醫(yī)學(xué)影像信息學(xué)課件：5-組網(wǎng)及TCPIP基礎(chǔ)3改

1、組網(wǎng)及TCP/IP應(yīng)用基礎(chǔ),教學(xué)內(nèi)容,OSI參考模型以及TCP/IP協(xié)議 網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)傳輸媒質(zhì)及連接設(shè)備簡(jiǎn)介 IP地址分類(lèi)及IP尋址 子網(wǎng)掩碼與子網(wǎng)規(guī)劃 TCP/IP網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和網(wǎng)絡(luò)故障排錯(cuò)基礎(chǔ),教學(xué)目的,通過(guò)本次課的學(xué)習(xí)學(xué)生可以達(dá)到： 熟悉IP地址的分類(lèi) 掌握IP尋址規(guī)則 掌握子網(wǎng)的概念及規(guī)劃原則,四、IP地址分類(lèi)及IP尋址,IP 地址分類(lèi)及表示法 IP 尋址規(guī)則,（一） IP地址分類(lèi)及表示法,概念： 在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，每一臺(tái)主機(jī)需要有一個(gè)唯一的地址標(biāo)識(shí)用于標(biāo)示其在網(wǎng)絡(luò)中的空間和邏輯位置，在TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，這個(gè)標(biāo)識(shí)就是主機(jī)的IP 地址 在一個(gè)確定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的每一臺(tái)計(jì)算機(jī)的IP

2、地址都必須具有唯一性。 IP 地址=網(wǎng)絡(luò)號(hào)+主機(jī)號(hào) 同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的主機(jī)網(wǎng)絡(luò)號(hào)相同，而主機(jī)號(hào)唯一,IP地址表示方法,IP 地址由32 位二進(jìn)制數(shù)組成，其結(jié)構(gòu)分為4段，每一段為8 位(一個(gè)字節(jié))，其間用“.”分隔 由于二進(jìn)制的IP 地址不便于書(shū)寫(xiě)和記憶，在實(shí)際應(yīng)用中通常采用其對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)表示,IP 地 址,十進(jìn)制和二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換,二進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制（按權(quán)相加法）從最后一位算 01101011 轉(zhuǎn)十進(jìn)制：第0位：1乘2的0次方= 1 第1位：1乘2的1次方= 2 第2位：0乘2的2次方= 0 3 ：1乘2的3次方= 8 4 ：0乘2的4次方= 0 5 ：1乘2的5次方= 32 6：1乘2的6次方= 64

3、7 ：0乘2的7次方= 0 然后 ：120 8032640107,十進(jìn)制和二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換,十進(jìn)制轉(zhuǎn)二進(jìn)制： （除2取余，逆序排列 ）107除2商53余1 53除2商26余1 26除2商13余0 13除2商 6余1 6除2商 3余0 3除2商 1余1 1除2商 0余1 至商為0時(shí)止然后把余數(shù)反向排列 1071101011,十進(jìn)制和二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換,十進(jìn)制和二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換,減權(quán)定位法：比較高位權(quán)值夠減為1，不夠?yàn)? ，順序排列 （327）10（101000111）2 512 256 128 64 32 16 8 4 2 1 512327256,IP 地 址,255,255,255,255,DottedDe

4、cimal,Maximum,Network,Host,1286432168421,11111111,11111111,11111111,11111111,Binary,32 bits,1,8,9,16,17,24,25,32,1286432168421,1286432168421,1286432168421,IP 地 址,255,255,255,255,DottedDecimal,Maximum,Network,Host,1286432168421,11111111,11111111,11111111,11111111,10101100,00010000,01111010,11001100,B

5、inary,32 bits,172,16,122,204,ExampleDecimal,ExampleBinary,1,8,9,16,17,24,25,32,1286432168421,1286432168421,1286432168421,IP 地址分類(lèi),IP 地址空間根據(jù)其網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)分別占據(jù)位數(shù)的不同被設(shè)計(jì)為五個(gè)不同的地址類(lèi)別，其中A、B、C 三類(lèi)為常規(guī)應(yīng)用的IP 地址。D 類(lèi)和E 類(lèi)地址屬于保留作為特殊用途的IP,Class A: Class B: Class C: Class D: 多址地址 Class E: 科研用,IP 地址分類(lèi),IP 地址分類(lèi),1,Class A:,Bits:

6、,0NNNNNNN,Host,Host,Host,8,9,16,17,24,25,32,Range (0-127),1,Class B:,Bits:,10NNNNNN,Network,Host,Host,8,9,16,17,24,25,32,Range (128-191),1,Class C:,Bits:,110NNNNN,Network,Network,Host,8,9,16,17,24,25,32,Range (192-223),1,Class D:,Bits:,1110MMMM,Multicast Group,Multicast Group,Multicast Group,8,9,16,

7、17,24,25,32,Range (224-239),A類(lèi)： 第一塊覆蓋的地址為：0.0.0.00.255.255.255（net ID=0） 第二塊覆蓋的地址為：1.0.0.01.255.255.255（net ID=1） 最后一塊覆蓋的地址為：127.0.0.0127.255.255.255（net ID=127） 但是，第一塊和最后一塊地址留作特殊用途，127.x.x.x已經(jīng)被保留作為回路測(cè)試使用，網(wǎng)絡(luò)0.0.0.0也保留用于廣播地址（未知網(wǎng)絡(luò)）。另外net ID=10的10.0.0.010.255.255.255用于專(zhuān)用地址，其余的125塊可以指派給一些機(jī)構(gòu)。因此能得到A類(lèi)地址的機(jī)構(gòu)

8、只有125個(gè)。每一個(gè)A類(lèi)網(wǎng)絡(luò)可以分配的主機(jī)號(hào)host ID可以是224-2=16777214個(gè)，主機(jī)號(hào)全為0和全為1的兩個(gè)地址保留用于特殊用途。主機(jī)號(hào)全為0表示網(wǎng)絡(luò)，全為1的主機(jī)地址表示到這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的定向廣播。,IP 地址分類(lèi),幾種特殊類(lèi)型的IP地址,廣播地址：二進(jìn)制編碼全為1 的IP 地址，即255.255.255.255，為當(dāng)前子網(wǎng)的廣播地址。 組廣播地址：D 類(lèi)IP 地址。包括首字節(jié)以1110開(kāi)始的IP 地址，即224.0.0.0至239.255.255.255 的IP 地址，均用于組廣播，也稱(chēng)為多點(diǎn)廣播地址。標(biāo)識(shí)共享同一協(xié)議的一組計(jì)算機(jī)。,直接廣播 受限廣播,廣播地址,172.16.1.

9、0,172.16.2.0,172.16.3.0,172.16.4.0,172.16.3.255 (Directed broadcast),255.255.255.255 (Local network broadcast),X,172.16.255.255 (All subnets broadcast),幾種特殊類(lèi)型的IP地址,本網(wǎng)本機(jī)地址和本機(jī)回饋測(cè)試地址：網(wǎng)絡(luò)位和主機(jī)位全為0的地址，即0.0.0.0，代表本網(wǎng)本機(jī)；另一個(gè)地址127.0.0.1 被定義為本機(jī)回饋測(cè)試地址，對(duì)該地址的尋址不會(huì)到達(dá)網(wǎng)絡(luò)接口。 保留地址：E 類(lèi)地址。指二進(jìn)制IP 地址以11110開(kāi)始的地址，其范圍包括240.0.0.

10、0 至255.255.255.255，作為保留地址或作為特殊用途IP 地址。 專(zhuān)屬地址：也稱(chēng)私有地址，指一類(lèi)僅允許應(yīng)用于內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的地址，A、B、C類(lèi)IP 地址均各自定義了一組作為內(nèi)部應(yīng)用的專(zhuān)屬I(mǎi)P 地址，這類(lèi)地址通常不允許出現(xiàn)在公共網(wǎng)絡(luò)如Internet 中。,幾種特殊類(lèi)型的IP地址,專(zhuān)屬I(mǎi)P地址定義范圍,IP地址分類(lèi)練習(xí),地址,類(lèi)別,網(wǎng)絡(luò),主機(jī),10.2.1.1,128.63.2.100,201.222.5.64,192.6.141.2,130.113.64.16,256.241.201.10,IP地址分類(lèi)練習(xí)（答案）,地址,類(lèi)別,網(wǎng)絡(luò),主機(jī),10.2.1.1,128.63.2.100,20

11、1.222.5.64,192.6.141.2,130.113.64.16,256.241.201.10,A,B,C,C,B,Nonexistent,10.0.0.0,128.63.0.0,201.222.5.0,192.6.141.0,130.113.0.0,0.2.1.1,0.0.2.100,0.0.0.64,0.0.0.2,0.0.64.16,（二）IP尋址規(guī)則,網(wǎng)絡(luò)尋址規(guī)則 主機(jī)尋址規(guī)則,基于IP 地址尋找并連接網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中指定主機(jī)的過(guò)程稱(chēng)為IP 尋址,網(wǎng)絡(luò)尋址規(guī)則,網(wǎng)絡(luò)地址必須具有唯一性。例如1 臺(tái)主機(jī)被連接到Internet，該主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)地址對(duì)整個(gè)Internet 具有唯一性。 網(wǎng)絡(luò)地

12、址不能以數(shù)字127 開(kāi)始，在A 類(lèi)地址中，127 這一數(shù)字被保留供內(nèi)部回饋測(cè)試的網(wǎng)絡(luò)地址應(yīng)用(127.0.0.1)。 IP 地址的網(wǎng)絡(luò)位不能都置為1(即十進(jìn)制數(shù)255)，數(shù)字255 指定作為廣播地址使用的網(wǎng)絡(luò)ID(255.255.255.255)。 IP 地址的網(wǎng)絡(luò)位不能都置為0，0 表示該地址是局部網(wǎng)絡(luò)的本地主機(jī)，不能傳送。(0.0.0.0),主機(jī)尋址規(guī)則,主機(jī)地址在其網(wǎng)絡(luò)地址所屬的域內(nèi)必須具有唯一性 IP 地址的主機(jī)位不能都置為1，所有主機(jī)位被置為1的地址代表該機(jī)的廣播地址，而非主機(jī)的地址。 主機(jī)標(biāo)識(shí)的各個(gè)位不能都為“0”，如果各個(gè)位都為“0”，則表示“只有這個(gè)網(wǎng)絡(luò)”，而網(wǎng)絡(luò)上沒(méi)有任何主機(jī)

13、。,五、子網(wǎng)掩碼與子網(wǎng)規(guī)劃,子網(wǎng)簡(jiǎn)述 子網(wǎng)掩碼 子網(wǎng)規(guī)劃基礎(chǔ),（一）子網(wǎng)簡(jiǎn)述,1、為什么要設(shè)子網(wǎng)？,計(jì)算可用的主機(jī)地址,網(wǎng)絡(luò) 172.16.0.0,172.16.0.0,不設(shè)子網(wǎng)的地址,172.16.0.1,172.16.0.2,172.16.0.3,.,172.16.255.253,172.16.255.254,網(wǎng)絡(luò) 172.16.0.0,設(shè)置子網(wǎng)的地址,172.16.1.0,172.16.2.0,172.16.3.0,172.16.4.0,（一）子網(wǎng)簡(jiǎn)述,2、子網(wǎng)劃分操作原理： 借位：從主機(jī)位高位開(kāi)始借位，定義為新的子網(wǎng)位，剩余部分仍為主機(jī)位。,（一）子網(wǎng)簡(jiǎn)述,子網(wǎng)劃分的價(jià)值: 有效地改善

14、了IP 地址的分配和管理。 子網(wǎng)劃分的關(guān)鍵: 確定合適的子網(wǎng)ID 位置和主機(jī)ID 區(qū)間，使得網(wǎng)絡(luò)地址既能適應(yīng)各類(lèi)現(xiàn)實(shí)的物理網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，又能充分地利用IP 地址空間。,子網(wǎng)地址（無(wú)子網(wǎng)）,172.16.2.200,172.16.2.2,172.16.2.160,172.16.2.1,172.16.3.5,172.16.3.100,172.16.3.150,E0,172.16,網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò),端口,172.16.0.0 172.16.0.0,E0 E1,路由表,2,160,主機(jī),.,.,172.16.3.1,E1,子網(wǎng)地址（有子網(wǎng)）,172.16.2.200,172.16.2.2,172.16.2.16

15、0,172.16.2.1,172.16.3.5,172.16.3.100,172.16.3.150,172.16.3.1,E0,E1,172.16,2,160,網(wǎng)絡(luò),主機(jī),.,.,網(wǎng)絡(luò),端口,172.16.2.0 172.16.3.0,E0 E1,新路由表,子網(wǎng),（二）子網(wǎng)掩碼,在子網(wǎng)化的IP地址應(yīng)用中，用來(lái)定義和確定IP中的網(wǎng)絡(luò)ID和主機(jī)ID的新值被稱(chēng)為子網(wǎng)掩碼(Network Mask)。 子網(wǎng)掩碼是一個(gè)32位的特殊地址，其對(duì)應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)ID的所有位都置為1，對(duì)應(yīng)于主機(jī)ID的所有位都置為0，如255.255.0.0。,（二）子網(wǎng)掩碼,子網(wǎng)掩碼的作用： 是通過(guò)屏蔽IP地址的一部分以區(qū)別任意IP地

16、址中的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)和主機(jī)標(biāo)識(shí)，同時(shí)也提示該IP地址是在局域網(wǎng)上或遠(yuǎn)程網(wǎng)上。 TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中的每臺(tái)主機(jī)都需要有子網(wǎng)掩碼，即使在只有一個(gè)網(wǎng)段時(shí)也如此。在一個(gè)基于子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)中，每一個(gè)IP節(jié)點(diǎn)都需要配置定制的子網(wǎng)掩碼；而在一個(gè)基于類(lèi)(A/B/C類(lèi))的網(wǎng)絡(luò)中，每一個(gè)IP結(jié)點(diǎn)配置與其類(lèi)對(duì)應(yīng)的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼即可。,默認(rèn)子網(wǎng)掩碼,默認(rèn)子網(wǎng)掩碼與制定子網(wǎng)掩碼網(wǎng)絡(luò)號(hào)區(qū)別,子網(wǎng)掩碼的另一種表示法,采用子網(wǎng)掩碼中包含“1”的位數(shù)來(lái)表示， 例B類(lèi)IP地址：172.18.8.56 172.18.8.56/16 應(yīng)用默認(rèn)子網(wǎng)掩碼 172.18.8.56/24 定制子網(wǎng)掩碼 16或24代表其子網(wǎng)掩碼中“1”的位數(shù)。 172.1

17、8.8.56/16網(wǎng)絡(luò)ID定義的主機(jī)范圍 172.18.0.1172.18.255.254 172.18.8.56/24的網(wǎng)絡(luò)ID定義的主機(jī)范圍172.18.8.1172.18.8.254,通過(guò)子網(wǎng)掩碼確定主機(jī)所屬的子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)ID,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中主機(jī)的IP地址與其配置的子網(wǎng)掩碼相互操作即可確定主機(jī)所屬的子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)ID， “與”運(yùn)算 1+1=1 1+0=0 0+0=0,子網(wǎng)掩碼,255,255,0,0,Network,Host,Network,Host,Network,Subnet,Host,“/16” 表示子網(wǎng)掩碼有16位.,“/24”表示子網(wǎng)掩碼有24位.,11111111,11111111,000

18、00000,00000000,IPAddress,DefaultSubnetMask,8-bitSubnetMask,16,網(wǎng)絡(luò),主機(jī),172,0,0,10101100,11111111,10101100,00010000,11111111,00010000,00000000,00000000,10100000,00000000,00000000,默認(rèn)情況下子網(wǎng)未劃分,00000010,默認(rèn)情況下的子網(wǎng)掩碼,172.16.2.160,255.255.0.0,網(wǎng)絡(luò)號(hào),擴(kuò)展了8位地址的網(wǎng)絡(luò),應(yīng)用定制子網(wǎng)掩碼的B 類(lèi)網(wǎng)絡(luò)ID,16,網(wǎng)絡(luò),主機(jī),172.16.2.160,255.255.255.0,1

19、72,2,0,10101100,11111111,10101100,00010000,11111111,00010000,11111111,00000010,10100000,00000000,00000000,00000010,子網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)號(hào),128 192 224 240 248 252 254 255,應(yīng)用定制子網(wǎng)掩碼的B 類(lèi)網(wǎng)絡(luò)ID,網(wǎng)絡(luò),主機(jī),172.16.2.160,255.255.255.192,10101100,11111111,10101100,00010000,11111111,00010000,11111111,00000010,10100000,11000000,1000

20、0000,00000010,子網(wǎng),擴(kuò)展了10位地址的網(wǎng)絡(luò),16,172,2,128,網(wǎng)絡(luò)號(hào),128 192 224 240 248 252 254 255,128 192 224 240 248 252 254 255,子網(wǎng)掩碼練習(xí),地址,子網(wǎng)掩碼,類(lèi)別,子網(wǎng),172.16.2.10,10.6.24.20,10.30.36.12,255.255.255.0,255.255.240.0,255.255.255.0,子網(wǎng)掩碼練習(xí)（答案）,（三）子網(wǎng)規(guī)劃基礎(chǔ),決定子網(wǎng)借用的主機(jī)位位數(shù) 確定新的子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)ID及子網(wǎng)IP地址范圍,1、決定子網(wǎng)借用的主機(jī)位位數(shù),劃分子網(wǎng)所借用的主機(jī)位數(shù)越多，可以建立的子網(wǎng)數(shù)

21、目就越多，但每一個(gè)子網(wǎng)所可能包括的主機(jī)數(shù)目就相對(duì)越少。即借用少量的主機(jī)位有利于子網(wǎng)主機(jī)數(shù)量的增長(zhǎng)，但限制了子網(wǎng)數(shù)量的增長(zhǎng)；反之亦反。 需要多少子網(wǎng)？ 每個(gè)子網(wǎng)需要容納多少主機(jī)？,心中有數(shù),最大子網(wǎng)數(shù)與主機(jī)數(shù)計(jì)算公式,(n：子網(wǎng)掩碼中子網(wǎng)掩蔽位數(shù), 即1的位數(shù)) (m：子網(wǎng)掩碼中剩余主機(jī)位數(shù), 即0的位數(shù)),2、確定新的子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)ID及子網(wǎng)IP地址范圍,使用定義子網(wǎng)掩碼所用的相同位，列舉所有可能的二進(jìn)制位組合，每一個(gè)組合即表示一個(gè)子網(wǎng)ID。 去掉位全是1和全是0的值，因?yàn)槿珵?值的子網(wǎng)ID無(wú)意義，全為1的值與子網(wǎng)掩碼相同。 余下的值則為有效的子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)ID值，可以將其由二進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制值。 子網(wǎng)I

22、D值即為該子網(wǎng)IP地址范圍的起始值，該子網(wǎng)IP地址范圍的終止值比下一個(gè)子網(wǎng)的起始值小1。,2、確定新的子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)ID及子網(wǎng)IP地址范圍,計(jì)算法 查表法,2、確定新的子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)ID及子網(wǎng)IP地址范圍,計(jì)算法 查表法,地址匯總示例,16,172,2,160,10101100,00010000,10100000,00000010,Host,Mask,Subnet,Broadcast,Last,First,172.16.2.160,255.255.255.192,4,1,convert the address to a binary host address,write the subnet mask i

23、n binary,10101100,11111111,00010000,11111111,11111111,10100000,11000000,00000010,Host,Mask,Subnet,Broadcast,Last,First,172.16.2.160,255.255.255.192,1,2,16,172,2,160,地址匯總示例,draw a line after the recursive ones in the subnet mask,10101100,11111111,00010000,11111111,11111111,10100000,11000000,00000010,

24、Host,Mask,Subnet,Broadcast,Last,First,172.16.2.160,255.255.255.192,1,2,3,7,16,172,2,160,地址匯總示例,fill in zeros beyond the vertical line for the subnet,10101100,11111111,00010000,11111111,11111111,10100000,11000000,10000000,00000010,Host,Mask,Subnet,Broadcast,Last,First,172.16.2.160,255.255.255.192,1,2

25、,3,4,16,172,2,160,地址匯總示例,fill in ones beyond the vertical line for the broadcast address,10101100,11111111,00010000,11111111,11111111,10100000,11000000,10000000,00000010,10111111,Host,Mask,Subnet,Broadcast,Last,First,172.16.2.160,255.255.255.192,1,2,3,4,5,6,16,172,2,160,地址匯總示例,fill in 0s beyond the

26、vertical line except for the last bit. Make that bit a 1. This is the first usable host address,10101100,11111111,00010000,11111111,11111111,10100000,11000000,10000000,00000010,10111111,10000001,Host,Mask,Subnet,Broadcast,Last,First,172.16.2.160,255.255.255.192,1,2,3,4,5,6,16,172,2,160,地址匯總示例,fill i

27、n 1s beyond the vertical line except for the last bit. Make that bit a 0. This is the last usable host address,10101100,11111111,00010000,11111111,11111111,10100000,11000000,10000000,00000010,10111111,10000001,10111110,Host,Mask,Subnet,Broadcast,Last,First,172.16.2.160,255.255.255.192,1,2,3,4,5,6,7,

28、16,172,2,160,地址匯總示例,copy the binary network and subnetwork address from the top row into the lower rows,10101100,11111111,10101100,00010000,11111111,00010000,11111111,00000010,10100000,11000000,10000000,00000010,10101100,00010000,00000010,10111111,10101100,00010000,00000010,10000001,10101100,0001000

29、0,00000010,10111110,Host,Mask,Subnet,Broadcast,Last,First,172.16.2.160,255.255.255.192,1,2,3,4,5,6,7,8,16,172,2,160,地址匯總示例,convert binary back to dotted decimal,10101100,11111111,10101100,00010000,11111111,00010000,11111111,00000010,10100000,11000000,10000000,00000010,10101100,00010000,00000010,1011

30、1111,10101100,00010000,00000010,10000001,10101100,00010000,00000010,10111110,Host,Mask,Subnet,Broadcast,Last,First,172.16.2.160,255.255.255.192,172.16.2.128,172.16.2.191,172.16.2.129,172.16.2.190,1,2,3,4,5,6,7,8,9,16,172,2,160,地址匯總示例,IP Host Address:172.16.2.121 Subnet Mask: 255.255.255.0,Subnet Address = 172.16.2.0 Host Addresses = 172.16.2.1172.16.2.254 Broadcast Address = 172.16.2.255 Eight bits of subnetting,Network,Subnet,Host,10101100,00010000,00000010,11111111,172.16.2.121:,255.255.255.0:,10101100,11111111,Subnet:,10101100,00010000,00010000,11111111