网络设备配置与调试案例教程 课件 第一章1.2网络IP地址规划与分配

主讲人：万鹏第一章

网络规划与设计网络设备配置与调试案例教程CONTENTS教学目标

本章讲解网络规划与设计知识，并对实际项目进行了分析、设计和模拟实现。【知识目标】

Ø掌握网络规划与设计的基础知识。

Ø了解和掌握网络工程分析的一般过程。

Ø掌握网络需求分析的方法。

Ø掌握网络规划的原则、网络规划流程和网络生命周期。

Ø掌握网络设备配置中IP地址方案的规划、分析与制定。【技能目标】

Ø能够进行网络工程需求分析。

Ø能够进行网络IP地址设置。

Ø具备大、中、小型网络方案的规划设计能。CONTENTS1.1网络规划与设计知识1.21.31.4网络IP地址规划与分配网络规划与设计实训项目网络规划与设计项目训练1.2网络IP地址规划与分配网络设备配置与调试案例教程1.2.1工作任务

一个大型网络的IP地址管理结构设计要充分考虑，否则很容易引起整个网络地址重新设计和部署。这不仅会引起长时间的停机，而且还会在重新编址阶段引起不稳定，这会消耗掉很多的人力和财力。

使用子网划分技术，大部分网络能够获得较好的地址规划。但在大型网络中，由于网络的数量与主机的数量比例不平衡，这里就需要可变长的子网掩码（VLSM）技术作为规划的依据。1.网络规划需求

某学校的网络ID为180.29.0.0/16,此次IP规划分配任务首先需要保留一半的地址空间供将来使用。另外，学校共有15个分系部，每个系部可能包含2000台主机和不同用途的服务器，为此需要将网络再划分出为子网。

当然，不能规范每个系部的分配方案，因此，需要为其中一所系部创建8个可拥有250个主机的子网，其他系部可参照这个模板执行。1.2网络IP地址规划与分配网络设备配置与调试案例教程2.VLSM技术分析

严格按照TCP/IP中的A、B、C、D定义给IP地址分类的环境下，全0和全1网段都不允许使用，这种环境叫做基于类的IP。在这种环境下，子网掩码只在所定义的路由器内有效，掩码信息无法传递到其他路由器。如RIPvl版本，它在进行路由广播时根本不带掩码信息，收到路由广播的路由器因为无从知道该网络的掩码，只好照标准TCP/IP的定义赋予它一个掩码。

子网划分的原始用途之一是将基于类的网络细分为一系列同等大小的子网。例如，对B类网络进行4位子网划分后，会生成16个同等大小的子网。基于类的网络或无类别的网络中可以存在不同大小的子网，这一规则正好适合现实世界中的环境。因为在现实网络中包含的主机数量不同，所以需要使用不同大小的子网来避免IPv4地址浪费的现象。从IPv4网络创建和部署不同大小子网的做法叫做可变长度子网划分，这种技术使用可变前缀长度，又叫做可变长度子网掩码（VariableLengthSubnetMask，VLSM）。1.2网络IP地址规划与分配网络设备配置与调试案例教程3.任务实施作为学校的网络管理员，网络ID为180.29.0.0/16，任务如下。Ø保留地址：需要保留一半的地址空间供将来使用。Ø分配各个系部地址：有15个子网供各个系部使用，每个系部可能包含2000台主机和不同用途的服务器。Ø创建IP地址模板：为其中一所系部创建8个可拥有250个主机的子网，其他学院可参照执行。1）保留地址任务为了达到保留一半地址空间供将来使用这一要求，应当对网络180.29.0.0进行1位的子网划分。这种子网划分生成了2个子网180.29.0.0/17和180.29.128.0/17,将地址空间平均分成了两部分。可以选择180.29.0.0/17作为保留的那一部分地址空间的网络，从而满足上述要求。表中列出了保留的那一半地址空间。子网编号网络ID(点分十进制)网络ID(网络前缀)1180.29.0255.255.128.0180.29.0.0/17第1次子网划分1.2网络IP地址规划与分配网络设备配置与调试案例教程2）各系部地址分配

为了达到拥有15个子网，每个子网有大约2000台主机这一要求，对子网网络180.29.128.0/17执行4位子网划分，地址前缀变为21。第2次子网划分生成了16个子网。180.29.128.0/21.180.29.136.0/21、…、180.29.240.0/21和180.29.248.0/21，每个子网可拥有多达2046台主机。可以选择15个子网（从180.29.128.0/21~180.29.240.0/21）作为分系部的子网，从而完成了第2个任务。表中列出了这15个子网网络地址，其中每个子网可拥有多达2046台主机。第2次子网划分子网编号网络ID(点分+进制)网络ID(网络前缀)1180.29.128.0255.255.248.0180.29.128.0/212180.29.136.0255.255.248.0180.29.136.0/211.2网络IP地址规划与分配网络设备配置与调试案例教程3180.29.144.0255.255.248.0180.29.144.0/214180.29.152.0255.255.248.0180.29.152.0/215180.29.160.0255.255.248.0180.29.160.0/216180.29.168.0255.255.248.0180.29.168.0/217180.29.176.0255.255.248.0180.29.176.0/218180.29.184.0255.255.248.0180.29.184.0/219180.29.192.0255.255.248.0180.29.192.0/2110180.29.200.0255.255.248.0180.29.200.0/2111180.29.208.0255.255.248.0180.29.208.0/2112180.29.216.0255.255.248.0180.29.216.0/2113180.29.224.0255.255.248.0180.29.224.0/2114180.29.232.0255.255.248.0180.29.232.0/2115180.29.240.0255.255.248.0180.29.240.0/211.2网络IP地址规划与分配网络设备配置与调试案例教程3）创建地址分配模板

为达到创建8个可拥有250个主机的子网模板要求，以子网180.29.248.0/21为例进行3位的子网划分。第3次子网划分会生成8个子网。180.29.248.0/24、180.29.249.0/24、…、180.29.254.0/24和180.29.255.0/24,每个子网可拥有254个主机。可以选择所有8个子网，从180.29.248.0/24-180.29.255.0/24，作为网络地址分配给单个子网，从而完成整个任务。表中列出了8个子网，其中每个子网可拥有254台主机。第3次子网划分子网编号网络ID（点分十进制）网络ID（网络前缀）1180.29.248.0255.255.255.0180.29.248.0/242180.29.249.0255.255.255.0180.29.249.0/243180.29.250.0255.255.255.0180.29.250.0/241.2网络IP地址规划与分配网络设备配置与调试案例教程4180.29.251.0255.255.255.0180.29.251.0/245180.29.252.0255.255.255.0180.29.252.0/246180.29.253.0255.255.255.0180.29.253.0/247180.29.254.0255.255.255.0180.29.254.0/248180.29.255.0255.255.255.0180.29.255.0/24

当然，每个系部的内部还有可能对250台主机再次进行可变长子网掩码的操作，如划分VLAN等。此次IP规划任务完成情况可以根据图中看到这次子网划分的流程图。子网划分流程图1.2网络IP地址规划与分配网络设备配置与调试案例教程1.2.2相关知识

在IP地址规划中有些IP地址是不能被配置到网络设备接口使用的，这些IP地址是网络地址和广播地址。另外，这家公司属于典型的小型网络，机器数量一般在50台以下，需要根据网络的规模考虑IP地址的分配与管理。1.确定合法地址

网络中第1个不能使用的地址就是网络地址。网络地址用于表示网络本身，主机位部分为全“0”的IP地址代表一个特定的网络。网络地址对于网络通信数据量的控制非常重要，位于同一网络中的主机必然具有相同的网络号，它们之间可以直接相互通信。而网络号不同的主机之间则不能直接进行通信，必须经过第3层网络设备（如路由器）进行转发。

如图中示例，上半部分的框架中表示网络198.150.ll.0。从局域网外部看，任何发往该网络主机198.150.11.1~198.150.11.254的数据，目的网络都是198.150.11.0,只有数据到达上半部分的框架（局域网）时，才能进行主机位的匹配。下半部分的网络编号用198.150.12.0表示，数据进行比对的情况也是相同。1.2网络IP地址规划与分配网络设备配置与调试案例教程网络地址与寻址1.2网络IP地址规划与分配网络设备配置与调试案例教程

网络中第2个不能使用的地址是广播地址（BroadcastAddress）。它用于向网络中的所有设备广播分组，具有正常的网络号部分，主机号部分为全“1”的IP地址代表一个在指定网络中的广播，被称为广播地址。

广播地址对于网络通信同样重要。在计算机网络通信中，经常会出现对某一指定网络中的所有机器发送数据的情形，如果没有广播地址，源主机就要对所有目的主机启动多次IP分组的封装与发送过程。

除了网络标识地址和广播地址之外，其他一些包含全“0”和全“1”的地址格式也是保留地址。图中标明了这些特殊地址的用途。特殊的保留地址1.2网络IP地址规划与分配网络设备配置与调试案例教程2.选择专用IP地址

Internet的稳定直接取决于网络地址的唯一性。这个工作最初由InterNIC（Internet网络信息中心）来分配IP地址，现在已被IANA（Internet地址分配中心）取代。IANA管理着剩余IP地址的分配，以确保不会发生公用地址重复使用的问题。

1）公用IP地址

公用IP地址在Internet上是唯一的，因为公用IP地址是全局的和标准的,因此没有任何两台连到公共网络的主机拥有相同的IP地址。所有连接Internet的主机都遵循此规则，公用IP地址是从Internet服务供应商（ISP）或地址注册处获得的。如果Internet的直接（路由）连接，则必须使用公用地址；如果Internet的间接（代理或转换）连接，则可以使用公用地址或专用地址。1.2网络IP地址规划与分配网络设备配置与调试案例教程2）私有IP地址

随着Internet的发展，各个连接到Internet的组织需要为每台设备的每个接口获取一个公用地址。每个网络接口都需要有一个公有IP地址是不可能的，至少在IPv4版本中。这一需求对公用地址池提出了很髙的要求，A、B、C类地址的总数满足不了全世界所有网络设备的标识。Internet设计者注意到了这个问题，保留了IPv4地址空间的一部分供内部地址使用。IANA提供了一个为专用网际网络保留网络ID地址的方案，以下这些网络ID是内部网络中可任意部署的：10.0.0.0网络地址池，子网掩码为255.0.0.0。

172.16.0.0网络地址池，子网掩码为255.240.0.0。

192.168.0.0网络地址池，子网掩码为255.255.0.0。1.2网络IP地址规划与分配网络设备配置与调试案例教程3.地址转换技术

有一种情况需要特别注意，如果公司网络没有以任何方式连接到Internet，则可以使用任何IP地址。但如果这家公司网络需要连接到Internet，则应当使用公用地址或地址转换技术，以防止非法IP地址暴露在公网之上，使得使用私有IP的计算机也可以接入Internet。

为了让使用私有IP地址的计算机能够访问Internet，必须使用网络地址转换（NAT）和路由。NAT使用户能够把使用专用IP地址的客户端计算机连接到使用公共IP地址的Internet。这需要有两个接口来隔离本地网络和Internet网络。这两个接口是必须的，因为两个网络之间的请求必须通过路由器服务或设备进行传送。当路由器接收到请求时，它在两个接口之间转发这些请求。NAT服务帮助从源网络到目标网络，把IP地址转换成正确的地址。

1.2网络IP地址规划与分配网络设备配置与调试案例教程4.IP地址配置方法

1）手工分配

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