第3章 IP地址

1、第3章 IP地址 講師：韓立剛講師：韓立剛MSN:MSN:第3章 IP地址 3.1 理解IP地址 3.2 IP地址分類 3.3 等長子網(wǎng)劃分 3.4 變長子網(wǎng)劃分 在任何有關(guān)TCP/IP的討論中，一個最為重要的主題就是IP尋址。IP地址是IP網(wǎng)絡(luò)上每臺計算機的數(shù)字標識符，它指明了在此網(wǎng)絡(luò)上某個設(shè)備的位置。IP地址是一個軟件地址，不是硬件地址，后者是被硬編碼燒錄到網(wǎng)卡中的，并且主要用于在本地網(wǎng)絡(luò)中定位主機。IP尋址允許在某網(wǎng)絡(luò)上的主機與另一個不同網(wǎng)絡(luò)上的主機進行通信，并在此過程中無需考慮這兩臺主機所在具體局域網(wǎng)的類型差異。第第3 3章章 IPIP地址地址 在開始學(xué)習(xí)有關(guān)IP尋址的繁雜內(nèi)容之前，我

2、們需要了解一些基礎(chǔ)性的知識。首先，解釋一些IP尋址的基礎(chǔ)知識和術(shù)語。然后，學(xué)習(xí)有關(guān)IP尋址方案的分層結(jié)構(gòu)和私有IP地址等內(nèi)容。 IP地址層次結(jié)構(gòu) IP地址分類 保留的IP地址 私有地址 等長子網(wǎng)劃分 變長子網(wǎng)劃分第第3 3章章 IPIP地址地址 在任何有關(guān)TCP/IP的討論中，一個最為重要的主題就是IP尋址。IP地址是IP網(wǎng)絡(luò)上每臺計算機的數(shù)字標識符，它指明了在此網(wǎng)絡(luò)上某個設(shè)備的位置。IP術(shù)語 位位 一位就是一個數(shù)字，要么是1，要么是0。 字節(jié)字節(jié) 一個字節(jié)可以有7位或8位，這取決于是否使用了檢驗位。 八位位組八位位組 就是8位，是一個最基本的8位二進制數(shù)。 網(wǎng)絡(luò)地址網(wǎng)絡(luò)地址 它是在將數(shù)據(jù)包發(fā)

3、送到遠程網(wǎng)絡(luò)的路由中使用的名稱，例如，可以對比電話號碼的區(qū)號來理解網(wǎng)絡(luò)地址。 廣播地址廣播地址 廣播地址應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有主機。分為本地全網(wǎng)廣播和定向廣播。3.1 理解IP地址一個IP地址包含有32位信息。這些位通常被分割為4個部分，被稱為八位位組或字節(jié)，每一部分包含一個字節(jié)（8位）?？梢允褂孟旅?種不同的方式來描述一個IP地址： 點分十進制，如6 二進制，如10101l00.00010000.00011110.00111000 十六進制，如AC.10.1E.38IP層次結(jié)構(gòu)IP層次結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)地址（也可以稱為網(wǎng)絡(luò)號）唯一指定了每個網(wǎng)絡(luò)。同一網(wǎng)絡(luò)中的每

4、臺計算機都共享相同的網(wǎng)絡(luò)地址，并用它作為自己IP地址的一部分。網(wǎng)絡(luò)地址按照IP地址高位特征0、10、110、1110、11110，將IP地址分為A類、B類、C類、D類和E類。下面介紹A類、B類、C類、D類和E類地址二進制特征，以及各類網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)量和可用的主機地址數(shù)量。3.2 IP地址分類IP地址方案的設(shè)計者指定，在一個A類網(wǎng)絡(luò)地址中，其第一字節(jié)的第一位必須一直是0，或是被設(shè)置為off。這就意味著一個A類地址，它的第一個字節(jié)的取值必須是介于0和127之間的。A類地址一個A類網(wǎng)絡(luò)的第一個八位位組的取值在0到127之間，并且它不可以比這個取值范圍更大或更小（0和127在A類地址中是不合法的，下面我

5、就會介紹有關(guān)保留地址的內(nèi)容）。在一個A類網(wǎng)絡(luò)地址中，第一個字節(jié)被用來表示網(wǎng)絡(luò)地址，而其后面的3個字節(jié)被用來表示結(jié)點地址。A類地址的格式是：網(wǎng)絡(luò).結(jié)點.結(jié)點.結(jié)點例如，在IP地址0中，49就是網(wǎng)絡(luò)地址，而22.102.70就是結(jié)點地址。在這個指定網(wǎng)絡(luò)上的每一臺機器都要使用這個網(wǎng)絡(luò)地址49。A類地址在B類地址中，RFC要求其第一個字節(jié)的第一位必須一直被置為on，但是第二位也必須一直被置為off，如圖3-4所示，如果將其他6位全部都置為off，然后再置為on，將可以得到B類網(wǎng)絡(luò)的地址取值范圍： 10000000 = 128 10111111 = 191B類地址B類網(wǎng)絡(luò)它的首字節(jié)

6、定義在128到191之間。在一個B類網(wǎng)絡(luò)地址中，其前面兩個字節(jié)是被用來表示網(wǎng)絡(luò)地址的，而剩下的兩個字節(jié)是用來表示結(jié)點地址的。它的格式是：網(wǎng)絡(luò).網(wǎng)絡(luò).結(jié)點.結(jié)點例如，在IP地址6中，網(wǎng)絡(luò)地址是172.16，而其結(jié)點地址是30.56。B類地址對于C類網(wǎng)絡(luò)，RFC要求它的第一個八位位組的前面兩位要一直被置為on，但是第三位決不可以是on。如圖35-所示，進行同前面兩類地址一樣的處理，即將二進制轉(zhuǎn)換到十進制，從而找出它的范圍。下面就是一個C類網(wǎng)絡(luò)地址的范圍: 11000000 = 192 11011111 = 223如果見到一個IP地址起始于192并直到223，便可以認定它是一個

7、C類地址。C類地址一個C類網(wǎng)絡(luò)地址的前3個字節(jié)用來表示網(wǎng)絡(luò)號，只有一個字節(jié)被用來表示結(jié)點地址。它的格式是： 網(wǎng)絡(luò).網(wǎng)絡(luò).網(wǎng)絡(luò).結(jié)點在lP地址為02的示例中，它的網(wǎng)絡(luò)地址是192.168.100，而它的結(jié)點地址是102。C類地址介于224和255之間的地址被保留用做D類和E類網(wǎng)絡(luò)。D類是用于多播（也稱為組播）的地址（224到239），希望讀者能夠記住多播地址的范圍，因為有些病毒除了在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送廣播還有可能發(fā)送多播數(shù)據(jù)包，你使用捕包工具排除網(wǎng)絡(luò)故障，你必須能夠斷定捕獲的網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)包是多播還是廣播。而E類（240到255）用于科學(xué)實驗，在本書中并不討論D類和E類網(wǎng)絡(luò)地址。

8、D類和E類地址有些IP地址被保留用于某些特殊目的，網(wǎng)絡(luò)管理員不能將這些地址分配給結(jié)點。下面列出了這些被排除在外的地址，并說明了為什么要保留它們。p整個IP地址設(shè)置為1的地址 它不被路由但會被送到相同物理網(wǎng)絡(luò)段上的所有主機，IP地址的網(wǎng)絡(luò)字段和主機字段全為1就是地址55。p節(jié)點地址全0的地址 特指某個網(wǎng)段比如，指的是網(wǎng)絡(luò)地址。p節(jié)點地址全為1的地址 網(wǎng)絡(luò)廣播會被路由，并會發(fā)送到專門網(wǎng)絡(luò)上的每臺主機，IP地址的網(wǎng)絡(luò)字段定義這個網(wǎng)絡(luò)，主機字段通常全為1，如 55255。p 被保留用于環(huán)

9、回測試,指向本地節(jié)點，任何計算機都可以用該地址訪問自己的共享資源或網(wǎng)站，并且允許該節(jié)點發(fā)送測試數(shù)據(jù)包給自己而不產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)流量。保留的IP地址如圖所示，禁用Server計算機的網(wǎng)卡，ping 也能通，足以說明不產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)流量。Ping 127網(wǎng)段的任何地址，都會從地址返回數(shù)據(jù)包。實驗實驗如圖所示，啟用網(wǎng)卡，重啟Server，點擊“開始”“運行”，輸入點擊“確定”，能夠通過訪問到本機的共享資源。實驗實驗 你的計算機啟用了遠程桌面，可以使用遠程桌面客戶端連接地址，連接本地計算機的遠程桌面服務(wù)實驗實驗 你可以使用12

10、訪問本地資源。比如本地有個網(wǎng)站，你可以打開IE瀏覽器訪問訪問本地計算機的網(wǎng)站。169.254.實際上是自動私有IP地址。在Windows 2000以前的系統(tǒng)中，如果計算機無法獲取IP地址，則自動配置成“IP地址：”、“子網(wǎng)掩碼：”的形式，導(dǎo)致其不能與其它計算機進行通信。而對于Windows 2000以后的操作系統(tǒng)則在無法獲取IP地址時自動配置成“IP地址:169.254.”、“子網(wǎng)掩碼：”的形式，這樣可以使所有獲取不到IP地址的計算機之間能夠通信。自動私有IP地址 創(chuàng)建IP尋址方

11、案的人創(chuàng)建了私有IP地址。這些地址可以被用于私有網(wǎng)絡(luò)，在Internet上的路由器上沒有到私有網(wǎng)絡(luò)的路由表。這個設(shè)計主要是為了滿足廣泛需要的安全目的，同時也很有效地節(jié)省了寶貴的IP地址空間。如果每個網(wǎng)絡(luò)上的每臺主機都必須有真正可路由的IP地址，我們將在幾年前用盡可用的IP地址。但通過使用私有IP地址，ISP、公司和家庭用戶只需要一個或幾個公網(wǎng)地址來將他們的網(wǎng)絡(luò)連接到Internet。由于他們可以在自己的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部使用私有IP地址并運行良好，所以使用私有IP是很經(jīng)濟的。 私有IP地址以下列出保留的私有IP地址 A類 -55 保留了一個A類網(wǎng)絡(luò) B類 172

12、.16.0.0-55 保留了32個B類網(wǎng)絡(luò) C類 -55 保留了256個C類網(wǎng)絡(luò)如果你負責為一個公司規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)是，到底是用哪一類私有地址呢？ 如果公司目前有7個部門，每個部門不超過200個計算機，你可以考慮是用保留的C類私有地址。 如果你負責給石家莊教委規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)，石家莊市教委和石家莊市的所有幾百所中小學(xué)的網(wǎng)絡(luò)連接，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大，你應(yīng)該選擇保留的A類私有網(wǎng)絡(luò)地址，最好用網(wǎng)絡(luò)地址并帶有/24的子網(wǎng)掩碼，可以有65536個網(wǎng)絡(luò)可供你使用，并且每個網(wǎng)絡(luò)允許帶有254臺主機私有IP地址按照上面IP地址的分類，一個A類網(wǎng)

13、段，主機數(shù)量為256256256-2=15777214，一個B類網(wǎng)絡(luò)，主機數(shù)量為256256-2=65534，一個C類網(wǎng)絡(luò)，主機數(shù)量256-2=254。如果一個網(wǎng)段中有30臺計算機，使用一個C類網(wǎng)絡(luò)，還有大量的地址浪費，如果一個網(wǎng)段有300臺計算機使用一個C類網(wǎng)絡(luò)，地址空間不足，使用一個B類網(wǎng)絡(luò)，則浪費的地址空間更大。3.3 等長子網(wǎng)劃分在學(xué)習(xí)子網(wǎng)劃分之前先補充一下十進制和二進制的知識 二進制 是計算技術(shù)中廣泛采用的一種數(shù)制。二進制數(shù)據(jù)是用0和1兩個數(shù)碼來表示的數(shù)。它的基數(shù)為2，進位規(guī)則是“逢二進一”，借位規(guī)則是“借一當二”。當前的計算機系統(tǒng)使用的基本上是二進制系統(tǒng)。 下面列出二進制和十進制對

14、應(yīng)關(guān)系，要求最好記住這些對應(yīng)關(guān)系，二進制每近一位，對應(yīng)的十進制乘2。3.3 等長子網(wǎng)劃分常用二進制和十進制對應(yīng)關(guān)系二進制二進制十進制十進制 二進制二進制十進制十進制11100000001281021100000019210041110000022410008111100002401000016111110002481000003211111100252100000064111111102541000000012811111111255子網(wǎng)掩碼（subnet mask）又叫網(wǎng)絡(luò)掩碼、地址掩碼，它是一種用來指明一個IP地址的哪些位標識的是主機所在的子網(wǎng)以及哪些位標識的是主機的位掩碼。子網(wǎng)掩碼不能單

15、獨存在，它必須結(jié)合IP地址一起使用。子網(wǎng)掩碼只有一個作用，就是將某個IP地址劃分成網(wǎng)絡(luò)地址和主機地址兩部分。如果一臺計算機的IP地址配置為04，子網(wǎng)掩碼為。將其IP地址和子網(wǎng)掩碼都寫成二進制，進行與運算，即1和1與運算得1，0和1或1和0做與運算都得0。這樣經(jīng)過IP地址和子網(wǎng)掩碼做完與運算后，主機位不管是什么值都歸零，網(wǎng)絡(luò)位的值保持不變，這樣就得到該計算機所處的網(wǎng)段為。子網(wǎng)掩碼作用子網(wǎng)掩碼很重要，配置錯誤會造成計算機通信故障。計算機和其他計算機通信時，首先斷定目標地址和自己是否在一個網(wǎng)段，先用自己的子網(wǎng)掩碼和自己的IP地址進行與

16、運算得到自己所屬的網(wǎng)段，再用自己的子網(wǎng)掩碼和目標地址進行與運算計算機目標地址所屬的網(wǎng)段。如果不在同一個網(wǎng)段則使用網(wǎng)關(guān)的MAC地址封裝數(shù)據(jù)幀，這會將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)給路由器即網(wǎng)關(guān)。如果相同則直接使用目標IP地址的MAC地址封裝數(shù)據(jù)幀，直接把數(shù)據(jù)幀發(fā)給目標IP地址。 A類網(wǎng)絡(luò)缺省子網(wǎng)掩碼： B類網(wǎng)絡(luò)缺省子網(wǎng)掩碼： C類網(wǎng)絡(luò)缺省子網(wǎng)掩碼：CIDR（無類域間路由，Classless Inter-Domain Routing）是一個在Internet上創(chuàng)建附加地址的方法，這些地址提供給Internet服務(wù)提供商（ISP），再由ISP分配給客戶。

17、CIDR將路由集中起來，使一個IP地址段代表主要骨干提供商服務(wù)的幾千個IP地址段，從而減輕Internet路由器的路由表。所有發(fā)送到這些地址的信息包都被送到網(wǎng)通或電信等ISP。CIDRCIDR采用1327位可變網(wǎng)絡(luò)ID，而不是A-B-C類網(wǎng)絡(luò)ID所用的固定的8、16和24位。在IP地址后面添加一個/，后面是二進制子網(wǎng)掩碼的位數(shù)。比如2/24，這就意味著該地址子網(wǎng)掩碼長度為24，即11111111.11111111.11111111.00000000，等價于子網(wǎng)掩碼。CIDR子網(wǎng)劃分的任務(wù)包括兩部分： 確定子網(wǎng)掩碼的長度 子網(wǎng)中第一個可用的IP地

18、址和最后一個可用的IP地址3.3 等長子網(wǎng)劃分某公司有兩個部門，每個部門100臺計算機，通過交換機連接，組成局域網(wǎng)，通過路由器連接Internet。這兩個部門的200臺計算機使用 C類網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)段的子網(wǎng)掩碼為，連接局域網(wǎng)的路由器接口配置使用該網(wǎng)段的第一個可用的IP地址。一個網(wǎng)段的情況提示：雖然路由器可以使用該網(wǎng)段的任何可用的IP地址，為了避免該網(wǎng)段計算機的地址和路由器的地址沖突，一般將路由器設(shè)置為該網(wǎng)段的第一個可用的IP地址或最后一個可用的IP地址。為了安全考慮，你打算將這兩個部門的計算機分為兩個網(wǎng)段，中間使用路由器隔開?，F(xiàn)

19、在將 這個C類地址劃分成兩個網(wǎng)段。等分成兩個子網(wǎng)劃分兩個子網(wǎng)后網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃如圖所示等分成兩個子網(wǎng)假如公司有4個部門，每個部門有50臺計算機，現(xiàn)在使用/24這個C類網(wǎng)段，從安全考慮你打算每個部門的計算機放置到獨立的網(wǎng)段，這就要求你將/24這個C類網(wǎng)絡(luò)劃分為4個網(wǎng)段，如何劃分子網(wǎng)呢？等分成4個子網(wǎng)如果想把一個C類網(wǎng)絡(luò)等分成8個子網(wǎng)，子網(wǎng)掩碼需要往右移3位，才能劃分出8個子網(wǎng)，第8位、第7位和第6位都變成網(wǎng)絡(luò)位。等分為8個子網(wǎng)示例：判斷01/27所屬的子網(wǎng)。判斷判斷IP地址所屬的網(wǎng)段地址所屬

20、的網(wǎng)段(1)示例：判斷01/26所屬的子網(wǎng)判斷判斷IP地址所屬的網(wǎng)段地址所屬的網(wǎng)段(2)斷定斷定IP地址所屬子網(wǎng)規(guī)律地址所屬子網(wǎng)規(guī)律總結(jié)：如圖所示，如果一個C類網(wǎng)絡(luò)被等分成4個子網(wǎng)。IP地址范圍-3 都屬于/26 子網(wǎng)。IP地址范圍4-27 都屬于4/26 子網(wǎng)。IP地址范圍28-91都屬于28/26子網(wǎng)。IP地址范圍92-55都屬于

21、92/26子網(wǎng)。A類網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)劃分類網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)劃分學(xué)會了C類網(wǎng)絡(luò)等長子網(wǎng)劃分，A類網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)劃分也就會了，你只需將A類IP地址的第二個字節(jié)、第三個字節(jié)和第四個字節(jié)寫成二進制，根據(jù)劃分的子網(wǎng)數(shù)量，確定往右移動幾位子網(wǎng)掩碼。比如將/8 A類網(wǎng)絡(luò)劃分成兩個子網(wǎng)B類網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)劃分類網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)劃分舉一反三，B類地址的子網(wǎng)劃分，你只需將IP地址的第3個字節(jié)和第4個字節(jié)寫成二進制，根據(jù)劃分的子網(wǎng)數(shù)量，確定往右移動幾位子網(wǎng)掩碼，確定每個子網(wǎng)可用的地址范圍。如果每個子網(wǎng)中的計算機數(shù)量不一樣多，就需要變長子網(wǎng)劃分。3.4 變長子網(wǎng)劃分示例：變長子網(wǎng)劃分示例：變長子網(wǎng)劃分如果每個子網(wǎng)

22、中的計算機數(shù)量不一樣多，就需要變長子網(wǎng)劃分。變長子網(wǎng)劃分變長子網(wǎng)劃分將市場部的100臺計算機，IP地址指定到128-255這個地址范圍。該范圍是0255的二分之一，按照以上等長子網(wǎng)劃分過程得到的規(guī)律，是1個二分之一，子網(wǎng)掩碼往右移1位。即該子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼為28，可用的地址范圍為2954。財務(wù)部計算機50臺計算機，使用64127這個范圍，該范圍是0255的四分之一，按照以上等長子網(wǎng)劃分得到規(guī)律，是2個二分之一，子網(wǎng)掩碼往右移2位。即該子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼為92，可用的地址范圍5192.

23、168.0.126。變長子網(wǎng)劃分變長子網(wǎng)劃分研發(fā)部門20臺計算機，使用3263這個地址范圍，該范圍是0-255的八分之一，按照以上等長子網(wǎng)劃分得到規(guī)律，是3個二分之一，子網(wǎng)掩碼往右移3位。即該子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼為24，可用的地址范圍32。D子網(wǎng)和E子網(wǎng)，就需要2個IP地址，D子網(wǎng)使用03這個子網(wǎng)，E子網(wǎng)使用47子網(wǎng)。該范圍是0255的六十四分之一，按照以上等長子網(wǎng)劃分得到規(guī)律，是6個二分之一，子網(wǎng)掩碼往右移6位。即D和E子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼為52，D子網(wǎng)的可用地址為

24、，E子網(wǎng)的可用地址為。變長子網(wǎng)劃分變長子網(wǎng)劃分某企業(yè)有一個網(wǎng)段，該網(wǎng)段有200臺計算機，使用，網(wǎng)段。后來計算機數(shù)量增加到400臺計算機，由于某種屏幕廣播軟件的應(yīng)用，屏幕廣播軟件不能跨網(wǎng)段，這些計算機必須在一個網(wǎng)段。在該網(wǎng)絡(luò)中添加交換機，可以擴展該網(wǎng)段的規(guī)模，IP地址不夠用，再添加一個C類地址， 。這些計算機物理上在一個網(wǎng)段，但是IP地址沒在一個網(wǎng)段，即邏輯上不在一個網(wǎng)段。如果想讓這些計算機能夠通信，可以在路由器的接口添加這兩個C類網(wǎng)絡(luò)的地址作為這兩個子網(wǎng)的

25、網(wǎng)關(guān)。超網(wǎng)在這種情況下，A計算機到B計算機通信，必須通過路由器轉(zhuǎn)發(fā)，如圖所示，這樣兩個子網(wǎng)能夠通信，本來這些計算機物理上在一個網(wǎng)段，還需要路由器轉(zhuǎn)發(fā)，效率不高。超網(wǎng)如何讓兩個子網(wǎng)的計算機劃分在一個網(wǎng)段呢？如圖所示，將和 兩個C類網(wǎng)絡(luò)合并。將IP地址第3個字節(jié)和4字節(jié)寫成二進制，可以看到將子網(wǎng)掩碼往左移動1位，網(wǎng)絡(luò)部分就一樣了，這兩個網(wǎng)段就在一個網(wǎng)段了。超網(wǎng)合并后的網(wǎng)段子網(wǎng)掩碼為：，可用地址為54，IP地址的配置如圖所示。超網(wǎng)以上講了合并兩個C類網(wǎng)絡(luò) 255.2

26、55.255.0和 子網(wǎng)掩碼往左移一位，可以合并為 。下面深入講解合并子網(wǎng)的過程。合并網(wǎng)絡(luò)的規(guī)律如圖所示， 和 子網(wǎng)掩碼往左移1位，也可以合并為一個網(wǎng)段 。合并網(wǎng)絡(luò)的規(guī)律合并兩個網(wǎng)段，需要向左移動1位子網(wǎng)掩碼，但是并不是隨便兩個連著的子網(wǎng)都能移動1位子網(wǎng)掩碼被合并。比如就不能通過向左移動1位子網(wǎng)掩碼將 和 網(wǎng)段合并如圖所示，子網(wǎng)掩碼往左移1位，網(wǎng)絡(luò)部分還是不一樣。合并網(wǎng)絡(luò)的規(guī)律