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1、第3章 IP地址及其规划今主要讲今主要讲:3.1 IP地址划分技术的发展地址划分技术的发展 3.2 IP地址的概念地址的概念 3.3 划分子网的三级地址结构划分子网的三级地址结构 TCP/IP与与OSI参考模型的对应关系参考模型的对应关系应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层7 76 65 54 43 32 21 1OSI参考模型参考模型应用层应用层传输层传输层网络接口网络接口(数数据链路层据链路层+物理层物理层)网际层网际层TCP/IP概念层次概念层次Ethernet,802.3,802.5,FDDI等等等等TCP/IP支持支持所有标准的
2、数所有标准的数据链路层和物据链路层和物理层协议理层协议图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，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
3、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
4、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
5、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
6、IP地址保留不用。IP地址的分配注意事项：网络号不能为网络号不能为127主机号不能全为主机号不能全为0或或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，主机号部分的二主机号部分的二进制编码进制编码（A类后面三个字节，B类后面两个字节，C类后面一个字节）为全为全1时，时，该主机号解释为本地网络内的广播地址。广播地址。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
7、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。m不不使用的特殊的使用的特殊的IP地址：地址：Net-idNet-idHost-idHost-id源地址源地址目的地址目的地址代表的意思代表的意思00可以可以不可不可本网络的本主机本网络的本主机0Host-id可以可以不可不可本网络的某一个主机本网络的某一个主机全全1全全1不可不可可以可以本网络内广播本网络内广播（路由器不转发）（路由器不转发）Net-id全全1不可
8、不可可以可以对对net-id内的所有主机广播内的所有主机广播127任何数任何数可以可以可以可以用作本地软件环回测试用作本地软件环回测试mIP地址的使用范围地址的使用范围：网络类别网络类别最大网络数最大网络数第一个可第一个可用网络号用网络号最后一个可用最后一个可用网络号网络号每个网络中的最大主机每个网络中的最大主机数数A27-1=1261126214B214128.0191.255216-1C221192.0.0223.255.25528-2=254IP地址小结：地址小结：3.3 划分子网的三级地址结构划分子网的三级地址结构 1子网的概念 在一个IP网络中划分子网使我们能将一个逻辑上单一的大型网
9、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。IPIP地址地址-子网的划分子网的划分 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l若在主机标识中取出取出5 5位作为位作为子网地址位，则所有子网的子网掩码为255.
10、255.248.0。网络网络 166.111.0.0=地址地址 10100110.01101111.00000000.00000000网络网络 11111111.11111111.00000000.00000000掩码掩码 =255.255.0.0网络网络 166.111.0.0=地址地址 10100110.01101111.00000000.00000000网络网络 11111111.11111111.11111000.00000000掩码掩码 =255.255.248.0IPIP地址地址-子网的划分（子网的划分（I I例例)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：
11、例例例例1 1：IP地址202.112.58.0 中24位网络标识，8位主机标识。将主机标识中的前前3位分离出来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）。子网的划分子网的划分-例题：例题：6 6 6 6个子网的网络地址为：个子网的网络地址为：个子网的网络地址为：个子网的网络地址为：子网子网1 1：子网子网2 2：子网子网3 3：子网子网4 4：
12、子网子网5 5：子网子网6 6：练习：请判定例请判定例1 1 网络中，网络中，IPIP地址地址202.112.58.66 202.112.58.66 属属于哪个子网及在子网中的主机号。于哪个子网及在子网中的主机号。子网的划分子网的划分-例题：例题：(1)(1)主机的主机的IPIP地址地址“与与”子网掩码子网掩码=子网网络地址。子网网络地址。(2)(2)子网掩码按位取反，子网掩码按位取反，“与与”主机的主机的IPIP地址，得到主机号地址，得到主机号规则：规则：规则：规则：IPIP地址地址-子网的划分子网的划分(II)(II)练习答案：练习答案：202.112.58.66“与与”，可知可知 是子网
13、是子网 2 中的主机。中的主机。202.112.58.66 =11001010.01110000.00111010.01000010 与与 255.255.255.224 =11111111.11111111.11111111.11100000-202.112.58.64 =11001010.01110000.00111010.01000000 取反取反=0.0.0.31202.112.58.66 =11001010.01110000.00111010.01000010 与与 0.0.0.31 =00000000.00000000.00000000.00011111-0.0.0.2 =0000
14、0000.00000000.00000000.00000010子网划分子网划分-例题例题1 1的答案：的答案：网络网络A A是一个是一个C C类网络类网络202.112.58.0,202.112.58.0,子网掩码子网掩码 255.255.255.255.255.255.224224主机主机A A的的IPIP地址为地址为主机主机B B的的IPIP地址为地址为主机主机C C的的IPIP地址为地址为Router-2网络网络B：166.111.0.0Router-1BAC子网子网1：202.112.58.32子网子网2：202.112.58.64子网子网3：202.112.58.96网络网络A：20
15、2.112.58.0l当主机A向主机C发送消息的时候，路由器1将目的地址202.112.58.66“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。l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。l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：分析题：1、为了提高、为了提高IP地址利用率，提高路由器的工作率，人们提出了地址利用率，提高路
16、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。对于给定的于给定的IP地址为，子网掩码是。地址为，子网掩码是。问题（问题（1）：那么子网号，主机号，直接的广播地址分别是多少）：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：子网网络地址子网网络地址=子网掩码子网掩码“与与”IP地址地址 主机号主机号=子网掩码按位取反子网掩码按位取反“与与”IP地址地址按位与：当两位二进位有一位为按位
17、与：当两位二进位有一位为0，结果就为，结果就为0，当两位都为，当两位都为1时，结果为时，结果为1十进制与二进制的相互转换：十进制与二进制的相互转换：1 1 1 1 1 1 1 1 B IP地址：对应的二进制数为地址：对应的二进制数为 子网掩码：对应的二进制数为子网掩码：对应的二进制数为 1248163264128子网号：子网网络地址子网网络地址=子网掩码子网掩码“与与”IP地址地址子网掩码子网掩码11111111.11111111.11111111.11110000IP地址地址 11000000.00110111.00001100.0111100016+32+64=112所以子网网络地址子网网
18、络地址为：子网号为主机号：主机号主机号=子网掩码按位取反子网掩码按位取反“与与”IP地址地址子网掩码按位取反：子网掩码按位取反：IP地址：地址：所以主机号为：广播地址广播地址=下一个网络的网络地址减下一个网络的网络地址减1因为在子网掩码中因为在子网掩码中0000，最后，最后4位为位为0，所以主机号为，所以主机号为4位，位，24=16，所以相邻子网的主机地址增量为，所以相邻子网的主机地址增量为16，本例中第一，本例中第一个网络号为，下一个网络的网络地址为个网络号为，下一个网络的网络地址为所以广播地址为：所以广播地址为：m子网子网的划分：的划分：由由IP地址，可得出地址，可得出网络号网络号，IP地
19、址结合子网掩码得出地址结合子网掩码得出子网号子网号和和主机号主机号，采用子网掩码相当于，采用子网掩码相当于三级寻址：网络号、子网号、主三级寻址：网络号、子网号、主机号机号子网掩码：子网掩码：由一连串的由一连串的“1”，和一连串的，和一连串的“0”组成，组成，“1”和和“0”之间的界线指出子网号和主机号的分界线，之间的界线指出子网号和主机号的分界线，“1”对应对应网络号和子网号字段，网络号和子网号字段，“0”对应主机号字段，对应主机号字段，不进行子网的划分时，子网掩码为默认值，不进行子网的划分时，子网掩码为默认值，A类类：；B类类：；C类类：10net-idhost-id10net-idsubn
20、et-idhost-id11111111 111111111111110000000000IPIP地址地址-子网的划分子网的划分(小结）小结）1 1、对于这样一个网段的子网掩码是（、对于这样一个网段的子网掩码是（）A A、2552552552550 00 0B B、2552552552552242240 0C C、25525525525524240 0D D、依赖于地址类型依赖于地址类型2 2、的广播地址是、的广播地址是A A、10.1.128.25510.1.128.255B B、10.1.63.25510.1.63.255C C、10.1.127.25510.1.127.255D D、子网
21、掩码为，即子网掩码为，即子网掩码为，后子网掩码为，后15位为主机号位为主机号IP地址为，广播地址为，即地址为，广播地址为，即3 3、选出网段的网络地址和广播地址、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、190.5.0.0 190.5.4.255D、解答：由解答：由IP地址与子网掩码可知，该类地址为地址与子网掩码可知，该类地址为B类地址且子网掩类地址且子网掩码位数为码位数为6位，广播地址应把位，广播地址应把IP地址的后地址的后10位置位置1，即，即11.11111111，即，网络地址为，即，网络地址为4
22、4、一个、一个A A类地址的子网掩码是有（类地址的子网掩码是有（）位被用来划分）位被用来划分子网子网A A、4 4B B、5 5C C、9 9D D、1212子网掩码为子网掩码为解答：子网掩码为，即解答：子网掩码为，即1111111.11111111.11000000.00000000，说明，说明该地址为该地址为B类地址，只有类地址，只有2位用于子网，即有位用于子网，即有22-2=2个子网个子网(去掉全去掉全0和全和全1的子网），这两个子网为的子网），这两个子网为129.23.01000000.00000001129.23.01111111.11111110，即第一个子网为即第一个子网为129
23、.23.64.1 129.23.127.254，129.23.10000000.00000001 129.23.10111111.11111110，即第二个子网为即第二个子网为129.23.128.1 129.23.191.254所以所以A、C、D与与 在第二个子网，在第二个子网，B在第一个子网在第一个子网5.如果子网掩码是，那么下面主机（如果子网掩码是，那么下面主机（）必须通过路由）必须通过路由器才能与主机通信。器才能与主机通信。供选择的答案：供选择的答案：A）129.23.191.21 B）C）129.23.130.33 D）6 6、与、与10.110.12.29 10.110.12.29 属于同一网段的主机属于同一网段的主机IPIP地址是（地址是（）A A、10.110.12.010.110.12.0B B、10.110.12.3010.110.12.30C C、10.110.12.3110.110.12.31D D、10.110.12.3210.110.12.32由子网掩码可知，主机号为由子网掩码可知，主机号为5位，相邻位，相邻子网的主机地址增量为子网的主机地址增量为25=32,第一个子第一个子网的范围为，其中为网络地址，网的范围为，其中为网络地址，为为广播地址，第一个子网的范围为广播地址，第一个子网的范围为