第08章 IP地址與定址

第八章IP基礎(chǔ)與尋址8.1、IP基礎(chǔ)8.2、IP信息包的傳遞模式8.3、IP地址表示法8.4、IP地址的等級(jí)8.5、子網(wǎng)8.6、無等級(jí)的IP地址8.7、網(wǎng)絡(luò)地址翻譯8.1IP基礎(chǔ)思考：還記得網(wǎng)絡(luò)層的主要功能?

定址和路由，由IP地址來完成；IP協(xié)議的地位：互聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)IPv4和IPv6IP所提供的服務(wù)：IP信息包的傳送IP信息包的分割和重組學(xué)習(xí)本章考慮的問題：1.IP地址的表示方法和構(gòu)成是怎樣的？2.什么是網(wǎng)絡(luò)地址？什么是主機(jī)地址？3.IP地址分為哪三類？范圍分別是怎樣的？4.什么是網(wǎng)絡(luò)掩碼？作用是什么？5.什么是私有地址？其范圍是怎樣的？有什么用處？6.我們教室機(jī)器的IP地址是哪一類？是私有還是公有地址？外部機(jī)器能否直接訪問教室的機(jī)器？為什么？7.你可否規(guī)劃類似我們教室網(wǎng)絡(luò)的IP方案？8.1IP基礎(chǔ)8.1.1傳送IP信息包如何在網(wǎng)絡(luò)中傳送信息？IP地址和IP路由器IP地址：用來標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)是誰發(fā)出的、發(fā)給誰IP地址的分配：ICANN，唯一性IP路由通過路由器選擇路徑8.1IP基礎(chǔ)IP信息包的傳輸：非連接式的傳送方式：指IP信息包傳送時(shí)，來源與目的設(shè)備毋須事先溝通，即可將IP信息包送達(dá)。數(shù)據(jù)是以接力棒的形式傳遞的，棒交給下一路由器就完成自己的任務(wù)非連接式特點(diǎn)：過程簡單、提高傳輸效率對(duì)方是否收到數(shù)據(jù)是由上一層來確認(rèn)8.1IP基礎(chǔ)8.1.2分割與重組IP信息包為什么要分割：不同的鏈路MTU(最大傳輸單元)不一樣路由器分割I(lǐng)P信息包8.1.3IP信息包的結(jié)構(gòu)IP報(bào)頭：記錄IP地址、路由、信息包識(shí)別IPPAYLOAD:載送上層協(xié)議IP數(shù)據(jù)包的格式:8.2IP信息包的傳遞模式8.2.1單點(diǎn)傳送（Unicast，單播）：一對(duì)一的傳遞模式8.2IP信息包的傳遞模式8.2.2廣播傳送(BroadCast)：一對(duì)多的傳遞模式指網(wǎng)絡(luò)中的所有計(jì)算機(jī)，IP地址：255.255.255.255或192.168.0.255等8.2IP信息包的傳遞模式8.2.3多點(diǎn)傳送(MultiCast)介于單播和廣播之間指特定的一組計(jì)算機(jī)，如視頻會(huì)議等8.3IP地址表示法8.3.1IP地址表示法IP地址的概念：給每一個(gè)連接在Internet上的主機(jī)分配一個(gè)在世界范圍的唯一的32bits（4個(gè)字節(jié)）地址。10.1.85.100001010.00000001.01010101.000000018.3IP地址表示法點(diǎn)分十進(jìn)制記法（dotteddecimalnotation)1、首先以8比特為單位，將32BITS的IP地址分成4段：例：100000000000101100000011000111112、將各段的二進(jìn)制數(shù)值轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制記為：128.11.3.31計(jì)算機(jī)世界網(wǎng)址：61.135.135.58.4IP地址的等級(jí)

8.4.1IP地址的結(jié)構(gòu)為什么需要層次型的地址？和電話好碼的區(qū)號(hào)類似，否則無法尋址網(wǎng)絡(luò)地址：位于IP地址的前段，用來識(shí)別所屬網(wǎng)絡(luò)，相當(dāng)于區(qū)號(hào)。主機(jī)地址：位于IP地址的后段，用來識(shí)別網(wǎng)絡(luò)上的個(gè)別設(shè)備，相當(dāng)于市內(nèi)的電話號(hào)碼。網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)IP地址結(jié)構(gòu)8.4.2三種常見的地址等級(jí)為什么要分類？因?yàn)椴恢滥囊徊糠质蔷W(wǎng)絡(luò)地址、主機(jī)地址IP地址分類：A、B、C、D、E類。ClassA地址范圍:(網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址不能全部為0或全部為1)00000001.00000000.00000000.0000000101111111.11111111.11111111.11111110即1.0.0.1到127.255.255.254網(wǎng)絡(luò)數(shù)量：全世界只有126個(gè)（1-126）每個(gè)網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)數(shù)量：224-2=16777214ClassB地址范圍:(網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址不能全部為0或全部為1)10000000.00000000.00000000.0000000110111111.11111111.11111111.11111110即128.0.0.1到191.255.255.254網(wǎng)絡(luò)數(shù)量：214＝16384每個(gè)網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)數(shù)量：216-2=65534ClassC地址范圍:(網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址不能全部為0或全部為1)11000000.00000000.00000000.0000000111011111.11111111.11111111.11111110即192.0.0.1到223.255.255.254網(wǎng)絡(luò)數(shù)量：221＝2097152每個(gè)網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)數(shù)量：28-2=2548.4IP地址的等級(jí)

快速判斷IP地址的類型：A類:1-126（127也被保留了，127.0.0.1）B類:128-191C類:192-22310000000120000001040000010080000100016000100003200100000640100000012810000000二進(jìn)制和十進(jìn)制的轉(zhuǎn)換例如：168＝128+32+8=101001008.4IP地址的等級(jí)

8.4.3特殊的IP地址1、主機(jī)地址全零代表整個(gè)網(wǎng)絡(luò)192.168.1.0代表網(wǎng)絡(luò)本身2、主機(jī)地址全1代表網(wǎng)絡(luò)上的全部設(shè)備192.168.1.2553、網(wǎng)絡(luò)地址與主機(jī)地址全1稱為廣播信息包,僅限于同一網(wǎng)絡(luò)。255.255.255.2554、各個(gè)類的最后1個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址代表“l(fā)oopback”地址。127.0.0.05、在CLASSAbc中都保留了一些私人地址。A類：10.0.0.0—10.255.255.255B類：172.16.0.0—172.31.255.255C類：192.168.0.0—192.168.255.255課堂練習(xí)1、IPv4的地址長度是？

16Bits24Bits32Bits40Bits2、ClassC網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)地址長度是？

8Bits16Bits24Bits32Bits3、當(dāng)IP地址的主機(jī)地址全為1時(shí)代表的意思是？（1）專用IP地址(2)對(duì)于該網(wǎng)絡(luò)的廣播信息包（3）不可使用的IP地址（4）Loopback地址4、請(qǐng)列出3種IP報(bào)頭中重要的信息。5、IP信息包傳送過程中為何需要分割信息包？6、簡述IP報(bào)頭中標(biāo)識(shí)碼的用途？7、簡述3種IP信息包的傳遞模式。8、請(qǐng)列出ClassA、B、C的前導(dǎo)位。8.5子網(wǎng)

什么是子網(wǎng)？在標(biāo)準(zhǔn)的A、B、C類地址下劃分的更小的網(wǎng)絡(luò)

為什么劃分子網(wǎng)？節(jié)約IP地址資源；使網(wǎng)絡(luò)更精確，便于路由；8.5.1子網(wǎng)劃分兩類劃分方法：1、從考慮要?jiǎng)澐譃閹讉€(gè)子網(wǎng)開始的方法；2、從考慮一個(gè)子網(wǎng)內(nèi)準(zhǔn)備容納多少部主機(jī)開始的方法，即CIDR無類劃分的方法；學(xué)習(xí)本節(jié)要注意：劃分子網(wǎng)的步驟，各子網(wǎng)的掩碼、IP取值范圍、網(wǎng)絡(luò)地址和廣播；學(xué)習(xí)方法：理解并記住后面子網(wǎng)劃分的兩個(gè)實(shí)例；從考慮要?jiǎng)澐譃閹讉€(gè)子網(wǎng)開始的方法例：某單位現(xiàn)有C類IP地址192.168.1.0/24,現(xiàn)要?jiǎng)澐?個(gè)子網(wǎng)，分配給4個(gè)不同的部門，如何劃分？分析：劃分子網(wǎng)，必須從主機(jī)位借位，使這些主機(jī)位成為網(wǎng)絡(luò)位，則網(wǎng)絡(luò)位增大，網(wǎng)絡(luò)變小，成為子網(wǎng)；8.5子網(wǎng)

192.168.1.011000000.10110010.00000001.00000000網(wǎng)絡(luò)位主機(jī)位如果讓主機(jī)位左邊的幾位也變成網(wǎng)絡(luò)位，就會(huì)出來幾個(gè)子網(wǎng)11111111.11111111.11111111.00000000255.255.255.0劃分步驟：4個(gè)子網(wǎng)，應(yīng)借幾位？2n>=4n=2所以要借2位；192.168.1.011000000.10110010.00000001.00000000網(wǎng)絡(luò)位主機(jī)位8.5子網(wǎng)

網(wǎng)絡(luò)位11111111.11111111.11111111.11000000子網(wǎng)掩碼變?yōu)椋?55.255.255.192借的兩位有00/01/10/11四種變化，據(jù)此列出子網(wǎng)8.5子網(wǎng)

192.168.1.011000000.10110010.00000001.0000000011111111.11111111.11111111.11000000第一個(gè)子網(wǎng)：11000000.10110010.00000001.0100000011000000.10110010.00000001.1000000011000000.10110010.00000001.11000000第二個(gè)子網(wǎng)：第三個(gè)子網(wǎng)：第四個(gè)子網(wǎng)：192.168.1.64192.168.1.128192.168.1.192掩碼：8.5子網(wǎng)

3.寫出每個(gè)子網(wǎng)的廣播地址(主機(jī)位全為1)、IP取值范圍(主機(jī)位從000001變到111110)192.168.1.011000000.10110010.00000001.00000000第一個(gè)子網(wǎng)：255.255.255.192掩碼：001111110000000100111110廣播地址：IP起始：IP結(jié)束：63162即：第1個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址是192.168.1.0/26；廣播地址是：192.168.1.63/26；IP取值范圍是：196.168.1.1---62….….….8.5子網(wǎng)

4.以此類推，寫出其余子網(wǎng)的廣播地址、IP取值范圍192.168.1.6411000000.10110010.00000001.01000000第2個(gè)子網(wǎng)：255.255.255.192掩碼：第2個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址是192.168.1.64/26；廣播地址是：192.168.1.127/26；IP取值范圍是：196.168.1.65---126第3個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址是192.168.1.128/26；廣播地址是：192.168.1.191/26；IP取值范圍是：196.168.1.129---190第4個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址是192.168.1.192/26；廣播地址是：192.168.1.255/26；IP取值范圍是：196.168.1.193---2548.5子網(wǎng)

總結(jié)：共4個(gè)步驟，要特別注意子網(wǎng)掩碼的變化問題：192.168.1.0/24劃為4個(gè)子網(wǎng)解決方案：2n>=4n=2即從主機(jī)位借2位子網(wǎng)掩碼廣播地址IP范圍192.168.1.0255.255.255.192192.168.1.631to62192.168.1.64……192.168.1.12765to126192.168.1.128……192.168.1.191129to190192.168.1.192……192.168.1.255193to254練習(xí)：將C類網(wǎng)絡(luò)202.96.1.0/24劃分6個(gè)子網(wǎng)

8.5子網(wǎng)

8.5.2子網(wǎng)掩碼用途：表示哪些位是網(wǎng)絡(luò)位子網(wǎng)掩碼必須是一連串的1，再跟上一連串的0組成。子網(wǎng)掩碼可用點(diǎn)分十進(jìn)制表示：同樣是4個(gè)字節(jié)子網(wǎng)掩碼必須與IP地址配對(duì)使用才有意義原有等級(jí)式的網(wǎng)絡(luò)地址仍然可繼續(xù)使用缺省子網(wǎng)掩碼:A類：255.0.0.0（1個(gè)字節(jié)網(wǎng)絡(luò)位）B類：255.255.0.0（2個(gè)字節(jié)網(wǎng)絡(luò)位）C類：255.255.255.0（3個(gè)字節(jié)網(wǎng)絡(luò)位）一組CCNA練習(xí):需要記憶的知識(shí)點(diǎn)1、OSI7層中各層PDU（PayloadDataUnit）的特點(diǎn)是什么，可否簡述封裝和拆封的過程？2、IP地址的分類是什么？其前導(dǎo)位分別是什么？子網(wǎng)掩碼是什么？10進(jìn)制中如何快速區(qū)分？3、三類IP地址中的保留（或私有）地址分別是什么？為什么要有私有地址？4、子網(wǎng)掩碼的作用是什么？可否用本機(jī)IP地址和子網(wǎng)掩碼來說明？5、實(shí)例分割子網(wǎng)：A企業(yè)的IP地址為203.74.205.0/24，因?yàn)橛兴膫€(gè)獨(dú)立的部門，要求內(nèi)部分為四個(gè)獨(dú)立的子網(wǎng)，如何劃分？（P.144）8.6無等級(jí)的IP地址CIDRCIDR－ClasslessInter-DomainRouting:無類別域間路由不用考慮地址的ABC分級(jí)，只是依靠掩碼來識(shí)別網(wǎng)絡(luò)地址，CIDR提供一種更靈活、更有效、更節(jié)約的地址分配方法能夠縮小路由表，大幅度提高路由器效率目前大都是以CIDR的方式來劃分IP地址8.6無等級(jí)的IP地址CIDRCIDR劃分實(shí)例：某企業(yè)給定的地址是203.74.0.0/16，但只需要1500個(gè)IP地址，請(qǐng)用CIDR方法為其設(shè)計(jì)一個(gè)最合適地址分配方案；分析：和子網(wǎng)劃分不同的是，CIDR劃分沒有指定要?jiǎng)潕讉€(gè)子網(wǎng)，而是給出一個(gè)子網(wǎng)所要求容納的最大主機(jī)數(shù)目；因此，解決問題的出發(fā)點(diǎn)就是看從32位IP地址的最右邊開始，多少個(gè)主機(jī)位才能滿足這個(gè)主機(jī)數(shù)目；8.6無等級(jí)的IP地址CIDR1.看需要多少個(gè)主機(jī)位？

2n–2>=1500最小的n=11

此處兩點(diǎn)注意(1)因?yàn)橹鳈C(jī)位不允許同時(shí)為0不允許同時(shí)為1，所以要減2；(2)此處n代表主機(jī)位；而前面的子網(wǎng)劃分中，n表示子網(wǎng)位數(shù)；

2.由主機(jī)位n=11可知，子網(wǎng)掩碼應(yīng)是：

11111111.11111111.11111000.00000000n=11主機(jī)位即：255.255.248.0(網(wǎng)絡(luò)位為21)8.6無等級(jí)的IP地址CIDR3.因此，可以得到一個(gè)滿足要求的子網(wǎng)如下：網(wǎng)絡(luò)地址：203.74.00000000.00000000/21廣播地址：203.74.00000111.11111111/21起始IP:203.74.00000000.00000001/21結(jié)束IP:203.74.00000111.11111110/2110進(jìn)制為：203.74.0.0/21203.74.7.255/21203.74.0.1/21203.74.7.254/21

當(dāng)然，子網(wǎng)也可以是203.74