第5章 IP地址及劃分子網(wǎng)與VLAN

1、計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用LOGO第第5 5章章 IPIP地址及劃分子網(wǎng)與地址及劃分子網(wǎng)與VLANVLAN計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用第第5 5章章 IPIP地址及劃分子網(wǎng)與地址及劃分子網(wǎng)與VLANVLAN【學習目標】【學習目標】 劃分子網(wǎng)與VLAN（虛擬局域網(wǎng)）是網(wǎng)絡最基本的應用之一。學習本章后，應能深刻理解IP地址、廣播域、沖突域、VLAN基本概念與作用；熟練掌握劃分子網(wǎng)方法、可網(wǎng)管交換機與管理計算機連接及使用方法，體驗單交換機劃分VLAN過程，為將來學習專業(yè)核心課程網(wǎng)絡組建與互聯(lián)和高級路由交換技術(shù)奠定基礎(chǔ)。【重點難點】【重點難點】nIP地址結(jié)構(gòu)及

2、特殊IP地址含義；n子網(wǎng)及子網(wǎng)掩碼基本概念，子網(wǎng)劃分方法；nVLAN基本概念、可網(wǎng)管交換機與管理計算機連接及使用方法，單交換機劃分VLAN方法。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用第第5 5章章 IPIP地址及劃分子網(wǎng)與地址及劃分子網(wǎng)與VLANVLAN本章內(nèi)容本章內(nèi)容5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.2 5.2 虛擬局域網(wǎng)相關(guān)知識虛擬局域網(wǎng)相關(guān)知識5.3 5.3 任務案例任務案例1 1劃分子網(wǎng)劃分子網(wǎng)5.4 5.4 任務案例任務案例2 2登錄可網(wǎng)管交換機登錄可網(wǎng)管交換機5.5 5.5 任務案例任務案例3 3單交換機劃分單交換機劃分VLANVLAN5.6 5.6 知

3、識拓展知識拓展：ARPARP（地址解析協(xié)議）基本知識（地址解析協(xié)議）基本知識計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識本節(jié)概述本節(jié)概述 計算機網(wǎng)絡中，存在著成千上百萬臺計算機，人們是計算機網(wǎng)絡中，存在著成千上百萬臺計算機，人們是如何區(qū)分網(wǎng)絡中的計算機的呢？是通過計算機專用的如何區(qū)分網(wǎng)絡中的計算機的呢？是通過計算機專用的“身份身份證號證號”IP地址。地址。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識本節(jié)學習內(nèi)容本節(jié)學習內(nèi)容5.1.1 IP5.1.1 IP地址及作用地址及作用5.1.2 IP5

4、.1.2 IP地址結(jié)構(gòu)及表示地址結(jié)構(gòu)及表示5.1.3 IP5.1.3 IP地址的分類地址的分類5.1.4 5.1.4 特殊特殊IPIP地址地址5.1.5 5.1.5 子網(wǎng)模式下的子網(wǎng)模式下的IPIP地址結(jié)構(gòu)地址結(jié)構(gòu)5.1.6 5.1.6 什么是子網(wǎng)掩碼什么是子網(wǎng)掩碼5.1.7.5.1.7.用子網(wǎng)掩碼求出網(wǎng)絡用子網(wǎng)掩碼求出網(wǎng)絡IDID5.1.8IP5.1.8IP地址類別與子網(wǎng)掩碼關(guān)系地址類別與子網(wǎng)掩碼關(guān)系5.1.9 5.1.9 子網(wǎng)劃分方法子網(wǎng)劃分方法計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.1 IP5.1.1 IP地址及作用地址及作

5、用 為了使接入Internet的眾多計算機主機在通信時能夠相互識別，接入Internet中的每一臺主機都被分配有一個唯一的標識32位二進制地址，該地址稱為IP地址（Internet Protocol）。 IP地址是通過IP協(xié)議來實現(xiàn)的。IPv4（v4是版本號）協(xié)議保證了一個IP地址在Internet中對應唯一的一臺主機；每臺主機都必須有IP地址，每個IP地址都具有唯一性與通用地址格式。 所有IP地址都由國際組織NIC（Network Information Center）負責統(tǒng)一分配的，目前全世界共有三個這樣的網(wǎng)絡信息中心：InterNIC（負責美國及其他地區(qū)）；ENIC（負責歐洲地區(qū)）；AP

6、NIC（負責亞太地區(qū)）。我國申請IP地址要通過APNIC。APNIC的總部設(shè)在日本東京大學。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.2 IP5.1.2 IP地址結(jié)構(gòu)及表示地址結(jié)構(gòu)及表示IP地址的結(jié)構(gòu) 在日常生活中要找某個地方，首先要知道這個地方的地址。實際上地址的表達方式中就包含了某種層次結(jié)構(gòu)。 例如，河北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院的地址是“河北省石家莊市紅旗大街626號”，該地址所包含的層次結(jié)構(gòu)是：第一層，所在省份河北?。坏诙?，所在城市石家莊；第三層，所在街道紅旗大街；第四層，門牌號626號。 類似地，IP地址也采用了層次結(jié)構(gòu)的表達方式

7、。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.2 IP5.1.2 IP地址結(jié)構(gòu)及表示地址結(jié)構(gòu)及表示IP地址的結(jié)構(gòu)1. IP1. IP地址的結(jié)構(gòu)地址的結(jié)構(gòu) IP地址結(jié)構(gòu)包含了兩方面：網(wǎng)絡ID和主機ID，即IP地址=網(wǎng)絡ID主機地址 網(wǎng)絡ID（又稱網(wǎng)絡號），用于標識某個網(wǎng)段。在相同的一個網(wǎng)段中，所有IP地址的網(wǎng)絡ID都相同。 主機ID（又稱主機號），用于標識網(wǎng)段內(nèi)的某個節(jié)點。在相同的一個網(wǎng)段中，所有IP地址的網(wǎng)絡ID都相同，但所有IP地址的主機ID必須不相同。 計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相

8、關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.2 IP5.1.2 IP地址結(jié)構(gòu)及表示地址結(jié)構(gòu)及表示IP地址的結(jié)構(gòu)1. IP1. IP地址的結(jié)構(gòu)地址的結(jié)構(gòu) 說明：“主機ID用于標識網(wǎng)段內(nèi)的某個節(jié)點”，這里的“節(jié)點”是指網(wǎng)絡內(nèi)的一個節(jié)點，不能簡單地理解為是一臺計算機。實際上IP地址是分配給計算機網(wǎng)卡的，一臺計算機可以有多個網(wǎng)卡，就可以有多個IP地址，一個網(wǎng)卡就是一個節(jié)點。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.2 IP5.1.2 IP地址結(jié)構(gòu)及表示地址結(jié)構(gòu)及表示IP地址的結(jié)構(gòu)1. IP1. IP地址的結(jié)構(gòu)地址的結(jié)構(gòu)例如，有兩臺計算機，它們的IP地址分別是

9、192.168.100.2和192.168.100.3（它們都屬于C類地址，后面有詳細介紹）， 則這兩臺計算機同屬于一個網(wǎng)絡ID，即同屬于一個網(wǎng)段： 網(wǎng)絡地址（即主機ID全為0，屬于特殊IP地址，后面有詳細介紹）是：192.168.100.0，主機ID則分別是2和3。 在一個網(wǎng)段內(nèi)部，主機ID必須是唯一的。 計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.2 IP5.1.2 IP地址結(jié)構(gòu)及表示地址結(jié)構(gòu)及表示IP地址的結(jié)構(gòu)1. IP1. IP地址的結(jié)構(gòu)地址的結(jié)構(gòu) 說明： 如果有多個IP地址的網(wǎng)絡ID相同，則這些IP地址的設(shè)備是處于同一個網(wǎng)絡

10、中，它們之間的通信通過集線器或交換機連接即可；而且這些IP地址的主機ID必須各不相同，否則，IP地址的網(wǎng)絡ID相同、主機ID也相同，就一定會發(fā)生IP地址沖突。 如果多個IP地址的網(wǎng)絡ID不相同，則這些IP地址的設(shè)備不是處在同一個網(wǎng)絡，它們之間的通信就需要通過路由器來實現(xiàn)。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.2 IP5.1.2 IP地址結(jié)構(gòu)及表示地址結(jié)構(gòu)及表示IP地址的表示表示2.IP2.IP地址的表示地址的表示在 TCP/IP協(xié)議中，IP地址在計算機中采用32個二進制bit表示。 例1：用二進制表示的IP地址是：1000000

11、0.00001010.00000010.00011110。 但是，使用二進制形式表示IP地址，非常不便于人們記憶。因此，通常把32位的IP地址分成四段，每8個二進制bit為一段，每段二進制分別轉(zhuǎn)換為人們習慣的十進制，并且用點隔開，這種表示IP地址的方法又稱“點分十進制表示法”。 例如，在例1中用二進制表示的IP地址，可以用十進制的128.10.2.30表示，如下圖所示。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.2 IP5.1.2 IP地址結(jié)構(gòu)及表示地址結(jié)構(gòu)及表示IP地址的表示表示2.IP2.IP地址的表示地址的表示 說明： 在8位二

12、進制bit中最小的值是00000000，與其對應的十進制數(shù)為0；在8位二進制bit中最大的值是11111111，與其對應的十進制數(shù)為255。所以采用“點分十進制表示法”表示IP地址時，IP地址每段數(shù)值的取值范圍是0255。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.3 IP5.1.3 IP地址的分類地址的分類由于IP地址由32個二進制數(shù)組成，一共有232=4294967296個IP地址，要想管理好這些數(shù)量龐大的IP地址是非常困難的。因此為了便于管理，Internet管理委員會將232=4294967296個IP地址分為了A、B、C、D

13、、E五類地址。 在這五類地址的每一類中，又定義了網(wǎng)絡ID和主機ID各占用總32位地址中的多少位。也就是說，在每一類的IP地址中規(guī)定了可以容納多少個網(wǎng)絡，以及在這些網(wǎng)絡中可以容納多少臺主機。 在五類地址中，最常用的是AC類，DE類很少用。D類地址是多播地址或組播地址，用于實驗室科研；E類地址是保留地址，以備IP地址不夠用。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.3 IP5.1.3 IP地址的分類地址的分類A A類地址類地址1. A1. A類地址類地址 A類IP地址的第1字節(jié)表示網(wǎng)絡ID，后3個字節(jié)表示主機ID。其中在網(wǎng)絡ID的第1字

14、節(jié)中，第1位為“0”，接下來的7位（第2位到第8位結(jié)束）表示網(wǎng)絡ID。 在A類地址的網(wǎng)絡中，最大網(wǎng)絡ID數(shù)共有271=126個，即范圍為00000001011111110，如果用十進制表示，則是在1126之間（0和127留作它用）；在每個網(wǎng)絡ID（網(wǎng)段）內(nèi)，可容納的最大主機數(shù)是2242=16777214臺（可見是個龐大的網(wǎng)絡）。 計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.2 IP5.1.2 IP地址結(jié)構(gòu)及表示地址結(jié)構(gòu)及表示1. A1. A類地址類地址說明：2242中的減2是因為：n如果主機ID全為“0”（屬于特殊的IP地址），則表示

15、該地址是網(wǎng)絡地址；n主機ID全為“1”（屬于特殊的IP地址），即表示是廣播地址。這兩個地址屬于特殊IP地址（下面有具體介紹），一般不分配給主機，所以某個網(wǎng)段內(nèi)的最大主機數(shù)應從所有主機數(shù)中減去網(wǎng)絡地址和廣播地址這兩個地址。 例如，10.1.1.1、126.1.1.1是A類地址，其網(wǎng)絡地址（主機ID全為0）分別表示為10.0.0.0、126.0.0.0。 如果第1位數(shù)大于126，就不屬于A類地址，如192.1.1.1就不屬于A類地址。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.2 IP5.1.2 IP地址結(jié)構(gòu)及表示地址結(jié)構(gòu)及表示B類地址2

16、. B2. B類地址類地址 B類地址前2個字節(jié)表示網(wǎng)絡ID，后2個字節(jié)表示主機ID。其中在網(wǎng)絡ID的第1個字節(jié)的前2位設(shè)為“10”，接下來的14位（從第3位到第16位結(jié)束）表示網(wǎng)絡ID。 如果用十進制表示，B類地址的第一個字節(jié)在128191之間，即表示B類網(wǎng)絡最大的網(wǎng)絡ID允許有16384個，且每個網(wǎng)絡ID（網(wǎng)段）擁有66534個主機。 例如，172.168.1.1就是B類地址，其網(wǎng)絡地址（主機ID全為0）是172.168.0.0。 計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.2 IP5.1.2 IP地址結(jié)構(gòu)及表示地址結(jié)構(gòu)及表示C類地

17、址3. C3. C類地址類地址 C類地址前3個字節(jié)表示網(wǎng)絡ID，后1個字節(jié)表示主機ID。其中在網(wǎng)絡ID的第1個字節(jié)的前兩位設(shè)為“110”，接下來的21位（從第4位到第24位結(jié)束）表示網(wǎng)絡ID。 C類地址是最常用的地址。 如果用十進制表示，C類地址的第1個字節(jié)在192223之間，即表示C類網(wǎng)絡最大的網(wǎng)絡ID允許有2097152個，且每個網(wǎng)絡ID（網(wǎng)段）擁有254臺主機。 例如，202.18.16.11就是C類地址，其網(wǎng)絡地址（主機ID全為0）是202.18.16.0，主機ID是11。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.2 IP5

18、.1.2 IP地址結(jié)構(gòu)及表示地址結(jié)構(gòu)及表示IP地址的五種分類方法示意圖。 計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.2 IP5.1.2 IP地址結(jié)構(gòu)及表示地址結(jié)構(gòu)及表示常用的A、B、C 三類IP地址可以容納的網(wǎng)絡ID數(shù)和主機數(shù)。 計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.4 5.1.4 特殊特殊IPIP地址地址私有地址與公有地址 特殊IP地址是為特殊目的而保留的，不能用于標識網(wǎng)絡設(shè)備。1.1.私有地址與公有地址私有地址與公有地址 IP地址按不同的使用范圍，可分為公有地址（

19、又稱公網(wǎng)地址）和私有地址（又稱私網(wǎng)地址）。其中“公有地址”是可以直接連接互聯(lián)網(wǎng)的IP地址，“私有地址”只能在某個企業(yè)或機構(gòu)的內(nèi)部網(wǎng)絡（內(nèi)部局域網(wǎng)）中使用。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.4 5.1.4 特殊特殊IPIP地址地址私有地址與公有地址（1）私有地址。 私有地址是不能夠在互聯(lián)網(wǎng)上使用的地址。 也就是說，如果在一個連接互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡節(jié)點上使用了私有IP地址，那么該節(jié)點將不能和互聯(lián)網(wǎng)上的任何其他節(jié)點通信，因為互聯(lián)網(wǎng)的其他節(jié)點會認為該節(jié)點使用了一個非法的IP地址。 在IP地址的A、B、C類地址中，分別留出了三塊IP地址空間

20、（1個A類地址段，16個B類地址段，256個C類地址段）作為私有的內(nèi)部使用的地址。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.4 5.1.4 特殊特殊IPIP地址地址私有地址與公有地址 由于私有IP地址無法直接連接互聯(lián)網(wǎng)，因此，如果要使用私有地址將局域網(wǎng)連接到互聯(lián)網(wǎng)，則需要將私有地址轉(zhuǎn)換為公有地址。這如同一個單位的內(nèi)部電話號碼，只能在單位內(nèi)部通話使用，如果要與單位外部通話，則必須通過單位的總機撥出。 將私有地址轉(zhuǎn)換為公有地址的過程，稱為網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換（NAT，Network Address Translation），通常使用路由器執(zhí)行N

21、AT轉(zhuǎn)換。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.4 5.1.4 特殊特殊IPIP地址地址私有地址與公有地址（2）需要私有地址的原因。 其原因就是IP地址資源的緊缺。由于私有地址可以在局域網(wǎng)內(nèi)部重復使用，這樣，就緩解了IP地址資源枯竭的危機。 前面已經(jīng)介紹，IP地址必須是唯一的，而且接入互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備都必須有一個IP地址。IPv4協(xié)議理論上支持40億左右的公有IP地址，但事實上能夠被利用的公有IP地址非常有限。如果每一臺連接互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備都需要一個公有IP地址，那么IPv4是絕對無法分配出這么多地址的。為此，采用私有地址僅供組織內(nèi)部使

22、用的方法，使組織內(nèi)部主機無需唯一的公有 IP 地址，從而節(jié)約IP地址的資源。 計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.4 5.1.4 特殊特殊IPIP地址地址私有地址與公有地址（2）需要私有地址的原因。 如，某單位要管理100臺計算機，要求這些計算機都能夠連接到互聯(lián)網(wǎng)。 理論上，該單位需要購買100個公有IP 地址，才能在接入互聯(lián)網(wǎng)后確保每一臺計算機都有一個唯一的IP 地址。 而事實上，該單位最少只需要購買一個公有IP地址即可。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.

23、4 5.1.4 特殊特殊IPIP地址地址 簡單地理解，在獲得一個公有IP地址后（如61.188.2.33），將該公有IP地址配置給路由器，至此，路由器就獲得了一個獨一無二的公有IP地址。 而100臺計算機組建了一個內(nèi)部局域網(wǎng)，局域網(wǎng)內(nèi)部使用的是私有IP地址（192.168.1.2192.168.1.101）。再將100臺計算機組建的局域網(wǎng)連接至路由器。此時，如果外界要給這100臺計算機的其中一臺發(fā)送信息，會先發(fā)送到路由器上，路由器會再轉(zhuǎn)發(fā)給目標計算機，即路由器進行NAT轉(zhuǎn)換。 說明：關(guān)于路由器的NAT功能，會在今后的專業(yè)課程中專門介紹。 計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1

24、IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.4 5.1.4 特殊特殊IPIP地址地址 說明： 對于規(guī)模大的網(wǎng)絡，可以使用A類私有地址，可容納1600萬以上的私有地址； 對于中型網(wǎng)絡，可以使用B類私有地址，提供的地址超過65000個； 小型企業(yè)和家庭網(wǎng)絡一般使用單一的C類私有地址，最多可容納254臺主機。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.4 5.1.4 特殊特殊IPIP地址地址公有地址公有地址（3）公有地址。 與私有地址相反，用于Internet中的IP地址稱之為公有地址（Public Address）,通過公有地址可直接

25、訪問互聯(lián)網(wǎng)。 公有地址由InterNIC（Internet Network Information Center因特網(wǎng)信息中心）負責。公有地址分類如表所示。 計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.4 5.1.4 特殊特殊IPIP地址地址直接廣播地址和有限廣播地址直接廣播地址和有限廣播地址 2. 2. 直接廣播地址和有限廣播地址直接廣播地址和有限廣播地址 廣播地址是一種特殊形式的IP地址。所謂“廣播”，是指同時向某個網(wǎng)段上所有的主機發(fā)送信息。 廣播地址分兩種：直接廣播地址、有限廣播地址。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與

26、應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.4 5.1.4 特殊特殊IPIP地址地址直接廣播地址和有限廣播地址直接廣播地址和有限廣播地址（1）直接廣播地址。 直接廣播地址是：一個有效的網(wǎng)絡ID和表示主機ID部分的bit位全為“1”，即它指定了網(wǎng)絡ID所指定的網(wǎng)段中的“所有主機”。也就是說，一個直接廣播數(shù)據(jù)包將被發(fā)送到網(wǎng)絡ID所指定網(wǎng)段內(nèi)的所有主機。例如，192.45.255.255就是B類地址中的一個直接廣播地址。 直接廣播數(shù)據(jù)包被發(fā)送到網(wǎng)絡地址為192.45.0.0網(wǎng)段的所有主機。類似地，168.123.255.255、202.118.26.255也都是直接廣播地址。計算機網(wǎng)

27、絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.4 5.1.4 特殊特殊IPIP地址地址直接廣播地址和有限廣播地址直接廣播地址和有限廣播地址（2）有限廣播地址。 有限廣播地址（又稱本地廣播地址），即IP地址中32 bit二進制數(shù)全為“1”的IP地址（255.255.255.255）。有限廣播將廣播限制在本地網(wǎng)絡范圍內(nèi)，它用于向本地網(wǎng)絡中的所有主機發(fā)送有限廣播數(shù)據(jù)包。 對本機來說，IP地址255.255.255.255是指本網(wǎng)段內(nèi)的所有主機。 當主機不知道本機所處的網(wǎng)絡時（如主機的啟動過程中），甚至連它自己的IP地址也還不知道時，只能采用有限廣播方

28、式，希望從網(wǎng)絡IP地址服務器處獲得一個IP地址。 任何情況下，路由器都會禁止轉(zhuǎn)發(fā)目的地址為有限廣播地址（255.255.255.255）的數(shù)據(jù)包，這樣的數(shù)據(jù)包僅僅會出現(xiàn)在本地網(wǎng)絡中。 說明：有限廣播的數(shù)據(jù)包里不包含自己的IP地址，而直接廣播包含自身的IP地址。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.4 5.1.4 特殊特殊IPIP地址地址3.3.“0 0”地址地址 如果IP地址中32 bit二進制數(shù)全為“0”時（0.0.0.0），代表所有的主機，即表示整個網(wǎng)絡。 它表示了這樣的一個集合：所有不清楚的目的網(wǎng)絡和目的主機。所謂“不清楚

29、”是指既不知道網(wǎng)絡ID，也不知道主機ID。 若主機想在本網(wǎng)內(nèi)通信，但又不知道本網(wǎng)的網(wǎng)絡ID，那么可以利用0.0.0.0 地址。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.4 5.1.4 特殊特殊IPIP地址地址4. 4. 回送地址回送地址 127.x.x.x即是回送地址。其中x可以是任何數(shù)?；厮偷刂肥侵副緳C，即指將信息回傳給自己。 計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.4 5.1.4 特殊特殊IPIP地址地址5. 5. 小結(jié)小結(jié) IP地址根據(jù)網(wǎng)絡ID和主機ID的數(shù)量分為

30、A、B、C三類。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.5 5.1.5 子網(wǎng)模式下的子網(wǎng)模式下的IPIP地址結(jié)構(gòu)地址結(jié)構(gòu) IP地址分為A、B、C、D、E五類，其中A、B、C三類地址最為常用。 通常，A類地址分配給大型服務提供商使用，B類地址分配給大公司使用，C類地址分配給一般用戶使用。但這樣的分配方式會造成大量IP地址的浪費。 例如，一個C類地址最多可容納254臺主機，但如果主機數(shù)量只有100臺，則多余的254100=154個IP地址將不能再使用，就被浪費掉了。因此，為了節(jié)省IP地址，將一個有類網(wǎng)絡（A、B、C類）再劃分為若干個小

31、網(wǎng)絡。這樣，便產(chǎn)生了子網(wǎng)與子網(wǎng)掩碼?！白泳W(wǎng)”是指把一個有類的網(wǎng)絡地址，再劃分成若干個小的網(wǎng)段，這些網(wǎng)段即稱為子網(wǎng)。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.5 5.1.5 子網(wǎng)模式下的子網(wǎng)模式下的IPIP地址結(jié)構(gòu)地址結(jié)構(gòu) 如圖所示是一個子網(wǎng)模式下的地址結(jié)構(gòu)。 劃分子網(wǎng)以后，原IP地址模式變成了由三部分組成：網(wǎng)絡ID、子網(wǎng)ID和主機ID。 在原來的IP地址模式中，網(wǎng)絡ID部分就能夠標識一個獨立的物理網(wǎng)絡，而引入子網(wǎng)模式后，需要網(wǎng)絡ID子網(wǎng)ID才能全局唯一地標識一個獨立的物理網(wǎng)絡。也就是說，子網(wǎng)的概念延伸了原網(wǎng)絡ID部分，允許將一個網(wǎng)絡

32、分解為多個子網(wǎng)。 計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.6 5.1.6 什么是子網(wǎng)掩碼什么是子網(wǎng)掩碼 隨著子網(wǎng)的出現(xiàn)，使得擴展后的IP地址具有一定的內(nèi)部層次結(jié)構(gòu)，而且不再是按照標準地址（A類、B類、C類等）來決定IP地址中的網(wǎng)絡ID，需要一個新的值來定義IP地址中哪部分是網(wǎng)絡ID，哪部分是主機ID。這樣，子網(wǎng)掩碼應運而生。 子網(wǎng)掩碼主要用于區(qū)分IP地址中的網(wǎng)絡ID和主機ID。它屏蔽了IP地址的主機部分，從而分離出網(wǎng)絡ID和主機ID。 說明：子網(wǎng)掩碼可以理解為它是一部分透明，一部分不透明的紙條，不透明部分蓋住主機ID（掩住主機ID

33、），透明部分透出網(wǎng)絡ID。 子網(wǎng)掩碼的格式同IP地址一樣，是一個32位的二進制數(shù)，由連續(xù)的“1”和連續(xù)的“0”組成。為了理解的方便，也采用點分十進制表示。 子網(wǎng)掩碼的定義為：對應于IP地址的網(wǎng)絡ID部分，子網(wǎng)掩碼的所有位都設(shè)為“1”，且“1”必須是連續(xù)的（即在連續(xù)的“1”之間不允許有“0”出現(xiàn)）；對應于IP地址的主機ID部分，子網(wǎng)掩碼的所有位都設(shè)為“0”。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.6 5.1.6 什么是子網(wǎng)掩碼什么是子網(wǎng)掩碼 例如，IP地址為192.168.3.1，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0。將255.25

34、5.255.0寫成二進制形式，如圖所示。 圖中，子網(wǎng)掩碼連續(xù)“1”的部分所對應的IP地址部分便是網(wǎng)絡ID，連續(xù)“0”部分所對應的IP地址部分便是主機ID，即網(wǎng)絡ID是192.168.3（網(wǎng)絡地址是192.168.3.0），主機ID是1。 對應地，A、B、C類網(wǎng)絡也都有自己缺省的子網(wǎng)掩碼。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.6 5.1.6 什么是子網(wǎng)掩碼什么是子網(wǎng)掩碼 如下圖所示，A類網(wǎng)絡的第1個字節(jié)表示網(wǎng)絡ID，因此其子網(wǎng)掩碼是255.0.0.0。 計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相

35、關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.6 5.1.6 什么是子網(wǎng)掩碼什么是子網(wǎng)掩碼 下圖所示，B類網(wǎng)絡的前3個字節(jié)表示網(wǎng)絡ID，因此其子網(wǎng)掩碼是255. 255. 255.0。 子網(wǎng)掩碼還可以使用子網(wǎng)掩碼中“1”的位數(shù)來表示。默認情況下，A類地址為8位（8位連續(xù)是“1”），B類地址為16位（16位連續(xù)是“1”），C類地址為24位（24位連續(xù)是“1”）。 例如，A類的某個地址可表示為 12.10.10.3/8，這里的最后一個“8”是說明該地址的子網(wǎng)掩碼有連續(xù)8位是“1”；而199.42.26.0/28表示網(wǎng)絡地址是199.42.26.0，子網(wǎng)掩碼位數(shù)有連續(xù)28位是“1”。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技

36、術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.7 5.1.7 用子網(wǎng)掩碼求出網(wǎng)絡用子網(wǎng)掩碼求出網(wǎng)絡IDID 公式：網(wǎng)絡ID=IP地址and子網(wǎng)掩碼 即將IP地址和子網(wǎng)掩碼進行布爾“與（and）”運算，所得結(jié)果即為網(wǎng)絡ID。 例如，網(wǎng)絡中有一臺主機的IP地址為225.36.25.183，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.240，則其網(wǎng)絡ID是225.36.25.176，運算過程如圖所示。 說明：布爾“與（and）”運算：1and1=1；1and0=0；0and0=0計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.8 I

37、P5.1.8 IP地址類別與子網(wǎng)掩碼關(guān)系地址類別與子網(wǎng)掩碼關(guān)系 例如：IP地址是2.1.1.1，子網(wǎng)掩碼是255.255.255.0，那么IP地址屬于哪一類呢？正確答案是A類。 如下圖所示，IP地址的類別是根據(jù)分類原則進行劃分的，而子網(wǎng)掩碼255.255.255.0只是表示了在這個A類地址中，借用了主機ID的2個字節(jié)作為子網(wǎng)ID。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.8 IP5.1.8 IP地址類別與子網(wǎng)掩碼關(guān)系地址類別與子網(wǎng)掩碼關(guān)系 子網(wǎng)的劃分，實際上就是設(shè)計子網(wǎng)掩碼的過程，即向IP地址中原來表示主機ID的bit位借位，作為子

38、網(wǎng)ID。 由于C類地址最常用，這里僅介紹C類地址的劃分方法。 對于C類地址，它默認的子網(wǎng)掩碼是255.255.255.0，即默認可用主機數(shù)最大是2552=253，即減去網(wǎng)絡地址（255.255.255.0）和廣播地址（255.255.255.255）這兩個特殊地址。 但是，如果在一個小型局域網(wǎng)中，主機數(shù)量達不到253個，則可以根據(jù)要求，將C類地址的主機ID進行再劃分，成為若個子網(wǎng)。也就是說，在一個C類地址主機ID的8位bit中，借位進行劃分子網(wǎng)。這便是C類地址的子網(wǎng)劃分。 子網(wǎng)劃分實際上就是確定子網(wǎng)掩碼。確定子網(wǎng)掩碼就是要確定向原來表示主機ID的bit位要借多少位，即確定子網(wǎng)掩碼連續(xù)“1”的個

39、數(shù)。 注意：子網(wǎng)的bit位必須是由左到右進行定義，即中間不能跳位，要連續(xù)為“1”。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.8 IP5.1.8 IP地址類別與子網(wǎng)掩碼關(guān)系地址類別與子網(wǎng)掩碼關(guān)系 要進行子網(wǎng)劃分，選擇一個可用的子網(wǎng)掩碼，就需要考慮及推斷由這個子網(wǎng)掩碼所決定的子網(wǎng)數(shù)量、有效主機數(shù)量等。下面五個問題是選擇子網(wǎng)掩碼時需要考慮及回答的問題：（1）要劃分多少個子網(wǎng)?（2）每個子網(wǎng)中有多少個主機數(shù)?（3）每個子網(wǎng)的網(wǎng)絡地址（即每個網(wǎng)段的第一個地址）是什么?（4）每個子網(wǎng)的廣播地址（即每個網(wǎng)段的最后一個地址）是什么?（5）每個子網(wǎng)中

40、有效主機范圍是什么? 說明：每個子網(wǎng)的網(wǎng)絡地址是每個子網(wǎng)的第一個地址，每個子網(wǎng)的廣播地址是每個子網(wǎng)的最后一個地址。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.8 IP5.1.8 IP地址類別與子網(wǎng)掩碼關(guān)系地址類別與子網(wǎng)掩碼關(guān)系1. 1. 確定劃分子網(wǎng)數(shù)量確定劃分子網(wǎng)數(shù)量 公式：劃分子網(wǎng)數(shù)量=2x2 其中x是向原表示主機ID所借的位數(shù)（主機位的從左到右），即掩碼中連續(xù)“1”的個數(shù)。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.8 IP5.1.8 IP地址類別與子網(wǎng)掩碼關(guān)系地址類別

41、與子網(wǎng)掩碼關(guān)系 1. 1. 確定劃分子網(wǎng)數(shù)量確定劃分子網(wǎng)數(shù)量 例1：如圖所示，IP地址192.168.5.1，子網(wǎng)掩碼是255.255.255.192；該子網(wǎng)掩碼劃分了多少個子網(wǎng)？ 圖中可看出，完整的子網(wǎng)掩碼是255.255.255.192，即在C類地址表示主機ID的8個bit中，從左到右借用2個bit位（網(wǎng)掩碼“1”的個數(shù)在主機位中是2位），即劃分了222=2個子網(wǎng)。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.8 IP5.1.8 IP地址類別與子網(wǎng)掩碼關(guān)系地址類別與子網(wǎng)掩碼關(guān)系 C類地址子網(wǎng)劃分表，表中列出了所有子網(wǎng)劃分的可能。計算

42、機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.8 IP5.1.8 IP地址類別與子網(wǎng)掩碼關(guān)系地址類別與子網(wǎng)掩碼關(guān)系2. 2. 確定每個子網(wǎng)中的主機數(shù)量確定每個子網(wǎng)中的主機數(shù)量公式：每個子網(wǎng)中主機數(shù)量=2y2。其中，y是非掩碼位的位數(shù)，即子網(wǎng)掩碼中“0”的個數(shù)；減2是因為要減掉子網(wǎng)的網(wǎng)絡地址和廣播地址。例2：例1中主機位的子網(wǎng)掩碼“11000000”中，“0”的個數(shù)決定了每個子網(wǎng)可以有262=642=62臺主機。3. 3. 確定每個子網(wǎng)的網(wǎng)絡地址確定每個子網(wǎng)的網(wǎng)絡地址每個子網(wǎng)的網(wǎng)絡地址（每個子網(wǎng)的開始地址）是以掩碼塊大小做增量計算的。其中，掩

43、碼塊大小=256十進制的子網(wǎng)掩碼。例3：例1中子網(wǎng)掩碼是255.255.255.192，則掩碼塊大小=256192=64。因此，第一個子網(wǎng)網(wǎng)絡地址是192.168.10.64，第二個子網(wǎng)網(wǎng)絡地址是192.168.10.128。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.8 IP5.1.8 IP地址類別與子網(wǎng)掩碼關(guān)系地址類別與子網(wǎng)掩碼關(guān)系4. 4. 確定每個子網(wǎng)的廣播地址確定每個子網(wǎng)的廣播地址 公式：每個子網(wǎng)的廣播地址=下個子網(wǎng)號1。 例4：在例1中，有兩個廣播地址： 第一個廣播地址：下個子網(wǎng)網(wǎng)絡地址1=1281=127，即192.16

44、8.5.127； 第二個廣播地址：下個子網(wǎng)網(wǎng)絡地址1=（12864）1=191，即192.168.5.191。 注意：最后子網(wǎng)的廣播地址將總是255。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.8 IP5.1.8 IP地址類別與子網(wǎng)掩碼關(guān)系地址類別與子網(wǎng)掩碼關(guān)系5. 5. 確定有效主機范圍確定有效主機范圍公式：有效主機范圍=每個子網(wǎng)的網(wǎng)絡地址1每個子網(wǎng)的廣播地址1即有效主機范圍是介于各個子網(wǎng)之間的取值，并減去全“0”和全“l(fā)”的主機ID。例5：例1中的有效主機范圍是：第一個子網(wǎng)主機地址范圍是192.168.5.65 192.168.1

45、0.126；第二個子網(wǎng)主機地址范圍是192.168.5.129 192.168.10.190。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.8 IP5.1.8 IP地址類別與子網(wǎng)掩碼關(guān)系地址類別與子網(wǎng)掩碼關(guān)系6. 6. 小結(jié)小結(jié) IP地址192.168.5.1，子網(wǎng)掩碼255.255.255.192，總結(jié)例1和例5，子網(wǎng)劃分結(jié)果如下：（1）根據(jù)子網(wǎng)掩碼可分兩個子網(wǎng)；（2）兩個子網(wǎng)的最大主機數(shù)可有：262=62個；（3）兩個子網(wǎng)的網(wǎng)絡地址分別是：掩碼增量=256192=64，即第一個子網(wǎng)號是192.168.5.64, 第二個子網(wǎng)號是192

46、.168.5.128；（4）廣播地址：由于廣播地址=下個子網(wǎng)網(wǎng)絡地址1，因此兩個子網(wǎng)的廣播地址分別是192.168.5.127 和192.168.5.191；（5）有效主機范圍： 第一個子網(wǎng)主機地址范圍是：192.168.5.65192.168.5.126； 第二個子網(wǎng)主機地址范圍是：192.168.5.129192.168.5.190。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.1 IP5.1 IP地址相關(guān)知識地址相關(guān)知識5.1.8 IP5.1.8 IP地址類別與子網(wǎng)掩碼關(guān)系地址類別與子網(wǎng)掩碼關(guān)系 最終劃分子網(wǎng)后的網(wǎng)絡拓撲圖計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.2 5.

47、2 虛擬局域網(wǎng)相關(guān)知識虛擬局域網(wǎng)相關(guān)知識本節(jié)概述本節(jié)概述 目前，交換機中大量使用了虛擬局域網(wǎng)（目前，交換機中大量使用了虛擬局域網(wǎng)（VLAN）技術(shù)。）技術(shù)。 VLAN技術(shù)在后面有專門的專業(yè)課介紹，這里僅僅介紹技術(shù)在后面有專門的專業(yè)課介紹，這里僅僅介紹VLAN相關(guān)基本概念。一提到相關(guān)基本概念。一提到VLAN，一定會涉及廣播域及廣播，一定會涉及廣播域及廣播風暴問題。風暴問題。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.2 5.2 虛擬局域網(wǎng)相關(guān)知識虛擬局域網(wǎng)相關(guān)知識本節(jié)學習內(nèi)容本節(jié)學習內(nèi)容5.2.1 5.2.1 廣播域與廣播風暴廣播域與廣播風暴5.2.2 VLAN5.2.2 VLAN基本概念

48、基本概念5.2.3 VLAN5.2.3 VLAN主要功能主要功能5.2.4 VLAN5.2.4 VLAN劃分方法分類劃分方法分類5.2.5 5.2.5 單交換機劃分單交換機劃分VLANVLAN步驟步驟計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.2 5.2 虛擬局域網(wǎng)相關(guān)知識虛擬局域網(wǎng)相關(guān)知識5.2.1 5.2.1 廣播域與廣播風暴廣播域與廣播風暴什么是廣播域什么是廣播域 交換機雖然解決了沖突域的問題，即交換機隔離了沖突域，但交換機沒有隔離廣播域，交換機的所有端口依然處在同一個廣播域。 1. 1. 什么是廣播域什么是廣播域 在第4章中已介紹了什么是沖突域。沖突域是指所有設(shè)備所共享的介質(zhì)范

49、圍。一個集線器的所有端口同處于一個沖突域，一個交換機的每一個端口是一個沖突域。 而廣播域指的是能接收到廣播數(shù)據(jù)包的主機范圍（廣播數(shù)據(jù)包通常采用廣播地址發(fā)送，即主機ID全為“1”的地址）。 處于同一個網(wǎng)絡的所有設(shè)備位于同一個廣播域。也就是說，所有的廣播信息會播發(fā)到網(wǎng)絡的每一個端口（即使交換機也不能阻止廣播信息的傳播）。 從廣播域的定義和交換機的特性可以看出，交換機的所有端口雖然在不同的沖突域，但仍然同處一個廣播域。 計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.2 5.2 虛擬局域網(wǎng)相關(guān)知識虛擬局域網(wǎng)相關(guān)知識5.2.1 5.2.1 廣播域與廣播風暴廣播域與廣播風暴什么是廣播域什么是廣播域

50、在第4章已經(jīng)介紹過，交換機的工作原理是依據(jù)MAC地址表做數(shù)據(jù)幀單點轉(zhuǎn)發(fā)，因此，在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時，每個端口所連接的計算機之間不受影響。但如果交換機在MAC地址表中沒有找到 MAC地址與端口映射，就需要發(fā)送廣播給交換機端口連接的所有計算機，以此獲得目標MAC地址與端口的映射關(guān)系。 也就是說，連接在交換機上的設(shè)備同處一個廣播域，但不屬于同一個沖突域，交換機的每個端口是一個沖突域，如圖所示。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.2 5.2 虛擬局域網(wǎng)相關(guān)知識虛擬局域網(wǎng)相關(guān)知識5.2.1 5.2.1 廣播域與廣播風暴廣播域與廣播風暴什么是廣播風暴什么是廣播風暴2. 2. 什么是廣播風暴什么是廣

51、播風暴 廣播風暴是指大量廣播數(shù)據(jù)充斥了網(wǎng)絡，占用了大量的網(wǎng)絡帶寬，導致了網(wǎng)絡無法正常運行，甚至造成了網(wǎng)絡的徹底癱瘓。理解幀的傳輸方式可幫助理解“廣播風暴”。幀的傳輸方式： 有單播幀（Unicast Frame） 多播幀（Multicast Frame） 廣播幀（Broadcast Frame） 計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.2 5.2 虛擬局域網(wǎng)相關(guān)知識虛擬局域網(wǎng)相關(guān)知識5.2.1 5.2.1 廣播域與廣播風暴廣播域與廣播風暴什么是廣播風暴什么是廣播風暴（1）單播幀：單播幀也稱“點對點”通信。單播幀的接收和傳遞只在兩個節(jié)點之間進行。 幀的目的MAC地址就是對方的MAC地址

52、，網(wǎng)絡設(shè)備（指交換機和路由器）根據(jù)幀中的目的MAC地址，將幀轉(zhuǎn)發(fā)出去，如圖所示。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.2 5.2 虛擬局域網(wǎng)相關(guān)知識虛擬局域網(wǎng)相關(guān)知識5.2.1 5.2.1 廣播域與廣播風暴廣播域與廣播風暴什么是廣播風暴什么是廣播風暴 （2）多播幀：多播幀可以理解為一個人向多個人（但不是所有人）說話。多播幀能夠提高通話的效率。 多播幀占網(wǎng)絡中的比重并不大，主要應用于網(wǎng)絡設(shè)備內(nèi)部通信、網(wǎng)上視頻會議和網(wǎng)上視頻點播等。多播幀示意圖如圖所示。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.2 5.2 虛擬局域網(wǎng)相關(guān)知識虛擬局域網(wǎng)相關(guān)知識5.2.1 5.2.1 廣播域與

53、廣播風暴廣播域與廣播風暴什么是廣播風暴什么是廣播風暴 （3）廣播幀：可以理解為一個人對在場所有人說話。廣播幀能夠提高通話效率，信息一下子就可以傳遞到全體。 在廣播幀中，幀中的目的MAC地址是“FF.FF.FF.FF.FF.FF”，代表網(wǎng)絡上所有設(shè)備網(wǎng)卡的MAC地址，如圖所示。 計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.2 5.2 虛擬局域網(wǎng)相關(guān)知識虛擬局域網(wǎng)相關(guān)知識5.2.1 5.2.1 廣播域與廣播風暴廣播域與廣播風暴什么是廣播風暴什么是廣播風暴 廣播幀在網(wǎng)絡中是必不可少的，它在網(wǎng)絡中起著非常重要的作用，是作為發(fā)現(xiàn)未知設(shè)備的主要手段。 例如，交換機就是利用廣播手段進行MAC地址學習

54、的。同單播和多播相比，廣播幾乎占用了子網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)絡的所有帶寬。網(wǎng)絡中不能長時間出現(xiàn)大量的廣播幀，否則就會出現(xiàn)所謂的“廣播風暴”，這如同在會場上只能有一個人發(fā)言，如果所有人都同時發(fā)言的話，就會造成會場一片混亂。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.2 5.2 虛擬局域網(wǎng)相關(guān)知識虛擬局域網(wǎng)相關(guān)知識5.2.1 5.2.1 廣播域與廣播風暴廣播域與廣播風暴引起廣播風暴主要原因引起廣播風暴主要原因 3. 3. 引起廣播風暴主要原因引起廣播風暴主要原因 引起廣播風暴的原因有很多，主要原因有以下幾點。（1）網(wǎng)卡損壞造成：設(shè)備損壞的網(wǎng)卡，會不停地向交換機發(fā)送大量的數(shù)據(jù)包，產(chǎn)生了大量無用的數(shù)據(jù)包，導致

55、了廣播風暴的產(chǎn)生。（2）網(wǎng)絡環(huán)路造成：網(wǎng)絡環(huán)路的產(chǎn)生，一般是由于一條物理網(wǎng)絡線路的兩端，同時接在了一臺網(wǎng)絡設(shè)備中。例如，將一條雙絞線，兩端插在同一個交換機的不同端口上，便導致了典型的網(wǎng)絡環(huán)路。（3）網(wǎng)絡病毒造成：網(wǎng)絡病毒的傳播，會損耗大量的網(wǎng)絡帶寬，引起網(wǎng)絡堵塞，引起廣播風暴。 （4）黑客軟件造成：黑客軟件對內(nèi)部網(wǎng)絡進行攻擊，也會引起廣播風暴。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.2 5.2 虛擬局域網(wǎng)相關(guān)知識虛擬局域網(wǎng)相關(guān)知識5.2.2 VLAN5.2.2 VLAN基本概念基本概念 廣播風暴能導致網(wǎng)絡性能下降，甚至網(wǎng)絡癱瘓，那么怎樣才能夠避免廣播風暴呢？ 首先想到的就是減少廣播

56、域內(nèi)的主機數(shù)量，縮小廣播域。 虛擬局域網(wǎng)（VLAN，Virtual Local Area Network），是一種專門為隔離二層廣播報文設(shè)計的VLAN技術(shù)，是將局域網(wǎng)從邏輯上劃分為不同的網(wǎng)段，而不是從物理上劃分網(wǎng)段的技術(shù)。它是從邏輯上把網(wǎng)絡資源和網(wǎng)絡用戶，按照一定的原則進行劃分，把一個物理上的網(wǎng)絡劃分成多個小的邏輯網(wǎng)絡，這些小的邏輯網(wǎng)絡就形成了各自小的廣播域，從而隔離了大的廣播域。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.2 5.2 虛擬局域網(wǎng)相關(guān)知識虛擬局域網(wǎng)相關(guān)知識5.2.2 VLAN5.2.2 VLAN基本概念基本概念 下面是VLAN劃分廣播域的一個說明，分兩部分。 如圖所示的

57、是第一部分：如果將兩個部門財務處、開發(fā)部的網(wǎng)絡獨立，則這兩個部門不能互訪，為了使這兩個部門能相互訪問，將這兩個部門的網(wǎng)絡設(shè)在一個網(wǎng)絡中，且采用交換機將它們連接在一起，以便相互訪問，但又產(chǎn)生了其他問題：增大了廣播域和廣播流量，即出現(xiàn)了廣播風暴問題。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.2 5.2 虛擬局域網(wǎng)相關(guān)知識虛擬局域網(wǎng)相關(guān)知識5.2.2 VLAN5.2.2 VLAN基本概念基本概念 如圖所示是第二部分：采用VLAN技術(shù)，使原來兩個部門的一個物理網(wǎng)絡，從邏輯上分為兩個網(wǎng)絡，即分隔了廣播域，形成各自小的廣播域，使廣播報文不能跨越廣播域傳送。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基

58、礎(chǔ)與應用5.2 5.2 虛擬局域網(wǎng)相關(guān)知識虛擬局域網(wǎng)相關(guān)知識5.2.2 VLAN5.2.2 VLAN基本概念基本概念 又例如：如果財務處設(shè)在1樓，辦公室設(shè)在3樓，開發(fā)部的一部分設(shè)在3樓，另一部分設(shè)在6樓。 對于這種分布在不同物理位置的部門，采用VLAN技術(shù)，可不改變?nèi)魏尾季€、插拔交換機端口，即可輕松地對各部門進行廣播域隔離。 有圖所示中，將與財務處連接的交換機端口劃到財務處的VLAN1中；將與辦公室連接的交換機端口劃到辦公室的VLAN2中；將與開發(fā)部連接的交換機端口劃到開發(fā)部的VLAN3中，即可分隔廣播域了，非常簡單方便，無需做任何物理改變。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.

59、2 5.2 虛擬局域網(wǎng)相關(guān)知識虛擬局域網(wǎng)相關(guān)知識5.2.2 VLAN5.2.2 VLAN基本概念基本概念 VLAN相關(guān)概念總結(jié)如下：（1）VLAN是一個在物理網(wǎng)絡上，根據(jù)用途、工作組、應用等進行邏輯劃分的虛擬局域網(wǎng)絡，與用戶的物理位置沒有關(guān)系。（2）VLAN中的網(wǎng)絡用戶通過交換機進行通信。一個VLAN中的成員看不到另一個VLAN中的成員。（3）VLAN技術(shù)主要應用于交換機，但并不是所有交換機都具有此功能，只有支持VLAN協(xié)議的交換機才可使用此功能。（4）一個VLAN內(nèi)的主機想要同另一個VLAN內(nèi)的主機進行通信時，必須通過三層設(shè)備（如路由器）才能實現(xiàn)。因為不同VLAN邏輯上就是不同的網(wǎng)絡，不同的

60、網(wǎng)絡連接應采用路由器連接。計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡技術(shù)基礎(chǔ)與應用技術(shù)基礎(chǔ)與應用5.2 5.2 虛擬局域網(wǎng)相關(guān)知識虛擬局域網(wǎng)相關(guān)知識5.2.3 VLAN5.2.3 VLAN主要功能主要功能 VLAN主要功能有以下幾方面。（1）提高通信效果。同一個交換機上的設(shè)備，如果處于不同的VLAN，彼此也不能互相通信。這樣，通信流量被局限于本地的VLAN中，不會對其他VLAN產(chǎn)生干擾。（2）控制廣播風暴。處于同一個VLAN中的所有設(shè)備屬于同一個廣播域，處于不同VLAN中的設(shè)備，即使是在同一個交換機上，也不屬于同一個廣播域，從而在規(guī)模較大的網(wǎng)絡中，消除了廣播域產(chǎn)生的條件。 （3）確保網(wǎng)絡安全。不同VLAN間無法隨意