第3章 IP地址

1、讲师：韩立刚讲师：韩立刚MSN:MSN:3.1 理解IP地址 3.2 IP地址分类 3.3 等长子网划分 3.4 变长子网划分 在任何有关TCP/IP的讨论中，一个最为重要的主题就是IP寻址。IP地址是IP网络上每台计算机的数字标识符，它指明了在此网络上某个设备的位置。IP地址是一个软件地址，不是硬件地址，后者是被硬编码烧录到网卡中的，并且主要用于在本地网络中定位主机。IP寻址允许在某网络上的主机与另一个不同网络上的主机进行通信，并在此过程中无需考虑这两台主机所在具体局域网的类型差异。在开始学习有关IP寻址的繁杂内容之前，我们需要了解一些基础性的知识。首先，解释一些IP寻址的基础知识和术语。然

2、后，学习有关IP寻址方案的分层结构和私有IP地址等内容。 IP地址层次结构 IP地址分类 保留的IP地址 私有地址 等长子网划分 变长子网划分在任何有关TCP/IP的讨论中，一个最为重要的主题就是IP寻址。IP地址是IP网络上每台计算机的数字标识符，它指明了在此网络上某个设备的位置。IP术语 位位 一位就是一个数字，要么是1，要么是0。 字节字节 一个字节可以有7位或8位，这取决于是否使用了检验位。 八位位组八位位组 就是8位，是一个最基本的8位二进制数。 网络地址网络地址 它是在将数据包发送到远程网络的路由中使用的名称，例如，可以对比电话号码的区号来理解网络地址。 广

3、播地址广播地址 广播地址应用于网络内的所有主机。分为本地全网广播和定向广播。一个IP地址包含有32位信息。这些位通常被分割为4个部分，被称为八位位组或字节，每一部分包含一个字节（8位）。可以使用下面3种不同的方式来描述一个IP地址： 点分十进制，如6 二进制，如10101l00.00010000.00011110.00111000 十六进制，如AC.10.1E.38网络地址（也可以称为网络号）唯一指定了每个网络。同一网络中的每台计算机都共享相同的网络地址，并用它作为自己IP地址的一部分。按照IP地址高位特征0、10、110、1110、11110，将IP地址分为A类、B类、

4、C类、D类和E类。下面介绍A类、B类、C类、D类和E类地址二进制特征，以及各类网络的网络数量和可用的主机地址数量。IP地址方案的设计者指定，在一个A类网络地址中，其第一字节的第一位必须一直是0，或是被设置为off。这就意味着一个A类地址，它的第一个字节的取值必须是介于0和127之间的。一个A类网络的第一个八位位组的取值在0到127之间，并且它不可以比这个取值范围更大或更小（0和127在A类地址中是不合法的，下面我就会介绍有关保留地址的内容）。在一个A类网络地址中，第一个字节被用来表示网络地址，而其后面的3个字节被用来表示结点地址。A类地址的格式是：网络.结点.结点.结点例如，在IP地址49.2

5、2.102.70中，49就是网络地址，而22.102.70就是结点地址。在这个指定网络上的每一台机器都要使用这个网络地址49。在B类地址中，RFC要求其第一个字节的第一位必须一直被置为on，但是第二位也必须一直被置为off，如图3-4所示，如果将其他6位全部都置为off，然后再置为on，将可以得到B类网络的地址取值范围： 10000000 = 128 10111111 = 191B类网络它的首字节定义在128到191之间。在一个B类网络地址中，其前面两个字节是被用来表示网络地址的，而剩下的两个字节是用来表示结点地址的。它的格式是：网络.网络.结点.结点例如，在IP地址6中

6、，网络地址是172.16，而其结点地址是30.56。对于C类网络，RFC要求它的第一个八位位组的前面两位要一直被置为on，但是第三位决不可以是on。如图35-所示，进行同前面两类地址一样的处理，即将二进制转换到十进制，从而找出它的范围。下面就是一个C类网络地址的范围: 11000000 = 192 11011111 = 223如果见到一个IP地址起始于192并直到223，便可以认定它是一个C类地址。一个C类网络地址的前3个字节用来表示网络号，只有一个字节被用来表示结点地址。它的格式是： 网络.网络.网络.结点在lP地址为02的示例中，它的网络地址是192.168.10

7、0，而它的结点地址是102。介于224和255之间的地址被保留用做D类和E类网络。D类是用于多播（也称为组播）的地址（224到239），希望读者能够记住多播地址的范围，因为有些病毒除了在网络中发送广播还有可能发送多播数据包，你使用捕包工具排除网络故障，你必须能够断定捕获的网络中的数据包是多播还是广播。而E类（240到255）用于科学实验，在本书中并不讨论D类和E类网络地址。有些IP地址被保留用于某些特殊目的，网络管理员不能将这些地址分配给结点。下面列出了这些被排除在外的地址，并说明了为什么要保留它们。p整个IP地址设置为1的地址 它不被路由但会被送到相同物理网络段上的所有主机，IP地址的网络字

8、段和主机字段全为1就是地址55。p节点地址全0的地址 特指某个网段比如，指的是网络地址。p节点地址全为1的地址 网络广播会被路由，并会发送到专门网络上的每台主机，IP地址的网络字段定义这个网络，主机字段通常全为1，如 55255。p 被保留用于环回测试,指向本地节点，任何计算机都可以用该地址访问自己的共享资源或网站，并且允许该节点发送测试数据包给自己而不产生网络流量。如图所示，禁用Server计算机的网卡，ping 也能通，足以说明不产生网络流量。Ping 12

9、7网段的任何地址，都会从地址返回数据包。如图所示，启用网卡，重启Server，点击“开始”“运行”，输入点击“确定”，能够通过访问到本机的共享资源。 你的计算机启用了远程桌面，可以使用远程桌面客户端连接地址，连接本地计算机的远程桌面服务 你可以使用访问本地资源。比如本地有个网站，你可以打开IE浏览器访问访问本地计算机的网站。169.254.实际上是自动私有IP地址。在Windows 2000以前的系统中，如果计算机无法获取IP地址，则自动配置成“IP地址：”、“

10、子网掩码：”的形式，导致其不能与其它计算机进行通信。而对于Windows 2000以后的操作系统则在无法获取IP地址时自动配置成“IP地址:169.254.”、“子网掩码：”的形式，这样可以使所有获取不到IP地址的计算机之间能够通信。自动私有IP地址 创建IP寻址方案的人创建了私有IP地址。这些地址可以被用于私有网络，在Internet上的路由器上没有到私有网络的路由表。这个设计主要是为了满足广泛需要的安全目的，同时也很有效地节省了宝贵的IP地址空间。如果每个网络上的每台主机都必须有真正可路由的IP地址，我们将在几年前用尽可用的IP地址

11、。但通过使用私有IP地址，ISP、公司和家庭用户只需要一个或几个公网地址来将他们的网络连接到Internet。由于他们可以在自己的网络内部使用私有IP地址并运行良好，所以使用私有IP是很经济的。 以下列出保留的私有IP地址 A类 -55 保留了一个A类网络 B类 -55 保留了32个B类网络 C类 -55 保留了256个C类网络如果你负责为一个公司规划网络是，到底是用哪一类私有地址呢？ 如果公司目前有7个部门，每个部门不超过200个计算机，你可以考虑是用保留的C

12、类私有地址。 如果你负责给石家庄教委规划网络，石家庄市教委和石家庄市的所有几百所中小学的网络连接，网络规模较大，你应该选择保留的A类私有网络地址，最好用网络地址并带有/24的子网掩码，可以有65536个网络可供你使用，并且每个网络允许带有254台主机按照上面IP地址的分类，一个A类网段，主机数量为256256256-2=15777214，一个B类网络，主机数量为256256-2=65534，一个C类网络，主机数量256-2=254。如果一个网段中有30台计算机，使用一个C类网络，还有大量的地址浪费，如果一个网段有300台计算机使用一个C类网络，地址空间不足，使用一个B类网络，则

13、浪费的地址空间更大。在学习子网划分之前先补充一下十进制和二进制的知识 二进制 是计算技术中广泛采用的一种数制。二进制数据是用0和1两个数码来表示的数。它的基数为2，进位规则是“逢二进一”，借位规则是“借一当二”。当前的计算机系统使用的基本上是二进制系统。 下面列出二进制和十进制对应关系，要求最好记住这些对应关系，二进制每近一位，对应的十进制乘2。二进制二进制十进制十进制 二进制二进制十进制十进制11100000001281021100000019210041110000022410008111100002401000016111110002481000003211111100252100000

14、064111111102541000000012811111111255子网掩码（subnet mask）又叫网络掩码、地址掩码，它是一种用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网以及哪些位标识的是主机的位掩码。子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。如果一台计算机的IP地址配置为04，子网掩码为。将其IP地址和子网掩码都写成二进制，进行与运算，即1和1与运算得1，0和1或1和0做与运算都得0。这样经过IP地址和子网掩码做完与运算后，主机位不管是什么值都归零，

15、网络位的值保持不变，这样就得到该计算机所处的网段为。子网掩码很重要，配置错误会造成计算机通信故障。计算机和其他计算机通信时，首先断定目标地址和自己是否在一个网段，先用自己的子网掩码和自己的IP地址进行与运算得到自己所属的网段，再用自己的子网掩码和目标地址进行与运算计算机目标地址所属的网段。如果不在同一个网段则使用网关的MAC地址封装数据帧，这会将数据帧转发给路由器即网关。如果相同则直接使用目标IP地址的MAC地址封装数据帧，直接把数据帧发给目标IP地址。 A类网络缺省子网掩码： B类网络缺省子网掩码： C类网络缺省子网掩码：255.2

16、55.255.0CIDR（无类域间路由，Classless Inter-Domain Routing）是一个在Internet上创建附加地址的方法，这些地址提供给Internet服务提供商（ISP），再由ISP分配给客户。CIDR将路由集中起来，使一个IP地址段代表主要骨干提供商服务的几千个IP地址段，从而减轻Internet路由器的路由表。所有发送到这些地址的信息包都被送到网通或电信等ISP。CIDR采用1327位可变网络ID，而不是A-B-C类网络ID所用的固定的8、16和24位。在IP地址后面添加一个/，后面是二进制子网掩码的位数。比如2/24，这就意味着该地址子

17、网掩码长度为24，即11111111.11111111.11111111.00000000，等价于子网掩码。子网划分的任务包括两部分： 确定子网掩码的长度 子网中第一个可用的IP地址和最后一个可用的IP地址某公司有两个部门，每个部门100台计算机，通过交换机连接，组成局域网，通过路由器连接Internet。这两个部门的200台计算机使用 C类网络，该网段的子网掩码为，连接局域网的路由器接口配置使用该网段的第一个可用的IP地址。提示：虽然路由器可以使用该网段的任何可用的IP地址，为了避免该网段计算机的

18、地址和路由器的地址冲突，一般将路由器设置为该网段的第一个可用的IP地址或最后一个可用的IP地址。为了安全考虑，你打算将这两个部门的计算机分为两个网段，中间使用路由器隔开。现在将 这个C类地址划分成两个网段。划分两个子网后网络规划如图所示假如公司有4个部门，每个部门有50台计算机，现在使用/24这个C类网段，从安全考虑你打算每个部门的计算机放置到独立的网段，这就要求你将/24这个C类网络划分为4个网段，如何划分子网呢？如果想把一个C类网络等分成8个子网，子网掩码需要往右移3位，才能划分出8个子网，第8位、

19、第7位和第6位都变成网络位。示例：判断01/27所属的子网。示例：判断01/26所属的子网断定断定IP地址所属子网规律地址所属子网规律总结：如图所示，如果一个C类网络被等分成4个子网。IP地址范围-3 都属于/26 子网。IP地址范围4-27 都属于4/26 子网。IP地址范围28-91都属于28/26子网。IP地址范围92-192.

20、168.0.255都属于92/26子网。A类网络子网划分类网络子网划分学会了C类网络等长子网划分，A类网络的子网划分也就会了，你只需将A类IP地址的第二个字节、第三个字节和第四个字节写成二进制，根据划分的子网数量，确定往右移动几位子网掩码。比如将/8 A类网络划分成两个子网B类网络子网划分类网络子网划分举一反三，B类地址的子网划分，你只需将IP地址的第3个字节和第4个字节写成二进制，根据划分的子网数量，确定往右移动几位子网掩码，确定每个子网可用的地址范围。如果每个子网中的计算机数量不一样多，就需要变长子网划分。示例：变长子网划分示例：变长子网划分如果每个

21、子网中的计算机数量不一样多，就需要变长子网划分。将市场部的100台计算机，IP地址指定到128-255这个地址范围。该范围是0255的二分之一，按照以上等长子网划分过程得到的规律，是1个二分之一，子网掩码往右移1位。即该子网的子网掩码为28，可用的地址范围为2954。财务部计算机50台计算机，使用64127这个范围，该范围是0255的四分之一，按照以上等长子网划分得到规律，是2个二分之一，子网掩码往右移2位。即该子网的子网掩码为92，可用的地址范围526。

22、研发部门20台计算机，使用3263这个地址范围，该范围是0-255的八分之一，按照以上等长子网划分得到规律，是3个二分之一，子网掩码往右移3位。即该子网的子网掩码为24，可用的地址范围32。D子网和E子网，就需要2个IP地址，D子网使用03这个子网，E子网使用47子网。该范围是0255的六十四分之一，按照以上等长子网划分得到规律，是6个二分之一，子网掩码往右移6位。即D和E子网的子网掩码为52，D子网的可用地址为，E子网的可用地址为1

23、。某企业有一个网段，该网段有200台计算机，使用，网段。后来计算机数量增加到400台计算机，由于某种屏幕广播软件的应用，屏幕广播软件不能跨网段，这些计算机必须在一个网段。在该网络中添加交换机，可以扩展该网段的规模，IP地址不够用，再添加一个C类地址， 。这些计算机物理上在一个网段，但是IP地址没在一个网段，即逻辑上不在一个网段。如果想让这些计算机能够通信，可以在路由器的接口添加这两个C类网络的地址作为这两个子网的网关。在这种情况下，A计算机到B计算机通信，必须通过路由器转发，如图

24、所示，这样两个子网能够通信，本来这些计算机物理上在一个网段，还需要路由器转发，效率不高。如何让两个子网的计算机划分在一个网段呢？如图所示，将和 两个C类网络合并。将IP地址第3个字节和4字节写成二进制，可以看到将子网掩码往左移动1位，网络部分就一样了，这两个网段就在一个网段了。合并后的网段子网掩码为：，可用地址为54，IP地址的配置如图所示。以上讲了合并两个C类网络 和 子网掩码往左移一位，可以合并为 。下面深入讲解合并子网的过程。如图所示， 和 子网掩码往左移1位，也可以合并为一个网段 。合并两个网段，需要向左移动1位子网掩码，但是并不是随便两个连着的子网都能移动1位子网掩码被合并。比如就不能通过向左移动1位子网掩码将 和 网段合并如图所示，子网掩码往左移1位，网络部分还是不一