IP地址概述

IP地址的作用:

在使用TCP/IP协议通信的网络中,IP地址是端到端的通信的唯一编址方式;且数据在传输过程中路径的选择也是基于IP编址的

IP地址的组成:

IP地址由32比特位组成,用点分十进制表示.其构成有两部分:网络ID+主机ID,其中"网络ID"表示范围值,"主机ID"表示节点值

3.IP地址分类及其私有地址

IP地址分类

特殊的IP地址

0.0.0.0 代表任意网络地址

127.X.X.X 本地回环地址,用于测试TCP/IP协议

169.254.X.X DHCP服务保留

255.255.255.255 本地广播地址

主机ID全为0(二进制) 代表某网段的任意主机地址.即网络ID的表示方式

主机ID全为1(二进制) 代表某网段的所有主机地址.即网络子网广播

合法的主机地址:

合法的主机地址,即能够被设备使用的IP地址.A~C类中的IP地址可以被主机使用,但排除"主机ID"全为"0"或"1"的地址.

一个网络中可用的主机地址数:2^H-2 其中:H表示此网络中"主机ID"的比特位数值;2表示"主机ID"全为"0"(子网网络ID)和全为"1"(子网广播)的地址

子网规划

1.为什么要划分子网

• 隔离广播域,减少广播的负面影响,优化网络流量
• 有效的节省IP地址,减少IP地址的浪费

2.如何划分子网

子网掩码:由32个连续的"1"和"0"组成,用点分十进制表示,子网掩码与IP地址进行"与"运算(连续的"1"标识"网络ID",连续的"0"标识"主机ID",可以得到IP地址的网络ID,这样可以灵活的规划IP地址引入子网掩码后,一个主机地址就由IP地址及子网掩码来共同决定.在此也引入了一种IP地址与子网掩码的标识方法---CIDR标记法:

例: IP地址为:192.168.1.1 子网掩码为:255.255.255.0 用CIDR标记法书写为: 192.168.1.1/24

例:子网掩码与IP地址的"与"运算("与"类似于乘法)

使用默认子网掩码:

IP地址 133.133.30.1 --> 10000101.10000101.00011110.00000001

子网掩码 255.255.0.0 --> 11111111.11111111.00000000.00000000

网络ID 10000101.10000101.00000000.00000000 --> 133.133.0.0

使用新的子网掩码:

IP地址 133.133.30.1 --> 10000101.10000101.00011110.00000001

子网掩码 255.255.248.0 --> 11111111.11111111.11110000.00000000

网络ID 10000101.10000101.00010000.00000000 --> 133.133.16.0

同时我们也可以得知133.133.30.1/20的一些其它信息

IP地址 133.133.30.1 10000101.10000101.00011110.00000001

子网掩码255.255.248.0 11111111.11111111.11110000.00000000

子网网络ID(主机ID全为0) 10000101.10000101.00010000.00000000 --> 133.133.16.0

子网广播(主机ID全为0) 10000101.10000101.00011111.11111111 --> 133.133.31.255

子网中第一个可用的IP地址 10000101.10000101.00010000.00000001 --> 133.133.16.1

子网中最后一个可用的IP地址 10000101.10000101.00011111.11111110 --> 133.133.31.254

可用的主机地址数 2^12-2

被划分的子网数 2^4

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子网掩码打破了默认的ABC类IP地址的使用规则,可以使用IP地址规划更灵活,也节省IP地址

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如何进行子网的规划

在节约IP地址的前提下,进行网络设计时,IP地址的需求一般会从两个方面考虑:1,网络中需要容纳多少台主机(即需要多少主机IP地址);2,网络中需要多少个子网(即子网数)

根据主机地址数的需求规划网络时:主机地址数>=2^H-2,H:主机ID位数值

根据子网的需求规划网络时:子网数>=2^N,N:网络ID被扩展的位数值(在CISCO认证考试中,默认情况下全0子网和全1子网不用,因此子网数为2^N-2,)

子网规划案例

根据主机地址的需求来进行子网的规划

例:某公司有若干个部门,每个部门要有一个独立的网段,且每个部门计算机数不超过50台,现给你一个IP为192.168.10.55的网段,请你给出一个合理的子网掩码,并求出其所在子网的相关信息

• 此IP地址为C类地址,默认的子网掩码为255.255.255.0
• 要求每个子网主机数不超过50台,因此主机ID的位数值为:2^H-2>=50 --> H=6,
• 所需求的子网掩码:255.255.255.192 网络ID数值+主机ID数值=32 --> 网络ID数值为:32-6=26 即子网掩码为:/26 同时表明网络ID向主机ID扩展了2位

计算: IP地址 192.168.10.55 --> 11000000.10101000.00001010.00110111

子网掩码255.255.255.192 --> 11111111.11111111.11111111.11000000

子网网络ID 11000000.10101000.00001010.00000000 ---> 192.168.10.0

子网广播 11000000.10101000.00001010.00111111 ---> 192.168.10.63

第一可用主机IP地址 11000000.10101000.00001010.00000001 ---> 192.168.10.1

最后一个可用主机IP地址 11000000.10101000.00001010.00111110 ---> 192.168.10.62

被划分的子网数: 2^N --> 2^(26-24) ---> 4

每子网可用的主机地址数2^H-2 2^6-2 --> 62

根据子网需求数来进行子网的规划

例:公司拥有一个193.18.0.0网段的地址块,现要将其划分为若干块,能够满足公司5个部门的需求(即需求5个子网),请你给一个合理的子网掩码,并求出IP地址193.18.0.108所在子网的相关信息

• 此IP地址为C类地址,默认的子网掩码为255.255.255.0
• 要求能够满足5个子网的需求,因此网络ID向主机ID扩展的值为:2^N=50 --> N=3,即网络ID向主机ID扩展了三位
• 所需求的子网掩码:255.255.255.224 网络ID数值+扩展的值=27 --> 即子网掩码为:/27 ---> 255.255.255.224

计算: IP地址 193.18.0.108 --> 11000001.00010010.00000000.01101100

子网掩码255.255.255.224 --> 11111111.11111111.11111111.11100000

子网网络ID 11000001.00010010.00000000.01100000 ---> 193.18.0.96

子网广播 11000001.00010010.00000000.01111111 ---> 193.18.0.127

第一个可用主机IP地址 11000001.00010010.00000000.01100001 ---> 193.18.0.97

最后一个可用主机IP地址 11000001.00010010.00000000.01111110 ---> 193.18.0.126

被划分的子网数 2^3 ---> 8

每子网可用的主机地址数 2^5-2 ---> 30

超网简介

在某些特殊环境中要将多个网张集合成一个更大的网络,这时就需要超网技术,即主机ID向网络ID扩展.在路由中对超网的运用主要体现在路由汇总上面.

例: 可将如下4个网络进行超网规划:

192.168.0.0/24 192.168.1.0/24 192.168.2.0/24 192.168.3.0/24

超网汇总后得到的值为: 192.168.0.0/22