第三章IP地址的规划与配置

1.3：IP地址的规划与分配信息管理学院思考在现实生活中，生活在不同地方的两个人如果想了解彼此情况的话，有哪些办法？推理：在网络中的这些计算机，它们之间是如何通信？教学要求教学重点：掌握IP地址的分类掌握子网划分的方法常见IP地址故障的解决方法补充：相关子网划分案例能力目标：能够识别IP地址的分类学会IP地址的配置掌握子网的划分与计算项目提出项目：B05-302室有计算机40台，为确保实验室的安全，在地址设置时要求尽可能不浪费，请给本室分配合理的IP地址？IPV4掌握IPV4的分类学会IPV4的计算及应用掌握地址的测试IPV4采用点分十进制表示形式，共4个字节占32位。如：192.0.0.111000000.00000000.00000000.00000001IP的结构体系172. 16.2.166TCP/IP技术探讨（仅以Ipv4为例）前一页后一页“点分十进制法”：表示IP地址A类地址：B类地址：C类地址：D类地址:用于多点传送

E类地址:

用于实验开发与研究N--为网络段分配的比特位置H--为工作站分配的比特位置IP地址按类分配TCP/IP技术探讨前一页后一页IP地址分类TCP/IP技术探讨A类地址：B类地址：C类地址：前一页后一页二进制和十进制1 0 0 0 0 0 0 0 = 1281 1 0 0 0 0 0 0 = 1921 1 1 0 0 0 0 0 = 2241 1 1 1 0 0 0 0 = 2401 1 1 1 1 0 0 0 = 2481 1 1 1 1 1 0 0 = 2521 1 1 1 1 1 1 0 = 2541 1 1 1 1 1 1 1 = 255128 64 32 16 8 4 2 1TCP/IP技术探讨前一页后一页IP地址分类TCP/IP技术探讨前一页后一页第一字节的数字范围：0…….127=1----126七位二进制的最大数字为127，既：1111111=127A类地址：IP类别与首位字节关系：IP地址分类TCP/IP技术探讨前一页后一页第一个字节的数字范围：128---128+63=128---191六位二进制的最大数字为63；既：111111=63B类地址：IP类别与首位字节关系：IP地址分类TCP/IP技术探讨C类地址：前一页后一页第一个字节的数字范围：128+64---192+31=192---223五位二进制的最大数字为31；既11111=31IP类别与首位字节关系：IP地址分类情况TCP/IP技术探讨A类地址网络总数：126；既：27-2=128-2B类地址网络总数：16384；既：214-2=16384-2C类地址网络总数：2097152；既：221-2

=2097151-2前一页后一页IP地址分类一览表TCP/IP技术探讨前一页后一页1、单播地址：该地址分配给某个网络上的某个网络设备，该设备在获取该地址后，可以利用该地址与其他设备进行点对点通信。惟一分配惟一标识。2、组播地址：可以作为某一个子网内的一组设备的地址，适合用于一对多的通信方式。D类地址:为多目地址（Multicastaddress），主要实现一点对多点的传递；它常用与X.25和ATM等这类点对点的协议网络中。IP地址分类几点说明3、广播地址：在该网段里，主机号比特全为“1”（或最后八位比特主机号全为“1”）的地址为该网络（或组）的广播地址。如：102.255.255.255、138.1.2.255.255、198.10.1.2554、网络地址：主机号比特全为“0”的地址为该主机所在网络段的地址（或所在网络段子网的地址）。

（用IP地址与子网掩码相与，得出来的就是网络地址）如：102.0.0.0、138.1.0.0、198.10.1.0IP地址分类几点说明IP地址分类几点说明5、E类地址:用于将来扩展和实验开发与研究。6、127.x.x.x和127.0.0.1为回环地址和本地软件回送测试（loop-backtest)之用，即保留不分配。7、全0地址：0.0.0.0常用于代表缺省网络，在路由器表中用于构造缺省路径。TCP/IP技术探讨前一页后一页私有地址（1）10.0.0.0/810.0.0.0/8私有网络是A类网络，允许有效IP地址范围从10.0.0.1至10.255.255.254。10.0.0.0/8私有网络有24位主机标识。（2）172.16.0.0/12172.16.0.0/12私有网络可以被认为是16位B类网络，能够应用于私人组织里的任一子网方案。172.16.0.0/12私有网络允许下列有效的IP地址范围：172.16.0.1至172.31.255.254。（3）192.168.0.0/16192.168.0.0/16私有网络可以被认为是C类网络ID，可用于私人组织里的任一子网方案。192.168.0.0/16私有网络允许使用下述有效IP地址范围：192.168.0.1至192.168.255.254。

IP地址分类练习IP地址地址类别网络比特主机比特10.2.1.1128.63.2.100201.222.5.64192.6.141.2130.113.64.16256.241.201.10A10.0.0.00.2.1.1B128.63.0.00.0.2.100C201.222.5.00.0.0.64C192.6.141.00.0.0.2B130.113.0.00.0.64.16不存在的TCP/IP技术探讨前一页后一页课堂练习某办公室现有计算机6台，请组建实验室局域网，用什么拓扑结构？并实现资源共享？分配地址？设置地址？验证？PING

IPv6协议

1、IPv6的研究背景

由于IPv4本身存在一些局限性，因而面临着以下问题。⑴IP地址的消耗引起地址空间不足：IP地址只有32位,可用的地址有限，最多接入的主机数不超过232。⑵IPv4缺乏对服务质量优先级、安全性的有效支持。⑶lPv4协议配置复杂,

特别是随着个人移动计算机设备上网、网上娱乐服务的增加、多媒体数据流的加入,以及出于安全性等方面的需求，迫切要求新一代IP协议的出现。

为此,互联网工程任务组IETE开始着手下一代互联网协议的制定工作。IETE于1991年提出了请求说明，1994年9月提出了正式草案，1995年底确定了IPng的协议规范,被称为“IPv6”，1995年12月开始进入Internet标准化进程。与IPV4相比IPV6具有以下优势：一：IPv6具有更大的地址空间。IPv4中规定IP地址长度为32，最大地址个数为2^32；而IPv6中IP地址的长度为128，即最大地址个数为2^128。与32位地址空间相比，其地址空间增加了2^128-2^32个。二：IPv6使用更小的路由表。IPv6的地址分配一开始就遵循聚类（Aggregation）的原则，这使得路由器能在路由表中用一条记录（Entry）表示一片子网，大大减小了路由器中路由表的长度，提高了路由器转发数据包的速度。

三、IPv6增加了增强的组播（Multicast）支持以及对流的支持（FlowControl），这使得网络上的多媒体应用有了长足发展的机会，为服务质量（QoS，QualityofService）控制提供了良好的网络平台。四：IPv6加入了对自动配置（AutoConfiguration）的支持。这是对DHCP协议的改进和扩展，使得网络（尤其是局域网）的管理更加方便和快捷。

五：IPv6具有更高的安全性。在使用IPv6网络中用户可以对网络层的数据进行加密并对IP报文进行校验，在IPV6中的加密与鉴别选项提供了分组的保密性与完整性。极大的增强了网络的安全性。

IPv6协议版本优先级流标记负载长度下一头标跳数限制源地址目的地址

3、IPv6扩展头结构IPv6将IPv4首部中选项的功能都放在扩展首部中,并将扩展首部留给路径两端的源站和目的站的主机来处理,而数据报途中经过的路由器都不处理这些扩展首部,这样就大大提高了路由器的处理效率。442416881281282、IPv6数据报格式

IPv6数据报的报头长度为40字节（320位），数据报格式由8部分组成，如图3-23所示。

5、IPv6的地址表示

IPv6地址有三种格式,即首选格式、压缩格式和内嵌格式

⑴首选格式：在IPv6中,128位地址采用每16位一段，8段，每段被转换成4位十六进制数,并用“：”分隔，结果用所谓的“冒号十六进制数”来表示。例如二进制格式的IPv6地址：

0010000111011010000000001101001100000000000000000010l11110011101100000010101010100000000011111111111111100010100010011110001011010每16位分为一段：

00100001110110100000000011010011000000000000000000101111001110110000001010101010000000001111111111111100010100001001110001011010将每个16位段转换成十六进制数字，用“：”分隔,结果如

21DA:00D3:0000:2F3B:02AA:00FF:FE28:9C5A

⑵压缩格式：用128位表示地址时往往会含有较多0,如4个数字都是零，可以被省略，用“::”代替。这样，上述地址就可以表示为：

21DA:00D3::2F3B:02AA:00FF:FE28:9C5A⑶内嵌格式：这是作为过渡机制中使用的一种特殊表示方法。IPv6地址的前面部分使用十六进制表示,而后面部分使用IPv4地址的十进制表示。例如：

0:0:0:0:0:0:192.168.1.201

或::192.168.1.201

0:0:0:0:0:ffff:192.168.1.201或::ffff:192.168.1.201子网技术

1、子网的划分虽然网络地址类别的划分为信息传递带来了许多方便,但也带来了一些问题，比如有的单位虽然获取了一个A类地址,但永远不会有16777214台主机,这说明IP地址的设计不尽合理。据统计，有超过半数的B类地址所连接的主机不到50台，而一个B类网络却可以容纳65534台主机,这就意味着有6万多个IP地址被浪费掉了。这种不合理的地址方案一方面造成了极大的地址浪费，另一方面又使IP地址紧缺。为此，将网络按照一定的原则划分为不同的部分，每一部分都是一个独立的逻辑网络,我们将其称为子网(subnetwork).利用子网解决IP地址不合理问题的方案两种。两种方案的具体实现技术分别如图3-10和3-11所示。子网技术132.1.0.100132.1.0.101132.1.0.102132.1.0.150计算机系的主机通信系的主机132.1.0.31132.1.0.32132.1.0.60132.1.0.30机电系的主机132.1.0.2132.1.0.1网络132.1.0.0Internet图3-10某校网络IP地址示意图子网技术图3-11划分子网后的校园网示意图通信系网络132.1.2.0132.1.2.31132.1.2.32132.1.2.60132.1.3.100132.1.3.101132.1.3.150计算机系网络132.1.3.0机电系网络132.1.1.30132.1.1.0132.1.1.1132.1.1.2Internet子网划分(subnetting)的优点:子网划分(subnetting)的优点:1.减少网络流量2.提高网络性能3.简化管理子网技术网络类别子网掩码子网掩码A11111111.00000000.00000000.00000000255.0.0.0

B11111111.11111111.00000000.00000000

255.255.0.0

C11111111.11111111.11111111.00000000

255.255.255.0

2、子网掩码

子网掩码能分出IP地址中哪些位是网络ID，哪些位是主机ID。通过它和IP地址进行按位“逻辑与（AND）”运算,可以屏蔽掉IP地址中的主机部分，得到IP地址的网络ID。子网掩码的另一个作用是将一个网络ID再划分为若干个子网，以解决网络地址不够的问题。掩码（Mask）的使用技术IP地址网络比特主机比特TCP/IP技术探讨正常网段的掩码的设置前一页后一页NetworkHost172.16.2.166255.255.0.017216001010110011111111101011000001000011111111000100000000000000000000101001100000000000000000正常使用掩码所得的网络段号00000010掩码（Mask）的使用技术TCP/IP技术探讨转换成十进制的网络号：002166之差计算出主机序号地址：前一页后一页通过对应相与计算而得：NetworkHost172.16.2.166255.255.255.01721620Subnet111111111111111100000000111111111010110010101100000100000001000000000010101001100000000000000010掩码（Mask）的使用技术TCP/IP技术探讨产生的网络地址：Subnet:000166主机序号地址：带有子网网掩码的络段前一页后一页NetworkHost172.16.2.166255.255.255.248Subnet111111111111111111111000111111111010110010101100000100000001000000000010101001101010000000000010掩码（Mask）的使用技术TCP/IP技术探讨Subnet:主机所在网络地址=172.16.2.160本网络中的主机号=0.0.0.6本网段主机地址范围=172.16.2.161–172.16.2.166此网中的广播地址=172.16.2.167子网掩码用了13位比特前一页后一页掩码（Mask）的使用技术IP地址网络比特主机比特TCP/IP技术探讨前一页后一页

主机IP地址:172.16.2.120网络掩码:255.255.255.0主机所在网络地址=172.16.2.0本网段主机地址范围=172.16.2.1–172.16.2.254此网中的广播地址=172.16.2.255子网掩码用了八位比特NetworkSubnetHost1721620172.16.2.120:255.255.255.0/8:1010110011111111产生的网络地址：10101100000100000001000011111111000000100000001011111111011110010000000000000000掩码（Mask）的使用实例TCP/IP技术探讨Subnet:前一页后一页主机IP地址:201.222.5.121网络掩码:255.255.255.248NetworkSubnetHost2012225120201.222.5.121:1100100111111111产生的网络地址：11001001110111101101111011111111000001010000010111111111011110011111100001111000255.255.255.248/5:子网掩码（Mask）使用实例主机所在网络地址=201.222.5.120本网段主机地址范围=201.222.5.121–201.222.5.126此网中的广播地址=201.222.5.127子网掩码用五位比特TCP/IP技术探讨Subnet:设置子网可提高网络安全性前一页后一页使用掩码

几点说明TCP/IP技术探讨IP地址和掩码换算成二进制是一对一使用IP网络地址是由IP地址和对应的掩码“相与”计算而得来的。A、B、C类的网络比特所对应的掩码在通常情况下为1。子网掩码只能在主机比特内增设子网（该子网称IP设置的虚拟网）;IP地址和IP网络地址之差的有效位数为工作站（主机）地址序号地址前一页后一页使用掩码

几点说明TCP/IP技术探讨掩码（MASK）常有人称为子网掩码；也有人常称为是I

P地址的解释。IP寻址主要根据IP网络地址寻找主机所在的网。在每一个子网中，最大的主机序号地址为该子网的广播地址也称IP复用地址。前一页后一页掩码（Mask）的使用练习IP主机地址子网掩码类别网络地址172.16.2.1010.6.24.20172.30.36.12255.255.0.0255.0.0.0255.255.0.0B172.16.0.0A10.0.0.0B172.30.0.0TCP/IP技术探讨前一页后一页问题？？？IP地址的分类？IP地址的类别范围？网络地址如何计算？119？218？转换成二进制是多少？任务提出如何设置IP地址？如何测试IP地址？PING如何使用？某实验室有若干台计算机，分别设置了不同的IP地址，这些地址设置有什么要求？其中有一台计算机设置完了IP地址后，不能PING通其它计算机，问如何解决？Network172.16.0.0172.16.103.13物理结构网络实例TCP/IP技术探讨172.16.102.12172.16.101.11172.16.100.10172.16.104.14172.16.105.15所有主机必须在同一网段内前一页后一页在多字段内设置子网掩码实例主机IP地址:15.16.193.6网络掩码:255.255.248.0NetworkSubnetHost1516192015.16.193.60000111111111111产生的网络地址：00001111000100000001000011111111110000011100000011111000000001100000000000000000TCP/IP技术探讨Subnet:主机所在网络地址=15.16.192.0本网段主机地址范围=15.16.192.1–15.16.199.254此网中的广播地址=15.16.199.255子网掩码用五位比特255.255.248.0在第二、第三字段内设置子网前一页后一页子网掩码的使用练习IP主机地址类别网络地址最大主机地址201.222.10.60255.255.255.248子网掩码15.16.193.6255.255.248.0128.16.32.13255.255.255.252202.195.79.27255.255.240.0C20