ip地址管理與規(guī)劃.doc

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)6.2 IP地址6.2.1 IP地址的類型1. 什么是IP地址？2. IP地址的分類下面是常用A、B、C三類地址的總結(jié)表：表6-2 網(wǎng)絡(luò)類別、網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)編號(hào)字段的取值范圍網(wǎng)絡(luò)類別IP地址網(wǎng)絡(luò)地址主機(jī)編號(hào)網(wǎng)絡(luò)地址中W的取值范圍主機(jī)近似個(gè)數(shù)AW.X.Y.ZWX.Y.Z11261700萬(wàn)左右BW.X.Y.ZW.XY.Z12819165000CW.X.Y.ZW.X.YZ192223254 表6-3歸納了A、B、C三類網(wǎng)絡(luò)IP地址W段的取值范圍、網(wǎng)絡(luò)個(gè)數(shù)及主機(jī)個(gè)數(shù)。表6-3 A、B、C三類網(wǎng)絡(luò)的特性參數(shù)取值范圍網(wǎng)絡(luò)類別網(wǎng)絡(luò)地址（W）的取值范圍網(wǎng)絡(luò)個(gè)數(shù)（近似值）主機(jī)個(gè)數(shù)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大約200萬(wàn)個(gè)（221）28-23. IP地址中網(wǎng)絡(luò)地址的使用規(guī)則 無(wú)論在 Internet上還是在局域網(wǎng)上，分配網(wǎng)絡(luò)地址（即網(wǎng)絡(luò)ID）時(shí)，常用的A、B和C三類網(wǎng)絡(luò)的取值范圍如表6-4所示，配置和使用IP地址時(shí)，應(yīng)遵循以下規(guī)則： 網(wǎng)絡(luò)地址必須惟一。 網(wǎng)絡(luò)地址不能以127開(kāi)頭。因?yàn)?27保留給診斷用的回送函數(shù)使用。 網(wǎng)絡(luò)地址中的各位不能全為“0”，0表示本地主機(jī)，不能傳送。 網(wǎng)絡(luò)地址的各位不能全為“1” 即，十進(jìn)制的255），全為1時(shí)，僅在本網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行廣播，各路由器均不轉(zhuǎn)發(fā)。表6-4 A、B、C網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址的取值范圍網(wǎng)絡(luò)類別網(wǎng)絡(luò)地址始值網(wǎng)絡(luò)地址終值主機(jī)編號(hào)始值主機(jī)編號(hào)終值A(chǔ)001.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-主機(jī)地址的使用規(guī)則 在網(wǎng)絡(luò)地址相同時(shí)，即在同一網(wǎng)絡(luò)中，主機(jī)地址（編號(hào)）必須惟一。即I P地址中主機(jī)編號(hào)相對(duì)于網(wǎng)絡(luò)編號(hào)來(lái)說(shuō)必須惟一。例如：在202.112.144這個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)中，只能有一臺(tái)主機(jī)的編號(hào)為“8”。 IP地址中主機(jī)編號(hào)的各位不能全為0，主機(jī)號(hào)全0表示該網(wǎng)的IP地址，例如，202.112.144.0。 IP地址中主機(jī)編號(hào)的各位不能全為“1”，主機(jī)號(hào)全1的地址是本網(wǎng)的廣播地址，因此，255不能用做主機(jī)的編號(hào)。例如：202.112.144.255或128.1.255.255。 127.0.0.1代表本地主機(jī)的IP地址，用于測(cè)試；因此，該地址不能分配給網(wǎng)絡(luò)上的任何計(jì)算機(jī)使用。5. IP地址的表示規(guī)則 在主機(jī)或路由器中存放的IP地址都是32 bit的二進(jìn)制代碼。為了提高可讀性，在寫(xiě)出給人看的IP地址時(shí)，往往每隔8 bit插入一個(gè)空格。但這樣還是不方便。于是我們常常將32 bit的IP地址中的每8 bit用其等效的十進(jìn)制數(shù)字表示，并且在這些數(shù)字之間加上一個(gè)點(diǎn)。這就叫做點(diǎn)分十進(jìn)制記法(dotted decimal notation)。下圖7-8表示了這種方法，這是一個(gè)B類IP地址。 當(dāng)一個(gè)主機(jī)同時(shí)連接到兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)上時(shí)，該主機(jī)就必須同時(shí)具有兩個(gè)相應(yīng)的IP地址，其網(wǎng)絡(luò)號(hào)net-id是不同的。這種主機(jī)稱為多歸宿主機(jī)(multihomed host)，或多接口主機(jī)。 按照因特網(wǎng)的觀點(diǎn)，用轉(zhuǎn)發(fā)器、網(wǎng)橋或傳統(tǒng)交換機(jī)連接起來(lái)的若干個(gè)局域網(wǎng)仍為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，因此這些局域網(wǎng)都具有同樣的網(wǎng)絡(luò)號(hào)net-id。 在IP地址中，所有分配到網(wǎng)絡(luò)號(hào)net-id的網(wǎng)絡(luò)都是平等的。 互聯(lián)網(wǎng)中設(shè)備及IP地址：路由器連接的是IP子網(wǎng)，因此，它總會(huì)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的IP地址，這些IP地址通常具有不同的網(wǎng)絡(luò)編號(hào)或子網(wǎng)編號(hào)。圖7-9畫(huà)出了3個(gè)局域網(wǎng)(LAN1, LAN2和LAN3)通過(guò)3個(gè)路由器(R1, R2和R3)互連起來(lái)所構(gòu)成的一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)(此互聯(lián)網(wǎng)用虛線圓角方框表示)。應(yīng)當(dāng)注意到下述問(wèn)題：n 在同一個(gè)局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)必須是一樣的。n 用網(wǎng)橋(它只在鏈路層工作)互連的網(wǎng)段仍然是一個(gè)局域網(wǎng)，只能有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)號(hào)。n 路由器總是具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的IP地址。n 當(dāng)兩個(gè)路由器直接相連時(shí)，在連線兩端的接口處，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：n 直接廣播地址n 受限廣播地址n “這個(gè)網(wǎng)的這個(gè)主機(jī)”地址“這個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的特定主機(jī)”地址n 回送地址1. 直接廣播地址（Directed Brordcasting）將主機(jī)號(hào)各位全為“1”的IP地址稱為直接廣播地址。該地址主要用于廣播，在使用時(shí)，用來(lái)代表該網(wǎng)絡(luò)上所有的主機(jī)，例如，202.112.144是一個(gè)C類的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)，該網(wǎng)絡(luò)的廣播地址就是202.112.144.255；當(dāng)該網(wǎng)絡(luò)中的某臺(tái)主機(jī)需要發(fā)送廣播時(shí)，就可以使用這個(gè)地址向該網(wǎng)絡(luò)上的所有主機(jī)發(fā)送報(bào)文。直接廣播地址及其應(yīng)用如下：n A類、B類與C類IP地址中主機(jī)號(hào)全1的地址為直接廣播地址;n 用來(lái)使路由器將一個(gè)分組以廣播方式發(fā)送給特定網(wǎng)絡(luò)上的所有主機(jī);n 只能作為分組中的目的地址;n 物理網(wǎng)絡(luò)采用的是點(diǎn)-點(diǎn)傳輸方式，分組廣播需要通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖6-5 路由器使用直接廣播地址2. 有限廣播地址（Limiting Brordcasting）TCP/IP協(xié)議規(guī)定，32比特位全為“1”的IP地址（255.255.255.255）為“有限廣播地址”，這個(gè)地址主要用來(lái)進(jìn)行本網(wǎng)廣播。當(dāng)需要在本網(wǎng)內(nèi)廣播，又不知道本網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)時(shí)，即可使用“有限（受限）廣播地址”。有限廣播地址及其應(yīng)用如下：n 網(wǎng)絡(luò)號(hào)與主機(jī)號(hào)的32位全為1的地址為受限廣播地址;n 某主機(jī)可以用來(lái)將一個(gè)分組以廣播方式發(fā)送給本網(wǎng)的所有主機(jī);n 分組將被本網(wǎng)的所有主機(jī)將接受該分組，路由器則阻擋該分組通過(guò)。圖6-5 主機(jī)使用受限廣播地址3. 本網(wǎng)地址和這個(gè)“網(wǎng)絡(luò)上的特定主機(jī)”地址這兩個(gè)地址都只局限于發(fā)送主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)：（1） 本網(wǎng)地址將IP地址中主機(jī)地址位全為“0”的IP地址叫做本網(wǎng)地址。這個(gè)地址用來(lái)表示“本主機(jī)所連接的網(wǎng)絡(luò)”。例如，用“128.16.0.0”表示“128.16”這個(gè)B類網(wǎng)絡(luò)；用“202.112.144.0”表示“202.112.144”這個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)。本網(wǎng)地址又被稱為“0”地址。（2） 這個(gè)“網(wǎng)絡(luò)上的特定主機(jī)”地址上述地址的應(yīng)用如下：n 當(dāng)主機(jī)或路由器向本網(wǎng)絡(luò)上的某個(gè)特定的主機(jī)發(fā)送分組；n 網(wǎng)絡(luò)號(hào)部分為全0，主機(jī)號(hào)為確定的值；如，在201.1.16.0這個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)上，IP地址為201.1.16.2的主機(jī)，要發(fā)送信息給25號(hào)主機(jī)，即可使用0.0.0.25表示，擬發(fā)送給本地網(wǎng)絡(luò)中主機(jī)號(hào)為25的主機(jī)，參見(jiàn)圖6-7。n 這樣的分組被限制在本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部。圖6-7 某網(wǎng)絡(luò)上特定主機(jī)地址4. 回送地址IP地址中以127開(kāi)始的IP地址作為保留地址，被稱為“回送地址”?；厮偷刂酚糜诰W(wǎng)絡(luò)軟件的測(cè)試，以及本地進(jìn)程的通信。顧名思義，任何程序一旦接到使用了回送地址為目的地址，則該程序?qū)⒉辉俎D(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，而是將其立即回送給源地址。例如，使用“ping 127.0.0.1”可以通過(guò)ping軟件測(cè)試本地網(wǎng)卡進(jìn)程之間的通信。 回送地址是用于網(wǎng)絡(luò)軟件測(cè)試和本地進(jìn)程間通信； TCP/IP協(xié)議規(guī)定：u 含網(wǎng)絡(luò)號(hào)為127的分組不能出現(xiàn)在任何網(wǎng)絡(luò)上；u 主機(jī)和路由器不能為該地址廣播任何尋址信息。圖6-8 進(jìn)程間回送地址的應(yīng)用補(bǔ)充節(jié)：IP地址與硬件地址圖7-10說(shuō)明了主機(jī)的IP地址與硬件地址的區(qū)別。從層次的角度看，物理地址是數(shù)據(jù)鏈路層和物理層使用的地址，而IP地址是網(wǎng)絡(luò)層和以上各層使用的地址。如圖7-10所示：IP地址放在IP數(shù)據(jù)報(bào)的首部，而硬件地址則放在MAC幀的首部。在網(wǎng)絡(luò)層及以上使用的是IP地址，而數(shù)據(jù)鏈路層及以下使用的是硬件地址。因而在數(shù)據(jù)鏈路層看不見(jiàn)數(shù)據(jù)報(bào)的IP地址。從不同層次看IP地址和硬件地址，參見(jiàn)圖7-11。圖7-11 (a)畫(huà)的是三個(gè)局域網(wǎng)用兩個(gè)路由器R1和R2互連起來(lái)。圖7-11(b)特別強(qiáng)調(diào)了IP地址與硬件地址的區(qū)別。表7-2歸納了這種區(qū)別。表7-2圖7-11(b)中不同層次、不同區(qū)間的源地址和目的地址在網(wǎng)絡(luò)層寫(xiě)入IP數(shù)據(jù)報(bào)首部的在數(shù)據(jù)鏈路層寫(xiě)入MAC幀首部的源地址目的地址源地址目的地址從H1到R1IP1IP2HA1HA3從R1到R2IP1IP2HA4HA5從R2到H2IP1IP2HA6HA26.3 子網(wǎng)與超網(wǎng)的基本概念6.4.1 為什么要研究子網(wǎng)和超網(wǎng)1. 子網(wǎng)的概念基于人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能、安全和管理方面的考慮，人們常常把一個(gè)較大的網(wǎng)絡(luò)分成多個(gè)較小的物理網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)路由器或第三層交換機(jī)將多個(gè)子網(wǎng)連接起來(lái)。每個(gè)小的網(wǎng)絡(luò)使用不同的網(wǎng)絡(luò)編號(hào)，這樣的小網(wǎng)絡(luò)被稱為“子網(wǎng)”。2. 劃分子網(wǎng)的原因劃分子網(wǎng)的原因有許多個(gè)，主要有以下幾個(gè)： 充分利用現(xiàn)有的IP地址資源：通過(guò)劃分子網(wǎng)可以提高IP地址的有效利用率。例如，128.1.0.0是一個(gè)B類網(wǎng)絡(luò)，它允許的主機(jī)（即主機(jī)地址數(shù)量）個(gè)數(shù)為216-2，其地址空間大。為了有效地利用其IP地址資源，管理員可以通過(guò)子網(wǎng)劃分的技術(shù)將上述的可用地址分配給多個(gè)小網(wǎng)絡(luò)使用。 減輕網(wǎng)絡(luò)的擁擠，提高網(wǎng)絡(luò)性能問(wèn)題：這是由于在使用集線器和交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)中，隨著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)目的增加，網(wǎng)絡(luò)將變得十分擁擠。大量的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和廣播信息在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的性能和效率下降。如果將大的網(wǎng)絡(luò)劃分為小的子網(wǎng)，并使用路由器連接各個(gè)子網(wǎng)的話，路由器在各個(gè)子網(wǎng)間轉(zhuǎn)發(fā)信息包時(shí)會(huì)自動(dòng)丟棄廣播信息，從而改善了網(wǎng)絡(luò)性能。 路由器的工作效率問(wèn)題：某個(gè)網(wǎng)絡(luò)分配的IP地址越多，路由器的工作效率就越低，這是因?yàn)槁酚善髟趫?zhí)行路選算法時(shí)，主機(jī)數(shù)越多，則路由表就越大，路由表信息過(guò)多就會(huì)引起選路時(shí)計(jì)算時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。 提高安全性利于網(wǎng)管：當(dāng)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)子網(wǎng)時(shí)，就減少了每個(gè)網(wǎng)絡(luò)的管理對(duì)象，因此有利于網(wǎng)絡(luò)管理員對(duì)網(wǎng)絡(luò)用戶、資源和計(jì)算機(jī)的管理；另外，由于子網(wǎng)的劃分縮小了廣播的范圍，因而提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性。 混合不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：例如：連接以太網(wǎng)、FDDI和ATM網(wǎng)絡(luò)。在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常遇到網(wǎng)絡(luò)地址不夠的問(wèn)題。例如，僅申請(qǐng)到一個(gè)可以在Internet上使用的IP地址，而需要?jiǎng)澐值膬?nèi)部子網(wǎng)數(shù)目為多個(gè)。這種情況下，就需要把某種類型的網(wǎng)絡(luò)劃分成多個(gè)子網(wǎng)。其思路就是將“原來(lái)”（申請(qǐng)到的）主機(jī)編號(hào)部分的一些二進(jìn)制位貢獻(xiàn)出來(lái)，用于內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的編號(hào)。由于從Internet到此網(wǎng)絡(luò)的路徑都是一樣的（即申請(qǐng)到的IP地址的網(wǎng)絡(luò)地址部分不變），因此，外界到此網(wǎng)絡(luò)中各子網(wǎng)的路由都是一樣的。這種情況下，外部路由將所有子網(wǎng)看成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，而內(nèi)部的路由器可以區(qū)分出不同子網(wǎng)。下面通過(guò)一個(gè)實(shí)例來(lái)說(shuō)明劃分子網(wǎng)的步驟。3. 子網(wǎng)和超網(wǎng)的概念實(shí)現(xiàn)子網(wǎng)和超網(wǎng)主要是為了解決：IP地址的有效利用率問(wèn)題和路由器工作效率問(wèn)題。n 子網(wǎng)（subnet）將一個(gè)大的網(wǎng)絡(luò)劃分成幾個(gè)較小的網(wǎng)絡(luò)，而每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)都有其自己的子網(wǎng)地址。它是多網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。將一個(gè)網(wǎng)絡(luò)分解成多個(gè)子網(wǎng)時(shí)，要求每個(gè)子網(wǎng)使用不同的子網(wǎng)編號(hào)。將一個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)劃分為更小的邏輯子網(wǎng)。子網(wǎng)間用網(wǎng)關(guān)或路由器相連。這種技術(shù)通常是將IP地址的主機(jī)ID部分生成子網(wǎng)地址來(lái)實(shí)現(xiàn)。子網(wǎng)劃分的優(yōu)點(diǎn)：l 減少網(wǎng)絡(luò)交通l 揉合不同網(wǎng)絡(luò)技術(shù)l 簡(jiǎn)化管理,易于排錯(cuò)補(bǔ)充圖6-10（a） 用路由器實(shí)現(xiàn)多個(gè)局域網(wǎng)（IP子網(wǎng)）的連接n 超網(wǎng)（supernet）將一個(gè)組織所屬的幾個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)合并成為一個(gè)更大地址范圍的邏輯網(wǎng)絡(luò)。6.3.2-1子網(wǎng)掩碼與默認(rèn)網(wǎng)關(guān)為什么需要網(wǎng)絡(luò)編號(hào)？在兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行通訊時(shí)，一般用戶可能認(rèn)為只要知道了對(duì)方的IP地址就可以進(jìn)行通信了，但是，實(shí)際上在這兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間存在的通信路徑可能有很多條。因此通信時(shí)，兩邊的計(jì)算機(jī)首先需要判斷彼此是否在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，如果是在同一網(wǎng)絡(luò)上，就直接進(jìn)行通信；否則，就轉(zhuǎn)發(fā)到本網(wǎng)的出口，由該出口負(fù)責(zé)處理發(fā)送到目的網(wǎng)絡(luò)上。完成這個(gè)任務(wù)的就是子網(wǎng)掩碼。1. 子網(wǎng)掩碼（subnet masks）的概念、功能與使用（1） 什么是子網(wǎng)掩碼？子網(wǎng)掩碼是由前面連續(xù)的“1”和后面連續(xù)的“0”組成的32位二進(jìn)制地址，在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中，每一臺(tái)主機(jī)都要求使用子網(wǎng)掩碼。子網(wǎng)掩碼與IP地址一樣也是一個(gè)32位的二進(jìn)制比特值，用它可以屏蔽一部分IP地址，以便區(qū)分出IP地址中的網(wǎng)絡(luò)編號(hào)和主機(jī)編號(hào)。當(dāng)使用TCP/IP通信時(shí)，子網(wǎng)掩碼主要用來(lái)確定目的主機(jī)是位于本地子網(wǎng)還是遠(yuǎn)程網(wǎng)，它的兩大功能如下：n 子網(wǎng)掩碼用來(lái)屏蔽掉IP地址中的一部分，用于區(qū)分IP地址中的網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)編號(hào)。并因此用來(lái)說(shuō)明主機(jī)的IP地址是在局域網(wǎng)上還是在遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)上。n 用于劃分子網(wǎng)：子網(wǎng)掩碼的另一個(gè)重要功能是劃分子網(wǎng)，即將一個(gè)大的網(wǎng)絡(luò)分為多個(gè)小的子網(wǎng)。（2） 默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼用于沒(méi)有劃分子網(wǎng)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)。不同類型的網(wǎng)絡(luò)使用的默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼是不同的，表6-5給出了各類網(wǎng)絡(luò)所默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼。表6-5 各類網(wǎng)絡(luò)默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼網(wǎng)絡(luò)類別子網(wǎng)掩碼（以二進(jìn)制位表示）子網(wǎng)掩碼（以十進(jìn)制表示）A11111111.00000000.00000000.00000000255.0.0.0B11111111.11111111.00000000.00000000255.255.0.0C11111111.11111111.11111111.00000000255.255.255.0（3） 子網(wǎng)掩碼的使用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行初始化時(shí)，主機(jī)IP地址會(huì)與子網(wǎng)掩碼進(jìn)行“與操作”。即在傳輸數(shù)據(jù)包之前，源主機(jī)IP和目的主機(jī)IP都要與主機(jī)的子網(wǎng)掩碼進(jìn)行與操作。如果這兩個(gè)結(jié)果相同，則TCP/IP協(xié)議判斷出目的主機(jī)與源主機(jī)在同一個(gè)局域網(wǎng)上，可以直接傳遞；否則，判斷出目的主機(jī)不在本地局域網(wǎng)上，因此，將待發(fā)送的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到默認(rèn)網(wǎng)關(guān)IP地址處，以便進(jìn)一步轉(zhuǎn)發(fā)到遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)上。子網(wǎng)掩碼的應(yīng)用實(shí)例：參照?qǐng)D8-3，對(duì)在Internet上使用的系統(tǒng)進(jìn)行通信時(shí)的分析。 解： 用IP地址的第一段數(shù)值W判斷網(wǎng)絡(luò)類型。在本例中，W的值分別等于132、132和152。因此，由表8-4可知這三個(gè)計(jì)算機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)均為B類網(wǎng)。 通過(guò)默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼255.255.0.0求網(wǎng)絡(luò)地址的步驟如下，結(jié)果見(jiàn)表8-6。l 將IP地址轉(zhuǎn)化為32位二進(jìn)制位。l 將子網(wǎng)掩碼也轉(zhuǎn)化為32位二進(jìn)制位。l 將3個(gè)二進(jìn)制表示的IP地址分別和二進(jìn)制表示的子網(wǎng)掩碼，按位進(jìn)行“邏輯與（AND）”操作。按此方法依次求得數(shù)值之后，再按原有的4段分別轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。l 求取網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的主機(jī)編號(hào)（HOST ID，即主機(jī)標(biāo)識(shí)）。說(shuō)明：其中子網(wǎng)掩碼為“1”的各位所對(duì)應(yīng)的IP地址中的各位，即為網(wǎng)絡(luò)地址，也稱網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)或網(wǎng)絡(luò)ID，運(yùn)算結(jié)果見(jiàn)表8-6。圖8-4 TCP/IP網(wǎng)絡(luò)之間使用默認(rèn)網(wǎng)關(guān)（IP ROUTER）通信表8-6 IP地址劃分實(shí)例分析計(jì)算結(jié)果網(wǎng)絡(luò)類別計(jì)算機(jī)名稱邏輯與的結(jié)果網(wǎng)絡(luò)地址計(jì)算機(jī)編號(hào)部分主機(jī)編號(hào)BA132.112.0.0132.112000.0011BB132.112.0.0132.112000.0022BC152.112.0.0152.112000.0011在IP地址中扣除網(wǎng)絡(luò)地址外的其余部分就是主機(jī)編號(hào)部分。由于是默認(rèn)的B類網(wǎng)絡(luò)，其IP地址在扣除了網(wǎng)絡(luò)地址后，剩余的2個(gè)字段表示該主機(jī)在其子網(wǎng)內(nèi)的編號(hào)部分。經(jīng)簡(jiǎn)化得到3個(gè)主機(jī)編號(hào)分別為：1、2和1，參見(jiàn)表8-6。 用“網(wǎng)絡(luò)地址”即可判斷這幾個(gè)主機(jī)是否位于同一個(gè)子網(wǎng)。由于A和B主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)地址均為“132.112”，因此這兩臺(tái)主機(jī)在同一子網(wǎng)上；而X主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)地址為“152.112”，所以該主機(jī)在另一個(gè)子網(wǎng)上。當(dāng)A主機(jī)與B主機(jī)進(jìn)行通信時(shí)，就可以直接進(jìn)行通信。而當(dāng)A主機(jī)與X主機(jī)進(jìn)行通信時(shí)，由于不在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，因此需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中L主機(jī)所代表的內(nèi)部路由器（或內(nèi)部網(wǎng)關(guān)）轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。如果這些子網(wǎng)中的主機(jī)需要與外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，則還需要通過(guò)外部路由器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。2. 默認(rèn)網(wǎng)關(guān)或IP路由（default gateway或 IP router）默認(rèn)網(wǎng)關(guān)又稱IP路由。簡(jiǎn)單地說(shuō)，默認(rèn)網(wǎng)關(guān)就是通向遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)接口的IP地址。在子網(wǎng)之間進(jìn)行通訊時(shí)，主機(jī)可以使用默認(rèn)網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)發(fā)送給目的主機(jī)。由于默認(rèn)網(wǎng)關(guān)就是發(fā)送給遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)（目的主機(jī)）信息包的地方，因此，如果在配置TCP/IP時(shí)沒(méi)有指明默認(rèn)網(wǎng)關(guān)，則通訊僅局限于本地網(wǎng)絡(luò)。路由器可以是專門(mén)購(gòu)置的硬件設(shè)備，也可以是加裝了軟件的專用路由計(jì)算機(jī)。同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)段（包含子網(wǎng)段）的計(jì)算機(jī)之間可以直接通信；不同網(wǎng)絡(luò)段中的計(jì)算機(jī)通信時(shí)，則需要通過(guò)網(wǎng)關(guān)或者路由器。其中，內(nèi)部子網(wǎng)的通信通過(guò)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)或內(nèi)部路由器；外部網(wǎng)絡(luò)之間的計(jì)算機(jī)通信時(shí)一般通過(guò)外部路由器（或外部網(wǎng)關(guān)）。由此可見(jiàn)，當(dāng)內(nèi)部子網(wǎng)與外部網(wǎng)絡(luò)之間的主機(jī)通信時(shí)，需要設(shè)置外部路由器（或網(wǎng)關(guān)）。6.3.2-2子網(wǎng)地址空間的劃分方法1. 子網(wǎng)與IP地址的三級(jí)層次結(jié)構(gòu)思想：將原來(lái)主機(jī)地址的部分位轉(zhuǎn)化為子網(wǎng)地址位，即將原來(lái)IP地址的兩層結(jié)構(gòu)（網(wǎng)絡(luò)地址主機(jī)地址）轉(zhuǎn)化為3層結(jié)構(gòu)，參見(jiàn)圖6-10及其補(bǔ)充圖。三級(jí)層次結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)如下：n 三級(jí)層次的IP地址是：網(wǎng)絡(luò)號(hào). 子網(wǎng)號(hào). 主機(jī)號(hào)；n 第一級(jí)網(wǎng)絡(luò)號(hào)定義了網(wǎng)點(diǎn)的位置；n 第二級(jí)子網(wǎng)號(hào)定義了物理子網(wǎng)；n 第三級(jí)主機(jī)號(hào)定義了主機(jī)和路由器到物理網(wǎng)絡(luò)的連接；n 三級(jí)層次的IP地址，一個(gè)IP分組的路由選擇的過(guò)程為三步：第一步轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)點(diǎn)，第二步轉(zhuǎn)發(fā)給物理子網(wǎng)，第三步轉(zhuǎn)發(fā)給主機(jī)。圖6-9 未劃分子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖6-10 劃分3個(gè)子網(wǎng)后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖6-11 3個(gè)層次的IP地址結(jié)構(gòu)2. 劃分子網(wǎng)的規(guī)則：規(guī)則：由于原有主機(jī)編號(hào)的位數(shù)是固定的，因此建立的子網(wǎng)數(shù)目越多，需要的位數(shù)就越多；而每個(gè)子網(wǎng)中所能容納的主機(jī)數(shù)目就越少。因此，需要綜合考慮子網(wǎng)和子網(wǎng)中主機(jī)的個(gè)數(shù)。地址類別 LB網(wǎng)絡(luò)地址可用位原主機(jī)地址位網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)地址子網(wǎng)主機(jī)地址圖6-11 TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中IP地址劃分前后的結(jié)構(gòu)3. 劃分子網(wǎng)的計(jì)算公式（1） 按照RFC950標(biāo)準(zhǔn)劃分子網(wǎng)的計(jì)算公式C類地址：Nmax2m-2和Hmax2（8-m）2B類地址：Nmax2m-2和Hmax2（16-m）2A類地址：Nmax2m-2和Hmax2（24-m）2其中：l m：為原主機(jī)編號(hào)部分轉(zhuǎn)化為子網(wǎng)地址部分的位數(shù)。l Nmax：為轉(zhuǎn)化后允許劃分的最大子網(wǎng)數(shù)目，其值應(yīng)當(dāng)大于或等于實(shí)際需要的子網(wǎng)數(shù)n。l Hmax：為轉(zhuǎn)化后每子網(wǎng)所允許的最大主機(jī)數(shù)目，其值應(yīng)當(dāng)大于或等于子網(wǎng)實(shí)際需要的主機(jī)數(shù)h。（2） 不按照RFC950標(biāo)準(zhǔn)劃分子網(wǎng)的計(jì)算公式C類地址：Nmax2m和Hmax2（8-m）2B類地址：Nmax2m和Hmax2（16-m）2A類地址：Nmax2m和Hmax2（24-m）2說(shuō)明：假定原來(lái)的網(wǎng)絡(luò)使用C類地址，當(dāng)m3時(shí)，按照RFC950標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，子網(wǎng)“000 00000”和“111 00000” 為無(wú)效子網(wǎng)。它們分別表示，子網(wǎng)號(hào)各位全為“0”的代表本網(wǎng)絡(luò)；而子網(wǎng)號(hào)各位全為“1”表示的是本子網(wǎng)的廣播地址。但是，在實(shí)際應(yīng)用中，如果不按上述標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，也可以被使用。（3） 劃分子網(wǎng)的6個(gè)步驟 確定需求：即確定所需的子網(wǎng)數(shù)目和子網(wǎng)中主機(jī)的數(shù)目。l 確定所需子網(wǎng)數(shù)：N。l 確定子網(wǎng)中所需最大IP數(shù)目（通常是主機(jī)數(shù)目）：H。l 綜合上述兩個(gè)因素，確定子網(wǎng)掩碼中，原主機(jī)編碼位轉(zhuǎn)化為子網(wǎng)地址的位數(shù)。 確定子網(wǎng)掩碼（含子網(wǎng)號(hào)部分） 分配子網(wǎng)ID和子網(wǎng)IP（各主機(jī)標(biāo)識(shí)位全為0） 分配有效IP地址：確定各子網(wǎng)的IP地址的范圍。 確定各子網(wǎng)的廣播地址。 決定劃分方案：確定各子網(wǎng)之間通信時(shí)的連接設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。6.3.2-3 子網(wǎng)劃分的應(yīng)用實(shí)例1. 實(shí)例1兩個(gè)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)之間可以通過(guò)內(nèi)部或外部的IP 路由器或默認(rèn)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行連接。IP路由器或IP網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用實(shí)例如下： 假定：圖8-4所示的信息系與自動(dòng)化系的內(nèi)部子網(wǎng)掩碼均為“255.255.0.0”。 問(wèn)題：如果信息系網(wǎng)絡(luò)上的某計(jì)算機(jī)要與自動(dòng)化系網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)通信時(shí)，如何通過(guò)默認(rèn)網(wǎng)關(guān)完成通信過(guò)程，參見(jiàn)圖8-4。 解題分析如下：子例1： 在圖8-4中，若計(jì)算機(jī)A要給計(jì)算機(jī)B 發(fā)送信息，由于計(jì)算機(jī)A的IP地址是132.112.000.001，計(jì)算機(jī)B的IP地址是132.112.000.002，所以這兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)地址都是“132.112”，由此可知計(jì)算機(jī)A與計(jì)算機(jī)B在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)之內(nèi)，于是計(jì)算機(jī)A就將信息直接傳遞給計(jì)算機(jī)B，沒(méi)有經(jīng)過(guò)內(nèi)部的默認(rèn)IP網(wǎng)關(guān)（或IP路由器）計(jì)算機(jī)L。子例2：在圖8-4中，若計(jì)算機(jī)A要給計(jì)算機(jī)X發(fā)送信息，由于計(jì)算機(jī)A的IP地址是132.112.000.001，計(jì)算機(jī)X的IP地址是152.112.000.001，通過(guò)其子網(wǎng)掩碼求得這兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)地址。其中，A為“132.112”，而X為“152.112”。由此可知，計(jì)算機(jī)A與計(jì)算機(jī)X不在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)之內(nèi)。因此，計(jì)算機(jī)A必須先將信息傳遞給內(nèi)部的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)（或IP路由器）計(jì)算機(jī)L上，然后再由計(jì)算機(jī)L將信息傳遞給計(jì)算機(jī)X。子例3：在圖8-4中，若計(jì)算機(jī)A需要發(fā)送信息給Internet中的某主機(jī)“200.4.192.12”。由于，通過(guò)子網(wǎng)掩碼求出的計(jì)算機(jī)A的IP地址的網(wǎng)絡(luò)地址與對(duì)方主機(jī)的不同，A主機(jī)的為“132.112”，而目標(biāo)主機(jī)的為“200.4.192”。因此，計(jì)算機(jī)A與該主機(jī)不在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)之內(nèi)。為此，計(jì)算機(jī)A必須先將信息傳遞給默認(rèn)的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)（或IP 路由器）計(jì)算機(jī)L上，并由計(jì)算機(jī)L決定是將信息傳遞給另一子網(wǎng)還是傳送給專用的外部路由器。最終，計(jì)算機(jī)L將該信息通過(guò)外部路由器發(fā)送到外部網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)上。在圖8-4所示的例子中，只通過(guò)一個(gè)默認(rèn)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)（或IP 路由器）和一個(gè)外部路由器來(lái)傳遞內(nèi)部子網(wǎng)間，以及與外部網(wǎng)絡(luò)間的信息，而實(shí)際中，由于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，因此，可能需要多個(gè)默認(rèn)的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)（或IP 路由器）和多個(gè)外部路由器來(lái)傳遞信息。2. 實(shí)例2（1） 問(wèn)題現(xiàn)有一個(gè)公司需要?jiǎng)?chuàng)建內(nèi)部Intranet網(wǎng)絡(luò)，該公司包括工程技術(shù)部、市場(chǎng)部、財(cái)務(wù)部和人力資源等四大部門(mén)。該公司原來(lái)使用申請(qǐng)到的C類網(wǎng)絡(luò)地址為202.112.161.0，組成了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址相同的大網(wǎng)絡(luò)。目前，由于該網(wǎng)絡(luò)的廣播數(shù)據(jù)過(guò)多，造成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行緩慢。（2） 改變網(wǎng)絡(luò)性能的設(shè)計(jì)要求 采用劃分子網(wǎng)的方法使得幾個(gè)部門(mén)各自獨(dú)立，提高各個(gè)部門(mén)的性能和安全性。 在4個(gè)部門(mén)中，最大的計(jì)算機(jī)數(shù)目為30臺(tái)。每個(gè)部門(mén)中有1臺(tái)服務(wù)器要求100Mb/s固定帶寬，其它計(jì)算機(jī)要求10Mb/s的固定帶寬。 確定各部門(mén)使用的子網(wǎng)IP地址和子網(wǎng)掩碼。 寫(xiě)出可以分配給每個(gè)部門(mén)子網(wǎng)的主機(jī)IP地址范圍。 若采用交換式以太網(wǎng)，即每個(gè)子網(wǎng)都使用一個(gè)交換式以太網(wǎng)，請(qǐng)畫(huà)出網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，并說(shuō)明各主要設(shè)備的名稱。（3） 設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)答 4個(gè)部門(mén)不按RFC950標(biāo)準(zhǔn)，即使用子網(wǎng)號(hào)各位“全為1”和“全為0”的地址時(shí)，求出最大子網(wǎng)數(shù)目、每個(gè)子網(wǎng)的最大主機(jī)數(shù)目、子網(wǎng)掩碼如下：l 按C類地址公式：Nmax2m和Hmax2（8-m）2，求出m2即Nmax2m224n4；Hmax2（8-m）2=2（8-2）262l 不按RFC950標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，由于m2，所以子網(wǎng)掩碼為255.255.255.192。l 各子網(wǎng)的地址和IP地址范圍參見(jiàn)下表：子網(wǎng)編號(hào)子網(wǎng)地址子網(wǎng)廣播地址子網(wǎng)主機(jī)的IP地址初值子網(wǎng)主機(jī)的IP地址終值1202.112.161.0202.112.161.63202.112.161.1202.112.161.622202.112.161.64202.112. 61.127