计算机三级网络工程技术小结（3）

第三章 IP地址规划设计技术

IP地址概念与划分地址新技术的研究历程分为四个阶段

基础知识

标准分类的IP地址

IPv4的地址长度为32位，用点分十进制表示，分成四份，每一份为8bit，每一份之间用点号(.)隔开。32位每一位取值的可能性为0或1。

每一份取值范围用十进制表示为多少？？

每一份取值范围为0~255
比如：202.113.29.119 是IPv4地址
比如：256.113.29.119 不是IPv4地址
标准5类IP地址
IP地址分类，最初的目的是希望每个IP
地址都能唯一地、确定地识别一个网络和一台主机
所以标准的最初的IP地址是两层结构：网络号(net)+主机号(host)

A类地址：第一块和最后一块留作特殊用途(1.0.0.0和127.255.255.255)以及网络号为10的留作特殊用途,所以只有125(net)可以用；
B和C类地址：主机号全为0和全为1留作特殊用途，所以B类IP地址有(2^{16)-2个可用主机号(host),C类IP地址有(2}8)-2个可用主机号(host)。

特殊地址形式

直接广播地址

在ABC三类IP地址中，主机号全为1的IP地址为直接播放地址。
作用：主机以广播方式发送一个分组给特定网络(201.161.20.0) 上的所有主机，需要使用直接广播地址(201.161.20.255).

受限广播地址

受限广播地址为：255.255.255.255
作用：将一个分组以广播方式发送给本网络中的所有主机，并且路由器阻挡该分组通过，分组只能广播本网络内部，不可以广播本网络以外的网络主机。

“这个网络上的特定主机”地址

当一个主机或一个路由器向本网络的某个特定的主机发送一个分组，那么它需要使用“这个网络上的特定主机”地址网络号全为0，主机号为接受主机对应的主机号。比如某主机要向本网络的主机(201.161.20.18)发送一个分组，只有这个主机接受这个分组，那“这个网络上的特定主机”地址为(0.0.0.18).

回送地址(loopback address)

A类的IP地址127.0.0.0为回送地址，它是一个保留地址作用：用于网络软件测试和本地进程间通信。

划分子网

提出子网概念的基本思想：允许将网络划分成多个部分供内部使用，但是对于外部网络仍然像一个网络。
划分子网技术的要点：
① 三层结构的IP地址：net ID(网络号)-----sbunet ID(子网号)----- host ID(主机号);
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地址中；
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。

如何划分子网?

1	0	网络号(14位)	主机号(16位)

我想要将一个B类的网络分出64个子网出来，怎么分？
因为64=2^6,所以我只需要从主机位中借6位出来.

 1	0	网络号(14位)	子网号	主机号(10位)

处理标准的IP地址，只需要判断IP地址的前两位值，如果为10则是B 类，如果为11则为C类，如果为00或01开头则为A类。
处理划分子网的IP地址，则需要用到子网掩码(子网屏蔽码)子网掩码的表示方法：如下图

子网掩码两种表示方式：
 四等份点分十进制(网络号+子网号全为1)
 /+(网络号+子网号的长度)
所以处理划分子网的IP地址，先通过前两位判断三类地址的哪一类，再根据子网掩码判断子网的位数。

无类域间路由技术

CIDR使用<网络前缀>,<主机号>代替标准分类的IP地址的网络号+主机号，不再使用子网的概念。三级结构IP地址重新回到二级结构，但是不采用二级结构的分类方法。因此成为无分类的二级地址结构。
CIDR地址表示方法(倾斜记法)，比如200.16.23.0/20，其20为网络前缀，后12位为主机号
IP地址规划方法

地址规划的基本方法

选择subnet ID字段的长度值X，要求Nnet≤2x
比如：子网数量要求开10个，10≤24，只有4个长度的子网才能满足要求。
选择host ID字段的长度值Y，要求Nhost≤2Y
例如：子网主机数量要求12个，12≤ 24 ，所以主机号长度为4才能满足要求。
根据子网和主机长度可以确定申请哪一类IP地址
X+Y≤8可以申请C类IP地址
X+Y>8可以申请两个C类地址或者一个B类地址

计算机子网掩码

没有划分子网的地址中网络号全置1，主机号全置0；
比如200.168.1.5 其子网掩码为255.255.255.0；
划分子网的地址中其网络号和子网号全置1，主机号全置0；
比如192.168.1.0/28，其子网掩码为255.255.255.240

计算网络地址

比如一个网络号：192.168.1.0，子网号4个长度，主机号4个长度
192.16.1.00000000
4位子网号有24种子网网络号(主机号全置0)，如下图

计算网络广播地址

子网的网络号中，主机号位全置1
计算机网络的主机地址
主机号除去全0和全1的ip地址

子网地址规划方法

子网划分实例：
用户需求：
①一个校园网获得一个B类IP地址(156.26.0.0),要进行子网划分
②该校园网将由近210个网络组成
③为了便于管理，要求根据目前情况进行子网划分

分析划分步骤：
①确定子网长度，210≤2x，那这个x最小值应该等于多少？
②子网掩码应该为255.255.255.0
③由于子网号和主机号位段全0和1都不能用，所以每一个子网的主机号 由0-255(256个)变成1-254(254个)
所以子网划分方案：
子网1:156.26.0.1~156.26.0.254 子网2:156.26.1.1~156.26.1.254
……
子网255:156.26.254.1~156.26.254.254 子网256:156.26.255.1~156.26.255.254

可变长度子网掩码(VLSM)地址规划方法

用户需求：
①某个公司申请了一个C类202.60.31.0的地址
②该公司有三个部门要为员工主机分配IP地址，销售部门100名员工，财务部门
50员工，设计部门50名员工
③要求网络管理员为这三个部门分别组建子网
分析和划分步骤：
①子网划分子网数量按照前面方法肯定是偶数，x为子网长度，子网数2x肯定是偶数。
②按照可变长度子网掩码划分子网，100≤27,所以先划分两个子网，子网号1长度，主机长度7。
子网1：202.60.31.00000000 202.60.31.1~202.60.31.126(126个主机)
子网掩码：255.255.255.128
子网2：202.60.31.10000000
将子网2再划分为两个更小的子网
子网2-1：202.60.31.10000000 202.60.31.129~202.60.31.190(62个主机)
子网2-2：202.60.31.11000000 202.60.31.193~202.60.31.254(62个主机)
子网掩码：255.255.255.192

CIDR地址规划方法用户需求：

一个校园管理中心获得了200.24.16.0/20的地址块，希望将这个网络分成8个等长的地址块。
分析和划分步骤
①200.24.16.0/20 该IP地址无类域间路由地址，网络前缀20位， 主机12位，这个地址块：200.24.00010000.0~ 200.24.00011111.255。
②将这个大地址块均等分成8小份，23=8，只需要向主机号中前3 位不作为主机号，作为网络前缀，就可以均等分成8个小地址块。网络前缀变为23位。
200.24.00010000.00000000~ 200.24.00010001.11111111 计算机系地址
200.24.00010010.00000000~ 200.24.00010011.11111111 自动化系地址
200.24.00010100.00000000~ 200.24.00010101.11111111 电子系地址
200.24.00011000.00000000~ 200.24.00011001.11111111 物理系地址
200.24.00010110.00000000~ 200.24.00010111.11111111 生物系地址
200.24.00011010.00000000~ 200.24.00011011.11111111 中文系地址
200.24.00011100.00000000~ 200.24.00011101.11111111 化学系地址
200.24.00011110.00000000~ 200.24.00011111.11111111 数学系地址

内部网络的专用IP地址规划与网络地址转换NAT方法
内部网络的专用IP地址
专用IP地址有哪些？
A类地址专用IP地址块：10.0.0.0~10.255.255.255
B类地址专用IP地址块：172.16.0.0~172.31.255.255
C类地址专用IP地址块：192.168.0.0~192.168.255.255

网络地址转换NAT的基本原理

IPv6地址规划基本方法

IPv6地址表示方法
IPv6地址是将128位按每16位划分一位段，每一位段转换为一个4位的十六进制数，并用:号隔开，称为冒号十六进制表示法。
比如：21DA:0000:0000:0000:02AA:000F:FE08:9C5A
可以简化：
①每一位段前导0可以省略，比如02AA和000F可以写成2AA和F，但是中间和末尾0不可以省略，比如FE08不可以省略；
②每一个位段必须保留一个数字比如0000，可以写成0，不可以全部省略；根据上面两步可以写成21DA:0:0:0:2AA:F:FE08:9C5A
③几个连续位段都是0，可以将这些连续位段0写成:: 所以还可以写成21DA::2AA:F:FE08:9C5A
④IPv6不存在子网掩码，只有IPv4存在，所以如果这样书写21DA::2AA:F:FE08:9C5A/24就是错误的。

课后真题（4）

1、下列IPv6地址FE80:0:0:0801:FE:0:0:04A1的简化错误的是(A )
A. FE8::801:FE:0:0:04A1
B. FE80::801:FE:0:0:04A1
C. FE80:0:0:801:FE::04A1
D. FE80:0:0:801:FE::4A1
2、下列对IPv6地址FF60:0:0:601:BC:0:0:05D7简化表示中，错误的是( B )
A. FF60:0:0:601:BC:0:0:5D7
B. FF6::601:BC::05D7
C. FF60:0:0:601:BC::05D7
D. FF60:0:0:601:BC::5D7
3、下列对IPv6地址表示中，错误的是( B )
A. ::601:BC:0:05D7
B. 21DA:0:0:0:0:2A:F:FE08:3
C. 21BC::0:0:1/48
D. EF60::2A90:FE:0:4CA2:9C5A
4、将内部专用IP地址转换为外部公用IP地址的技术是(B )
A. RAPR
B. NAT
C. DHCP
D. ARP
5、下图是网络地址转换NAT的一个示例，图中①和②是地址 转换之后与转换之前的一对地址（含端口号），它们依次应为(B )。

A) 10.0.1.1,1234和59.67.0.6,2341
B) 59.67.0.6,2341和10.0.1.1,1234
C) 10.0.1.1,1234和202.2.1.1,8080
D) 202.2.1.1,8080和10.0.1.1,1234
6、下图是网络地址转换NAT的一个示例,图中①和②是地址转换的一对地址，①应为( D )。

A) 10.0.1.1,3342
B) 58.4.2.1,80
C) 202.112.15.1,3342
D) 202.112.15.1,1524
7、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
8、IP地址192.168.15.136/29子网掩码可写为( D )
A. 255.255.255.192
B. 255.255.255.224
C. 255.255.255.240
D. 255.255.255.248
9、若某大学分配给计算机系的IP地址块为202.113.16.128/26，分配给自动化系的IP地址块为202.113.16.192/26，那么这两个地址块经过聚合后的地址为©。

计算机系:202.113.16.10000000
自动化系:202.113.16.11000000
划分之前:202.113.16.10000000
202.113.16.128/25

A. 202.113.16.0/24
B. 202.113.16.0/25
C. 202.113.16.128/25
D. 202.113.16.128/24
10、某企业分配给产品部的IP地址块为192.168.31.192/26,分配给市场部的IP地址块为192.168.31.160/27，分配给财务部的IP地址块是192.168.31.128/27，那么这三个地址经过聚合后的地址为(C )。

A. 192.168.31.0/25
B. 192.168.31.0/26
C. 192.168.31.128/25
D. 192.168.31.128/26

产品部:192.168.31.11000000 市场部:192.168.31.10100000
财务部:192.168.31.10000000 子网1:192.168.31.11000000
子网2:192.168.31.10000000 划分之前：192.168.31.100000000

11、某公司拥有IP地址块202.113.77.0/24其中202.111.77.16/28和202.113.77.32 /28已经分配给人事部和财务部，现在技术部需要100个IP地址，可分配的IP地址块是( D )

划分前:202.113.77.0
人事部:202.113.77.00010000
财务部:202.113.77.00100000
202.113.77.10000000
202.113.77.00000000 这两个子网都满足

A. 202.113.77.0/25
B. 202.113.77.48/25
C. 202.113.77.64/25
D. 202.113.77.128/25

12、以下IP地址中，不属于专用IP地址的是( B )
A. 10.1.8.1
B. 172.12.8.1
C. 172.30.8.1
D. 192.168.8.1