第4章IP寻址与子网划分

1、南阳理工学院计算机科学与 技术系 主主 讲：刘红旗讲：刘红旗(0377)62076344 9/liuhongqi 第4章 ip寻址与子网划分 n4.1 ip寻址 n4.2 分类ip地址 n4.3 划分子网 n4.4 无分类编址 4.1 ip寻址 nip 地址就是给每个连接在因特网上的主机（或 路由器）分配一个在全世界范围是唯一的 32 位的标识符。 n（ipv4的地址是32位，而ipv6的地址是128位） ip 地址的编址方法 n分类的 ip 地址。这是最基本的编址方法，在 1981 年就通过了相应的标准协议。 n划分子网。这是对

2、分类 ip 地址的改进，其标准 在 1985 年通过。 n无分类编址。这是比较新的编址方法。1993 年 提出后很快就得到推广应用。 4.2 分类 ip 地址 n在分类ip地址中，每一类地址都由两个固定长度 的字段组成，其中一个字段是网络号 net-id，它 标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一 个字段则是主机号 host-id，它标志该主机（或 路由器）。这类地址属于两级 ip 地址。 n两级的 ip 地址可以记为： ip 地址 := , := 代表“定义为” 点分十进制记法 10000000000010110000001100011111 机器中存放的 ip 地址 是 32 位 二进

3、制代码 10000000 00001011 00000011 00011111 每隔 8 位插入一个空格 能够提高可读性 采用点分十进制记法 则进一步提高可读性 1 128 11 3 31 将每 8 位的二进制数 转换为十进制数 net-id 24 位 host-id 24 位 net-id 16 位 net-id 8 位 ip 地址中的网络号字段和主机号字段 0 a 类地址 host-id 16 位 b 类地址 c 类地址01 1 host-id 8 位 d 类地址 1 1 1 0 多 播 地 址 e 类地址保 留 为 今 后 使 用1 1 1 1 01 每一类地址的第一

4、个字节的范围 na类网络: 1-126 nb类网络: 128-191 nc类网络: 192-223 nd类网络: 224-239 ne类网络: 240-255 特殊的ip地址 n若网络号字段不为“0”，而主机号字段为全“0” ，则表示某个网络。 n若网络号字段不为“0”，而主机号字段为全“1”，则表示该网络中 所有的主机。 n若网络号和主机号全为“1”，则指的是主机所在网络的所有主机。 n例如： n 指得是一个a类网络，55 指的是这 个网络中的所有主机。 n 指的是一个b类网络，55 指的

5、是 这个网络中的所有主机。 n 指的是一个c类网络，55 指的是 这个网络中的所有主机。 专用ip地址 n 55 1个个a类网络类网络所包含的地址；所包含的地址； n 55 16个连续的个连续的b类网络类网络的地址；的地址； n 55 256个连续的个连续的c类网络类网络的地址。的地址。 n这些地址只能用于一个机构的内部通信，而不能用于和因特网上 的主机通信。 n专

6、用地址只能用作本地地址而不能用作全球地址。在因特网中的 所有路由器对目的地址是专用地址的数据报一律不进行转发。 4.3 划分子网 n从 1985 年起在 ip 地址中又增加了一个“子网 号字段”，使两级的 ip 地址变成为三级的 ip 地址。 n这种做法叫作划分子网(subnetting) 。划分子 网已成为因特网的正式标准协议。 n划分子网纯属一个单位内部的事情。单位对外仍然 表现为没有划分子网的网络。 n从主机号借用若干个位作为子网号 subnet-id，而主 机号 host-id 也就相应减少了若干个位。 ip地址 := , , (4-2) 划分子网的基本思路 n 根据因特网协议规定，根

7、据因特网协议规定，子网号子网号不能为不能为全全1或或全全0。 n当没有划分子网时，ip 地址是两级结构。 n划分子网后 ip 地址就变成了三级结构。 n划分子网只是把 ip 地址的主机号 host-id 这部分 进行再划分，而不改变 ip 地址原来的网络号 net- id。 划分子网后变成了三级结构 n从一个 ip 数据报的首部无法判断源主机或目 的主机所连接的网络是否进行了子网划分。 n使用子网掩码(subnet mask)可以找出 ip 地址 中的子网部分。 n子网掩码的设定必须遵循一定的规则。与ip地 址相同，子网掩码的长度也是32位，左边是 网络位，用二进制数字“1”表示；右边是主机

8、位，用二进制数字“0”表示。 子网掩码 ip 地址的各字段和子网掩码 145 . 13 .3 . 10两级 ip 地址 net-idhost-id 子网掩码 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 子网的 网络地址 0145 . 13 . 3 子网号为 3 的网络的网络号 三级 ip 地址 主机号 net-idsubnet-idhost-id 145 . 13 .3 . 10 (ip 地址) and (子网掩码) = 网络地址 网络号 net-id主机号 host-id两级 ip 地址 网络号 三级 ip

9、地址 主机号 net-idhost-idsubnet-id 子网号 子网掩码 子网的 网络地址 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 net-idsubnet-id0 逐位进行 and 运算 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0

10、0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 net-id net-idhost-id 为全 0 net-id 网络地址 a 类 地 址 默认子网掩码 网络地址 b 类 地 址 默认子网掩码 网络地址 c 类 地 址默认子网掩码 host-id 为全 0 host-id 为全 0 默认子网掩码 141 . 14 . 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 【例4-1】已知 ip 地址是 4，子网

11、掩码是 。试求网络地址。 (a) 点分十进制表示的 ip 地址 (c) 子网掩码是 0 0 0 0 0 0 0 0 141 . 14 . 72 . 24 141 . 14 .64 . 0 . 0 0 1 0 0 1 0 0 0141 . 14 . 24 (b) ip 地址的第 3 字节是二进制 (d) ip 地址与子网掩码逐位相与 (e) 网络地址（点分十进制表示） 141 . 14 . 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 【例4-2】在上例中，若子网

12、掩码改为 。试求网络地址，讨论所得结果。 (a) 点分十进制表示的 ip 地址 (c) 子网掩码是 0 0 0 0 0 0 0 0 141 . 14 . 72 . 24 141 . 14 .64 . 0 . 0 0 1 0 0 1 0 0 0141 . 14 . 24 (b) ip 地址的第 3 字节是二进制 (d) ip 地址与子网掩码逐位相与 (e) 网络地址（点分十进制表示） 不同的子网掩码得出相同的网络地址。 但不同的掩码的效果是不同的。 习题 1. 以下有四个子网掩码，哪些是不推荐使用的？ （1）（2）96.0.0

13、.0 （3）（4） 答:只有（4）是连续的1和连续的0的掩码，是推 荐使用的。 习题 2.试找出可产生以下数目的a类子网的子网掩码（采用连 续掩码） （1）2，（2）6，（3）20，（4）62，（5）122，（6） 250 答:（3）20+2=22250，共有子网数=28-2=25416，能满足实际需求。 可给每个地点分配如下子网号码可给每个地点分配如下子网号码 地点地点 子网号子网号 子网网络号子网网络号 主机主机ip的最小值和最大值的最小值和最大值 1: 00000001 -54

14、 2: 00000010 -54 3: 00000011 -54 4: 00000100 -54 5: 00000101 -54 6: 00000110 -54 7: 00000111 -54

15、 8: 00001000 -54 9: 00001001 -54 10: 00001010 -54 11: 00001011 -54 12: 00001100 -54 13: 00001101 129.250.13.

16、1-54 14: 00001110 -54 15: 00001111 -54 16: 00010000 -54 n划分子网在一定程度上缓解了因特网在发展中遇到的困难。 然而在 1992 年因特网仍然面临三个必须尽早解决的问题， 这就是： nb 类地址在 1992 年已分配了近一半，眼看就要在 1994 年 3 月 全部分配完毕！ n因特网主干网上的路由

17、表中的项目数急剧增长（从几千个增长到 几万个）。 n整个 ipv4 的地址空间最终将全部耗尽。 n针对这些问题，提出了无分类域间路由选择 cidr (classless inter-domain routing)的编址方式 。 4.4 无分类编址 ncidr 消除了传统的 a 类、b 类和 c 类地址以及 划分子网的概念，因而可以更加有效地分配 ipv4 的地址空间。 ncidr使用各种长度的“网络前缀” 来代替分类地 址中的网络号和子网号。 nip 地址从三级编址（使用子网掩码）又回到了两 级编址。 cidr 最主要的特点 n无分类的两级编址的记法是使用“斜线记法”， 它又称为cidr记法，

18、即在 ip 地址后面加上一个 斜线“/”，然后写上网络前缀所占的位数（这个 数值对应于三级编址中子网掩码中 1 的个数）。 ncidr 把网络前缀都相同的连续的 ip 地址组成 “cidr 地址块”。 无分类编址的记法 n例如： /20 n /20= 10000000 00001110 00100011 00000111 n这个地址所在的地址块中的最小地址和最大地址可以很方 便地得出： n最小地址： 10000000 00001110 00100000 00000000 n最大地址：55 10000000 00001110 00101111 11111111 n全 0 和全 1 的主机号地址一般不使用。 cidr 地址块 n我们可以用地址块中的最小地址和网络前缀的位数指明这个 地址块，例如： /20。 n/20 表示的地址块共有 212 个地址（