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1、第3章 IP地址及其规划,今主要讲:3.1 IP地址划分技术的发展 3.2 IP地址的概念 3.3 划分子网的三级地址结构,TCP/IP与OSI参考模型的对应关系,7654321,OSI参考模型,应用层,传输层,网络接口(数据链路层+物理层),网际层,TCP/IP概念层次,Ethernet,802.3,802.5,FDDI等等,图3-1 不同的层使用不同的名字,3.1 IP地址划分技术的发展,IP地址的划分共分为四个阶段。（1）第一阶段-IPv4 1981年，IPv4协议制定初期，IP地址设计的目的是希望每个IP地址都能唯一地、确定地识别一个网络与一台主机。这时的IP地址是由网络号与主机号组成
2、，长32位，用点分十进制方法表示，即现在的标准分类的IP地址。（2）第二阶段-子网划分 在1991年起，在原来的标准分类的IP地址上，加入了子网号的三级址结构。将一个网络划分为子网，采用借位的方式，从主机位最高位开始借位变为新的子网位，所剩余的部分则仍为主机位。这使得IP地址的结构分为：网络号、子网号和主机号。,（3）第三阶段-CIDR 1993年提出其出了CIDR（Classless Inter Domain Routing，无类域间路由）技术。CIDR有效地提供了一种更为灵活的在路由器中指定网络地址的方法。使用CIDR时，每个IP地址都有网络前缀，它标识了网络的总数或单独一个网络。（4）第
3、四阶段-NAT 1996年提出了NAT（Network Address Translation，网络地址转换）技术，允许一个整体机构以一个公用IP地址形式出现在Internet上。即是一种把内部私有IP地址翻译成合法网络IP地址的技术。,图3-2 划分IP地址技术的发展阶段示意图,3.2 IP地址的概念,3.1.1 IPv4地址概念 IP地址只是32位二进制数字。在二进制中，数码只有0和1。一个32位数码有32个0和1。为了方便，一般把IP地址分为4个8位字段，或者称作8位字节。,3.2.1 IP地址的格式,图2-1-2 IP地址的格式,3.1.2 IP地址的种类,32比特的IP地址被划分为两
4、个部分：网络号（Network ID，NID主机号（Host ID，HID）IPv4定义了5类IP地址，即：A、B、C、D、E类地址。,（1）A 类地址一个A 类IP地址仅使用第一个8位位段表示网络地址。剩下的3个8位位组表示主机地址。（2）B类地址一个B类IP地址使用两个8位位段表示网络号，另外两个8位位段表示主机号。（3）C 类地址而C类地址使用三个8位位段表示网络地址，仅用一个8位位段表示主机号。,A类,图2-1-3 A类地址可以用于分配的A类IP地址范围：，其中x、y、z的各个二进制位不能全为0或全为1。,B类,图2-1-4 B类地址可以用于分配的B类IP地址范围：，其中y、z的各个二
5、进制位不能全为0或全为1。,C类,图2-1-5 C类地址可以用于分配的C类IP地址范围：，其中z的各个二进制位不能全为0或全为1。,D类,图2-1-6 D类地址D类地址主要用于多播（multi-casting）,E类,图2-1-7 E类地址E类地址被保留作为实验用,其他,第1个位域的取值范围在248254之间的IP地址保留不用。IP地址的分配注意事项：网络号不能为127主机号不能全为0或255,图3-3 IP地址的标准分类,（4）特殊地址 直接广播地址直接广播地址与广播地址相同，主机号部分的二进制编码（A类后面三个字节，B类后面两个字节，C类后面一个字节）为全1时，该主机号解释为本地网络内的广
6、播地址。,受限广播地址受限的广播地址是。在任何情况下，路由器都不转发目的地址为受限的广播地址的数据报，这样的数据报仅出现在本地网络中。“这个网络上的特定主机”地址具有全0 网络号的IP地址代表了这个网络上的特定主机 当某个主机想同一网络上的其他主机发送报文的时候就会用到它。它的格式为：网络号为0，主号为确定的数值。回送地址是本机回送地址，即主机IP堆栈内部的IP地址，用于网络软件测试以及本地机进程间通信，无论什么程序使用回送地址发送数据，协议软件立即返回之，从进行任何网络传输。,不使用的特殊的IP地址：,IP地址的使用范围：,IP地址小结：,3.3 划分子网的三级地址结构,1子网的概念 在一个
7、IP网络中划分子网使我们能将一个逻辑上单一的大型网络分成若干个较小的网络，即允许将网络划分成许多个部分供内部使用，但是对于外部网络仍像一个网络一样。2子网（subnetwork）的划分 它将IPv4地址分为三部分：网络部分、子网部分和主机部分。3子网掩码（subnetwork mask）的概念 它是一种用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网以及哪些位标识的是主机的位掩码。,IP地址-子网的划分,子网掩码,IPv4规定了A类、B类、C类的标准子网掩码：A类：B类：C类：,图3-3 A类、B类和C类地址掩码,图3-4 B类地址分为128个子网,若在主机标识中取出5位作为子网地址位，则所
8、有子网的子网掩码为255.255.248.0。,IP地址-子网的划分（I例),A 类网默认子网掩码：B 类网默认子网掩码：C 类网默认子网掩码：,例1：IP地址202.112.58.0 中24位网络标识，8位主机标识。将主机标识中的前3位分离出来作为子网地址标识。则这个C类地址可以被分成23-2=6个？子网(全0和全1保留)，每个子网可以拥有25-2=30台？主机(全0和全1 分别为子网网络地址和广播地址)。子网掩码都是255.255.255.224（即11111111.11111111.11111111.11100000）。,子网的划分-例题：,6个子网的网络地址为：子网1：子网2：子网3：
9、子网4：子网5：子网6：,练习：请判定例1 网络中，IP地址202.112.58.66 属于哪个子网及在子网中的主机号。,子网的划分-例题：,(1)主机的IP地址“与”子网掩码=子网网络地址。(2)子网掩码按位取反，“与”主机的IP地址，得到主机号,规则：,IP地址-子网的划分(II),练习答案：202.112.58.66“与”，可知 是子网 2 中的主机。202.112.58.66=11001010.01110000.00111010.01000010 与 255.255.255.224=11111111.11111111.11111111.11100000-202.112.58.64=11
10、001010.01110000.00111010.01000000,取反=0.0.0.31202.112.58.66=11001010.01110000.00111010.01000010 与 0.0.0.31=00000000.00000000.00000000.00011111-0.0.0.2=00000000.00000000.00000000.00000010,子网划分-例题1的答案：,网络A是一个C类网络202.112.58.0,子网掩码 255.255.255.224主机A的IP地址为主机B的IP地址为主机C的IP地址为,当主机A向主机C发送消息的时候，路由器1将目的地址202.1
11、12.58.66“与”，后得到子网网络地址为，得知是同一个网络中主机的通信，不同转发。当主机A向主机B发送消息的时候，路由器1将目的地址202.112.58.35“与”，后得到子网网络地址为，得知是不同子网间主机的通信，将这个信息转发到子网1。当主机A向主机发送消息时，路由器1将目的地址166.111.5.58“与”，后得到网络地址，得知是与本网络以外的主机的通信，将这个信息转发到网络166.111.0.0。,分析题：1、为了提高IP地址利用率，提高路由器的工作率，人们提出了子网的概念。提出子网概念的基本思想是：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一样。对于给定的
12、IP地址为，子网掩码是。问题（1）：那么子网号，主机号，直接的广播地址分别是多少？,解答：（1）公式：子网网络地址=子网掩码“与”IP地址 主机号=子网掩码按位取反“与”IP地址按位与：当两位二进位有一位为0，结果就为0，当两位都为1时，结果为1十进制与二进制的相互转换：1 1 1 1 1 1 1 1 B,IP地址：对应的二进制数为 子网掩码：对应的二进制数为,1,2,4,8,16,32,64,128,子网号：子网网络地址=子网掩码“与”IP地址子网掩码11111111.11111111.11111111.11110000IP地址 11000000.00110111.00001100.0111
13、1000,16+32+64=112,所以子网网络地址为：子网号为,主机号：主机号=子网掩码按位取反“与”IP地址子网掩码按位取反：IP地址：,所以主机号为：,广播地址=下一个网络的网络地址减1因为在子网掩码中0000，最后4位为0，所以主机号为4位，24=16，所以相邻子网的主机地址增量为16，本例中第一个网络号为，下一个网络的网络地址为所以广播地址为：,子网的划分：由IP地址，可得出网络号，IP地址结合子网掩码得出子网号和主机号，采用子网掩码相当于三级寻址：网络号、子网号、主机号子网掩码：由一连串的“1”，和一连串的“0”组成，“1”和“0”之间的界线指出子网号和主机号的分界线，“1”对应网
14、络号和子网号字段，“0”对应主机号字段，不进行子网的划分时，子网掩码为默认值，A类：；B类：；C类：,IP地址-子网的划分(小结）,1、对于这样一个网段的子网掩码是（）A、25525500B、2552552240C、255255240D、依赖于地址类型2、的广播地址是A、10.1.128.255B、10.1.63.255C、10.1.127.255D、,子网掩码为，即,子网掩码为，后15位为主机号IP地址为，广播地址为，即,3、选出网段的网络地址和广播地址A、190.5.4.0 190.5.7.255B、190.5.4.0 255.255.255.255C、190.5.0.0 190.5.4.
15、255D、,解答：由IP地址与子网掩码可知，该类地址为B类地址且子网掩码位数为6位，广播地址应把IP地址的后10位置1，即11.11111111，即，网络地址为,4、一个A类地址的子网掩码是有（）位被用来划分子网A、4B、5C、9D、12,子网掩码为,解答：子网掩码为，即1111111.11111111.11000000.00000000，说明该地址为B类地址，只有2位用于子网，即有22-2=2个子网(去掉全0和全1的子网），这两个子网为129.23.01000000.00000001129.23.01111111.11111110，即第一个子网为129.23.64.1 129.23.127.
16、254，129.23.10000000.00000001 129.23.10111111.11111110，即第二个子网为129.23.128.1 129.23.191.254所以A、C、D与 在第二个子网，B在第一个子网,5.如果子网掩码是，那么下面主机（）必须通过路由器才能与主机通信。供选择的答案：A）129.23.191.21 B）C）129.23.130.33 D）,6、与10.110.12.29 属于同一网段的主机IP地址是（）A、10.110.12.0B、10.110.12.30C、10.110.12.31D、10.110.12.32,由子网掩码可知，主机号为5位，相邻子网的主机地址增量为25=32,第一个子网的范围为，其中为网络地址，为广播地址，第一个子网的范围为,
