计算机网络基础IP地址及子网划分.docx
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计算机网络基础IP地址及子网划分
计算机应用基础
第三章计算机网络基础
一、IP地址和MAC地址
1、MAC地址
MAC(MediaAccessControl,介质访问控制)地址,或称为物理地址,也叫硬件地址,用来定义网络设备的位置,MAC地址是网卡出厂时设定的,是固定的(但可以通过在设备管理器中或注册表等方式修改,同一网段内的MAC地址必须唯一)。
MAC地址采用十六进制数表示,长度是6个字节(48位),分为前24位和后24位。
2、IP地址
IP地址(InternetProtocolAddress),缩写为IPAdress,是一种在Internet上的给主机统一编址的地址格式,也称为网络协议(IP协议)地址。
它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址,常见的IP地址,分为IPv4与IPv6两大类,当前广泛应用的是IPv4,目前IPv4几乎耗尽,下一阶段必然会进行版本升级到IPv6;如无特别注明,一般我们讲的的IP地址所指的是IPv4。
IP地址对应于OSI参考模型的第三层网络层,工作在网络层的路由器根据目标IP和源IP来判断是否属于同一网段,如果是不同网段,则转发数据包。
3、IP地址格式和表示
在计算机二进制中,1个字节=8位=8bit(比特)
IP地址(IPv4)由32位二进制数组成,分为4段(4个字节),每一段为8位二进制数(1个字节)
每一段8位二进制,中间使用英文的标点符号“.”隔开
由于二进制数太长,为了便于记忆和识别,把每一段8位二进制数转成十进制,大小为0至255。
IP地址的这种表示法叫做“点分十进制表示法”。
IP地址表示为:
xxx.xxx.xxx.xxx
例子:
210.21.196.6就是一个IP地址的表示。
二进制表示为:
11010100.00010101.11000110.00000110
4、IP地址的组成
IP地址=网络地址+主机地址,比如:
计算机的IP地址由两部分组成,一部分为网络标识,一部分为主机标识,同一网段内的计算机网络部分相同,主机部分不同同时重复出现。
路由器连接不同网段,负责不同网段之间的数据转发,交换机连接的是同一网段的计算机。
通过设置网络地址和主机地址,在互相连接的整个网络中保证每台主机的IP地址不会互相重叠,即IP地址具有了唯一性。
二、IP地址的分类
1、IP地址分类详解
IP地址分A、B、C、D、E五类,其中A、B、C这三类是比较常用的IP地址,D、E类为特殊地址。
2、保留的特殊IP地址
3、公网和私网IP地址
公网IP地址:
公有地址分配和管理由InterNIC(InternetNetworkInformationCenter因特网信息中心)负责。
各级ISP使用的公网地址都需要向InterNIC提出申请,有InterNIC统一发放,这样就能确保地址块不冲突。
私网IP地址:
创建IP寻址方案的人也创建了私网IP地址。
这些地址可以被用于私有网络,在Internet没有这些IP地址,Internet上的路由器也没有到私有网络的路由表。
私网地址访问Internet需要做NAT或PAT网络地址转换
三、子网掩码
1、子网掩码的概念及作用
①、子网掩码(SubnetMask)又叫网络掩码、地址掩码,必须结合IP地址一起对应使用。
②、只有通过子网掩码,才能表明一台主机所在的子网与其他子网的关系,使网络正常工作。
③、子网掩码和IP地址做“与”运算,分离出IP地址中的网络地址和主机地址,用于判断该IP地址是在本地网络上,还是在远程网络网上。
④、子网掩码还用于将网络进一步划分为若干子网,以避免主机过多而拥堵或过少而IP浪费。
2、子网掩码的组成
①、同IP地址一样,子网掩码是由长度为32位二进制数组成的一个地址。
②、子网掩码32位与IP地址32位相对应,IP地址如果某位是网络地址,则子网掩码为1,否则为0。
如:
11111111.11111111.11111111.00000000
3、子网掩码的表示方法
①、点分十进制表示法
二进制转换十进制,每8位用点号隔开
例如:
子网掩码二进制11111111.11111111.11111111.00000000,表示为255.255.255.0
②、CIDR斜线记法
IP地址/n
例1:
192.168.1.100/24,其子网掩码表示为255.255.255.0,二进制表示为11111111.11111111.11111111.00000000
例2:
172.16.198.12/20,其子网掩码表示为255.255.240.0,二进制表示为11111111.11111111.11110000.00000000
4、子网掩码的应用
在如下拓扑图示例中,A与B,C与D,都可以直接相互通信(都是属于各自同一网段,不用经过路由器),但是A与C,A与D,B与C,B与D它们之间不属于同一网段,所以它们通信是要经过本地网关,然后路由器根据对方IP地址,在路由表中查找恰好有匹配到对方IP地址的直连路由,于是从另一边网关接口转发出去实现互连。
如何根据IP地址和子网掩码,计算网络地址:
①、将IP地址与子网掩码转换成二进制数。
②、将二进制形式的IP地址与子网掩码做“与”运算。
③、将得出的结果转化为十进制,便得到网络地址。
如下图:
四、子网划分
1、有类和无类网络
有类网络:
也叫主类网络或标准网络,就是指把IP地址能归结到的A类、B类、C类IP,使用的是标准的默认子网掩码。
无类网络:
相对于有类网络,无类网络IP地址的掩码是变长的。
在有类网络的基础上,拿出一部分主机ID作为子网ID。
2、CIDR无类别域间路由
CIDR(ClasslessInter-DomainRouting,无类别域间路由)本质是消除了传统的A类、B类和C类地址以及划分子网的概念,将多个地址块聚合在一起生成一个更大的网络,从而包含更多的主机。
CIDR支持路由聚合,能够将路由表中的许多路由条目合并为成更少的数目,因此可以限制路由器中路由表的增大,减少路由通告,减轻路由器的负担。
3、VLSM可变长子网掩码
VLSM(VariableLengthSubnetMask,可变长子网掩码)规定了在一个有类(A、B、C类)网络内包含多个子网掩码的能力,以及对一个子网的再进行子网划分的能力。
IP地址如果只使用有类(A、B、C类)来划分,会造成大量的浪费或者不够用。
VLSM的诞生有效的解决了这个问题,可以在有类网络的基础上,通过对IP地址的主机号进行再划分,把一部分划入网络号,就能划分各种类型大小的网络了。
网络号也不再仅局限在8、16和24位这几个数,而是灵活变化的大小了。
4、子网划分方法
我们所讲的子网划分其实就是基于VLSM可变长子网掩码的划分,子网划分又分为等长子网划分和变长子网划分。
①、把原来有类网络IPv4地址中的“网络ID”部分向“主机ID”部分借位
②、把一部分原来属于“主机ID”部分的位变成“网络ID”的一部分(通常称之为“子网ID”)。
③、原来的“网络ID”+“子网ID”=新“网络ID”。
“子网ID”的长度决定了可以划分子网的数量。
如下示例图:
①、“全0子网”代表的是对应子网的“子网ID”部分各位都是0,是第一个子网。
②、“全1子网”代表的是对应子网的“子网ID”部分各位都是1,是最后一个子网。
③、按照RFC950参考规定,划分子网后,只有n-2个可用的子网(n表示总的子网数)。
④、后来RFC1878参考规定,划分子网后,可以有n个可用的子网(n表示总的子网数)。
5、等长子网和变长子网划分
实例:
将192.168.0.0255.255.255.0这个网络等分成2个子网,并写出每个子网的地址信息?
分析:
1、该网络子网掩码为/24,要划分为2个子网,要借用主机位1位作为子网位。
2、借用主机1位,所以子网掩码+1位,由原来的255.255.255.0(/24)变为255.255.255.128(/25)
结论:
C类网络等分成2个子网,子网掩码往右移动1位,就能等分成2个子网,即2^1。
最终结果:
A子网的网络地址:
192.168.0.0/25,可用地址(192.168.0.1~192.168.0.126),广播地址:
192.168.0.127。
B子网的网络地址:
192.168.0.128/25,可用地址(192.168.0.129~192.168.0.254),广播地址:
192.168.0.255。
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