ch03ip地址与子网划分

1、组网与网络管理第3章: IP地址与子网划分1主要内容IP地址分类子网划分ARP协议概述IP地址分类IP地址分类基本概念IP地址(IPv4)一个32bit的数字全网唯一用于定位Internet上的主机(网络适配器/网卡)一个网卡可有多个IP, 但一个IP不能属于多个网卡IP地址(IPv4)的表示点分十进制法: 202.103.0.111IP地址分类IPv4 IP地址的分类(空间划分)IP地址的层次结构网络号主机号主机号网络号路由器定位目标主机时, 只负责将IP数据包转发到目标网络32bit类似电话区号类似区内号码IP地址分类IPv4IP地址的分类(空间划分)用于主机的3类IP地址(A、B、C)2

2、4位网络号24位主机号16位网络号8位网络号0A 类地址16位主机号B 类地址C 类地址011018位主机号IP地址分类IPv4IP地址的分类(空间划分)、两类特殊地址(D、E)D 类地址1 1 1 0组 播 地 址E 类地址保 留 地 址1 1 1 1 0IP地址分类IPv4IP地址的分类(空间划分)IP地址空间分布ABCD232-10地址空间分 布0 xx.xx1xx.xx10 x.xx11x.xxIP地址分类IPv4IP地址的分类(空间划分)用于主机的地址空间A类24位主机号8位网络号0A 类地址网络号为0: 保留不用网络号为127: 环回(Loopback)地址A类地址网络号范围: 1

3、126主机号全0: 此IP表示该网络主机号全1: 该网络的广播地址1个A类网络中最大主机数: 224-2.IP地址分类IPv4IP地址的分类(空间划分)用于主机的地址空间A类8位网络号0A 类地址IP 61.187.54.10所在网络为61.0.0.0 所在网络的广播地址为61.255.255.255 所在网络的主机地址空间为61.0.0.161.255.255.254例: A类IP地址 61 . 187 . 54 . 10 00111101 . 10111011 . 00110110 . 0000101024位主机号网络号主机号IP地址分类IPv4IP地址的分类(空间划分)环回(Loopba

4、ck)地址127.x.x.x常用127.0.0.1表示本机自身的IP地址用于在单机上调试网络应用程序链路层应用层运输层网络层物理层P1P2IP地址分类IPv4IP地址的分类(空间划分)环回(Loopback)地址测试IP地址分类IPv4IP地址的分类(空间划分)用于主机的地址空间B类16位网络号16位主机号B 类地址01B类地址网络号范围: 128.0191.255B类地址主机号范围: 0.1255.254B类网络中最大主机数: 216-2主机号全0: 此IP表示该网络主机号全1: 该网络的广播地址IP地址分类IPv4IP地址的分类(空间划分)用于主机的地址空间C类C类地址网络号范围: 192

5、.0.0223.255.255C类地址主机号范围: 1254C类网络中最大主机数: 28-2主机号全0: 此IP表示该网络主机号全1: 该网络的广播地址24位网络号C 类地址0118位主机号IP地址分类IPv4IP地址的分类(空间划分)用于主机的地址空间列表IP地址分类IPv4IP地址的分类(空间划分)用于主机的地址空间私有地址列表常称为内网地址(非公网地址)节省IP、安全IP地址分类IPv4IP地址的分类(空间划分)同一网络内主机/设备的IP地址的网络号都一样B222.1.1.0222.1.1.4222.1.2.5222.1.2.2222.1.2.1222.1.2.0222.1.6.1222

6、.1.5.1222.1.5.2222.1.6.2222.1.4.1222.1.4.2222.1.3.3222.1.3.2222.1.3.1222.1.3.0LAN3222.1.4.0222.1.5.0222.1.6.0LAN2LAN1IP地址分类E:route print=Interface List0 x1 . MS TCP Loopback interface0 x2 .00 50 ba b2 f8 f1 . D-Link DFE-530TX PCI Fast Ethernet Adapter (rev.A) - CommStudio Virtual Adapter by TamoSoft

7、=Active Routes:Network Destination Netmask Gateway Interface Metric 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.1.254 192.168.1.66 20 127.0.0.0 255.0.0.0 127.0.0.1 127.0.0.1 1 192.168.1.0 255.255.255.0 192.168.1.66 192.168.1.66 20 192.168.1.66 255.255.255.255 127.0.0.1 127.0.0.1 20 192.168.1.255 255.255.255.255 192.168

8、.1.66 192.168.1.66 20 224.0.0.0 240.0.0.0 192.168.1.66 192.168.1.66 20 255.255.255.255 255.255.255.255 192.168.1.66 192.168.1.66 1Default Gateway: 192.168.1.254IP地址分类IPv4IP地址空间分配存在的问题空间分配粒度太“粗”1个A类地址空间1千6百万台主机1个B类地址空间6万台主机1个C类地址空间254台主机分配C类地址占用太多网络号路由器路由表项条目太多分配B类地址总共只有1万6千个B类地址空间IP地址分类IPv4IP地址空间分配问

9、题的解决打破(A/B/C类地址)定长网络号的机制根据实际需要确定网络号的长度子网划分子网划分IPv4IP地址空间分配问题的解决思路1: 将主机号中的一部分拿出来作为网络号划分子网(Subneting)主机号8位网络号0A 类地址16位网络号主机号B 类地址01子网号子网号划分子网后, IP地址变成3级结构: 网络号、子网号、主机号子网划分IPv4IP地址空间分配问题的解决思路2: 将网络号中的一部分拿出来作为主机号构造超网(Superneting)又称CIDR(Classes InterDomain Routing)网络号C 类地址0118位主机号主机号使用CIDR后, IP地址还是2级结构:

10、 网络前缀、主机号网络前缀主机号子网划分IPv4编址与寻址划分子网将大的地址空间划分成小的空间(子网)数据包根据子网号进行路径选择子网划分IPv4编址与寻址划分子网145.13.3.10145.13.3.11145.13.7.34145.13.7.35145.13.21.8目标地址145.13.x.xR1R3R2网络145.13.0.0子网划分IPv4编址与寻址划分子网145.13.3.10145.13.3.11145.13.7.34145.13.7.35145.13.21.8目标地址145.13.x.xR1R3R2145.13.3.0145.13.21.0145.13.7.0子网划分IPv4

11、编址与寻址划分子网子网号的确定: 子网掩码(Subnet Mask)子网掩码是一个32bit的数子网掩码是和IP地址成对使用的子网掩码的构成: 11.11 00.0001的个数网络号的位数子网号的位数0的个数主机号的位数1、0必须连续, 且1必须在0的左侧子网划分IPv4编址与寻址划分子网子网掩码与网络号的对应通常把划分子网后的”网络号子网号”一起称为网络号原网络号主机号三级 IP 地址子网号子网掩码1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 0 0 0 0 0 0 0网络号子网划分IPv4编址与寻址划分子网A/B/C类网络地址的默认子网掩

12、码A类: 255.0.0.0B类: 255.255.0.0C类: 255.255.255.0两个特殊的子网掩码255.255.255.255: 表示单个IP地址0.0.0.0: 表示任意(所有)IP地址子网划分IPv4编址与寻址划分子网子网划分实例(例1)已知IP: 128.1.1.6, 子网掩码: 255.255.128.0求该IP所在子网的网络号、广播地址、子网主机IP范围 IP地址 128 . 1 . 1 . 6 即 10000000 . 00000001 . 00000001 . 00000110 子网掩码 11111111 . 11111111 . 10000000 . 000000

13、00 网络号 10000000 . 00000001 . 00000000 . 00000000 即 128 . 1 . 0 . 0 广播地址 10000000 . 00000001 . 01111111 . 11111111 即 128 . 1 . 127 . 255子网主机IP 128.1.0.1128.1.127.254与运算称掩码长17位子网划分IPv4编址与寻址划分子网子网划分实例(例2)已知IP: 128.1.139.6, 子网掩码: 255.255.128.0求该IP所在子网的网络号、广播地址、子网主机IP范围 IP地址 128 . 1 . 139 . 6 即 10000000

14、. 00000001 . 10001011 . 00000110 子网掩码 11111111 . 11111111 . 10000000 . 00000000 网络号 10000000 . 00000001 . 10000000 . 00000000 即 128 . 1 . 128 . 0 广播地址 10000000 . 00000001 . 11111111 . 11111111 即 128 . 1 . 255 . 255子网主机IP 128.1.128.1128.1.255.254与运算子网划分IPv4编址与寻址划分子网子网划分实例(例3)原B类地址128.1.0.0, 子网掩码255.2

15、55.0.0(16位)128.1.0.1128.1.255.254(65534个IP)子网1: 128.1.0.0, 子网掩码255.255.128.0(17位)128.1.0.1128.1.127.254(32766个IP)子网2: 128.1.128.0, 子网掩码255.255.128.0(17位)128.1.128.1128.1.255.254(32766个IP)网络号增加一位(1bit), 原网络就被分为2个子网子网划分IPv4编址与寻址划分子网网络号增加n位(nbit), 原网络就被分为2n个子网原网络号主机号三级 IP 地址子网号子网掩码1 1 1 1 1 1 1 . . 1 1

16、 1 1 1 1 1 1 1 1 . . 1 1 10 0 0 . . 0 0 02n个组合网络号子网划分IPv4编址与寻址划分子网确定某IP所属网络的地址, 必须有相应的子网掩码路由表项中除包含目标网络地址外, 还需子网掩码目的网络地址子网掩码下一跳(节点)128.1.0.0255.255.128.0接口0128.1.128.0255.255.128.0接口1128.2.1.0255.255.255.0接口2路由表项中包含子网掩码, 才能有效区分128.1.1.6/17, 128.1.139.6/17子网划分IPv4编址与寻址划分子网子网划分的不利影响浪费少量IP资源(网络地址、广播地址)子

17、网划分得越多(小), 浪费的地址越多子网划分IPv4编址与寻址构造超网/CIDR用一个数字表示子网掩码例: 192.168.0.1/24, 表示子网掩码左24位为1网络号/网络前缀(Network Prefix)长度不限网络号长度即子网掩码中1的个数, 简称掩码长度网络前缀主机号子网划分IPv4编址与寻址构造超网/CIDR构造超网192.168.0.0/24 192.168.0.0-0.255192.168.1.0/24 192.168.1.0-1.255192.168.2.0/24 192.168.2.0-2.255192.168.3.0/24 192.168.3.0-3.255拿出网络号中

18、最右边的2个bit, 作为主机号子网划分IPv4编址与寻址构造超网/CIDR192 . 168 .0 .0/2211111111.11111111.11111100.00000000 00. 01. 10. 11.掩码: 255.255.252.0子网划分IPv4编址与寻址构造超网/CIDR192.168.0.0/24, 192.168.1.0/24192.168.2.0/24, 192.168.3.0/24- 192.168.0.0/22路由聚合(构造超网)相关概念: 最长匹配存在多条匹配路由时, 采用掩码最长者子网划分IPv4编址与寻址构造超网/CIDR用IP/Mask表示一段地址(地址块

19、)格式: 网络号/掩码(长度)192.168.0.0/24192.168.0.0192.168.0.255 (256个)192.168.0.0/16192.168.0.0192.168.255.255 (65536个)设Mask长度为L, 表达的IP地址个数是: 2(32-L)子网划分IPv4编址与寻址构造超网/CIDR用IP/Mask表示一段地址特殊情况192.168.0.0/32192.168.0.0192.168.0.0 (1个)(子网掩码为255.255.255.255)x.x.x.x/00.0.0.0255.255.255.255 (232个)(子网掩码为0.0.0.0)0.0.0.

20、0/0子网划分IPv4编址与寻址构造超网/CIDR用IP/Mask表示某段地址内的一个IP格式: (某主机)IP地址/掩码(长度)192.168.0.1/24表示192.168.0.1这个IP在网段192.168.0.0/24内192.168.0.1/16表示192.168.0.1这个IP在网段192.168.0.0/16内子网划分IPv4编址与寻址构造超网/CIDR对IP/Mask的判断是表示一个网段(IP地址块) ?是表示某个网段内的一台主机的IP ?判断依据: IP and MaskIP and Mask = IP, 表明此IP是一个网络号此时IP/Mask表示一个网段IP and Ma

21、sk IP, 表明此IP是一个主机IP此时IP/Mask表示某网段内一台主机的IP主机号为0主机号不为0子网划分IPv4编址与寻址构造超网/CIDR对IP/Mask的判断192.168.0.0/25 ?192.168.0.128/25 ? 192. 168. 0. 1000 0000 255. 255. 255. 1000 0000166.111.1.0/21 ? 166. 111. 0000 0001. 0 255. 255. 1111 1000. 0IP and Mask = IP IP and Mask IP 网络号末尾不一定为0末尾为0不一定是网络号子网划分IPv4编址与寻址子网与超网

22、总的思路32bit地址. 网络号? 主机号?根据具体需要, 灵活定义网络号、主机号宽度划分子网、构造超网常简称“划分子网”网络号/子网号、网络前缀常简称“网络号/子网号”子网划分IPv4编址与寻址子网与超网子网划分实例某公司有三A、B、C个部门, 部门A有180台PC, 部门B有1200台PC, 部门C有120台PC. 各部门的PC要求划分到不同子网中. 如何从一个B类网络166.111.0.0/16的低地址段分出大小最合适的三个子网? (要求写出各子网可用主机IP范围)子网划分IPv4编址与寻址子网与超网子网划分思路子网太大(主机号太长), 浪费子网太小(主机号太短), 不够用以2n为单位找

23、最接近(=)所需主机(IP)数的2n子网划分IPv4编址与寻址子网与超网子网划分实例部门A部门A所需主机数: 18027128, 28256最接近(=)180的数: 256故需要8bit来表示主机号. 又32 - 8 = 24故为部门A划分子网: 166.111.0.0/24子网掩码: 255.255.255.0可用主机IP: 166.111.0.1 166.111.0.254子网划分IPv4编址与寻址子网与超网子网划分实例部门B部门B所需主机数: 12002101024, 2112048最接近(=)1200的数: 2048故需要11bit来表示主机号. 又32 11 = 21故为部门B划分子

24、网: 166.111.1.0/21子网掩码255.255.248.0可用主机IP: 166.111.1.1 166.111.8.254 1 . 000000001 . 0000000011111000 . 00000000 000 . 00000000 111 . 11111111166.111.0.07.255问题：本地址块覆盖了部门A的地址块办法：使用后续地址块子网划分IPv4编址与寻址子网与超网子网划分实例部门B部门B所需主机数: 12002101024, 2112048最接近(=)1200的数: 2048故需要11bit来表示主机号. 又32 11 = 21故为部门B划分子网: 166

25、.111.8.0/21子网掩码255.255.248.0可用主机IP: 166.111.8.1 166.111.15.254 8 . 000001000 . 0000000011111000 . 00000000 000 . 00000000 111 . 11111111166.111.8.015.255子网划分IPv4编址与寻址子网与超网子网划分实例部门C部门C所需主机数: 1202664, 27128最接近(=)120的数: 128故需要7bit来表示主机号. 又32 7 = 25故为部门C划分子网: 166.111.1.0/25子网掩码255.255.255.128可用主机IP: 166

26、.111.1.1 166.111.1.126子网划分IPv4编址与寻址子网与超网子网划分实例各部门IP空间分布166.1.0.0/24166.1.1.0/25166.1.8.0/21部门A部门B部门CARP协议概述ARP协议概述IPv4编址与寻址ARP协议ARP(Address Resolution Protocol)地址解析协议ARP的作用由目的节点的IP地址, 得到目的节点的MAC地址为什么需要ARP?ARP协议概述IPv4编址与寻址ARP协议网络层的数据流向IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主机 H1主机 H2路由器 R1IP2IP4IP3IP5路由器 R2 IP1 IP2

27、IP1 IP2IP1 IP2ARP协议概述IPv4编址与寻址ARP协议实际的数据流向IP1HA1HA5HA4HA3HA6HA2IP6主机 H1主机 H2路由器 R1IP2IP4IP3IP5路由器 R2从 HA1 到 HA3从 HA4 到 HA5从 HA6 到 HA2ARP协议概述IPv4编址与寻址ARP协议为什么需要ARP?数据在源端目的端间, 需经过一段/多段链路在每段链路上, 使用的是硬件地址网络层协议使用IP地址链路层协议只识别MAC地址ARP协议概述IPv4编址与寻址ARP协议ARP协议工作流程源主机(A)广播发送ARP请求包AYXBZARP 请求ARP 请求ARP 请求ARP 请求2

28、09.0.0.5209.0.0.600-00-C0-15-AD-18我是 209.0.0.5，硬件地址是 00-00-C0-15-AD-18我想知道主机 209.0.0.6 的硬件地址帧头目标MAC地址: FF-FF-FF-FF-FF-FFARP协议概述IPv4编址与寻址ARP协议ARP协议工作流程目的主机(B)向A发出ARP响应包(单播帧)ARP响应包内容: IP 209.0.0.6的MAC地址是.B在ARP缓存(Cache)中记下A的MAC地址AYXBZ209.0.0.5209.0.0.600-00-C0-15-AD-1808-00-2B-00-EE-0AARP协议概述IPv4编址与寻址A

29、RP协议ARP协议工作流程A收到ARP响应包, 在ARP缓存中记下B的MAC地址此后A向B发送数据, 则直接使用B的MAC地址AYXBZ209.0.0.5209.0.0.600-00-C0-15-AD-1808-00-2B-00-EE-0AARP协议概述IPv4编址与寻址ARP协议查看、清除ARP缓存ARP协议概述IPv4编址与寻址ARP协议获得目标主机的MAC地址ping x.x.x.xtelnet x.x.x.x.ARP协议概述IPv4编址与寻址ARP协议获得目标主机的MAC地址pingARP协议概述IPv4编址与寻址ARP协议清ARP缓存后, 马上查看, 依然有内容, 可能原因?ARP协议概述IPv4编址与寻址ARP协议ARP欺骗(ARP Spoofing)主机/设备收到ARP响应报文后即刷新ARP缓存主机/设备对收到的ARP响应报文不(无法)检查合法性ARP欺骗的应用令同一局域网内的主机无法上网交换环境下的网络数据嗅探(Sniffing)ARP协议概述IPv4编址与寻址ARP协议ARP欺骗的应用令局域网内