168.2.0/24, 192.168.3.0/24- 192.168.0.0/22路由聚合(構(gòu)造超網(wǎng))相關(guān)概念: 最長匹配存在多條匹配路由時, 采用掩碼最長者子網(wǎng)劃分IPv4編址與尋址構(gòu)造超網(wǎng)/CIDR用IP/Mask表示一段地址(地址塊

19、)格式: 網(wǎng)絡號/掩碼(長度)192.168.0.0/24192.168.0.0192.168.0.255 (256個)192.168.0.0/16192.168.0.0192.168.255.255 (65536個)設Mask長度為L, 表達的IP地址個數(shù)是: 2(32-L)子網(wǎng)劃分IPv4編址與尋址構(gòu)造超網(wǎng)/CIDR用IP/Mask表示一段地址特殊情況192.168.0.0/32192.168.0.0192.168.0.0 (1個)(子網(wǎng)掩碼為255.255.255.255)x.x.x.x/00.0.0.0255.255.255.255 (232個)(子網(wǎng)掩碼為0.0.0.0)0.0.0.

20、0/0子網(wǎng)劃分IPv4編址與尋址構(gòu)造超網(wǎng)/CIDR用IP/Mask表示某段地址內(nèi)的一個IP格式: (某主機)IP地址/掩碼(長度)192.168.0.1/24表示192.168.0.1這個IP在網(wǎng)段192.168.0.0/24內(nèi)192.168.0.1/16表示192.168.0.1這個IP在網(wǎng)段192.168.0.0/16內(nèi)子網(wǎng)劃分IPv4編址與尋址構(gòu)造超網(wǎng)/CIDR對IP/Mask的判斷是表示一個網(wǎng)段(IP地址塊) ?是表示某個網(wǎng)段內(nèi)的一臺主機的IP ?判斷依據(jù): IP and MaskIP and Mask = IP, 表明此IP是一個網(wǎng)絡號此時IP/Mask表示一個網(wǎng)段IP and Ma

21、sk IP, 表明此IP是一個主機IP此時IP/Mask表示某網(wǎng)段內(nèi)一臺主機的IP主機號為0主機號不為0子網(wǎng)劃分IPv4編址與尋址構(gòu)造超網(wǎng)/CIDR對IP/Mask的判斷192.168.0.0/25 ?192.168.0.128/25 ? 192. 168. 0. 1000 0000 255. 255. 255. 1000 0000166.111.1.0/21 ? 166. 111. 0000 0001. 0 255. 255. 1111 1000. 0IP and Mask = IP IP and Mask IP 網(wǎng)絡號末尾不一定為0末尾為0不一定是網(wǎng)絡號子網(wǎng)劃分IPv4編址與尋址子網(wǎng)與超網(wǎng)

22、總的思路32bit地址. 網(wǎng)絡號? 主機號?根據(jù)具體需要, 靈活定義網(wǎng)絡號、主機號寬度劃分子網(wǎng)、構(gòu)造超網(wǎng)常簡稱“劃分子網(wǎng)”網(wǎng)絡號/子網(wǎng)號、網(wǎng)絡前綴常簡稱“網(wǎng)絡號/子網(wǎng)號”子網(wǎng)劃分IPv4編址與尋址子網(wǎng)與超網(wǎng)子網(wǎng)劃分實例某公司有三A、B、C個部門, 部門A有180臺PC, 部門B有1200臺PC, 部門C有120臺PC. 各部門的PC要求劃分到不同子網(wǎng)中. 如何從一個B類網(wǎng)絡166.111.0.0/16的低地址段分出大小最合適的三個子網(wǎng)? (要求寫出各子網(wǎng)可用主機IP范圍)子網(wǎng)劃分IPv4編址與尋址子網(wǎng)與超網(wǎng)子網(wǎng)劃分思路子網(wǎng)太大(主機號太長), 浪費子網(wǎng)太小(主機號太短), 不夠用以2n為單位找

23、最接近(=)所需主機(IP)數(shù)的2n子網(wǎng)劃分IPv4編址與尋址子網(wǎng)與超網(wǎng)子網(wǎng)劃分實例部門A部門A所需主機數(shù): 18027128, 28256最接近(=)180的數(shù): 256故需要8bit來表示主機號. 又32 - 8 = 24故為部門A劃分子網(wǎng): 166.111.0.0/24子網(wǎng)掩碼: 255.255.255.0可用主機IP: 166.111.0.1 166.111.0.254子網(wǎng)劃分IPv4編址與尋址子網(wǎng)與超網(wǎng)子網(wǎng)劃分實例部門B部門B所需主機數(shù): 12002101024, 2112048最接近(=)1200的數(shù): 2048故需要11bit來表示主機號. 又32 11 = 21故為部門B劃分子

24、網(wǎng): 166.111.1.0/21子網(wǎng)掩碼255.255.248.0可用主機IP: 166.111.1.1 166.111.8.254 1 . 000000001 . 0000000011111000 . 00000000 000 . 00000000 111 . 11111111166.111.0.07.255問題：本地址塊覆蓋了部門A的地址塊辦法：使用后續(xù)地址塊子網(wǎng)劃分IPv4編址與尋址子網(wǎng)與超網(wǎng)子網(wǎng)劃分實例部門B部門B所需主機數(shù): 12002101024, 2112048最接近(=)1200的數(shù): 2048故需要11bit來表示主機號. 又32 11 = 21故為部門B劃分子網(wǎng): 166

25、.111.8.0/21子網(wǎng)掩碼255.255.248.0可用主機IP: 166.111.8.1 166.111.15.254 8 . 000001000 . 0000000011111000 . 00000000 000 . 00000000 111 . 11111111166.111.8.015.255子網(wǎng)劃分IPv4編址與尋址子網(wǎng)與超網(wǎng)子網(wǎng)劃分實例部門C部門C所需主機數(shù): 1202664, 27128最接近(=)120的數(shù): 128故需要7bit來表示主機號. 又32 7 = 25故為部門C劃分子網(wǎng): 166.111.1.0/25子網(wǎng)掩碼255.255.255.128可用主機IP: 166

26、.111.1.1 166.111.1.126子網(wǎng)劃分IPv4編址與尋址子網(wǎng)與超網(wǎng)子網(wǎng)劃分實例各部門IP空間分布166.1.0.0/24166.1.1.0/25166.1.8.0/21部門A部門B部門CARP協(xié)議概述ARP協(xié)議概述IPv4編址與尋址ARP協(xié)議ARP(Address Resolution Protocol)地址解析協(xié)議ARP的作用由目的節(jié)點的IP地址, 得到目的節(jié)點的MAC地址為什么需要ARP?ARP協(xié)議概述IPv4編址與尋址ARP協(xié)議網(wǎng)絡層的數(shù)據(jù)流向IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機 H1主機 H2路由器 R1IP2IP4IP3IP5路由器 R2 IP1 IP2

27、IP1 IP2IP1 IP2ARP協(xié)議概述IPv4編址與尋址ARP協(xié)議實際的數(shù)據(jù)流向IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主機 H1主機 H2路由器 R1IP2IP4IP3IP5路由器 R2從 HA1 到 HA3從 HA4 到 HA5從 HA6 到 HA2ARP協(xié)議概述IPv4編址與尋址ARP協(xié)議為什么需要ARP?數(shù)據(jù)在源端目的端間, 需經(jīng)過一段/多段鏈路在每段鏈路上, 使用的是硬件地址網(wǎng)絡層協(xié)議使用IP地址鏈路層協(xié)議只識別MAC地址ARP協(xié)議概述IPv4編址與尋址ARP協(xié)議ARP協(xié)議工作流程源主機(A)廣播發(fā)送ARP請求包AYXBZARP 請求ARP 請求ARP 請求ARP 請求2

28、09.0.0.5209.0.0.600-00-C0-15-AD-18我是 209.0.0.5，硬件地址是 00-00-C0-15-AD-18我想知道主機 209.0.0.6 的硬件地址幀頭目標MAC地址: FF-FF-FF-FF-FF-FFARP協(xié)議概述IPv4編址與尋址ARP協(xié)議ARP協(xié)議工作流程目的主機(B)向A發(fā)出ARP響應包(單播幀)ARP響應包內(nèi)容: IP 209.0.0.6的MAC地址是.B在ARP緩存(Cache)中記下A的MAC地址AYXBZ209.0.0.5209.0.0.600-00-C0-15-AD-1808-00-2B-00-EE-0AARP協(xié)議概述IPv4編址與尋址A

29、RP協(xié)議ARP協(xié)議工作流程A收到ARP響應包, 在ARP緩存中記下B的MAC地址此后A向B發(fā)送數(shù)據(jù), 則直接使用B的MAC地址AYXBZ209.0.0.5209.0.0.600-00-C0-15-AD-1808-00-2B-00-EE-0AARP協(xié)議概述IPv4編址與尋址ARP協(xié)議查看、清除ARP緩存ARP協(xié)議概述IPv4編址與尋址ARP協(xié)議獲得目標主機的MAC地址ping x.x.x.xtelnet x.x.x.x.ARP協(xié)議概述IPv4編址與尋址ARP協(xié)議獲得目標主機的MAC地址pingARP協(xié)議概述IPv4編址與尋址ARP協(xié)議清ARP緩存后, 馬上查看, 依然有內(nèi)容, 可能原因?ARP協(xié)議概述IPv4編址與尋址ARP協(xié)議ARP欺騙(ARP Spoofing)主機/設備收到ARP響應報文后即刷新ARP緩存主機/設備對收到的ARP響應報文不(無法)檢查合法性ARP欺騙的應用令同一局域網(wǎng)內(nèi)的主機無法上網(wǎng)交換環(huán)境下的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)嗅探(Sniffing)ARP協(xié)議概述IPv4編址與尋址ARP協(xié)議ARP欺騙的應用令局域網(wǎng)內(nèi)