第二章 IP地址规划与分配

1、第第2 2章章 IPIP地址规划与分配地址规划与分配掌握IP地址的概念掌握地址的分类了解特殊IP地址学会IP子网划分了解IPv6技术第第2 2章章 IPIP地址规划与分配地址规划与分配2.1.1 IP2.1.1 IP地址地址 IP地址实际上就是给每个连接到Internet的计算机（或其他网络设备）分配一个全世界范围唯一的网络地址。IP地址分成两部分：网络地址和主机地址。网络地址也称网络号，用来标识主机所连接的网络；主机地址也称主机号，用来标识该网络上特定的主机。2.1.2 IP2.1.2 IP地址分类地址分类1 1A A类地址类地址 用7位（bit）来标识网络号，24位标识主机号（如表2-1所

2、示）。 A类地址通常为大型网络提供。 表表2-1 A2-1 A类地址结构类地址结构2.1 IP2.1 IP地址地址网络部分网络部分主机部分主机部分3232位地址位地址0XXXXXXX0XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX2.1 IP2.1 IP地址地址2 2B B类地址类地址 用14位来标识网络号，16位标识主机号，前面两位是“10”（如表2-2所示）。表表2-2 B2-2 B类地址结构类地址结构网络部分网络部分主机部分主机部分32位地址10XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX B类地址适用于中等

3、规模的网络。3 3C C类地址类地址 用21位来标识网络号，8位标识主机号，前面三位是“110”（如表2-3所示）。 表表2-3 C2-3 C类地址结构类地址结构网络部分网络部分主机部分主机部分32位地址110XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX2.1 IP2.1 IP地址地址4 4D D类地址类地址 D D类地址使用全部的类地址使用全部的8 8位位组表示主机部分（如表位位组表示主机部分（如表2-42-4），第一段），第一段的前的前4 4位为位为“1110”1110”，址址空间范围从，址址空间范围从224.0.0.0224.0.0.0到到239.255.255.25523

4、9.255.255.255。 表表2-4 D2-4 D类地址结构类地址结构5E类地址类地址E类地址的前类地址的前4位恒为位恒为1，因此有效的地址范围从，因此有效的地址范围从 240.0.0.0至至255.255.255.255。E类地址虽被定义，但却被保留作研究之用。类地址虽被定义，但却被保留作研究之用。 主机地址主机地址32位地址1110XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX1. 0.0.0.01. 0.0.0.0严格说来，严格说来，0.0.0.00.0.0.0不是一个真正意义上的不是一个真正意义上的IPIP地址，它代表一个未知地址，它代表一个未知的网络和主机。也就是说，的

5、网络和主机。也就是说，0.0.0.00.0.0.0代表所有的主机和网络。代表所有的主机和网络。2. 255.255.255.2552. 255.255.255.255255.255.255.255255.255.255.255是受限的广播地址。对本机来说，它代表本网段内是受限的广播地址。对本机来说，它代表本网段内的所有主机。受限广播地址不会被路由器转发。的所有主机。受限广播地址不会被路由器转发。3. 127.0.0.13. 127.0.0.1127.0.0.1127.0.0.1代表本机地址，主要用于测试。代表本机地址，主要用于测试。IPIP协议在寻址过程中，遇协议在寻址过程中，遇到含有这个地址

6、的数据包，是不会把它发到网络接口的。除非出错，否到含有这个地址的数据包，是不会把它发到网络接口的。除非出错，否则，在传输介质上永远不应该出现目的地址为则，在传输介质上永远不应该出现目的地址为127.0.0.1127.0.0.1的数据包。的数据包。2.1.3 特殊特殊IP地址地址4. 224.0.0.14. 224.0.0.1224.0.0.1224.0.0.1是组播地址，特指所有主机。是组播地址，特指所有主机。5. 169.254.0.05. 169.254.0.0169.254.255.255169.254.255.255一旦网络中的一旦网络中的DHCPDHCP服务器出现故障或根本不存在服务

7、器出现故障或根本不存在DHCPDHCP服务器，或响应服务器，或响应时间太长而超出了系统规定的时间，时间太长而超出了系统规定的时间，WindowsWindows系统在系统在169.254.0.0169.254.0.0169.254.255.255169.254.255.255地址范围内为计算机分配一个地址。地址范围内为计算机分配一个地址。如果计算机的如果计算机的IPIP地址在地址在169.254.0.0169.254.0.0169.254.255.255169.254.255.255地址范围内，地址范围内，说明该计算机网络出现了故障，不能正常运行。说明该计算机网络出现了故障，不能正常运行。2.1

8、.3 特殊特殊IP地址地址6 6其他一些特殊的其他一些特殊的IPIP地址地址 表表2-5 2-5 一般不使用的特殊一般不使用的特殊IPIP地址地址特殊地址特殊地址网络号网络号主机号主机号源地址源地址/ /目的地址目的地址用途用途网络地址网络地址特定的特定的全全0 0都不是都不是不分配给任何主机，仅用于表示某个网络的网络地址不分配给任何主机，仅用于表示某个网络的网络地址，例如，例如192.168.0.0192.168.0.0直接广播地址直接广播地址特定的特定的全全1 1目的地址目的地址不分配给任何主机，用作广播地址，对应分组传递给不分配给任何主机，用作广播地址，对应分组传递给该网络中的所有结点，

9、例如该网络中的所有结点，例如192.168.0.255192.168.0.255受限广播地址受限广播地址全全1 1全全1 1目的地址目的地址称为有限广播地址，通常在无盘工作站启动时使用，称为有限广播地址，通常在无盘工作站启动时使用，希望从网络希望从网络IPIP地址服务器处获得一个地址服务器处获得一个IPIP地址，地址，例如例如255.255.255.255255.255.255.255本网络的本主机本网络的本主机全全0 0全全0 0源地址源地址表示本机自身地址，仅在系统启动时允许使用，并且表示本机自身地址，仅在系统启动时允许使用，并且永远不是一个有效的目的地址，例如永远不是一个有效的目的地址，

10、例如0.0.0.00.0.0.0本网络的特定主机本网络的特定主机全全0 0特定的特定的目的地址目的地址本网络的特定主机，例如本网络的特定主机，例如0.0.0.1880.0.0.188回送地址回送地址127127任意任意目的地址目的地址常用于本机上软件测试和本机上网络应用程序之间的常用于本机上软件测试和本机上网络应用程序之间的通信地址，例如通信地址，例如127.0.0.1127.0.0.12.2.1 2.2.1 子网掩码子网掩码1. 1. 子网掩码子网掩码IPIP协议标准规定：每一个使用子网的网点都选择一个协议标准规定：每一个使用子网的网点都选择一个3232位的位模式，位的位模式，若位模式中的某

11、位置若位模式中的某位置1 1，则对应，则对应IPIP地址中的某位为网络地址中的一位；地址中的某位为网络地址中的一位；某位模式中的某位置某位模式中的某位置0 0，则对应，则对应IPIP地址中的某位为主机地址中的一位。地址中的某位为主机地址中的一位。子网掩码与子网掩码与IPIP地址结合使用，可以区分出一个网络地址的网络号和主机地址结合使用，可以区分出一个网络地址的网络号和主机号。号。 A A类地址：类地址：255.0.0.0255.0.0.0 B B类地址：类地址：255.255.0.0255.255.0.0 C C类地址：类地址：255.255.255.0255.255.255.02.2 IP子

12、网划分子网划分2.2.1 2.2.1 子网掩码子网掩码2 2变长子网掩码变长子网掩码 既然子网掩码中为1的部分可以定义为网络号，那么，就可以通过加长子网掩码，即将掩码中原本为0的最高位部分修改为1，使本来属于主机号的部分改变成为网络号，进而达到划分子网的目的。一般情况下，变长子网掩码在局域网中很少使用，而在Internet中使用较多。 例如，211.82.216是一个C类网段地址，当然，所有的IP地址在211.82.216.1211.82.216.254之间的主机都处于同一个网络中。但是，如果需要将网络划分为5个子网，应当如何处理？很简单，可以将255.255.255.0中第4个字节中的前3位

13、作为子网掩码，即将子网掩码的第4字节由00000000改为11100000，由于11100000的十进制值为224，所以，子网掩码变为255.255.255.224。11100000中的前3个字节仍然是211.82.210，各子网提供的IP地址范围如表2-6所示。表表2-6 由变长子网掩码产生的子网由变长子网掩码产生的子网IP地址示例地址示例子网子网第第4 4字节（二进制）字节（二进制）第第4 4字节（十进制字节（十进制）IPIP地址范围地址范围1 1000000000000000000011111000111110 03131211.82.216.0211.82.216.0211.82.21

14、6.31211.82.216.312 20010000000100000001111110011111132326363211.82.216.32211.82.216.32211.82.216.63211.82.216.633 30100000001000000010111110101111164649595211.82.216.64211.82.216.64211.82.216.95211.82.216.954 4011000000110000001111111011111119696127127211.82.216.96211.82.216.96211.82.216.127211.82.2

15、16.1275 510000000100000001001111110011111128128159159211.82.216.128211.82.216.128211.82.216.159211.82.216.1596 610100000101000001011111110111111160160191191211.82.216.160211.82.216.160211.82.216.191211.82.216.1917 711000000110000001101111111011111192192223223211.82.216.192211.82.216.192211.82.216.22

16、3211.82.216.2238 811100000111000001111111111111111224224255255211.82.216.224211.82.216.224211.82.216.255211.82.216.255以以C C类类IPIP地址为例，变长子网掩码与地址为例，变长子网掩码与IPIP地址数量的关系如表地址数量的关系如表2-72-7所示。所示。表2-7 变长子网掩码与IP地址数量的关系变长子网掩码变长子网掩码IPIP地址数量地址数量225.255.255.128225.255.255.128128128225.255.255.192225.255.255.19264

17、64225.255.255.224225.255.255.2243232225.255.255.240225.255.255.2401616225.255.255.248225.255.255.2488 8225.255.255.252225.255.255.2524 4225.255.255.254225.255.255.2542 22.2.2 2.2.2 用定长子网掩码计算地址空间用定长子网掩码计算地址空间 定长子网掩码是指所有的网际网ID部分具有相同的位数。 下面以图2-2所示的网络为例来说明定长子网掩码的应用。图2-2 一个欲划分子网的网络 若Inter NIC分配给用户的是B类网络，

18、网络号为129.20.0.0，那么在使用缺省子网掩码255.255.0.0的情况下，将只有一个网络号，这个网内可供分配的地址数大约为216。为了满足A、B、C、D、E、F、G七个子网划分的要求，可以将216个地址空间分为七个逻辑地址块。为了保证网络ID部分的连续性，向主机ID部分的高位借位进行网络ID的扩展。 计算步骤如下： （1）将所需的子网数转换为二进制 7（十进制数）：111（二进制数） （2）以二进制表示子网数所需的位数即为向缺省子网掩码中加入的位数，这些位数需要向主机ID借用 111：3位（3）决定子网掩码 B类地址的标准掩码为：11111111.11111111.00000000.

19、00000000。 借用主机ID的3位以后子网掩码为：11111111.11111111.11100000.00000000，即255.255.224.0。（4）决定可用的网络ID 列出附加位引起的所有二进制组合： 00132（00100000）129.20.32.0 01064（01000000）129.20.64.0 01196（01100000）129.20.96.0 100128（10000000）129.20.128.0 101160（10100000）129.20.160.0 110192（11000000）129.20.192.0 111224（11100000）129.20.2

20、24.0（5）决定可用的主机ID范围 由于主机号全为“1”的网络地址用于广播（同时向网上所有主机发送报文），主机号全为“0”的网络地址被解释成“本”网络，所以在列出可用的主机ID时应去掉这两个地址。 网络ID 首IP地址 末IP地址 129.20.32.0 129.20.32.1 129.20.63.254 129.20.64.0 129.20.64.1 129.20.95.254 129.20.96.0 129.20.96.1 129.20.127.254 129.20.128.0 129.20.128.1 129.20.159.254 129.20.160.0 129.20.160.1 1

21、29.20.191.254 129.20.192.0 129.20.192.1 129.20.223.254 129.20.224.0 129.20.224.1 129.20.255.254（6）为每个网段指定IP地址段 从上述所列的可用地址段中选择七个号段，依次分配给相应的网段A、B、C、D、E、F、G，如表2-8所示。表表2-8 IP地址分配表地址分配表网网段段网络网络ID首首IP地址地址末末IP地地址址A129.20.32.0129.20.32.1129.20.63.254B129.20.64.0129.20.64.1129.20.95.254C129.20.96.0129.20.96.

22、1129.20.127.254D129.20.128.0129.20.128.1129.20.159.254E129.20.160.0129.20.160.1129.20.191.254 为便于读者在实际中应用，表2-9、表2-10、表2-11分别列出A类地址子网划分、B类地址的子网划分与C类地址的子网划分。子网位数子网个数主机位数主机个数掩码24224194302255.192.0.038212097150255.224.0.0416201048574255.240.0.053219524286255.248.0.066418262142255.252.0.0712817131070255.

23、254.0.082561665534255.255.0.095121532766255.255.128.01010241416382255.255.192.0112048138190255.255.224.0124096124094255.255.240.0138192112046255.255.248.01416384101022255.255.252.015327699510255.255.254.0 为便于读者在实际中应用，表2-9、表2-10、表2-11分别列出A类地址子网划分、B类地址的子网划分与C类地址的子网划分。子网位数子网个数主机位数主机个数掩码16655368254255.2

24、55.255.0171310727126255.255.255.12818262144662255.255.255.19219524288530255.255.255.224201048576414255.255.255.24021209715236255.255.255.24822419430422255.255.255.252表表2-10 B2-10 B类地址子网划分表类地址子网划分表子网位数子网位数子网个数子网个数主机位数主机位数主机个数主机个数掩码掩码121532766255.255.128.0241416382255.255.192.038138190255.255.224.0416

25、124094255.255.240.0532112046255.255.248.0664101022255.255.252.071289510255.255.254.082568254255.255.255.095127126255.255.255.128101024662255.255.255.192112048530255.255.255.224124096414255.255.255.24013819236255.255.255.248141638422255.255.255.252表表2-11 C2-11 C类地址子网划分表类地址子网划分表子网位数子网位数子网个数子网个数主机位数主机位

26、数主机个数主机个数掩码掩码127126255.255.255.12824662255.255.255.19238530255.255.255.224416414255.255.255.24053236255.255.255.24866422255.255.255.2522.2.3 2.2.3 可变长子网掩码与地址数计算可变长子网掩码与地址数计算 目前所采用的IPv4地址资源变得相当短缺。为了有效地利用有限的地址资源，出现了变长子网掩码（VLSM）技术。 假设某公司的计算机分布如表2-12所列，网络拓扑结构如图2-3所示，该公司拥有一个C类保留地址：192.168.18.0。表表2-12 计算机

27、分布表计算机分布表公司公司部门部门计算机数量计算机数量总公司部门120台部门210台分公司18台分公司2部门320台部门410台分公司38台图2-3 公司网络拓扑图 从拓扑图看，总公司、分公司分布于4处，由于各部门所拥有的主机数量有差别，因此需要对192.168.18.0进行子网划分。从该公司的计算机数量配置情况来看，部门1和部门3均有20台主机，因此，产生的较大“子网集”中必须有两个以上这样的子网，每个都至少有21个主机地址（路由器的LAN连接端口需要一个IP地址）。 由于C类地址192.168.18.0的网络掩码是24位： 255.255.255.0=11111111.11111111.1

28、1111111.00000000 为了实现子网划分，必须向主机位借位。可能的分配如表2-13所示。 掩码位数子网数主机位数主机地址数备注24+1=252712824+2=26466424+3=27853224+4=281641624+5=29323824+6=30642424+7=3112812现在分别讨论以上的可能分配。现在分别讨论以上的可能分配。 （1 1）2525位长度位长度 由于子网位全由于子网位全0 0、全、全1 1保留做其他用途，显然保留做其他用途，显然2525位长度不能用。位长度不能用。 （2 2）2626位长度位长度 去掉两个保留号，还有去掉两个保留号，还有4-2=24-2=2

29、个可用的子网号，每个子网中可供分个可用的子网号，每个子网中可供分配的配的IPIP地址数为地址数为6464。同样由于全。同样由于全0 0和全和全1 1保留做其他用途，所以实际可供分保留做其他用途，所以实际可供分配的配的IPIP地址数为地址数为6262个。个。 （3 3）2727位长度位长度 可供分配的子网数为可供分配的子网数为8-2=68-2=6个，每个子网实际可供分配的个，每个子网实际可供分配的IPIP地址数地址数为为32-2=3032-2=30个。显然这种分配方案可以满足部门个。显然这种分配方案可以满足部门1 1、部门、部门3 3要求的要求的2020个主机个主机IPIP，及一个路由器的，及一

30、个路由器的LANLAN连接连接IPIP。同时预留了。同时预留了9 9个地址，为以后部门的扩展个地址，为以后部门的扩展留下了空间。留下了空间。 （4 4）2828位长度位长度 可供分配的子网数为可供分配的子网数为16-2=1416-2=14个，每个子网实际可供分配的个，每个子网实际可供分配的IPIP地址地址数为数为16-2=1416-2=14个。这种方案不能满足部门个。这种方案不能满足部门1 1、部门、部门3 3最基本的最基本的2020台主机台主机IPIP地地址需求，所以不能用于这两个部门，但它可以满足于部门址需求，所以不能用于这两个部门，但它可以满足于部门2 2、部门、部门4 4、分公、分公司

31、司1 1和分公司和分公司3 3的需求。在应用于部门的需求。在应用于部门2 2或部门或部门4 4时，主机占用时，主机占用1010个个IPIP地址，地址，路由器的路由器的LANLAN端口占用端口占用1 1个个IPIP地址，仍然有地址，仍然有3 3个待分配的个待分配的IPIP地址。而用于分地址。而用于分公司公司1 1或分公司或分公司4 4时，剩余的时，剩余的IPIP地址数为地址数为5 5个。但如果将这种方案应用于个。但如果将这种方案应用于WANWAN连接段，则会造成连接段，则会造成14-2=1214-2=12个个IPIP地址的浪费。地址的浪费。 （5 5）2929位长度位长度 可供分配的子网数为可供

32、分配的子网数为32-2=3032-2=30个，每个子网实际可供分配的个，每个子网实际可供分配的IPIP地址地址数为数为8-2=68-2=6个。显然这种方案不能满足现有的所有个。显然这种方案不能满足现有的所有LANLAN段，但它可以用于段，但它可以用于WANWAN连接的段。这时每个连接的段。这时每个WANWAN连接段上会有连接段上会有4 4个个IPIP地址的空闲。地址的空闲。 （6 6）3030位长度位长度 可供分配的子网数为可供分配的子网数为64-2=6264-2=62个，每个子网实际可供分配的个，每个子网实际可供分配的IPIP地址数地址数为为4-2=24-2=2个。显然这种方案不能满足现有的

33、所有个。显然这种方案不能满足现有的所有LANLAN段，但它可以用于段，但它可以用于WAINWAIN连接的段。而且使用这种方案不会造成连接的段。而且使用这种方案不会造成IPIP地址的浪费。地址的浪费。 （7 7）3131位长度位长度 可供分配的子网数为可供分配的子网数为128-2=126128-2=126个，每个子网实际可供分配的个，每个子网实际可供分配的IPIP地址地址数为数为2-2=02-2=0个。由于没有可供实际分配的个。由于没有可供实际分配的IPIP地址，没有应用的价值。地址，没有应用的价值。综上所述，部门综上所述，部门1 1、部门、部门3 3的的LANLAN中的中的IPIP地址，可以选

34、择地址，可以选择2727位长度；部门位长度；部门2 2、部门部门4 4、分公司、分公司1 1、分公司、分公司3 3的的LANLAN中的中的IPIP地址，可以选择地址，可以选择2828位长度；而用于位长度；而用于总公司到分公司的总公司到分公司的WANWAN连接，可以选择连接，可以选择3030位长度。于是在整个网络的子网位长度。于是在整个网络的子网划分中使用了三种长度的子网掩码。划分中使用了三种长度的子网掩码。在采用可变长子网掩码划分子网时，应遵循以下的步骤： （1）选定可用的最短的子网掩码长度，将网络分成若干子网 在本例中选取27位长度，得到可用子网如表2-14所示。表表2-14 2-14 可用

35、子网可用子网序号序号网络网络ID子网号子网号IP地址范围地址范围可用地址数可用地址数A192.168.18.0000保留B192.168.18.32001192.168.18.32192.168.18.6330C192.168.18.64010192.168.18.64192.168.18.9530D192.168.18.96011192.168.18.96192.168.18.12730E192.168.18.128100192.168.18.128192.168.18.15930F192.168.18.160101192.168.18.160192.168.18.19130G192.168

36、.18.192110192.168.18.192192.168.18.22330F192.168.18.224111保留（2）给主机数最多的LAN分配子网 将B、C两个子网分配给部门1、部门3。部门1的网络ID为192.168.18.32/27（其中的27表示掩码位数），部门3的网络ID为192.168.18.64/27，其子网掩码都是255.255.255.224。（3）为主机数较少的LAN联合分配一个较大子网 例如，将D子网分配给部门2、部门4（10台+10台30台），而E子网分配给分公司1、分公司3（8台+8台30台）。（4）对联合使用的较大子网再进行子网划分，使用更长的子网掩码 例如，

37、使用28位长度，将D子网分成192.168.18.96/28和192.168.18.112/28两个子网，E子网分成192.168.18.128/28和192.168.18.144/28两个子网。四个子网分别用于部门2、部门4、分公司1和分公司3。 （5）把最后一个子网，分成长度为30位掩码长度的最小子网 例如，将G子网分成： 192.168.18.192/30 192.168.18.196/30 192.168.18.200/30 192.168.18.204/30 192.168.18.208/30 192.168.18.212/30 192.168.18.216/30 192.168.1

38、8.220/30 经过以上VLSM设计，在这个网络中共使用了3种掩码255.255.255.224（27位）、225.255.255.240（28位）和255.255.255.252（30位）来满足网络需要。2.3 2.3 分配分配IPIP地址地址2.3.1 IP2.3.1 IP地址分配方式地址分配方式1.1.自动分配自动分配IPIP地址地址为了便于管理IP地址，网络中通常都会提供DHCP服务，可以自动为网络中的计算机提供IP地址、子网掩码和默认网关等信息，并由计算机自动配置，无需管理员参与。这种方式适合于网络中计算机数量较多，或者管理员无暇经常管理客户端，或者普通用户不熟悉IP地址的设置等情

39、况。同时，DHCP也是Windows默认采用的地址分配方式。2.2.手工设置手工设置IPIP地址地址手工设置IP地址也是经常使用的一种分配方式。使用手工方式进行设置时，通常需要为网络中的每一台计算机分别设置四项IP地址信息（IP地址、子网掩码、默认网关和DNS服务器）。采用手工设置的方式不仅工作量大，而且容易输入错误，并可能出现键入重复。所以，一般只在设置网络服务器时，或者计算机数量较少的小型网络中使用。手工设置的IP地址为静态IP地址，在没有重新配置之前，计算机将一直拥有该IP地址。因此，既可以据此访问网络内的某台计算机，也可以据此判断计算机是否已经开机并接入网络。2.3 2.3 分配分配I

40、PIP地址地址3.3.自动专用自动专用IPIP寻址方式寻址方式 自动专用IP寻址方式（APIPA）是Windows系统提供的专用功能。当网络中没有配置DHCP服务器，并且没有为计算机手工设置IP地址时，Windows系统就会自动为当前计算机分配一个随机的IP地址，范围为169.254.0.1169.254.255.254，子网掩码为255.255.0.0，并使用此IP地址建立网络连接，与其他计算机进行通信。 当计算机使用APIPA方式分配了IP地址以后，仍然会有规律地尝试连接DHCP服务器，当成功连接到DHCP服务器并申请到IP地址以后，使用APIPA方式配置的IP地址就会失效，转而使用申请到的IP地址与网络通信。2.3 2.3 分配分配IPIP地址地址2.3.2 IP2.3.2 IP地址的设置地址的设置1.IP1.IP地址信息地址信息一个完整的IP地址信息应该包括IP地址、子网掩码、默认网关和DNS四部分内容。1）IP地址 合法的IP地址一般由提供Internet接入的当地服务商（ISP）分配，私有IP地址则可以由网络管理员自由分配。需要注意的是，在同一个网络中，所有计算机的IP地址都不能相同，否则，会发生IP地址冲突，导致网络通信失败。