第三章IP地址的規(guī)劃與配置

1.3：IP地址的規(guī)劃與分配信息管理學(xué)院思考在現(xiàn)實生活中，生活在不同地方的兩個人如果想了解彼此情況的話，有哪些辦法？推理：在網(wǎng)絡(luò)中的這些計算機(jī)，它們之間是如何通信？教學(xué)要求教學(xué)重點：掌握IP地址的分類掌握子網(wǎng)劃分的方法常見IP地址故障的解決方法補(bǔ)充：相關(guān)子網(wǎng)劃分案例能力目標(biāo)：能夠識別IP地址的分類學(xué)會IP地址的配置掌握子網(wǎng)的劃分與計算項目提出項目：B05-302室有計算機(jī)40臺，為確保實驗室的安全，在地址設(shè)置時要求盡可能不浪費(fèi)，請給本室分配合理的IP地址？IPV4掌握IPV4的分類學(xué)會IPV4的計算及應(yīng)用掌握地址的測試IPV4采用點分十進(jìn)制表示形式，共4個字節(jié)占32位。如：192.0.0.111000000.00000000.00000000.00000001IP的結(jié)構(gòu)體系172. 16.2.166TCP/IP技術(shù)探討（僅以Ipv4為例）前一頁后一頁“點分十進(jìn)制法”：表示IP地址A類地址：B類地址：C類地址：D類地址:用于多點傳送

E類地址:

用于實驗開發(fā)與研究N--為網(wǎng)絡(luò)段分配的比特位置H--為工作站分配的比特位置IP地址按類分配TCP/IP技術(shù)探討前一頁后一頁IP地址分類TCP/IP技術(shù)探討A類地址：B類地址：C類地址：前一頁后一頁二進(jìn)制和十進(jìn)制1 0 0 0 0 0 0 0 = 1281 1 0 0 0 0 0 0 = 1921 1 1 0 0 0 0 0 = 2241 1 1 1 0 0 0 0 = 2401 1 1 1 1 0 0 0 = 2481 1 1 1 1 1 0 0 = 2521 1 1 1 1 1 1 0 = 2541 1 1 1 1 1 1 1 = 255128 64 32 16 8 4 2 1TCP/IP技術(shù)探討前一頁后一頁IP地址分類TCP/IP技術(shù)探討前一頁后一頁第一字節(jié)的數(shù)字范圍：0…….127=1----126七位二進(jìn)制的最大數(shù)字為127，既：1111111=127A類地址：IP類別與首位字節(jié)關(guān)系：IP地址分類TCP/IP技術(shù)探討前一頁后一頁第一個字節(jié)的數(shù)字范圍：128---128+63=128---191六位二進(jìn)制的最大數(shù)字為63；既：111111=63B類地址：IP類別與首位字節(jié)關(guān)系：IP地址分類TCP/IP技術(shù)探討C類地址：前一頁后一頁第一個字節(jié)的數(shù)字范圍：128+64---192+31=192---223五位二進(jìn)制的最大數(shù)字為31；既11111=31IP類別與首位字節(jié)關(guān)系：IP地址分類情況TCP/IP技術(shù)探討A類地址網(wǎng)絡(luò)總數(shù)：126；既：27-2=128-2B類地址網(wǎng)絡(luò)總數(shù)：16384；既：214-2=16384-2C類地址網(wǎng)絡(luò)總數(shù)：2097152；既：221-2

=2097151-2前一頁后一頁IP地址分類一覽表TCP/IP技術(shù)探討前一頁后一頁1、單播地址：該地址分配給某個網(wǎng)絡(luò)上的某個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，該設(shè)備在獲取該地址后，可以利用該地址與其他設(shè)備進(jìn)行點對點通信。惟一分配惟一標(biāo)識。2、組播地址：可以作為某一個子網(wǎng)內(nèi)的一組設(shè)備的地址，適合用于一對多的通信方式。D類地址:為多目地址（Multicastaddress），主要實現(xiàn)一點對多點的傳遞；它常用與X.25和ATM等這類點對點的協(xié)議網(wǎng)絡(luò)中。IP地址分類幾點說明3、廣播地址：在該網(wǎng)段里，主機(jī)號比特全為“1”（或最后八位比特主機(jī)號全為“1”）的地址為該網(wǎng)絡(luò)（或組）的廣播地址。如：102.255.255.255、138.1.2.255.255、198.10.1.2554、網(wǎng)絡(luò)地址：主機(jī)號比特全為“0”的地址為該主機(jī)所在網(wǎng)絡(luò)段的地址（或所在網(wǎng)絡(luò)段子網(wǎng)的地址）。

（用IP地址與子網(wǎng)掩碼相與，得出來的就是網(wǎng)絡(luò)地址）如：102.0.0.0、138.1.0.0、198.10.1.0IP地址分類幾點說明IP地址分類幾點說明5、E類地址:用于將來擴(kuò)展和實驗開發(fā)與研究。6、127.x.x.x和127.0.0.1為回環(huán)地址和本地軟件回送測試（loop-backtest)之用，即保留不分配。7、全0地址：0.0.0.0常用于代表缺省網(wǎng)絡(luò)，在路由器表中用于構(gòu)造缺省路徑。TCP/IP技術(shù)探討前一頁后一頁私有地址（1）10.0.0.0/810.0.0.0/8私有網(wǎng)絡(luò)是A類網(wǎng)絡(luò)，允許有效IP地址范圍從10.0.0.1至10.255.255.254。10.0.0.0/8私有網(wǎng)絡(luò)有24位主機(jī)標(biāo)識。（2）172.16.0.0/12172.16.0.0/12私有網(wǎng)絡(luò)可以被認(rèn)為是16位B類網(wǎng)絡(luò)，能夠應(yīng)用于私人組織里的任一子網(wǎng)方案。172.16.0.0/12私有網(wǎng)絡(luò)允許下列有效的IP地址范圍：172.16.0.1至172.31.255.254。（3）192.168.0.0/16192.168.0.0/16私有網(wǎng)絡(luò)可以被認(rèn)為是C類網(wǎng)絡(luò)ID，可用于私人組織里的任一子網(wǎng)方案。192.168.0.0/16私有網(wǎng)絡(luò)允許使用下述有效IP地址范圍：192.168.0.1至192.168.255.254。

IP地址分類練習(xí)IP地址地址類別網(wǎng)絡(luò)比特主機(jī)比特10.2.1.1128.63.2.100201.222.5.64192.6.141.2130.113.64.16256.241.201.10A10.0.0.00.2.1.1B128.63.0.00.0.2.100C201.222.5.00.0.0.64C192.6.141.00.0.0.2B130.113.0.00.0.64.16不存在的TCP/IP技術(shù)探討前一頁后一頁課堂練習(xí)某辦公室現(xiàn)有計算機(jī)6臺，請組建實驗室局域網(wǎng)，用什么拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)？并實現(xiàn)資源共享？分配地址？設(shè)置地址？驗證？PING

IPv6協(xié)議

1、IPv6的研究背景

由于IPv4本身存在一些局限性，因而面臨著以下問題。⑴IP地址的消耗引起地址空間不足：IP地址只有32位,可用的地址有限，最多接入的主機(jī)數(shù)不超過232。⑵IPv4缺乏對服務(wù)質(zhì)量優(yōu)先級、安全性的有效支持。⑶lPv4協(xié)議配置復(fù)雜,

特別是隨著個人移動計算機(jī)設(shè)備上網(wǎng)、網(wǎng)上娛樂服務(wù)的增加、多媒體數(shù)據(jù)流的加入,以及出于安全性等方面的需求，迫切要求新一代IP協(xié)議的出現(xiàn)。

為此,互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組IETE開始著手下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的制定工作。IETE于1991年提出了請求說明，1994年9月提出了正式草案，1995年底確定了IPng的協(xié)議規(guī)范,被稱為“IPv6”，1995年12月開始進(jìn)入Internet標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。與IPV4相比IPV6具有以下優(yōu)勢：一：IPv6具有更大的地址空間。IPv4中規(guī)定IP地址長度為32，最大地址個數(shù)為2^32；而IPv6中IP地址的長度為128，即最大地址個數(shù)為2^128。與32位地址空間相比，其地址空間增加了2^128-2^32個。二：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(wǎng)，大大減小了路由器中路由表的長度，提高了路由器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的速度。

三、IPv6增加了增強(qiáng)的組播（Multicast）支持以及對流的支持（FlowControl），這使得網(wǎng)絡(luò)上的多媒體應(yīng)用有了長足發(fā)展的機(jī)會，為服務(wù)質(zhì)量（QoS，QualityofService）控制提供了良好的網(wǎng)絡(luò)平臺。四：IPv6加入了對自動配置（AutoConfiguration）的支持。這是對DHCP協(xié)議的改進(jìn)和擴(kuò)展，使得網(wǎng)絡(luò)（尤其是局域網(wǎng)）的管理更加方便和快捷。

五：IPv6具有更高的安全性。在使用IPv6網(wǎng)絡(luò)中用戶可以對網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密并對IP報文進(jìn)行校驗，在IPV6中的加密與鑒別選項提供了分組的保密性與完整性。極大的增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的安全性。

IPv6協(xié)議版本優(yōu)先級流標(biāo)記負(fù)載長度下一頭標(biāo)跳數(shù)限制源地址目的地址

3、IPv6擴(kuò)展頭結(jié)構(gòu)IPv6將IPv4首部中選項的功能都放在擴(kuò)展首部中,并將擴(kuò)展首部留給路徑兩端的源站和目的站的主機(jī)來處理,而數(shù)據(jù)報途中經(jīng)過的路由器都不處理這些擴(kuò)展首部,這樣就大大提高了路由器的處理效率。442416881281282、IPv6數(shù)據(jù)報格式

IPv6數(shù)據(jù)報的報頭長度為40字節(jié)（320位），數(shù)據(jù)報格式由8部分組成，如圖3-23所示。

5、IPv6的地址表示

IPv6地址有三種格式,即首選格式、壓縮格式和內(nèi)嵌格式

⑴首選格式：在IPv6中,128位地址采用每16位一段，8段，每段被轉(zhuǎn)換成4位十六進(jìn)制數(shù),并用“：”分隔，結(jié)果用所謂的“冒號十六進(jìn)制數(shù)”來表示。例如二進(jìn)制格式的IPv6地址：

0010000111011010000000001101001100000000000000000010l11110011101100000010101010100000000011111111111111100010100010011110001011010每16位分為一段：

00100001110110100000000011010011000000000000000000101111001110110000001010101010000000001111111111111100010100001001110001011010將每個16位段轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)字，用“：”分隔,結(jié)果如

21DA:00D3:0000:2F3B:02AA:00FF:FE28:9C5A

⑵壓縮格式：用128位表示地址時往往會含有較多0,如4個數(shù)字都是零，可以被省略，用“::”代替。這樣，上述地址就可以表示為：

21DA:00D3::2F3B:02AA:00FF:FE28:9C5A⑶內(nèi)嵌格式：這是作為過渡機(jī)制中使用的一種特殊表示方法。IPv6地址的前面部分使用十六進(jìn)制表示,而后面部分使用IPv4地址的十進(jìn)制表示。例如：

0:0:0:0:0:0:192.168.1.201

或::192.168.1.201

0:0:0:0:0:ffff:192.168.1.201或::ffff:192.168.1.201子網(wǎng)技術(shù)

1、子網(wǎng)的劃分雖然網(wǎng)絡(luò)地址類別的劃分為信息傳遞帶來了許多方便,但也帶來了一些問題，比如有的單位雖然獲取了一個A類地址,但永遠(yuǎn)不會有16777214臺主機(jī),這說明IP地址的設(shè)計不盡合理。據(jù)統(tǒng)計，有超過半數(shù)的B類地址所連接的主機(jī)不到50臺，而一個B類網(wǎng)絡(luò)卻可以容納65534臺主機(jī),這就意味著有6萬多個IP地址被浪費(fèi)掉了。這種不合理的地址方案一方面造成了極大的地址浪費(fèi)，另一方面又使IP地址緊缺。為此，將網(wǎng)絡(luò)按照一定的原則劃分為不同的部分，每一部分都是一個獨立的邏輯網(wǎng)絡(luò),我們將其稱為子網(wǎng)(subnetwork).利用子網(wǎng)解決IP地址不合理問題的方案兩種。兩種方案的具體實現(xiàn)技術(shù)分別如圖3-10和3-11所示。子網(wǎng)技術(shù)132.1.0.100132.1.0.101132.1.0.102132.1.0.150計算機(jī)系的主機(jī)通信系的主機(jī)132.1.0.31132.1.0.32132.1.0.60132.1.0.30機(jī)電系的主機(jī)132.1.0.2132.1.0.1網(wǎng)絡(luò)132.1.0.0Internet圖3-10某校網(wǎng)絡(luò)IP地址示意圖子網(wǎng)技術(shù)圖3-11劃分子網(wǎng)后的校園網(wǎng)示意圖通信系網(wǎng)絡(luò)132.1.2.0132.1.2.31132.1.2.32132.1.2.60132.1.3.100132.1.3.101132.1.3.150計算機(jī)系網(wǎng)絡(luò)132.1.3.0機(jī)電系網(wǎng)絡(luò)132.1.1.30132.1.1.0132.1.1.1132.1.1.2Internet子網(wǎng)劃分(subnetting)的優(yōu)點:子網(wǎng)劃分(subnetting)的優(yōu)點:1.減少網(wǎng)絡(luò)流量2.提高網(wǎng)絡(luò)性能3.簡化管理子網(wǎng)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)類別子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼A11111111.00000000.00000000.00000000255.0.0.0

B11111111.11111111.00000000.00000000

255.255.0.0

C11111111.11111111.11111111.00000000

255.255.255.0

2、子網(wǎng)掩碼

子網(wǎng)掩碼能分出IP地址中哪些位是網(wǎng)絡(luò)ID，哪些位是主機(jī)ID。通過它和IP地址進(jìn)行按位“邏輯與（AND）”運(yùn)算,可以屏蔽掉IP地址中的主機(jī)部分，得到IP地址的網(wǎng)絡(luò)ID。子網(wǎng)掩碼的另一個作用是將一個網(wǎng)絡(luò)ID再劃分為若干個子網(wǎng)，以解決網(wǎng)絡(luò)地址不夠的問題。掩碼（Mask）的使用技術(shù)IP地址網(wǎng)絡(luò)比特主機(jī)比特TCP/IP技術(shù)探討正常網(wǎng)段的掩碼的設(shè)置前一頁后一頁NetworkHost172.16.2.166255.255.0.017216001010110011111111101011000001000011111111000100000000000000000000101001100000000000000000正常使用掩碼所得的網(wǎng)絡(luò)段號00000010掩碼（Mask）的使用技術(shù)TCP/IP技術(shù)探討轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制的網(wǎng)絡(luò)號：002166之差計算出主機(jī)序號地址：前一頁后一頁通過對應(yīng)相與計算而得：NetworkHost172.16.2.166255.255.255.01721620Subnet111111111111111100000000111111111010110010101100000100000001000000000010101001100000000000000010掩碼（Mask）的使用技術(shù)TCP/IP技術(shù)探討產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)地址：Subnet:000166主機(jī)序號地址：帶有子網(wǎng)網(wǎng)掩碼的絡(luò)段前一頁后一頁NetworkHost172.16.2.166255.255.255.248Subnet111111111111111111111000111111111010110010101100000100000001000000000010101001101010000000000010掩碼（Mask）的使用技術(shù)TCP/IP技術(shù)探討Subnet:主機(jī)所在網(wǎng)絡(luò)地址=172.16.2.160本網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)號=0.0.0.6本網(wǎng)段主機(jī)地址范圍=172.16.2.161–172.16.2.166此網(wǎng)中的廣播地址=172.16.2.167子網(wǎng)掩碼用了13位比特前一頁后一頁掩碼（Mask）的使用技術(shù)IP地址網(wǎng)絡(luò)比特主機(jī)比特TCP/IP技術(shù)探討前一頁后一頁

主機(jī)IP地址:172.16.2.120網(wǎng)絡(luò)掩碼:255.255.255.0主機(jī)所在網(wǎng)絡(luò)地址=172.16.2.0本網(wǎng)段主機(jī)地址范圍=172.16.2.1–172.16.2.254此網(wǎng)中的廣播地址=172.16.2.255子網(wǎng)掩碼用了八位比特NetworkSubnetHost1721620172.16.2.120:255.255.255.0/8:1010110011111111產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)地址：10101100000100000001000011111111000000100000001011111111011110010000000000000000掩碼（Mask）的使用實例TCP/IP技術(shù)探討Subnet:前一頁后一頁主機(jī)IP地址:201.222.5.121網(wǎng)絡(luò)掩碼:255.255.255.248NetworkSubnetHost2012225120201.222.5.121:1100100111111111產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)地址：11001001110111101101111011111111000001010000010111111111011110011111100001111000255.255.255.248/5:子網(wǎng)掩碼（Mask）使用實例主機(jī)所在網(wǎng)絡(luò)地址=201.222.5.120本網(wǎng)段主機(jī)地址范圍=201.222.5.121–201.222.5.126此網(wǎng)中的廣播地址=201.222.5.127子網(wǎng)掩碼用五位比特TCP/IP技術(shù)探討Subnet:設(shè)置子網(wǎng)可提高網(wǎng)絡(luò)安全性前一頁后一頁使用掩碼

幾點說明TCP/IP技術(shù)探討IP地址和掩碼換算成二進(jìn)制是一對一使用IP網(wǎng)絡(luò)地址是由IP地址和對應(yīng)的掩碼“相與”計算而得來的。A、B、C類的網(wǎng)絡(luò)比特所對應(yīng)的掩碼在通常情況下為1。子網(wǎng)掩碼只能在主機(jī)比特內(nèi)增設(shè)子網(wǎng)（該子網(wǎng)稱IP設(shè)置的虛擬網(wǎng)）;IP地址和IP網(wǎng)絡(luò)地址之差的有效位數(shù)為工作站（主機(jī)）地址序號地址前一頁后一頁使用掩碼

幾點說明TCP/IP技術(shù)探討掩碼（MASK）常有人稱為子網(wǎng)掩碼；也有人常稱為是I

P地址的解釋。IP尋址主要根據(jù)IP網(wǎng)絡(luò)地址尋找主機(jī)所在的網(wǎng)。在每一個子網(wǎng)中，最大的主機(jī)序號地址為該子網(wǎng)的廣播地址也稱IP復(fù)用地址。前一頁后一頁掩碼（Mask）的使用練習(xí)IP主機(jī)地址子網(wǎng)掩碼類別網(wǎng)絡(luò)地址172.16.2.1010.6.24.20172.30.36.12255.255.0.0255.0.0.0255.255.0.0B172.16.0.0A10.0.0.0B172.30.0.0TCP/IP技術(shù)探討前一頁后一頁問題？？？IP地址的分類？IP地址的類別范圍？網(wǎng)絡(luò)地址如何計算？119？218？轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制是多少？任務(wù)提出如何設(shè)置IP地址？如何測試IP地址？PING如何使用？某實驗室有若干臺計算機(jī)，分別設(shè)置了不同的IP地址，這些地址設(shè)置有什么要求？其中有一臺計算機(jī)設(shè)置完了IP地址后，不能PING通其它計算機(jī)，問如何解決？Network172.16.0.0172.16.103.13物理結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)實例TCP/IP技術(shù)探討172.16.102.12172.16.101.11172.16.100.10172.16.104.14172.16.105.15所有主機(jī)必須在同一網(wǎng)段內(nèi)前一頁后一頁在多字段內(nèi)設(shè)置子網(wǎng)掩碼實例主機(jī)IP地址:15.16.193.6網(wǎng)絡(luò)掩碼:255.255.248.0NetworkSubnetHost1516192015.16.193.60000111111111111產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)地址：00001111000100000001000011111111110000011100000011111000000001100000000000000000TCP/IP技術(shù)探討Subnet:主機(jī)所在網(wǎng)絡(luò)地址=15.16.192.0本網(wǎng)段主機(jī)地址范圍=15.16.192.1–15.16.199.254此網(wǎng)中的廣播地址=15.16.199.255子網(wǎng)掩碼用五位比特255.255.248.0在第二、第三字段內(nèi)設(shè)置子網(wǎng)前一頁后一頁子網(wǎng)掩碼的使用練習(xí)IP主機(jī)地址類別網(wǎng)絡(luò)地址最大主機(jī)地址201.222.10.60255.255.255.248子網(wǎng)掩碼15.16.193.6255.255.248.0128.16.32.13255.255.255.252202.195.79.27255.255.240.0C20