IP地址规划教案

IP地址规划、子网划分、网络拓扑结构引入：通过介绍学校实际情况，同时由于不同的科室所使用的设备较少，引入IP地址规划的必要性，进而引入子网划分概念。新授：IP地址相关知识及其规划1.1IP地址相关知识现在的IP网络使用32位地址，以点分十进制表示，如。地址格式为：IP地址=网络地址＋主机地址或IP地址=主机地址＋子网地址＋主机地址。

最初设计互联网络时，为了便于寻址以及层次化构造网络，每个IP地址包括两个标识码（ID），即网络ID和主机ID。同一个物理网络上的所有主机都使用同一个网络ID，网络上的一个主机（包括网络上工作站，服务器和路由器等）有一个主机ID与其对应。IP地址根据网络ID的不同分为5种类型，A类地址、B类地址、C类地址、D类地址和E类地址。

A类IP地址

一个A类IP地址由1字节的网络地址和3字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“0”，地址范围从到。可用的A类网络有126个，每个网络能容纳1亿多个主机。B类IP地址

一个B类IP地址由2个字节的网络地址和2个字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”，地址范围从到55。可用的B类网络有16382个，每个网络能容纳6万多个主机。C类IP地址一个C类IP地址由3字节的网络地址和1字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“110”。范围从到55。C类网络可达209万余个，每个网络能容纳254个主机。D类地址用于多点广播（Multicast）。D类IP地址第一个字节以“lll0”开始，它是一个专门保留的地址。它并不指向特定的网络，目前这一类地址被用在多点广播（Multicast）中。多点广播地址用来一次寻址一组计算机，它标识共享同一协议的一组计算机。5．E类IP地址以“llll0”开始，为将来使用保留。全零（“0．0．0．0”）地址对应于当前主机。全“1”的IP地址（“255．255．255．255”）是当前子网的广播地址。在IP地址3种主要类型里，各保留了3个区域作为私有地址，其地址范围如下：A类地址：～55

B类地址：～55

C类地址：～55A类地址

A类地址的表示范围为：~55，默认网络掩码为：；A类地址分配给规模特别大的网络使用。A类网络用第一组数字表示网络本身的地址，后面三组数字作为连接于网络上的主机的地址。分配给具有大量主机（直接个人用户）而局域网络个数较少的大型网络。例如IBM公司的网络。

B类地址

B类地址的表示范围为：~55，默认网络掩码为：；B类地址分配给一般的中型网络。B类网络用第一、二组数字表示网络的地址，后面两组数字代表网络上的主机地址。

C类地址

C类地址的表示范围为：~55，默认网络掩码为：；C类地址分配给小型网络，如一般的局域网和校园网，它可连接的主机数量是最少的，采用把所属的用户分为若干的网段进行管理。C类网络用前三组数字表示网络的地址，最后一组数字作为网络上的主机地址。实际上，还存在着D类地址和E类地址。但这两类地址用途比较特殊，在这里只是简单介绍一下：D类地址称为广播地址，供特殊协议向选定的节点发送信息时用。E类地址保留给将来使用。1.2IP地址规划1.2.1规划原则：唯一性：一个IP网络中不能有两个主机采用相同的IP地址。即使使用了支持地址重叠的MPLS/VPN技术，也尽量不要规划为相同的地址。连续性：连续地址在层次结构网络中易于进行路径叠合，大大缩减路由表，提高路由算法的效率。扩展性：地址分配在每一层次上都要留有余量，在网络规模扩展时能保证地址叠合所需的连续性。实意性：“望址生义”，好的IP地址规划使每个地址具有实际含义，看到一个地址就可以大至判断出该地址所属的设备。这是IP地址规划中最具技巧型和艺术性的部分。最完美的方式是得出一个IP地址公式，以及一些参数及系数，通过计算得出每一个需要用到的IP地址。1.2.2规划实例1.如甲地某台客户机位于3楼的30号房间，其IP地址设为0。选用这种方式，有两点需要注意：一是当房间号大于255时，主机标识不能直接引用，应再考虑其他对应关系。二是客户机的IP地址不具有连续性，因为有些房间可能无客户机，而另一些房间可能有不只一台客户机，为方便今后新的客户机IP地址的分配，应做好现有客户机IP地址的整理记录工作。2.某学院采用C类私有地址来规划某楼栋IP地址，楼栋分为五层，每层预计使用200台设备，那么如何合理规划本楼栋IP地址？（综合考虑：唯一性，连续性，扩展性，实意性）2子网划分2.1子网划分基础知识子网划分定义：Internet组织机构定义了五种IP地址，有A、B、C三类地址。A类网络有126个，每个A类网络可能有16777214台主机，它们处于同一广播域。而在同一广播域中有这么多结点是不可能的，网络会因为广播通信而饱和，结果造成16777214个地址大部分没有分配出去。可以把基于每类的IP网络进一步分成更小的网络，每个子网由路由器界定并分配一个新的子网网络地址,子网地址是借用基于每类的网络地址的主机部分创建的。划分子网后，通过使用掩码，把子网隐藏起来，使得从外部看网络没有变化，这就是子网掩码。RFC950定义了子网掩码的使用，子网掩码是一个32位的2进制数，其对应网络地址的所有位置都为1，对应于主机地址的所有位置都为0。由此可知，A类网络的默认子网掩码是，B类网络的默认子网掩码是，C类网络的默认子网掩码是。将子网掩码和IP地址按位进行逻辑“与”运算，得到IP地址的网络地址，剩下的部分就是主机地址，从而区分出任意IP地址中的网络地址和主机地址。子网掩码常用点分十进制表示，我们还可以用CIDR的网络前缀法表示掩码，即“/<网络地址位数>；”。如/16表示B类网络的子网掩码为。例如，有两台主机，主机一的IP地址为，子网掩码为92，主机二的IP地址为3，子网掩码为92。现在主机一要给主机二发送数据，先要判断两个主机是否在同一网段。主机一即：11011110.00010101.10100000.0000011092即：11111111.11111111.11111111.11000000按位逻辑与运算结果为：11011110.00010101.10100000.00000000十进制形式为（网络地址）：主机二3即：11011110.00010101.10100000.0100100192即：11111111.11111111.11111111.11000000按位逻辑与运算结果为：11011110.00010101.10100000.01000000十进制形式为（网络地址）：4两个结果不同，也就是说，两台主机不在同一网络，数据需先发送给默认网关，然后再发送给主机二所在网络。2.2子网划分的目的节约IP地址，避免浪费。限定广播的传播。保证网络的安全。具体实例C类地址例子：网络地址;子网掩码92(/26）1.子网数=2*2=4(ipsubnetzero命令启用）2.主机数=2的6次方-2=623.有效子网:blocksize=256-192=64；所以第一个子网为，第二个为4，第三个为28，第四个为92。4.广播地址：下个子网-1.所以第一和第二个子网的广播地址分别是3和275.有效主机范围是：第一个子网的主机地址是到2；第二个是5到262.3VLSM可变长子网掩码(VLSM）的作用：节约IP地址空间；减少路由表大小.使用VLSM时，所采用的路由协议必须能够支持它，这些路由协议包括RIPv2,OSPF,EIGRP和BGP。以后将在路由协议选择时介绍。3网络拓扑结构网络拓扑是网络形状，或者是它在物理上的连通性。构成网络的拓扑结构有很多种。网络拓扑结构是指用传输媒体互连各种设备的物理布局，就是用什么方式把网络中的计算机等设备连接起来。拓扑图给出网络服务器、工作站的网络配置和相互间的连接，它的结构主要有星型结构、环型结构、总线结构、分布式结构、树型结构、网状结构、蜂窝状结构等。3.1星型结构星型结构是最古老的一种连接方式，大家每天都使用的电话属于这种结构。目前一般网络环境都被设计成星型拓朴结构。星型网是目前广泛而又首选使用的网络拓朴设计之一。星型结构是指各工作站以星型方式连接成网。网络有中央节点，其他节点（工作站、服务器）都与中央节点直接相连，这种结构以中央节点为中心，因此又称为集中式网络。3.2环形结构环型结构在LAN中使用较多。这种结构中的传输媒体从一个端用户到另一个端用户，直到将所有的端用户连成环型。数据在环路中沿着一个方向在各个节点间传输，信息从一个节点传到另一个节点。这种结构显而易见消除了端用户通信时对中心系统的依赖性。环行结构的特点是：每个端用户都与两个相临的端用户相连，因而存在着点到点链路，但总是以单向方式操作，于是便有上游端用户和下游端用户之称；信息流在网中是沿着固定方向流动的，两个节点仅有一条道路，故简化了路径选择的控制；环路上各节点都是自举控制，故控制软件简单；由于信息源在环路中是串行地穿过各个节点，当环中节点过多时，势必影响信息传输速率，使网络的响应时间延长；环路是封闭的，不便于扩充；可靠性低，一个节点故障，将会造成全网瘫痪；维护难，对分支节点故障定位较难。3.3总线型网络总线上传输信息通常多以基带形式串行传递，每个节点上的网络接口板硬件均具有收、发功能，接收器负责接收总线上的串行信息并转换成并行信息送到PC工作站；发送器是将并行信息转换成串行信息后广播发送到总线上，总线上发送信息的目的地址与某节点的接口地址相符合时，该节点的接收器便接收信息。由于各个节点之间通过电缆直接连接，所以总线型拓扑结构中所需要的电缆长度是最小的，但总线只有一定的负载能力，因此总线长度又有一定限制，一条总线只能连接一定数量的节点。在总线两端连接有端结器(或终端匹配器)，主要与总线进行阻抗匹配，最大限度吸收传送端部的能量，避免信号反射回总线产生不必要的干扰。3.4网状型网络网状拓扑结构主要指各节点通过传输线互联连接起来,并且每一个节点至少与其他两个节点相连.网状拓扑结构具有较高的可靠性,但其结构复杂,实现起来费用较高,不易管理和维护,不常用于局域网!将多个子网或多个网络连接起来构成网状拓扑结构。在一个子网中,集线器、中继器将多个设备连接起来，而桥接器、路由器及网关则将子网连接起来。根据组网硬件不同,主要有三种网状拓扑：网状网：在一个大的区域内，用无线电通信链路连接一个大型网络时，网状网是最好的拓扑结构。通过路由器与路由器相连，可让网络选择一条最快的路径传送数据,如图5-4所示。主干网：通过桥接器与路由器把不同的子网或LAN连接起来形成单个总线或环型拓扑结构，这种网通常采用光纤做主干线。星状相连网：利用一些叫做超级集线器的设备将网络连接起来，由于星型结构的特点，网络中任一处的故障都可容易查找并修复3.5网络拓扑结构图的绘制1、启动Visio软件。2、熟悉Visio软件界面操作。3、用Visio软件绘制网络拓扑结构图步骤1．启动Visio，选择Network目录下的BasicNetwork（基本网络形状）样板，进入网络拓扑图样编辑状态。步骤2．在基本网络形状模板中选择服务器模块并拖放到绘图区域中创建它的图形实例。步骤3．加入防火墙模块。选择防火墙模块，拖放到绘图区域中，适当调整其大小，创建它的图形实例。步骤4．绘