IP地址的分類

1、第 6 章 IP 地址本章主要講述 IP 地址的分類和結構， 并針對 IP 地址的實際應用需要提出了子網的概念， 詳細闡述了子網編址的方法和子網劃分應用技巧。本章學習要求：了解： Ipv6 的概念及發(fā)展，從 Ipv4 向 Ipv6 過渡的主要技術掌握： IP 地址的類型及特殊 IP 地址的應用掌握：子網編址的方法和子網掩碼的使用掌握：子網劃分的方法6.1 IP 地址概述本節(jié)主要講述 IP 地址的層次結構和分類，詳細介紹了各類 IP 地址的特點和適用范圍， 并對六類特殊 IP 地址進行了分析，幫助讀者對 IP 地址的使用有個較深的認識。6.1.1 IP 地址類型我們知道互聯(lián)網是一個由各種不同類型

2、和規(guī)模的獨立運行、 管理的計算機網絡組成的全 球范圍的計算機網絡， 那么這些異種網絡間是如何進行網絡通信的呢？它們之間是如何識別 的呢？誕生于上世紀 70 年代的 TCP/IP 協(xié)議通過對網絡中傳送的數(shù)據包進行規(guī)定格式的封 裝，規(guī)范了網絡上的所有通信設備，統(tǒng)一了機器間數(shù)據交換的格式和傳送方式。在互聯(lián)網上的每臺主機（或路由器）都有一個唯一的標識 IP 地址。一個 IP 地址由 網絡號（netid）和主機號（hostid）構成，網絡號用于標識互聯(lián)網中的一個特定網絡，主機 號用于表示該網絡中主機的一個特定連接。目前，大多數(shù)IP編址方案仍采用Ipv4編址方案，即使用 32位二進制數(shù)組成，為了方便使用，

3、將IP 地址的 32位二進制分成四段，每段 8 位，中間用小數(shù)點隔開， 然后將每八位二進制轉換成十進制數(shù)， 這種方法叫做點分十進制表示法。在現(xiàn)實世界中， 網絡根據需求的不同， 有的網絡可能含有較多的計算機， 也有的網絡包 含較少的計算機，于是按照網絡規(guī)模的大小， IP 協(xié)議將 IP 地址分成 A、B、C、D、E 五類， 它們分別用 IP 地址的高位來區(qū)分，如圖 6-1 所示。liftF更IF地址I Vigl：b i 卩乜|：圖6-1 IP地址的分類用戶一般只使用 A、B和C類地址，每類地址表示的實際網絡數(shù)和主機數(shù)要比理論的小，這是因為每類地址中都有一些特殊用途的地址。D類IP地址用于多目的地址

4、發(fā)送，E類IP地址供將來使用。表 6-1列出各類IP地址的特點。表6-1各類IP地址的特點類別類標識第一字節(jié)網絡地址長度主機地址長度最大網絡數(shù)最大主機數(shù)適用范圍A類011261字節(jié)3字節(jié)12616777214大型網絡B類101281912字節(jié)2字節(jié)1638265534中型網絡C類1101922233字節(jié)1字節(jié)2097150254小型網絡D類1110224239多點播送E類11110240247保留地址6.1.2 特殊IP地址互聯(lián)網中有六類IP地址具有特殊的用途，不能分配給主機。1. 網絡地址當用戶要表示一個網絡時就要用到網絡地址。在IP地址編碼方案中，網絡地址由一個有效的網絡號和全“ 0”的主

5、機號構成。如某主機的IP地址為168.36.12.55，這是一個 B類地址，則此主機所在網絡的地址為168.36.0.0。2. 直接廣播地址當用戶想向互聯(lián)網中某個網絡中所有主機發(fā)送數(shù)據報，叫直接廣播，具有這種特點的IP地址叫直播廣播地址。在IP地址編碼方案中，直接廣播地址由一個有效的網絡號和全“1”的主機號構成。如當互聯(lián)網中的一臺主機使用168.36.255.255 為目標地址發(fā)送數(shù)據報時， 則網絡號為168.36.0.0的網絡中所有主機都能收到該數(shù)據報。3. 有限廣播地址叫有限廣播。有限廣播將廣播限制在最小的當用戶想向本網中每一臺主機發(fā)送數(shù)據報, 范圍內，當采用標準的IP地址編碼，有限廣播將

6、發(fā)生在本網絡之中，若采用子網編址，有限廣播將被限制在本子網中。有限廣播地址為255.255.255.255 。4. 本網特定主機地址當用戶想與本網內部特定主機通信時，可通過將網絡地址全部設為“0”進行簡化（或不知道本網的網絡地址）。如某主機發(fā)送數(shù)據報時，其目標IP地址為0.0.136.32 （ B類地址）， 則表示該數(shù)據報要送到本網主機號為136.42的主機上。5. 回送地址A類地址中，網絡地址為127的地址用于網絡軟件測試或本機進程間通信。發(fā)送到這種地址的數(shù)據報不輸出到線路上，立即返回。6. 本網絡本主機全“0”的IP地址表示本網絡上的本主機。6.1.3子網掩碼IP地址使用網絡號和主機號的兩

7、層地址結構，這樣當大量個人用戶或小型局域網接入互聯(lián)網，即使分配一個 C類網絡地址也會造成IP地址的浪費。因此出現(xiàn)了將網絡進一步劃分若干子網的設計，即把兩層IP地址結構中的主機號細分為子網號和主機號，如圖6.2所網絡號主機號標準IP地址 兩級結構示。網絡號子網號主機號網絡號主機號子網IP地址一一三級結構圖6.2子網IP地址結構為了標識一個IP地址中的網絡號、子網號、主機號，就設計了子網掩碼。子網掩碼的長度也是32位，左邊是網絡位，用二進制數(shù)字“1”表示；右邊是主機位，用二進制數(shù)字“ 0” 表示。如一個C類地址取主機號的兩位為子網號，則掩碼為 11111111.11111111.11111111.

8、11000000（255.255.255.192 ），子網可以產生 64 個可能的主機地址，但全0用于標識子網自身，全1用于子網廣播，只有62個地址可用，如網絡號為192.168.7，則子網 IP 地址范圍為：192.168.7.193192.168.7.254。子網掩碼不能單獨存在，它必須結合IP地址一起使用。子網掩碼只有一個作用，就是將某個IP地址劃分成網絡號和主機號兩部分。ip地址和子網掩碼，明確一6.2子網編址本節(jié)主要講述子網編址的方法，通過學習，讀者能夠根據 個ip地址的具體組成，哪些位是網絡號，哪些位是子網號，哪些位是主機號。6.2.1 子網編址方法對一個標準IP地址，通過將主機號

9、的高位“借”出做為子網號，子網借用的主機號位 數(shù)應至少2位，借出后至少要剩余 2位。B類地址最多只能用14位去創(chuàng)建子網，C類最多只能借用6位去創(chuàng)建子網。劃分子網的步驟一般為：1. 確定哪些組地址歸我們使用。比如我們申請到的網絡號為“166.73.0.0 ”，該網絡地址為B類IP地址，網絡標識為“ 166.73 ”。2. 根據我們現(xiàn)在所需的子網數(shù)以及將來可能擴充到的子網數(shù)，用主機號的一些位來定義子網。比如我們現(xiàn)在需要12個子網，將來可能需要16個。用第三個字節(jié)的前四位確定子 網，則在子網的主機號可用12位 表示。3. 把對應的網絡號各個位都置為“1 ”，標識主機號的置為“ 0”，則子網掩碼的間斷

10、二進制形式為：“ 11111111.11111111.11110000.00000000”4. 把這個數(shù)轉化為間斷十進制形式為：“ 255.255.240.0 ”，這個數(shù)為該網絡的子網掩碼。6.2.2 子網地址和子網廣播地址與標準的IP地址一樣，子網編址也保留了子網網絡和子網廣播的地址編號。在子網編 址中，以二進制全“ 0”結尾的IP地址表示子網，二進制全“1 ” 結尾的IP地址表示子網廣播。如有一個C類網絡：200.110.26.0，可以借用主機號的 3位來劃分子網，其中子網號、 主機號范圍、可容納的主機數(shù)、子網地址、子網廣播地址如表6.2所示：表6.2 一 C類網絡的子網劃分子網子網號子網

11、IP主機號標準IP主機號可容納主機數(shù)子網地址廣播地址第1個子網0010000111110.33.6230200.110.26.32200.110.26.63第2個子網0100000111110.65.9430200.110.26.64200.110.26.95第3個子網0110000111110.97.12630200.110.26.96200.110.26.127第4個子網1000000111110.129.15830200.110.26.128200.110.26.159第5個子網1010000111110.161.19030200.110.26.160200.110.26.191第6個子

12、網1100000111110.193.22230200.110.26.192200.110.26.223為了與標準IP編址一致，二進制全“ 0”或全“1”的子網號也不能分配給實際的子網, 所以在規(guī)劃子網時應去掉這兩個號。在標準IP編址中全為“ 1”的IP地址(255.255.255.255)為有限廣播地址，若在子網中使用該廣播地址，廣播將被限制在本子網中。6.2.3 子網表示方法標準的IP地址，通過網絡號就能確定網絡類別，對子網編址，我們則采用子網掩碼來標識。前面已經講過，子網掩碼的長度與IP地址長度一樣，也是用 32位二進制表示。在子網掩碼中，與IP地址的網絡號和子網號對應的位用“1 ”表示

13、，與主機號對應的位用“0”表示。將IP地址與子網掩碼相結合， 就可以判斷出一個IP地址中哪些位表示網絡號和子網， 哪些位表示主機號了。如我們通過查看一臺主機的連接屬性，看到圖 6.3 :圖6.3主機IP地址|1 1|0 0 0 0 0|0 1 0|1 0 1 0|0 0 0|0 0 010 1 1 1 0 0 00 1 0 1卩 f 1 ”屮卩 Fimm m 1 qqm 屮1| 10|0円0|網絡號子網號主機號,kH圖6.4子網掩碼IP地址為192.168.7.21，子網掩碼為：255.255.255.240。將IP地址和子網掩碼轉換為二進制后如圖6.4所示ip地址 192.168.7.21子

14、網掩碼255.255.255.240通過比較IP地址和子網掩碼，借用了 IP地址第4個字節(jié)的前4位表示子網，后4位表示主機，所以其網絡號為：192.168.7，子網號為：1（ 0001），主機號為：5（ 0101 ）。6.3子網編址實例分析本節(jié)主要講述如何根據實際需求對網絡進行子網規(guī)劃和配置，并提出在子網規(guī)劃中應注意的事項。6.3.1 子網規(guī)劃在網絡規(guī)劃中，子網的規(guī)劃和IP地址分配占有舉足輕重的地位。當選擇子網號和主機號時，要考慮到子網號能產生足夠的子網，每個子網中能夠容納足夠的主機。如用戶申請到一個 C類網絡地址193.168.100.0，需要在該網絡中劃分出5個子網，怎么辦呢？如果用主機號

15、中的 2位表示子網號，能劃出4個子網，借用3位能劃出8個子網，借用4位能劃出16個子網，除去全0和全1,分別能劃出2、6、14個子網，現(xiàn)在要求劃分出 5個子網，所以向主機號借用3位即可滿足。表6.3 C類網絡子網劃分關系子網借用主機位數(shù)子網掩碼子網數(shù)每子網容納主機數(shù)2255.255.255.1922623255.255.255.1926304255.255.255.19214145255.255.255.1923066255.255.255.192622這樣可用的子網號是 001、010、011、100、101和110 （注意000和111除外）。主機號中就余5位來標識了，每一子網中共有32個

16、主機號，其中30個可用，即每個子網最多有30 臺主機。子網掩碼為：11111111.11111111.11111111.11100000（255.255.255.224 ）子網地址:11000001.10101000.01100100.00100000(193.168.100.32）主機號：3362子網地址:11000001.10101000.01100100.00100000(193.168.100.64）主機號：6594子網地址:11000001.10101000.01100100.00100000(193.168.100.96）主機號:97126子網地址:11000001.1010100

17、0.01100100.00100000(193.168.100.128）主機號:129158子網地址:11000001.10101000.01100100.00100000(193.168.100.160）主機號:161190子網地址:11000001.10101000.01100100.00100000(193.168.100.192）主機號:193222需要注意的是：1. 該網絡原可以使用 254臺主機，通過劃分出6個子網后，最多只能使用180臺主機。2. 在進行子網互聯(lián)時，路由器也需要占用有效的IP地址，因此，在計算網絡中（或子網中）需要使用的IP地址時，不要忘記連接該網絡（或子網）的路

18、由器。6.3.2 局域網劃分子網如在一個公司，根據職能在實踐中，有時會將一個物理網絡劃分成幾個小規(guī)模的子網,部門劃分出多個邏輯上獨立的子網,由于沒有路由器的轉發(fā),子網之間的主機不能相互通信。如分配給該網絡的網絡地址是192.168.7.0，這是一個C類地址，我們以最后一個字節(jié)的前4位表示子網號，后4位表示主機號，這樣子網掩碼為255.255.255.240，可以分出 14個子網，每個子網最多有14臺主機。表6.4 192.168.7.0在掩碼為255.255.255.240 時的地址分配表子網IP地址范圍子網地址直接廣播有限廣播1192.168.7.17.30192.168.7.16192.1

19、68.7.31255.255.255.2552192.168.7.33.46192.168.7.32192.168.7.47255.255.255.2553192.168.7.49.62192.168.7.48192.168.7.63255.255.255.2554192.168.7.65.78192.168.7.64192.168.7.79255.255.255.2555192.168.7.81.94192.168.7.80192.168.7.95255.255.255.2556192.168.7.97.110192.168.7.96192.168.7.111255.255.255.2557

20、192.168.7.113.126192.168.7.112192.168.7.127255.255.255.2558192.168.7.129.142192.168.7.128192.168.7.143255.255.255.2559192.168.7.145.158192.168.7.144192.168.7.159255.255.255.25510192.168.7.161.174192.168.7.160192.168.7.175255.255.255.25511192.168.7.177.190192.168.7.176192.168.7.191255.255.255.2551219

21、2.168.7.193.206192.168.7.192192.168.7.207255.255.255.25513192.168.7.209.222192.168.7.208192.168.7.223255.255.255.25514192.168.7.225.238192.168.7.224192.168.7.239255.255.255.255在子網規(guī)劃好后，就可以進行主機配置了。1. 在任務欄中選擇本地連接的圖標點鼠標右鍵，選擇打開“網絡連接”，在“本地連接”上選擇“屬性”，或者從“開始”7“設置”7“控制面板”7“網絡和拔號連接” t“本地連接”7“屬性”，進入“本地連接屬性”對話框

22、，如圖6.5所示:圖6.5 “本地連接屬性”對話框2.選中“此連接使用下列選定的組件”列表中的“Internet 協(xié)議（TCP/IP）”，單擊“屬性”按鈕，進行 TCP/IP配置，如圖6.6所示：圖 6.6 Internet 協(xié)議（TCP /IP）屬性3. 按IP地址分配方案，設置計算機IP地址，分別填入IP地址和子網掩碼后，如圖6.7所示，單擊“確定”返回“本地連接屬性”界面。圖6.7配置IP地址和子網掩碼4. 通過單擊“本地連接屬性”界面中的“確定”按鈕，完成配置。在命令提示符中運行ipconfig 命令查看網絡的IP地址、子網掩碼等配置情況。6.4 IPv6本節(jié)主要介紹 Ipv6 的來源

23、和發(fā)展， 并對 IPv6 和 IPv4 進行了比較， 最后對 IPv6 的尋址 方式和從 IPv4 向 IPv6 過渡的主要技術進行了一個簡單闡述。6.4.1 Ipv6 的基本概念現(xiàn)有互聯(lián)網是在 IPv4 協(xié)議的基礎上運行。隨著互聯(lián)網的迅速發(fā)展， IPv4 定義的有限地 址空間將被耗盡， 地址空間的不足必將影響互聯(lián)網的進一步發(fā)展。 IPv4 采用 32 位地址長度， 只有大約43億個地址，估計在 20052010年間將被分配完畢。IPv6 是 Internet Protocol Version 6 的縮寫，其中 Internet Protocol 譯為“互聯(lián) 網協(xié)議”。 IPv6 是 IETF

24、 (互聯(lián)網工程任務組， Internet Engineering Task Force )設計的 用于替代現(xiàn)行版本 IP 協(xié)議( IPv4 )的下一代 IP 協(xié)議。 IPv6 采用 128 位地址長度，按保守 方法估算 IPv6 實際可分配的地址， 整個地球每平方米面積上可分配 1000 多個地址。 在 IPv6 的設計過程中還考慮了在 IPv4 中解決不好的其它問題。如果說 IPv4 實現(xiàn)的只是人機對話， 而 IPv6 則擴展到任意事物之間的對話， 它不僅可以 為人類服務，還將服務于眾多硬件設備，如家用電器、傳感器、遠程照相機、汽車等，它將 是無時不在， 無處不在的深入社會每個角落的真正的寬

25、帶網。 而且它所帶來的經濟效益將非 常巨大。1. 與IPV4相比，IPV6具有以下幾個優(yōu)勢：(1) IPv6 具有更大的地址空間。 IPv4 中規(guī)定 IP 地址長度為 32，即有 232-1 個地址；128而 IPv6 中 IP 地址的長度為 128，即有 2128-1 個地址。(2) IPv6 使用更小的路由表。 IPv6 的地址分配一開始就遵循聚類( Aggregation )的原 則，這使得路由器能在路由表中用一條記錄( Entry )表示一片子網，大大減小了路由器中 路由表的長度，提高了路由器轉發(fā)數(shù)據包的速度。(3) IPv6 增加了增強的組播( Multicast )支持以及對流的支

26、持( Flow Control )，這給網絡上的多媒體應用提供了長足發(fā)展的機會，為服務質量(QoS， Quality of Service )控制提供了良好的網絡平臺。IPv6 加入了對自動配置(Auto Co nfiguratio n)的支持。這是對 DHCP協(xié)議的改進和擴展，使得網絡(尤其是局域網)的管理更加方便和快捷。(5) IPv6 具有更高的安全性。在使用 IPv6 網絡中用戶可以對網絡層的數(shù)據進行加密并 對 IP 報文進行校驗，極大的增強了網絡的安全性。2. IPv6 尋址在 IPv6 中，可使用以下三種形式表示 IP 地址：(1) 冒號十六進制形式這是首選形式 n:n:n:n:n

27、:n:n:n ，由八個 16 位地址元素組成，每個地址元素用十六進制值表示。例如： 3FFE:FFFF:7654:FEDA:1245:BA98:3210:4562.(2) 壓縮形式由于地址長度要求， 地址中經常包含由零組成的長字符串。 為了簡化對這些地址的寫入， 可以使用壓縮形式。在這一壓縮形式中，多個 0 塊的單個連續(xù)序列由雙冒號符號 (:) 表 示。此符號只能在地址中出現(xiàn)一次。 例如，多路廣播地址 FFED:0:0:0:0:BA98:3210:4562 的 壓縮形式為 FFED:BA98:3210:4562 。單播地址 3FFE:FFFF:0:0:8:800:20C4:0 的壓縮形式 為 3FFE:FFFF:8:800:20C4:0 。環(huán)回地址 0:0:0:0:0:0:0:1 的壓縮形式為 :1 。未指定的 地址 0:0:0:0:0:0:0:0 的壓縮形式為 : 。(3) 混合形式此形式組合 IPv4 和 IPv6 地址。 在此情況下， 地址格式為 n:n:n:n:n:n:d.d.d.d ，其 中每個 n 都表示六個 IPv6 高序位 16