網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置與調(diào)試案例教程 課件 第一章1.2網(wǎng)絡(luò)IP地址規(guī)劃與分配

主講人：萬(wàn)鵬第一章

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置與調(diào)試案例教程CONTENTS教學(xué)目標(biāo)

本章講解網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)知識(shí)，并對(duì)實(shí)際項(xiàng)目進(jìn)行了分析、設(shè)計(jì)和模擬實(shí)現(xiàn)?！局R(shí)目標(biāo)】

?掌握網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)。

?了解和掌握網(wǎng)絡(luò)工程分析的一般過(guò)程。

?掌握網(wǎng)絡(luò)需求分析的方法。

?掌握網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的原則、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程和網(wǎng)絡(luò)生命周期。

?掌握網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置中IP地址方案的規(guī)劃、分析與制定。【技能目標(biāo)】

?能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)工程需求分析。

?能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)IP地址設(shè)置。

?具備大、中、小型網(wǎng)絡(luò)方案的規(guī)劃設(shè)計(jì)能。CONTENTS1.1網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)知識(shí)1.21.31.4網(wǎng)絡(luò)IP地址規(guī)劃與分配網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)項(xiàng)目訓(xùn)練1.2網(wǎng)絡(luò)IP地址規(guī)劃與分配網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置與調(diào)試案例教程1.2.1工作任務(wù)

一個(gè)大型網(wǎng)絡(luò)的IP地址管理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要充分考慮，否則很容易引起整個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址重新設(shè)計(jì)和部署。這不僅會(huì)引起長(zhǎng)時(shí)間的停機(jī)，而且還會(huì)在重新編址階段引起不穩(wěn)定，這會(huì)消耗掉很多的人力和財(cái)力。

使用子網(wǎng)劃分技術(shù)，大部分網(wǎng)絡(luò)能夠獲得較好的地址規(guī)劃。但在大型網(wǎng)絡(luò)中，由于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)量與主機(jī)的數(shù)量比例不平衡，這里就需要可變長(zhǎng)的子網(wǎng)掩碼（VLSM）技術(shù)作為規(guī)劃的依據(jù)。1.網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃需求

某學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)ID為180.29.0.0/16,此次IP規(guī)劃分配任務(wù)首先需要保留一半的地址空間供將來(lái)使用。另外，學(xué)校共有15個(gè)分系部，每個(gè)系部可能包含2000臺(tái)主機(jī)和不同用途的服務(wù)器，為此需要將網(wǎng)絡(luò)再劃分出為子網(wǎng)。

當(dāng)然，不能規(guī)范每個(gè)系部的分配方案，因此，需要為其中一所系部創(chuàng)建8個(gè)可擁有250個(gè)主機(jī)的子網(wǎng)，其他系部可參照這個(gè)模板執(zhí)行。1.2網(wǎng)絡(luò)IP地址規(guī)劃與分配網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置與調(diào)試案例教程2.VLSM技術(shù)分析

嚴(yán)格按照TCP/IP中的A、B、C、D定義給IP地址分類的環(huán)境下，全0和全1網(wǎng)段都不允許使用，這種環(huán)境叫做基于類的IP。在這種環(huán)境下，子網(wǎng)掩碼只在所定義的路由器內(nèi)有效，掩碼信息無(wú)法傳遞到其他路由器。如RIPvl版本，它在進(jìn)行路由廣播時(shí)根本不帶掩碼信息，收到路由廣播的路由器因?yàn)闊o(wú)從知道該網(wǎng)絡(luò)的掩碼，只好照標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP的定義賦予它一個(gè)掩碼。

子網(wǎng)劃分的原始用途之一是將基于類的網(wǎng)絡(luò)細(xì)分為一系列同等大小的子網(wǎng)。例如，對(duì)B類網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行4位子網(wǎng)劃分后，會(huì)生成16個(gè)同等大小的子網(wǎng)?；陬惖木W(wǎng)絡(luò)或無(wú)類別的網(wǎng)絡(luò)中可以存在不同大小的子網(wǎng)，這一規(guī)則正好適合現(xiàn)實(shí)世界中的環(huán)境。因?yàn)樵诂F(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)中包含的主機(jī)數(shù)量不同，所以需要使用不同大小的子網(wǎng)來(lái)避免IPv4地址浪費(fèi)的現(xiàn)象。從IPv4網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建和部署不同大小子網(wǎng)的做法叫做可變長(zhǎng)度子網(wǎng)劃分，這種技術(shù)使用可變前綴長(zhǎng)度，又叫做可變長(zhǎng)度子網(wǎng)掩碼（VariableLengthSubnetMask，VLSM）。1.2網(wǎng)絡(luò)IP地址規(guī)劃與分配網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置與調(diào)試案例教程3.任務(wù)實(shí)施作為學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)管理員，網(wǎng)絡(luò)ID為180.29.0.0/16，任務(wù)如下。?保留地址：需要保留一半的地址空間供將來(lái)使用。?分配各個(gè)系部地址：有15個(gè)子網(wǎng)供各個(gè)系部使用，每個(gè)系部可能包含2000臺(tái)主機(jī)和不同用途的服務(wù)器。?創(chuàng)建IP地址模板：為其中一所系部創(chuàng)建8個(gè)可擁有250個(gè)主機(jī)的子網(wǎng)，其他學(xué)院可參照?qǐng)?zhí)行。1）保留地址任務(wù)為了達(dá)到保留一半地址空間供將來(lái)使用這一要求，應(yīng)當(dāng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)180.29.0.0進(jìn)行1位的子網(wǎng)劃分。這種子網(wǎng)劃分生成了2個(gè)子網(wǎng)180.29.0.0/17和180.29.128.0/17,將地址空間平均分成了兩部分?？梢赃x擇180.29.0.0/17作為保留的那一部分地址空間的網(wǎng)絡(luò)，從而滿足上述要求。表中列出了保留的那一半地址空間。子網(wǎng)編號(hào)網(wǎng)絡(luò)ID(點(diǎn)分十進(jìn)制)網(wǎng)絡(luò)ID(網(wǎng)絡(luò)前綴)1180.29.0255.255.128.0180.29.0.0/17第1次子網(wǎng)劃分1.2網(wǎng)絡(luò)IP地址規(guī)劃與分配網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置與調(diào)試案例教程2）各系部地址分配

為了達(dá)到擁有15個(gè)子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)有大約2000臺(tái)主機(jī)這一要求，對(duì)子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)180.29.128.0/17執(zhí)行4位子網(wǎng)劃分，地址前綴變?yōu)?1。第2次子網(wǎng)劃分生成了16個(gè)子網(wǎng)。180.29.128.0/21.180.29.136.0/21、…、180.29.240.0/21和180.29.248.0/21，每個(gè)子網(wǎng)可擁有多達(dá)2046臺(tái)主機(jī)?？梢赃x擇15個(gè)子網(wǎng)（從180.29.128.0/21~180.29.240.0/21）作為分系部的子網(wǎng)，從而完成了第2個(gè)任務(wù)。表中列出了這15個(gè)子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)地址，其中每個(gè)子網(wǎng)可擁有多達(dá)2046臺(tái)主機(jī)。第2次子網(wǎng)劃分子網(wǎng)編號(hào)網(wǎng)絡(luò)ID(點(diǎn)分+進(jìn)制)網(wǎng)絡(luò)ID(網(wǎng)絡(luò)前綴)1180.29.128.0255.255.248.0180.29.128.0/212180.29.136.0255.255.248.0180.29.136.0/211.2網(wǎng)絡(luò)IP地址規(guī)劃與分配網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置與調(diào)試案例教程3180.29.144.0255.255.248.0180.29.144.0/214180.29.152.0255.255.248.0180.29.152.0/215180.29.160.0255.255.248.0180.29.160.0/216180.29.168.0255.255.248.0180.29.168.0/217180.29.176.0255.255.248.0180.29.176.0/218180.29.184.0255.255.248.0180.29.184.0/219180.29.192.0255.255.248.0180.29.192.0/2110180.29.200.0255.255.248.0180.29.200.0/2111180.29.208.0255.255.248.0180.29.208.0/2112180.29.216.0255.255.248.0180.29.216.0/2113180.29.224.0255.255.248.0180.29.224.0/2114180.29.232.0255.255.248.0180.29.232.0/2115180.29.240.0255.255.248.0180.29.240.0/211.2網(wǎng)絡(luò)IP地址規(guī)劃與分配網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置與調(diào)試案例教程3）創(chuàng)建地址分配模板

為達(dá)到創(chuàng)建8個(gè)可擁有250個(gè)主機(jī)的子網(wǎng)模板要求，以子網(wǎng)180.29.248.0/21為例進(jìn)行3位的子網(wǎng)劃分。第3次子網(wǎng)劃分會(huì)生成8個(gè)子網(wǎng)。180.29.248.0/24、180.29.249.0/24、…、180.29.254.0/24和180.29.255.0/24,每個(gè)子網(wǎng)可擁有254個(gè)主機(jī)。可以選擇所有8個(gè)子網(wǎng)，從180.29.248.0/24-180.29.255.0/24，作為網(wǎng)絡(luò)地址分配給單個(gè)子網(wǎng)，從而完成整個(gè)任務(wù)。表中列出了8個(gè)子網(wǎng)，其中每個(gè)子網(wǎng)可擁有254臺(tái)主機(jī)。第3次子網(wǎng)劃分子網(wǎng)編號(hào)網(wǎng)絡(luò)ID（點(diǎn)分十進(jìn)制）網(wǎng)絡(luò)ID（網(wǎng)絡(luò)前綴）1180.29.248.0255.255.255.0180.29.248.0/242180.29.249.0255.255.255.0180.29.249.0/243180.29.250.0255.255.255.0180.29.250.0/241.2網(wǎng)絡(luò)IP地址規(guī)劃與分配網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置與調(diào)試案例教程4180.29.251.0255.255.255.0180.29.251.0/245180.29.252.0255.255.255.0180.29.252.0/246180.29.253.0255.255.255.0180.29.253.0/247180.29.254.0255.255.255.0180.29.254.0/248180.29.255.0255.255.255.0180.29.255.0/24

當(dāng)然，每個(gè)系部的內(nèi)部還有可能對(duì)250臺(tái)主機(jī)再次進(jìn)行可變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼的操作，如劃分VLAN等。此次IP規(guī)劃任務(wù)完成情況可以根據(jù)圖中看到這次子網(wǎng)劃分的流程圖。子網(wǎng)劃分流程圖1.2網(wǎng)絡(luò)IP地址規(guī)劃與分配網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置與調(diào)試案例教程1.2.2相關(guān)知識(shí)

在IP地址規(guī)劃中有些IP地址是不能被配置到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口使用的，這些IP地址是網(wǎng)絡(luò)地址和廣播地址。另外，這家公司屬于典型的小型網(wǎng)絡(luò)，機(jī)器數(shù)量一般在50臺(tái)以下，需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)?？紤]IP地址的分配與管理。1.確定合法地址

網(wǎng)絡(luò)中第1個(gè)不能使用的地址就是網(wǎng)絡(luò)地址。網(wǎng)絡(luò)地址用于表示網(wǎng)絡(luò)本身，主機(jī)位部分為全“0”的IP地址代表一個(gè)特定的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)地址對(duì)于網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)量的控制非常重要，位于同一網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)必然具有相同的網(wǎng)絡(luò)號(hào)，它們之間可以直接相互通信。而網(wǎng)絡(luò)號(hào)不同的主機(jī)之間則不能直接進(jìn)行通信，必須經(jīng)過(guò)第3層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如路由器）進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

如圖中示例，上半部分的框架中表示網(wǎng)絡(luò)198.150.ll.0。從局域網(wǎng)外部看，任何發(fā)往該網(wǎng)絡(luò)主機(jī)198.150.11.1~198.150.11.254的數(shù)據(jù)，目的網(wǎng)絡(luò)都是198.150.11.0,只有數(shù)據(jù)到達(dá)上半部分的框架（局域網(wǎng)）時(shí)，才能進(jìn)行主機(jī)位的匹配。下半部分的網(wǎng)絡(luò)編號(hào)用198.150.12.0表示，數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)的情況也是相同。1.2網(wǎng)絡(luò)IP地址規(guī)劃與分配網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置與調(diào)試案例教程網(wǎng)絡(luò)地址與尋址1.2網(wǎng)絡(luò)IP地址規(guī)劃與分配網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置與調(diào)試案例教程

網(wǎng)絡(luò)中第2個(gè)不能使用的地址是廣播地址（BroadcastAddress）。它用于向網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備廣播分組，具有正常的網(wǎng)絡(luò)號(hào)部分，主機(jī)號(hào)部分為全“1”的IP地址代表一個(gè)在指定網(wǎng)絡(luò)中的廣播，被稱為廣播地址。

廣播地址對(duì)于網(wǎng)絡(luò)通信同樣重要。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)對(duì)某一指定網(wǎng)絡(luò)中的所有機(jī)器發(fā)送數(shù)據(jù)的情形，如果沒(méi)有廣播地址，源主機(jī)就要對(duì)所有目的主機(jī)啟動(dòng)多次IP分組的封裝與發(fā)送過(guò)程。

除了網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)地址和廣播地址之外，其他一些包含全“0”和全“1”的地址格式也是保留地址。圖中標(biāo)明了這些特殊地址的用途。特殊的保留地址1.2網(wǎng)絡(luò)IP地址規(guī)劃與分配網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置與調(diào)試案例教程2.選擇專用IP地址

Internet的穩(wěn)定直接取決于網(wǎng)絡(luò)地址的唯一性。這個(gè)工作最初由InterNIC（Internet網(wǎng)絡(luò)信息中心）來(lái)分配IP地址，現(xiàn)在已被IANA（Internet地址分配中心）取代。IANA管理著剩余IP地址的分配，以確保不會(huì)發(fā)生公用地址重復(fù)使用的問(wèn)題。

1）公用IP地址

公用IP地址在Internet上是唯一的，因?yàn)楣肐P地址是全局的和標(biāo)準(zhǔn)的,因此沒(méi)有任何兩臺(tái)連到公共網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)擁有相同的IP地址。所有連接Internet的主機(jī)都遵循此規(guī)則，公用IP地址是從Internet服務(wù)供應(yīng)商（ISP）或地址注冊(cè)處獲得的。如果Internet的直接（路由）連接，則必須使用公用地址；如果Internet的間接（代理或轉(zhuǎn)換）連接，則可以使用公用地址或?qū)Ｓ玫刂贰?.2網(wǎng)絡(luò)IP地址規(guī)劃與分配網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置與調(diào)試案例教程2）私有IP地址

隨著Internet的發(fā)展，各個(gè)連接到Internet的組織需要為每臺(tái)設(shè)備的每個(gè)接口獲取一個(gè)公用地址。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口都需要有一個(gè)公有IP地址是不可能的，至少在IPv4版本中。這一需求對(duì)公用地址池提出了很髙的要求，A、B、C類地址的總數(shù)滿足不了全世界所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的標(biāo)識(shí)。Internet設(shè)計(jì)者注意到了這個(gè)問(wèn)題，保留了IPv4地址空間的一部分供內(nèi)部地址使用。IANA提供了一個(gè)為專用網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)保留網(wǎng)絡(luò)ID地址的方案，以下這些網(wǎng)絡(luò)ID是內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中可任意部署的：10.0.0.0網(wǎng)絡(luò)地址池，子網(wǎng)掩碼為255.0.0.0。

172.16.0.0網(wǎng)絡(luò)地址池，子網(wǎng)掩碼為255.240.0.0。

192.168.0.0網(wǎng)絡(luò)地址池，子網(wǎng)掩碼為255.255.0.0。1.2網(wǎng)絡(luò)IP地址規(guī)劃與分配網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置與調(diào)試案例教程3.地址轉(zhuǎn)換技術(shù)

有一種情況需要特別注意，如果公司網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有以任何方式連接到Internet，則可以使用任何IP地址。但如果這家公司網(wǎng)絡(luò)需要連接到Internet，則應(yīng)當(dāng)使用公用地址或地址轉(zhuǎn)換技術(shù)，以防止非法IP地址暴露在公網(wǎng)之上，使得使用私有IP的計(jì)算機(jī)也可以接入Internet。

為了讓使用私有IP地址的計(jì)算機(jī)能夠訪問(wèn)Internet，必須使用網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）和路由。NAT使用戶能夠把使用專用IP地址的客戶端計(jì)算機(jī)連接到使用公共IP地址的Internet。這需要有兩個(gè)接口來(lái)隔離本地網(wǎng)絡(luò)和Internet網(wǎng)絡(luò)。這兩個(gè)接口是必須的，因?yàn)閮蓚€(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的請(qǐng)求必須通過(guò)路由器服務(wù)或設(shè)備進(jìn)行傳送。當(dāng)路由器接收到請(qǐng)求時(shí)，它在兩個(gè)接口之間轉(zhuǎn)發(fā)這些請(qǐng)求。NAT服務(wù)幫助從源網(wǎng)絡(luò)到目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，把IP地址轉(zhuǎn)換成正確的地址。

1.2網(wǎng)絡(luò)IP地址規(guī)劃與分配網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置與調(diào)試案例教程4.IP地址配置方法

1）手工分配

手工設(shè)置的IP地址為靜態(tài)IP地址，在沒(méi)有重新配置之前，計(jì)算機(jī)將一直擁有該IP地址。因此，既可以據(jù)此訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的某臺(tái)計(jì)算機(jī)，也可以據(jù)此判斷計(jì)算機(jī)是否已經(jīng)開機(jī)并接入網(wǎng)絡(luò)