三级网络技术_IP地址规划与设计方法

一、考点分析

• 考点1：IP基础（网络地址、子网掩码）
• 考点2：网络地址转换NAT的原理
• 考点3：CIDR（计算方法）
• 考点4：IPv6地址表示

二、IP地址的概念和划分地址的新技术

（一）标准分类的IP地址
       IP地址是由网络号和主机号组成的，长度是32bit，用点分十进制方法表示，这样就构成了标准分类的IP地址。常用的A类、B类、C类IP地址采用包括 “网络号-主机号” 的两层结构层次。
（二）划分子网的三级地址结构
       1991年将传统的"网络号-主机号"的两级结构变为 “网络号-子网号-主机号” 的三级结构。
（三）构成超网的无类域间路由（CIDR）技术
       无类域间路由（CIDR）技术也被称为超网技术。构成超网的目的是将现有的IP地址合并成较大的、具有更多主机地址的路由域。
（四）网络地址转换（NAT）技术
　　网络地址转换设计的基本思路：为每一个公司分配一个或少量的IP地址，用于传输Internet的流量。在公司内部的每一台主机分配一个不能够在Internet上使用的保留的专用IP地址。专用IP地址用于内部网络的通信，如果需要访问外部Internet主机，必须由运行网络地址转换的主机或路由器将内部的专用IP地址转换成全局IP地址。

三、标准分类的IP地址

（一）A类地址（7位网络号 24位主机号 1.0.0.0~127.255.255.255）
　　　A类地址网格号(net ID)的第一位为０，其余的各位可以分配。
　　　A类地址共被分为大小相同的128块，每一块的地址网格号不同。
第一块和最后一块地址留作特殊用途
net ID=10的10.0.0.0~10.255.255.255用于专用地址
因此能够得到A类地址的机构只有125个
每一个A类网络可以分配的主机号可以是（2的24次方-2=16777214）个
主机号为全0和全1的两个地址保留用于特殊目的。

（二）B类地址（14位网络号 16位主机号 128.0.0.0~191.255.255.255）
         网络号长度为14位，网络号总数为（2的14次方=16384）
         主机号长度为16位，主机号总数为（2的16次方-2=65534）
         主机号为全0和全1的两个地址保留用于特殊目的。

（三）C类地址（21位网络号 8位主机号 192.0.0.0~223.255.255.255）
         网络号长度为21位，网络号总数为（2的21次方=2097152）
         主机号长度为8位，主机号总数为（2的8次方-2=254）
         主机号为全0和全1的两个地址保留用于特殊目的。

四、特殊地址形式（会计算 综合题）

（一）直接广播地址
           在A、B、C类地址中，如果主机号全是1(二进制的1)，那么这个主机号为直接广播地址，它是用来使路由器将一个分组以广播方式发送给特定网络上的所有主机。

   求直接广播地址的方法
       ①判断题目中的地址为A、B、C类中的哪类地址；
       ②根据地址种类判断网络号和主机号的位数；
       ③由"网络号不变，主机号全为1"写出直接广播地址。

Eg:
   201.161.20.0的直接广播地址？
   
	 ①判断地址范围可以判断此地址为C类地址
	 ②网络号为24位（前三位为前导位）主机号为8位
	 ③由"网络号不变，主机号全为1"得出直接广播地址为201.161.20.255
	 

（二）受限广播地址
           32位全为1的广播地址（255.255.255.255）为受限广播地址，用来将一个分组以广播的方式发送给本网络中的所有主机。路由器则阻挡该分组通过，将其广播功能限制在本网内部。

（三）"这个网络上的特定主机地址"
           网络号全为0，主机号不变。这样的分组被限定在本网内部，由主机号对应的主机接收。

  求"这个网络上的特定主机地址"的方法
①判断题目中的地址为A、B、C类中的哪类地址；
②根据地址种类判断网络号和主机号的位数；
③由"网络号全为0，主机号不变"写出"这个网络上的特定主机地址"。

 Eg:
	 201.161.20.0的"这个网络上的特定主机地址"？
	 
	   ①判断地址范围可以判断此地址为C类地址
	   ②网络号为24位（前三位为前导位）主机号为8位
	   ③由"网络号全为0，主机号不变"得出直接广播地址为0.0.0.18
	   

（四）回送地址
           A类地址中的127.0.0.0是回送地址，它是一个保留地址。回送地址是用于网络软件测试和本地进程间通信。
           TCP/IP协议规定：含网络号为127的分组不能出现在任何网络上，主机和路由器不能为该地址广播任何寻址信息。

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五、划分子网的三级网络结构

划分子网技术的要点
     ①三级层次是IP地址
          网络号(net ID) —— 子网号(subnet ID)—— 主机号(host ID)
     ②同一个子网中所有主机必须使用相同的子网号subnet ID。
     ③子网的概念可以应用于A类、B类、C类中任意一类的IP地址。
     ④子网之间的距离必须很近。
     ⑤分配子网是一个组织和单位内部的事，它既不要向ICANN申请，也不需要改变任何外部的数据库
     ⑥在Internet的文献中，一个子网也称为一个IP网络或一个网络。

六、子网掩码

１、A类、B类、C类地址掩码

２、子网掩码的两种表示方法
　　　　　
　　 方法一：点分十进制
　　 方法二：＂／＂＋网络号的长度

３、如果路由器在处理划分子网后的三层结构的IP地址时，需要给他IP地址和子网掩码。它需要通过标准地址的前三位判断该地址是A类、B类或C类地址，同时根据子网掩码来判断
出子网号。

4、一个B类地址划分为64个子网的例子

Eg1:
   某个IP地址的子网掩码为255.255.255.192，该掩码又可以写为（ C ）。
      A. /22
      B. /24
      C. /26
      D. /28
 分析：
    考查子网掩码的第二种表示方法  “ ＂／＂＋网络号的长度 ”。计算网络号的长度即为点分式中1的个数。
    255.255.255.192中前三段都为1，即共有3×8=24个1.
    192用二进制表示为11000000，共有2个1.
    所以网络号的长度为 24+2=26。

Eg2:
   IP地址 192.168.15.136/29 的子网掩码可以写为（ D ）。
     A. 255.255.255.192
     B. 255.255.255.224
     C. 255.255.255.240
     D. 255.255.255.248
 分析：
    由题目可知网络号的长度为29，即子网掩码中有29个1.
    前三段都为1共有24个1，所以最后一段中还需要5个1.
    即最后一段用二进制表示为11111000.转化为十进制为248.

Eg3：
   网络地址 191.22.168.0 的子网掩码为（ D ）。
     A. 255.255.192.0
     B. 255.255.224.0
     C. 255.255.240.0
     D. 255.255.248.0
 分析：
    由题目可知该网络地址为一个B类地址。因为其为一个网络地址，
    所以求子网掩码可以直接求已知网络地址中0的个数。
    168转化为二进制为 10101000
    所以子网掩码的长度为21位。可以表示为 /21

七、专用IP地址

IPv4为内部网络预留的专用IP地址有三组。
      10.0.0.0~10.255.255.255
      172.16~172.31
      192.168.0~192.168.255

八、网络地址转换NAT的基本工作原理（选择）

思想：
      由内到外，源地址（专用地址）转换成公有地址
      由外到内，目的地址（公有地址）转换成专用地址

九、网络地址转换NAT的基本工作原理

NAT的技术类型
    ①静态NAT（一对一）
    ②动态地址NAT（一对多）
    ③网络地址端口转换NAPT（一对多，端口区分）

十、IPv6地址规划基本方法

1、IPv6地址的主要特征
        新的协议格式、巨大的地址空间、有效的分级寻址和路由结构、地址自动配置、内置的安全机制、更好的支持QoS服务。IPv6地址长度规定为128位，可提供超过3.4×10的38次方个IP地址。

2、IPv6地址的表示方法

①IPv6的128位地址用16位边界划分，每个16位段转换成4位十六进制数字，用冒号":“分隔，结果表示被称为冒号十六进制。
②前导零压缩法
      一个IPv6地址中可能会出现多个二进制0，因此可以规定一种方法，通过压缩某个位段中的前导零来简化IPv6地址的表示。需要注意的是，每个段位至少应该有一个数字。“0000"简写为"0”。
③双冒号表示法
      有些类型的IPv6地址中包含了一长串0。在一个以冒号十六进制表示法表示的IPv6地址中，为了进一步简化IP地址表达，如果几个连续位段的值都为0，那么这些0就可以简写为”::"。

3、IPv6地址表示时需要注意的问题

①使用零压缩法时，不能把一个位段内部的有效零也压缩掉。
②"::"双冒号在一个地址中只能出现一次。
③如何确定双冒号之间被压缩零的位数？
      数一下地址中还剩多少个位段，然后用8减去这个数，再将结果乘以16。
④IPv6前缀问题
      IPv6不支持子网掩码，只支持前缀长度表示法。前缀是IPv6地址的一部分，用作IPv6路由或子网标识。前缀的表示方法与IPv4中的无类域间路由CIDR表示方法基本类似。IPv6前缀可以用"地址/前缀长度"来表示。
      如:21DA::D3:0:1/48.