ip地址的管理與分配淺析

1、0丨誡id yiwm-id y圖1 ip地址中的叩絡(luò)號字段和主機(jī)號字段8bit24bit1 0-id 及敷a16bit16bita類地址b類地址c類地址d類地址e類地址11x10保瞎今后使用局域網(wǎng)ip地址的管理與分配淺析摘要：在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，ip地址方案的設(shè)計至關(guān)重要，好的ip地址方案不僅可以減少 網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，還能為以后的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展打下良好的基礎(chǔ)。對網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中ip地址的方案設(shè)計進(jìn) 行一些討論，并給出了 ip地址方案設(shè)計實例。關(guān)鍵詞：分類的ip地址；子網(wǎng)掩碼；私有地址一、地址分配方法地址管理的任務(wù)z就是地址分配。目前，在絕大多數(shù)局域網(wǎng)中，ip地址的管理基 本遵循ipv4協(xié)議，其分配的方式主要有以下三種

2、。1. 單一地址設(shè)備：如一般的工作站或服務(wù)器，所處的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境屮，只擁有一個ip地 址。2多穴設(shè)備：最典型的就是路由器，配冇多個接口，各個接口都可指定1p地址。此 外安裝有多個網(wǎng)絡(luò)適配器的計算機(jī)，也屈于多穴設(shè)備。3.多網(wǎng)化設(shè)備：是指在某個網(wǎng)絡(luò)接口上設(shè)有多個ip地址。例如，計算機(jī)的網(wǎng)卡就可 以綁定多個ip地址，路由器的網(wǎng)絡(luò)接口也可以設(shè)置多個ip地址。二、分類的ip地址根據(jù)ipv4的地址空間設(shè)計，1p地址是由同定長度的4個字節(jié)組成（32位）,通常以4 個點分十進(jìn)制數(shù)表示。所謂“分類的ip地址”就是將ip地址劃分為若干個固定類，每一類地址都是由兩個 固定長度的字段組成，其屮一個字段是網(wǎng)絡(luò)號net-id

3、,它標(biāo)志主機(jī)（或路由器）所連接的1 .1 0 !w24bit8bit1xx0 i多播地址網(wǎng)絡(luò)，而另一個字段則是主機(jī)號host-id,它標(biāo)志該主機(jī)（或路由器），圖1給岀了各種ip 地址的網(wǎng)絡(luò)號字段和主機(jī)號字段，這里a類、b類和c類地址是最常用的。從圖1可看出：a類、b類和c類地址網(wǎng)絡(luò)號字段netid分別為1, 2和3字節(jié)長，而在網(wǎng) 絡(luò)號字段的最前面有13bit的類別比特，其數(shù)值分別規(guī)定為0, 10,和110。a類、b類和 c類地址主機(jī)號字段host-id分別為3, 2和1字節(jié)長。除去網(wǎng)絡(luò)號與主機(jī)號全0和全1的情況, 可得出表1所示的ip地址的使用范圍。表1 ip地址的使用范圍網(wǎng)絡(luò)類別最大網(wǎng)絡(luò)數(shù)笫

4、一個可用的網(wǎng)絡(luò)號最后一個町用的網(wǎng)絡(luò)號a126 ( 27-2)1126b16384 (214)12&0191.255c20 97 1 52 ( 221)192. 0.0223. 255. 255ip地址具有以下重要特點：1、每個ip地址都由網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號兩部分組成。從這個意義上說，ip地址是一種分 等級的地址結(jié)構(gòu)。分等級的好處是：第一，ip地址管理機(jī)構(gòu)在分配ip地址時只分配網(wǎng)絡(luò) 號，而剩下的主機(jī)號則由得到該網(wǎng)絡(luò)號的單位自行分配。這樣就方便了ip地址的管理。 第二，路由器僅根據(jù)目的主機(jī)所連接的網(wǎng)絡(luò)號來轉(zhuǎn)發(fā)分組，這樣就可以使路由表中的項 目數(shù)大幅度減少，從而減少路由表所占的存儲空間。2、ip

5、地址是標(biāo)志一個主機(jī)（路由器）和-條鏈路的接口。當(dāng)一個主機(jī)同時連接到兩 個網(wǎng)絡(luò)上時，該主機(jī)就必須同時具有兩個相應(yīng)的ip地址，其網(wǎng)絡(luò)號必須是不同的。由于 路由器至少應(yīng)連接兩個網(wǎng)絡(luò)，因此一個路由器至少應(yīng)當(dāng)有兩個不同網(wǎng)絡(luò)的ip地址。3、在同一個局域網(wǎng)上的主機(jī)或路由器的ip地址中的網(wǎng)絡(luò)號必須是一樣的。談到這里，就有必要提到私有地址的概念了，根據(jù)rfc1918 “私有網(wǎng)絡(luò)地址分配” 屮的定義，私有地址是網(wǎng)絡(luò)管理員不用向isp或區(qū)域地址注冊機(jī)構(gòu)申請就可以為內(nèi)部網(wǎng)絡(luò) 和主機(jī)指定的地址。表2給岀了rfc1918定義的私有地址空間。衣2私有網(wǎng)絡(luò)地址分配空間ip地址范圍網(wǎng)絡(luò)類別網(wǎng)絡(luò)個數(shù)10.0.0.0-10.255

6、.255.255a1172.16.0.0-172.31.255.255b16192.168.0.0-192.168.255.255c256采用這樣的專用ip地址的網(wǎng)絡(luò)稱專用網(wǎng)，全世界有很多的專用網(wǎng)具有相同的ip地址, 但不會引起沖突，專用網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)要想和inteniet主機(jī)通信可使用網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換nat。三、子網(wǎng)的劃分為捉高ip地址空間的利用率和網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，進(jìn)一步解決兩級ip地址不夠靈活的問 題，從1985年起在ip地址中又增加了 “了網(wǎng)號字段”，使兩級ip地址變成為三級ip地址。 這種做法叫作劃分子網(wǎng)rfc950o劃分子網(wǎng)已經(jīng)成為internet的正式標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。劃分子網(wǎng)的思路如下：1、一個擁

7、有許多物理網(wǎng)絡(luò)的單位，可將所屬的物理網(wǎng)絡(luò)劃分為若干個子網(wǎng)。劃分子 網(wǎng)純屈一個單位內(nèi)部的事情。本單位以外的網(wǎng)絡(luò)看不見這個網(wǎng)絡(luò)是由多少子網(wǎng)組成，因 為這個單位對外仍然表現(xiàn)為一個沒有劃分了網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)。2、劃分子網(wǎng)的方法是從網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)號借用若干個比特作為子網(wǎng)號，而主機(jī)號也相應(yīng) 減少了若干個比特。于是兩級的ip地址在木單位內(nèi)部就變成為三級的ip地址：網(wǎng)絡(luò)號、 子網(wǎng)號、和主機(jī)號。3、凡是從其他網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給本單位某個主機(jī)的ip數(shù)據(jù)報，仍然是根據(jù)ip數(shù)據(jù)報的冃的 網(wǎng)絡(luò)號找到連接在本單位網(wǎng)絡(luò)上的路出器。但此路出器在收到ip數(shù)據(jù)報后，在按廿的網(wǎng) 絡(luò)號和子網(wǎng)號找到口的子網(wǎng)，將ip數(shù)據(jù)報交給口的主機(jī)。4、劃分子網(wǎng)只是將i

8、p地址的本地部分進(jìn)行再劃分，而不改變ip地址的因特網(wǎng)部分。5、子網(wǎng)掩碼是一個網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)的重要屈性。掩碼是一個32位二進(jìn)制數(shù)，用點分十進(jìn)制來描述，它由一串1和一串0組成，了網(wǎng)掩 碼中的1對應(yīng)與ip地址的網(wǎng)絡(luò)號和子網(wǎng)號，而子網(wǎng)掩碼中的0對應(yīng)ip地址中的主機(jī)號。雖 然rfc文檔屮沒有規(guī)定子網(wǎng)掩碼屮的1必須是連續(xù)的，但卻極力推薦大家在子網(wǎng)掩碼屮選 用連續(xù)的1以免出錯。對于a、b、c類ip地址來說，有其缺省或默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼。a類地址的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼是255.0.0.0 -b類地址的默認(rèn)了網(wǎng)掩碼是255.255.0.0。c類地址的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼是255.255.255.0o四、ip地址方案設(shè)計實例某公司的網(wǎng)絡(luò)

9、布局結(jié)構(gòu)如圖2所示。路由器1有4個局域網(wǎng)接口。路由器2、路由器3和 路由器4它們分別有兩個局域網(wǎng)接口。表3中給出了局域網(wǎng)a、e、f和g中的設(shè)備情況，假 設(shè)該公司從1sp獲得一c類網(wǎng)絡(luò)地址196. 168. 20. 0,應(yīng)該如何進(jìn)行子網(wǎng)劃分設(shè)計。圖2網(wǎng)絡(luò)布局圖表3各局域網(wǎng)的設(shè)備情況表局域網(wǎng)設(shè)備a20臺工作站，2個服務(wù)器，一個可管理交換機(jī)，1個路由器e11臺工作站，2個服務(wù)器，一個可管理交換機(jī)，1個路由器f12臺工作站，2個服務(wù)器，一個可管理交換機(jī)，1個路由器g10臺工作站，1個服務(wù)器，一個可管理交換機(jī)，1個路由器路由器4根據(jù)前面所述的ip地址的重要特點2和3,可知每個路由器的網(wǎng)絡(luò)接口都定義一個網(wǎng)

10、 絡(luò)或子網(wǎng)，從圖2可以看出，路由器1需要4個ip地址，毎個地址都在不同的子網(wǎng)中。同理,子網(wǎng)ip地址的數(shù)壘a23b2c2d2ie14f14g12表4每個子網(wǎng)所需ip的數(shù)量路由器2、路由器3和路由器4分別需要2個1p地址， 每個地址都在不同的了網(wǎng)中。但是路由器1和路由 器2連接在同一個子網(wǎng)上(圖2中的b)。同樣，路 由器1和路由器3、路由器4的也分別連接在相同的 子網(wǎng)上。可以看出此時僅需要7個子網(wǎng)，它們是e、 c和d三個局域網(wǎng)連接加上a、e、f、g四個子網(wǎng)。每 個了網(wǎng)中的地址個數(shù)是2到25z間。每個了網(wǎng)所需 tp的數(shù)量如表4所示。第一步，確定子網(wǎng)的位數(shù)。在木例屮，該公司從isp申請到一個c類網(wǎng)絡(luò)

11、(196. 168.20.0) o c類網(wǎng)絡(luò)有24位網(wǎng)絡(luò)號和8位主機(jī)號，要想滿足7個子網(wǎng)的要求，同時 滿足每個子網(wǎng)的1p地址的數(shù)量，則必須從主機(jī)位屮借用3個比特位作為子網(wǎng)號。第二步，確定了網(wǎng)掩碼。由于確定了了網(wǎng)位為3個比特，則剩卜的5個比特作為主機(jī)位。了網(wǎng)掩碼中的1對應(yīng)與ip地址的網(wǎng)絡(luò)號和了網(wǎng)號，而了網(wǎng)掩碼中的0對應(yīng)ip地址中的主機(jī)號，得出子網(wǎng)掩碼的二進(jìn)制形式:11111111, 11111111, 11111111, llloooooo用 點分i 進(jìn)制表示為255. 255. 255. 224。笫三步，給出子網(wǎng)位的各種組合形式，并確定每個子網(wǎng)的地址范圍。子網(wǎng)位的各種組合形式如下：000、00

12、1、010、011、100、101、110和111。每個子網(wǎng)屮 都有4個具有特殊意義的地址：子網(wǎng)地址（主機(jī)位為全0） o第一個可分配的ip地址。最后一個可分配的ip地址。廣播地址（主機(jī)位為全1）。第一個了網(wǎng)的上述4個地址如f：子網(wǎng)主機(jī)（子網(wǎng)地址） （子網(wǎng)地址+ 1）0 （廣播地址- 1） 1 （廣播地址）第一個子網(wǎng)的地址是196. 168. 20. 0,分配給不同設(shè)備的ip地址范圍從196. 168. 20. 1開始到196. 168. 20. 30結(jié)束。子網(wǎng)的廣播地址是196. 168. 20. 31。在對其他子網(wǎng)重復(fù)這個過程時，僅需要對每個子網(wǎng)使用不同的位模式串就可以了。第二個了網(wǎng)的內(nèi)容如

13、2子網(wǎng)主機(jī)0 0 100000二32 （子網(wǎng)地址）0 0 1 0 0 0 0 1 = 3 3 （子網(wǎng)地址+1）0 0 111110 = 62 （廣播地址-1）0 0 111111=63 （廣播地址）這樣可以連續(xù)給出所有8個可能的子網(wǎng)。表4給出了對上述內(nèi)容的總結(jié)。表4各子網(wǎng)的地址及范圍子網(wǎng)地址第個分配地址最后個分配地址廣播地址196. 16& 20.0196. 168. 20. 1196. 16& 20. 30196. 168. 20.31196. 16& 20.32196. 168. 20. 33196 16& 20. 62196. 16& 20. 63

14、196. 16& 20.64196. 168. 20. 65196. 16& 20. 94196. 168. 20. 95196. 16& 20.96196. 168. 20. 97196. 16& 20. 126196. 168. 20. 127196. 16& 20.128196. 16& 20.160196. 168. 20. 129196. 168. 20. 161196. 168. 20. 158196. 168. 20. 190196. 168. 20. 159196. 168. 20. 191196. 16& 20.1961

15、96. 168. 20. 193196. 168. 20. 222196. 168. 20. 223196. 16& 20.224196. 168. 20. 225196. 16& 20. 254196. 168. 20. 255第四步，分配子網(wǎng)地址。分配了網(wǎng)地址就是給相應(yīng)的網(wǎng)段分配了網(wǎng)地址。從8個了網(wǎng)中選出一些了網(wǎng)，然后將 他們分配到7個網(wǎng)段中。從技術(shù)角度來講，哪個子網(wǎng)分配給哪個網(wǎng)段是沒冇什么區(qū)別的， 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計者的習(xí)慣不同，有不同的分配方法。在這里唯一要考慮的因素是如何使網(wǎng) 絡(luò)文檔的設(shè)計簡單、方便和容易記錄。分配方法略。第五步，分配設(shè)備地址。當(dāng)完成為不同的網(wǎng)段分配子網(wǎng)地址

16、后，就需要為每個子網(wǎng)的設(shè)備分配1p地址。本例 中的服務(wù)器和工作站都是單一地址設(shè)備。通常有三種基本的分配方法：順序分配、預(yù)留 地址和向中間擴(kuò)展。1. 順序分配順序分配指簡單地將下一個可能的ip地址分配給每個設(shè)備，而不考慮設(shè)備的類型或 功能。這種方法的優(yōu)點是靈活，并月不浪費(fèi)地址。缺點是沒冇順序或分配策略。2. 預(yù)留地址在每個子網(wǎng)中為不同功能預(yù)留一組地址空間。例如:路由器：使用前3個地址。服務(wù)器：使用相鄰下5個地址。其他設(shè)備：使用相鄰下5個地址（打印機(jī)）。工作站：所有剩余地址。這種技術(shù)的優(yōu)點就是讓技術(shù)支持人員能夠根據(jù)設(shè)備的地址來判斷設(shè)備的類型。反過 來也一樣，給定一個設(shè)備后，就能夠給出它的地址。它的主要缺點是容易造成地址空間 的浪費(fèi)。3. 向中間擴(kuò)展此方法是首先給路曲器分配在子網(wǎng)中的第一個地址，然