計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計 6 、2 IP 地址 6 、2 、1 IP 地址的類型 1. 什么就是 IP 地址？ 2. IP 地址的分類 下面就是常用 A、B、C 三類地址的總結(jié)表: 表 表 6-2

　 網(wǎng)絡(luò)類別、網(wǎng)絡(luò)地址與主機(jī)編號字段的取值范圍 網(wǎng)絡(luò)類別 IP 地址 網(wǎng)絡(luò)地址 址 主機(jī)編號 號 網(wǎng)絡(luò)地址中 中 W 的取值范圍 主機(jī) 近似 個數(shù) A W、X、Y、Z W X、Y、Z 1～126 1700萬左右 B W、X、Y、Z W、X Y、Z 128～191 65000 C W、X、Y、Z W、X、Y Z 192～223 254 表 6-3 歸納了 A、B、C 三類網(wǎng)絡(luò) IP 地址 W 段的取值范圍、網(wǎng)絡(luò)個數(shù)及主機(jī)個數(shù)。

　表 表 6-3

　 A 、B 、C 三類網(wǎng)絡(luò)的特性參數(shù)取值范圍 網(wǎng)絡(luò)類別 網(wǎng)絡(luò)地址(W) 的取值范圍 網(wǎng)絡(luò)個數(shù) ( 近似值) 主機(jī)個數(shù) A 1、X、Y、Z ～126、X、Y、Z 126(2 7 -2) 2 24 -2 B 128、X、Y、Z ～191、X、Y、Z 16384(2 14 ) 2 16 -2 C 192、X、Y、Z ～223、X、Y、Z 大約200萬個(2 21 ) 2 8 -2 3. IP 地址中 網(wǎng)絡(luò)地址的使用規(guī)則

　 無論在 Internet上還就是在局域網(wǎng)上,分配網(wǎng)絡(luò)地址(即網(wǎng)絡(luò)ID)時,常用的A、B與C三類網(wǎng)絡(luò)的取值范圍如表6-4所示,配置與使用IP地址時,應(yīng)遵循以下規(guī)則: ① 網(wǎng)絡(luò)地址必須惟一。

?、?網(wǎng)絡(luò)地址不能以 127 開頭。因?yàn)?127 保留給診斷用的回送函數(shù)使用。

?、?網(wǎng)絡(luò)地址中的各位不能全為“0”,0 表示本地主機(jī),不能傳送。

　④ 網(wǎng)絡(luò)地址的各位不能全為“1” 即,十進(jìn)制的 255),全為 1 時,僅在本網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行廣播,各路由器均不轉(zhuǎn)發(fā)。

　表 表 6-4

　A 、B 、C 網(wǎng)絡(luò)地址與主機(jī)地址的取值范圍 網(wǎng)絡(luò)類別 網(wǎng)絡(luò)地址始值 網(wǎng)絡(luò)地址終值 值 主機(jī)編號始值 值 主機(jī)編號終值 A 001、X、Y、Z 126、X、Y、 W、0、0、1 W、255、255、2

　Z 54 B 128、0、Y、Z 191、255、Y、Z W、X、0、1 W、X、255、254 C 192、0、0、Z 223、255、255、Z W、X、Y、1 W、X、Y、254 4. IP 地址中- 主機(jī) 地址 的使用規(guī)則 ① 在網(wǎng)絡(luò)地址相同時,即在同一網(wǎng)絡(luò)中,主機(jī)地址(編號)必須惟一。即 I P 地址中主機(jī)編號相對于網(wǎng)絡(luò)編號來說必須惟一。例如:在 202、112、144 這個 C 類網(wǎng)絡(luò)中,只能有一臺主機(jī)的編號為“8”。

?、?IP 地址中主機(jī)編號的各位不能全為 0,主機(jī)號全 0 表示該網(wǎng)的 IP 地址,例如,202、112、144、0。

?、?IP 地址中主機(jī)編號的各位不能全為“1”,主機(jī)號全 1 的地址就是本網(wǎng)的廣播地址,因此,255 不能用做主機(jī)的編號。例如:202、112、144、255 或 128、1、255、255。

?、?④

　127、0、0、1 代表本地主機(jī)的 IP 地址,用于測試;因此,該地址不能分配給網(wǎng)絡(luò)上的任何計算機(jī)使用。

　5. IP 地址 的表示 規(guī)則 ① 在主機(jī)或路由器中存放的 IP 地址都就是 32 bit 的二進(jìn)制代碼。為了提高可讀性,在寫出給人瞧的 IP 地址時,往往每隔 8 bit 插入一個空格。但這樣還就是不方便。于就是我們常常將 32 bit 的 IP 地址中的每 8 bit 用其等效的十進(jìn)制數(shù)字表示,并且在這些數(shù)字之間加上一個點(diǎn)。這就叫做 點(diǎn)分十進(jìn)制記法(dotted decimal notation)。下圖 7-8 表示了這種方法,這就是一個 B 類 IP 地址。

?、?當(dāng)一個主機(jī)同時連接到兩個網(wǎng)絡(luò)上時,該主機(jī)就必須同時具有兩個相應(yīng)的 IP 地址,其網(wǎng)絡(luò)號 net-id 就是不同的。這種主機(jī)稱為 多歸宿主機(jī)(multihomed host),或 多接口主機(jī)。

?、?按照因特網(wǎng)的觀點(diǎn),用 轉(zhuǎn)發(fā)器、網(wǎng)橋或傳統(tǒng)交換機(jī)連接起來的若干個局域網(wǎng)仍為一個網(wǎng)絡(luò),因此這些局域網(wǎng)都 具有同樣的網(wǎng)絡(luò)號 net-id。

　④

　在 IP 地址中,所有分配到網(wǎng)絡(luò)號 net-id 的網(wǎng)絡(luò)都就是平等的。

?、?及 互聯(lián)網(wǎng)中設(shè)備及 IP 地址:路由器連接的就是 IP 子網(wǎng),因此,它總會具有兩個或兩個以上的 IP 地址,這些 IP 地址通常具有不同的網(wǎng)絡(luò)編號或子網(wǎng)編號。圖 7-9 畫出了 3 個局域網(wǎng)(LAN1, LAN2 與 LAN3)通過 3 個路由器(R1, R2 與 R3)互連起來所構(gòu)成的一個互聯(lián)網(wǎng)(此互聯(lián)網(wǎng)用虛線圓角方框表示)。

　應(yīng)當(dāng)注意到下述問題: ? 在同一個局域網(wǎng)上的的 主機(jī)或路由器的 IP 地址中的 網(wǎng)絡(luò)號必須就是一樣的。

　? 用 網(wǎng)橋(它只在鏈路層工作)互連的網(wǎng)段仍然就是一個局域網(wǎng), 只能有一個網(wǎng)絡(luò)號。

　? 路由器總就是的 具有兩個或兩個以上的 IP 地址。

　? 當(dāng)兩個路由器直接相連時,在連線兩端的接口處,可以指明也可以不指明 IP 地址。

　 6.2.3 特殊 IP 地址形式

　殊 常用的特殊 IP 地址如下: ? 直接廣播地址 ? 受限廣播地址 ? “這個網(wǎng)的這個主機(jī)”地址 “這個網(wǎng)絡(luò)上的特定主機(jī)”地址 ? 回送地址 1. 直接廣播地址(Directed Brordcasting) 將主機(jī)號各位全為“1”的 IP 地址稱為直接廣播地址。

　該地址主要用于廣播,在使用時,用來 代表該網(wǎng)絡(luò)上所有的主機(jī),例如,202、112、144 就是一個 C 類的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識,該網(wǎng)絡(luò)的廣播地址就就是 202、112、144、255;當(dāng)該網(wǎng)絡(luò)中的某臺主機(jī)需要發(fā)送廣播時,就可以使用這個地址向該網(wǎng)絡(luò)上的所有主機(jī)發(fā)送報文。

　直接廣播地址及其應(yīng)用如下: ? A 類、B 類與 C 類 IP 地址中 主機(jī)號全 1 的地址為直接廣播地址; ? 用來使 路由器將一個 分組以廣播方式發(fā)送給特定網(wǎng)絡(luò)上的所有主機(jī); ? 只能作為分組中的 目的地址; ? 物理網(wǎng)絡(luò)采用的就是點(diǎn)-點(diǎn)傳輸方式, 分組廣播需要通過軟件來實(shí)現(xiàn)。

　 圖 6-5 路由器使用直接廣播地址 2. 有限廣播地址(Limiting Brordcasting) TCP/IP 協(xié)議規(guī)定,32 比特位全為“1”的 IP 地址(255、255、255、255)為“有限廣播地址”,這個地址主要用來 進(jìn)行本網(wǎng)廣播。當(dāng)需要在本網(wǎng)內(nèi)廣播,又不知道本網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)號時,即可使用“有限(受限)廣播地址”。

　有限廣播地址及其應(yīng)用如下: ? 網(wǎng)絡(luò)號與主機(jī)號的 32 位全為 1 的地址為受限廣播地址; ? 某主機(jī)可以用來將一個分組以 廣播方式發(fā)送給本網(wǎng)的所有主機(jī); ? 分組將被本網(wǎng)的所有主機(jī)將接受該分組, 路由器則阻擋該分組通過。

　圖 6-5 主機(jī)使用受限廣播地址 3. 本網(wǎng)地址與這個“網(wǎng)絡(luò)上的特定主機(jī)” 地址 這兩個地址都只局限于發(fā)送主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò): （1 1 ）

　本網(wǎng)地址 將 IP 地址中主機(jī)地址位全為“0”的 IP 地址叫做 本網(wǎng)地址。這個地址 用來表示“本主機(jī)” 所連接的網(wǎng)絡(luò)”。例如,用“128、16、0、0”表示“128、16”這個 B 類網(wǎng)絡(luò);用“202、112、144、0”表示“202、112、144”這個 C 類網(wǎng)絡(luò)。本網(wǎng)地址又被稱為“0”地址。

　（2 2 ）

　這個“網(wǎng)絡(luò)上的特定主機(jī)” 地址 上述地址的應(yīng)用如下: ? 當(dāng)主機(jī)或路由器向本網(wǎng)絡(luò)上的某個特定的 主機(jī)發(fā)送分組; ? 網(wǎng)絡(luò)號部分為全 0,主機(jī)號為確定的值;如,在 201、1、16、0 這個 C 類網(wǎng)絡(luò)上,IP 地址為

　201、1、16、2 的主機(jī),要發(fā)送信息給 25 號主機(jī),即可使用 0、0、0、25 表示,擬發(fā)送給本地網(wǎng)絡(luò)中主機(jī)號為 25 的主機(jī),參見圖 6-7。

　? 這樣的分組被限制在本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部。

　圖 6-7 某網(wǎng)絡(luò)上特定主機(jī)地址 4. 回送地址 IP 地址中以 127 開始的 IP 地址作為保留地址,被稱為“回送地址”。

　回送地址用于網(wǎng)絡(luò)軟件的測試,以及本地進(jìn)程的通信。顧名思義,任何程序一旦 接到使用了回送地址為目的地址,則 該程序?qū)⒉辉俎D(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù), 而就是將其立即回送給源地址。例如,使用“ping 127、0、0、1”可以通過 ping 軟件測試本地網(wǎng)卡進(jìn)程之間的通信。

　① 回送地址就是用于網(wǎng)絡(luò)軟件測試與本地進(jìn)程間通信; ② TCP/IP 協(xié)議規(guī)定: ? 含網(wǎng)絡(luò)號為 127 的分組不能出現(xiàn)在任何網(wǎng)絡(luò)上; ? 主機(jī)與路由器 不能為該地址廣播任何尋址信息。

　圖 6-8

　進(jìn)程間回送地址的應(yīng)用

　補(bǔ)充節(jié):IP 地址與硬件地址 圖 7-10 說明了 主機(jī)的 IP 地址與硬件地址的區(qū)別。從層次的角度瞧, 物理地址就是 數(shù)據(jù)鏈路層與物理層使用的地址,而 IP 地址就是 網(wǎng)絡(luò)層與以上各層使用的地址。

　如圖 7-10 所示:IP 地址放在 IP 數(shù)據(jù)報的首部,而 硬件地址則放在 MAC 幀的首部。在網(wǎng)絡(luò)層及以上使用的就是 IP 地址,而數(shù)據(jù)鏈路層及以下使用的就是硬件地址。

　因而在數(shù)據(jù)鏈路層的 瞧不見數(shù)據(jù)報的 IP 地址。從不同層次瞧 IP 地址與硬件地址,參見圖 7-11。圖 7-11 (a)畫的就是三個局域網(wǎng)用兩個路由器 R1 與 R2 互連起來。

　圖 7-11(b)特別強(qiáng)調(diào)了 IP 地址與硬件地址的區(qū)別。表 7-2 歸納了這種區(qū)別。

　表 表 7-2 圖 圖 7-11(b) 中不同層次、不同區(qū)間的源地址與目的地址

　入 在網(wǎng)絡(luò)層寫入 IP 數(shù)據(jù)報首部的 入 在數(shù)據(jù)鏈路層寫入 MAC 幀首部的

　源地址 目的地址 源地址 目的地址 從 從H 1 到 到R 1

　IP 1

　IP 2

　HA 1

　HA 3

　從 從R 1 到 到R 2

　IP 1

　IP 2

　HA 4

　HA 5

　從 從R 2 到 到H 2

　IP 1

　IP 2

　HA 6

　HA 2

　6 、3 子網(wǎng)與超網(wǎng)的基本概念 6 、4 、1

　為什么要研究子網(wǎng)與超網(wǎng) 1. 子 子 網(wǎng) 的概念 基于人們對網(wǎng)絡(luò)性能、安全與管理方面的考慮,人們常常把一個較大的網(wǎng)絡(luò)分成多個較小的物理網(wǎng)絡(luò),并通過路由器或第三層交換機(jī)將多個子網(wǎng)連接起來。每個小的網(wǎng)絡(luò)使用不同的網(wǎng)絡(luò)編號,這樣的小網(wǎng)絡(luò)被稱為“子網(wǎng)”。

　2. 劃分子網(wǎng)的原因 劃分子網(wǎng)的原因有許多個,主要有以下幾個: ① 的 充分利用現(xiàn)有的 IP 地址資源:通過劃分子網(wǎng)可以高 提高 IP 地址的有效利用率。例如,128、1、0、0 就是一個 B 類網(wǎng)絡(luò),它允許的主機(jī)(即主機(jī)地址數(shù)量)個數(shù)為 2 16 -2,其地址空間大。為了有效地利用其 IP 地址資源,管理員可以通過子網(wǎng)劃分的技術(shù)將上述的可用地址分配給多個小網(wǎng)絡(luò)使用。

?、?減輕網(wǎng)絡(luò)的擁擠, 提高網(wǎng)絡(luò)性能問題:這就是由于在使用集線器與交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)中,隨著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)目的增加,網(wǎng)絡(luò)將變得十分擁擠。大量的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)與廣播信息在網(wǎng)絡(luò)上傳輸,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的性能與效率下降。如果將大的網(wǎng)絡(luò)劃分為小的子網(wǎng),并使用路由器連接各個子網(wǎng)的話,路由器在各個子網(wǎng)間轉(zhuǎn)發(fā)信息包時會自動丟棄廣播信息,從而改善了網(wǎng)絡(luò)性能。

　③ 路由器的工作效率問題: 某個網(wǎng)絡(luò)分配的 IP 地址越多,路 路 由器的工作效率就越低,這就是因?yàn)槁酚善髟趫?zhí)行路選算法時,主機(jī)數(shù)越多,則路由表就越大,路由表信息過多就會引起選路時計算時間過長。

?、?提高安全性利于網(wǎng)管:當(dāng)一個網(wǎng)絡(luò)劃分為多個子網(wǎng)時,就減少了每個網(wǎng)絡(luò)的管理對象,因此有利于網(wǎng)絡(luò)管理員對網(wǎng)絡(luò)用戶、資源與計算機(jī)的管理;另外,由于子網(wǎng)的劃分縮小了廣播的范圍,因而提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性。

　⑤ 混合不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù):例如:連接以太網(wǎng)、FDDI 與 ATM 網(wǎng)絡(luò)。

　在實(shí)際應(yīng)用中,經(jīng)常遇到網(wǎng)絡(luò)地址不夠的問題。例如,僅申請到一個可以在 Internet 上使用的 IP 地址,而需要劃分的內(nèi)部子網(wǎng)數(shù)目為多個。這種情況下,就需要把某種類型的網(wǎng)絡(luò)劃分成多個子網(wǎng)。其思路就就是將“原來”(申請到的)主機(jī)編號部分的一些二進(jìn)制位貢獻(xiàn)出來,用于內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的編號。由于從 Internet 到此網(wǎng)絡(luò)的路徑都就是一樣的(即申請到的 IP 地址的網(wǎng)絡(luò)地址部分不變),因此,外界到此網(wǎng)絡(luò)中各子網(wǎng)的路由都就是一樣的。這種情況下,外部路由將所有子網(wǎng)瞧成一個網(wǎng)絡(luò),而內(nèi)部的路由器可以區(qū)分出不同子網(wǎng)。下面通過一個實(shí)例來說明劃分子網(wǎng)的步驟。

　3. 子網(wǎng)與超網(wǎng)的概念 實(shí)現(xiàn)子網(wǎng)與超網(wǎng) 主要就是為了解決:IP 地址的有效利用率問題與路由器工作效率問題。

　? 子網(wǎng)(subnet) 將一個大的網(wǎng)絡(luò)劃分成幾個較小的網(wǎng)絡(luò),而每一個網(wǎng)絡(luò)都有其自己的子網(wǎng)地址。它就是多網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的一個網(wǎng)絡(luò)。將一個網(wǎng)絡(luò)分解成多個子網(wǎng)時,要求每個子網(wǎng)使用不同的子網(wǎng)編號。

　將一個 IP 網(wǎng)絡(luò)劃分為更小的邏輯子網(wǎng)。子網(wǎng)間用網(wǎng)關(guān)或路由器相連。這種技術(shù)通常就是將 IP 地址的主機(jī) ID 部分生成子網(wǎng)地址來實(shí)現(xiàn)。子網(wǎng)劃分的優(yōu)點(diǎn):

　? 減少網(wǎng)絡(luò)交通 ? 揉合不同網(wǎng)絡(luò)技術(shù) ? 簡化管理,易于排錯

　補(bǔ)充圖 6-10(a)

　用路由器實(shí)現(xiàn)多個局域網(wǎng)(IP 子網(wǎng))的連接 ? 超網(wǎng)(supernet) 將一個組織所屬的幾個 C 類網(wǎng)絡(luò)合并成為一個更大地址范圍的邏輯網(wǎng)絡(luò)。

　6 、3 、2-1 子網(wǎng)掩碼與默認(rèn)網(wǎng)關(guān) 為什么需要網(wǎng)絡(luò)編號？在兩臺計算機(jī)之間進(jìn)行通訊時,一般用戶可能認(rèn)為只要知道了對方的 IP 地址就可以進(jìn)行通信了,但就是,實(shí)際上在這兩臺計算機(jī)之間存在的通信路徑可能有很多條。因此通信時,兩邊的計算機(jī)首先需要判斷彼此就是否在同一個網(wǎng)絡(luò)上,如果就是在同一網(wǎng)絡(luò)上,就直接進(jìn)行通信;否則,就轉(zhuǎn)發(fā)到本網(wǎng)的出口,由該出口負(fù)責(zé)處理發(fā)送到目的網(wǎng)絡(luò)上。完成這個任務(wù)的就就是子網(wǎng)掩碼。

　1. 子網(wǎng)掩碼(subnet masks)的 的 概念、 功能與使用 （ （1）

?。?/p>

　什么就是 子網(wǎng)掩碼？ ？ 子網(wǎng)掩碼就是由前面連續(xù)的“1”與后面連續(xù)的“0”組成的 32 位二進(jìn)制地址,在 TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中,每一臺主機(jī)都要求使用子網(wǎng)掩碼。

　子網(wǎng)掩碼與 IP 地址一樣也就是一個 32 位的二進(jìn)制比特值,用它可以屏蔽一部分 IP 地址,以便區(qū)分出 IP 地址中的網(wǎng)絡(luò)編號與主機(jī)編號。當(dāng)使用 TCP/IP 通信時,子網(wǎng)掩碼主要用來確定目的主機(jī)就是位于本地子網(wǎng)還就是遠(yuǎn)程網(wǎng),它的兩大功能如下: ? 子網(wǎng)掩碼用來屏蔽掉 IP 地址中的一部分, 用于區(qū)分 IP 地址中的網(wǎng)絡(luò)地址與主機(jī)編號。并因此用來說明主機(jī)的 IP 地址就是在局域網(wǎng)上還就是在遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)上。

　? 用于劃分子網(wǎng):子網(wǎng)掩碼的另一個重要功能就是劃分子網(wǎng),即將一個大的網(wǎng)絡(luò)分為多個小的子網(wǎng)。

　（ （2）

　）

　默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼 默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼用于沒有劃分子網(wǎng)的 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)。不同類型的網(wǎng)絡(luò)使用的默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼就是不同的,表 6-5 給出了各類網(wǎng)絡(luò)所默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼。

　表 表 6-5

　各類網(wǎng)絡(luò)默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼 網(wǎng)絡(luò)類別 子網(wǎng)掩碼 ( 以二進(jìn)制位表示) 子網(wǎng)掩碼 ( 以十進(jìn)制表示) A 11111111、00000000、00000000、 、0、0、0 B 11111111、11111111、00000000、 、255、0、0 C 11111111、11111111、11111111、 、255、255、0

　（ （3）

?。?/p>

　子網(wǎng)掩碼的使用 TCP/IP 協(xié)議進(jìn)行初始化時,主機(jī) IP 地址會與子網(wǎng)掩碼進(jìn)行“與操作”。即在傳輸數(shù)據(jù)包之前,源主機(jī) IP與目的主機(jī) IP 都要與主機(jī)的子網(wǎng)掩碼進(jìn)行與操作。如果這兩個結(jié)果相同,則 TCP/IP 協(xié)議判斷出目的主機(jī)與源主機(jī)在同一個局域網(wǎng)上,可以直接傳遞;否則,判斷出目的主機(jī)不在本地局域網(wǎng)上,因此,將待發(fā)送的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到默認(rèn)網(wǎng)關(guān) IP 地址處,以便進(jìn)一步轉(zhuǎn)發(fā)到遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)上。

　子網(wǎng)掩碼的應(yīng)用 實(shí)例:參照圖8-3,對在Internet上使用的系統(tǒng)進(jìn)行通信時的分析。

　 解: ① 用 IP 地址的第一段數(shù)值 W 判斷網(wǎng)絡(luò)類型。在本例中,W 的值分別等于 132、132 與 152。因此,由表 8-4 可知這三個計算機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)均為 B 類網(wǎng)。

?、?通過默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼 255、255、0、0 求網(wǎng)絡(luò)地址的步驟如下,結(jié)果見表 8-6。

　? 將 IP 地址轉(zhuǎn)化為 32 位二進(jìn)制位。

　? 將子網(wǎng)掩碼也轉(zhuǎn)化為 32 位二進(jìn)制位。

　? 將 3 個二進(jìn)制表示的 IP 地址分別與二進(jìn)制表示的子網(wǎng)掩碼,按位進(jìn)行“邏輯與(AND)”操作。按此方法依次求得數(shù)值之后,再按原有的 4 段分別轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。

　? 求取網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的主機(jī)編號(HOST ID,即主機(jī)標(biāo)識)。

　說明: :其中子網(wǎng)掩碼為“1”的各位所對應(yīng)的 IP 地址中的各位,即為網(wǎng)絡(luò)地址,也稱網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識或網(wǎng)絡(luò) ID,運(yùn)算結(jié)果見表 8-6。

　A 計算機(jī)的IP132.112.000.001L 計算機(jī)的內(nèi)部路由器C 計算機(jī)的IP132.112.000.003X 計算機(jī)的IP152.112.000.001Z 計算機(jī)的IP152.112.000.003B 計算機(jī)的IP132.112.000.002自動化系子網(wǎng)信息系子網(wǎng)Y 計算機(jī)的IP152.112.000.002Internet外部網(wǎng)絡(luò)外部路由器IP ROUTER200.4.192.12 圖 8-4

　TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)之間使用默認(rèn)網(wǎng)關(guān)(IP ROUTER)通信 表 表 8-6

　IP 地址劃分實(shí)例分析計算結(jié)果 網(wǎng)絡(luò)類別 計算機(jī)名稱 稱 邏輯與的結(jié)果 果 網(wǎng)絡(luò)地址 址 計算機(jī)編號部分 分 主機(jī)編號 號 B A 132、112、0、0 132、112 000、001 1 B B 132、112、0、0 132、112 000、002 2 B C 152、112、0、 152、112 000、001 1

　0 在 IP 地址中扣除網(wǎng)絡(luò)地址外的其余部分就就是主機(jī)編號部分。由于就是默認(rèn)的 B 類網(wǎng)絡(luò),其 IP 地址在扣除了網(wǎng)絡(luò)地址后,剩余的 2 個字段表示該主機(jī)在其子網(wǎng)內(nèi)的編號部分。經(jīng)簡化得到 3 個主機(jī)編號分別為:1、2 與 1,參見表 8-6。

　③ 用“網(wǎng)絡(luò)地址”即可判斷這幾個主機(jī)就是否位于同一個子網(wǎng)。

　由于 A 與 B 主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)地址均為“132、112”,因此這兩臺主機(jī)在同一子網(wǎng)上;而 X 主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)地址為“152、112”,所以該主機(jī)在另一個子網(wǎng)上。

　當(dāng) A 主機(jī)與 B 主機(jī)進(jìn)行通信時,就可以直接進(jìn)行通信。而當(dāng) A 主機(jī)與 X 主機(jī)進(jìn)行通信時,由于不在同一個網(wǎng)絡(luò),因此需要通過網(wǎng)絡(luò)中 L 主機(jī)所代表的內(nèi)部路由器(或內(nèi)部網(wǎng)關(guān))轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。如果這些子網(wǎng)中的主機(jī)需要與外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信,則還需要通過外部路由器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。

　2. 默認(rèn)網(wǎng)關(guān)或 IP 路由(default gateway 或 IP router) 默認(rèn)網(wǎng)關(guān)又稱 IP 路由。簡單地說,默認(rèn)網(wǎng)關(guān)就就是通向遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)接口的 IP 地址。在子網(wǎng)之間進(jìn)行通訊時,主機(jī)可以使用默認(rèn)網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)發(fā)送給目的主機(jī)。由于默認(rèn)網(wǎng)關(guān)就就是發(fā)送給遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)(目的主機(jī))信息包的地方,因此,如果在配置 TCP/IP 時沒有指明默認(rèn)網(wǎng)關(guān),則通訊僅局限于本地網(wǎng)絡(luò)。

　路由器可以就是專門購置的硬件設(shè)備,也可以就是加裝了軟件的專用路由計算機(jī)。同一個網(wǎng)絡(luò)段(包含子網(wǎng)段)的計算機(jī)之間可以直接通信;不同網(wǎng)絡(luò)段中的計算機(jī)通信時,則需要通過網(wǎng)關(guān)或者路由器。其中,內(nèi)部子網(wǎng)的通信通過內(nèi)部網(wǎng)關(guān)或內(nèi)部路由器;外部網(wǎng)絡(luò)之間的計算機(jī)通信時一般通過外部路由器(或外部網(wǎng)關(guān))。由此可見,當(dāng)內(nèi)部子網(wǎng)與外部網(wǎng)絡(luò)之間的主機(jī)通信時,需要設(shè)置外部路由器(或網(wǎng)關(guān))。

　6 、3 、2-2 子網(wǎng)地址 空間的劃分方法 1. 子網(wǎng)與 IP 地址的三級層次結(jié)構(gòu) 思想:將原來主機(jī)地址的部分位轉(zhuǎn)化為子網(wǎng)地址位,即將原來IP地址的兩層結(jié)構(gòu)(網(wǎng)絡(luò)地址＋主機(jī)地址)轉(zhuǎn)化為 3 層結(jié)構(gòu),參見圖 6-10 及其補(bǔ)充圖。

　三級層次結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)如下: ? 三級層次的 IP 地址就是: 網(wǎng)絡(luò)號、 子網(wǎng)號、 主機(jī)號; ? 第一級 網(wǎng)絡(luò)號定義了 網(wǎng)點(diǎn)的位置; ? 第二級 子網(wǎng)號定義了 物理子網(wǎng); ? 第三級 主機(jī)號定義了 主機(jī)與路由器到物理網(wǎng)絡(luò)的連接; ? 三級層次的IP 地址, 一個IP 分組的路由選擇的過程為三步: 第一步轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)點(diǎn), 第二步轉(zhuǎn)發(fā)給物理子網(wǎng), 第三步轉(zhuǎn)發(fā)給主機(jī)。

　。

　圖 6-9

　未劃分子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　 圖 6-10

　劃分 3 個子網(wǎng)后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

　圖 6-11

　3 個層次的 IP 地址結(jié)構(gòu) 2. 劃分子網(wǎng)的規(guī)則: 規(guī)則:由于原有主機(jī)編號的位數(shù)就是固定的,因此建立的子網(wǎng)數(shù)目越多,需要的位數(shù)就越多;而每個子網(wǎng)中所能容納的主機(jī)數(shù)目就越少。因此,需要綜合考慮子網(wǎng)與子網(wǎng)中主機(jī)的個數(shù)。

　地址類別

　 ↓ LB 網(wǎng)絡(luò)地址 可用位 原 主機(jī)地址位 位 網(wǎng)絡(luò)地址 子網(wǎng)地址 子網(wǎng) 主機(jī)地址 圖 6-11

　TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)中 IP 地址劃分前后的結(jié)構(gòu) 3. 劃分子網(wǎng)的 計算公式 （1 1 ）

　照 按照 RFC950 標(biāo)準(zhǔn) 劃分子網(wǎng)的計算公式 C 類地址:N max ＝2 m -2 與 H max ＝2 (8-m) －2 B 類地址:N max ＝2 m -2 與 H max ＝2 (16-m) －2 A 類地址:N max ＝2 m -2 與 H max ＝2 (24-m) －2 其中: ? m:為原主機(jī)編號部分轉(zhuǎn)化為子網(wǎng)地址部分的位數(shù)。

　? N max :為轉(zhuǎn)化后允許劃分的最大子網(wǎng)數(shù)目,其值應(yīng)當(dāng)大于或等于實(shí)際需要的子網(wǎng)數(shù) n。

　? H max :為轉(zhuǎn)化后每子網(wǎng)所允許的最大主機(jī)數(shù)目,其值應(yīng)當(dāng)大于或等于子網(wǎng)實(shí)際需要的主機(jī)數(shù) h。

?。? 2 ）

　照 不按照 RFC950 標(biāo)準(zhǔn) 劃分子網(wǎng)的計算公式 C 類地址:N max ＝2 m 與 H max ＝2 (8-m) －2 B 類地址:N max ＝2 m 與 H max ＝2 (16-m) －2 A 類地址:N max ＝2 m 與 H max ＝2 (24-m) －2 說明:假定原來的網(wǎng)絡(luò)使用 C 類地址,當(dāng) m＝3 時,按照 RFC950 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,子網(wǎng)“000 00000”與“111 00000” 為無效子網(wǎng)。它們分別表示,子網(wǎng)號各位全為“0”的代表本網(wǎng)絡(luò);而子網(wǎng)號各位全為“1”表示的就是本子網(wǎng)的廣播地址。但就是,在實(shí)際應(yīng)用中,如果不按上述標(biāo)準(zhǔn)時,也可以被使用。

?。? 3 ）

　的 劃分子網(wǎng)的 6 個步驟 ① 確定需求:即確定所需的子網(wǎng)數(shù)目與子網(wǎng)中主機(jī)的數(shù)目。

　? 確定所需子網(wǎng)數(shù):N。

　? 確定子網(wǎng)中所需最大 IP 數(shù)目(通常就是主機(jī)數(shù)目):H。

　? 綜合上述兩個因素,確定子網(wǎng)掩碼中,原主機(jī)編碼位轉(zhuǎn)化為子網(wǎng)地址的位數(shù)。

?、?確定子網(wǎng)掩碼(含子網(wǎng)號部分) ③ 分配子網(wǎng) ID 與子網(wǎng) IP(各主機(jī)標(biāo)識位全為 0) ④ 分配有效 IP 地址:確定各子網(wǎng)的 IP 地址的范圍。

　⑤ 確定各子網(wǎng)的廣播地址。

?、?決定劃分方案:確定各子網(wǎng)之間通信時的連接設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。

　6 、3 、2-3 子網(wǎng)劃分的應(yīng)用 實(shí)例

　1. 實(shí)例 1 兩個 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)之間可以通過內(nèi)部或外部的 IP 路由器或默認(rèn)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行連接。IP 路由器或 IP 網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用實(shí)例如下: ① 假定:圖 8-4 所示的信息系與自動化系的內(nèi)部子網(wǎng)掩碼均為“255、255、0、0”。

?、?問題:如果信息系網(wǎng)絡(luò)上的某計算機(jī)要與自動化系網(wǎng)絡(luò)上的計算機(jī)通信時,如何通過默認(rèn)網(wǎng)關(guān)完成通信過程,參見圖 8-4。

?、?解題分析如下: 子例 例1: 在圖8-4中,若計算機(jī)A要給計算機(jī)B 發(fā)送信息,由于計算機(jī)A的IP地址就是132、112、000、001,計算機(jī) B 的 IP 地址就是 132、112、000、002,所以這兩臺計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)地址都就是“132、112”,由此可知計算機(jī) A 與計算機(jī) B 在同一個網(wǎng)絡(luò)之內(nèi),于就是計算機(jī) A 就將信息直接傳遞給計算機(jī) B,沒有經(jīng)過內(nèi)部的默認(rèn) IP 網(wǎng)關(guān)(或 IP 路由器)計算機(jī) L。

　子例 例 2:在圖 8-4 中,若計算機(jī) A 要給計算機(jī) X 發(fā)送信息,由于計算機(jī) A 的 IP 地址就是 132、112、000、001,計算機(jī) X 的 IP 地址就是 152、112、000、001,通過其子網(wǎng)掩碼求得這兩臺計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)地址。其中,A 為“132、112”,而 X 為“152、112”。由此可知,計算機(jī)A 與計算機(jī) X 不在同一個網(wǎng)絡(luò)之內(nèi)。因此,計算機(jī) A 必須先將信息傳遞給內(nèi)部的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)(或 IP 路由器)計算機(jī) L 上,然后再由計算機(jī) L 將信息傳遞給計算機(jī) X。

　子例 例 3:在圖 8-4 中,若計算機(jī) A 需要發(fā)送信息給 Internet 中的某主機(jī)“200、4、192、12”。由于,通過子網(wǎng)掩碼求出的計算機(jī)A的IP地址的網(wǎng)絡(luò)地址與對方主機(jī)的不同,A主機(jī)的為“132、112”,而目標(biāo)主機(jī)的為“200、4、192”。因此,計算機(jī) A 與該主機(jī)不在同一個網(wǎng)絡(luò)之內(nèi)。為此,計算機(jī) A 必須先將信息傳遞給默認(rèn)的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)(或 IP 路由器)計算機(jī) L上,并由計算機(jī) L 決定就是將信息傳遞給另一子網(wǎng)還就是傳送給專用的外部路由器。

　最終,計算機(jī) L 將該信息通過外部路由器發(fā)送到外部網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)上。

　在圖 8-4 所示的例子中,只通過一個默認(rèn)內(nèi)部網(wǎng)關(guān)(或 IP 路由器)與一個外部路由器來傳遞內(nèi)部子網(wǎng)間,以及與外部網(wǎng)絡(luò)間的信息,而實(shí)際中,由于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,因此,可能需要多個默認(rèn)的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)(或 IP 路由器)與多個外部路由器來傳遞信息。

　2. 實(shí)例 2 （ （1）

?。?/p>

　問題 現(xiàn)有一個公司需要創(chuàng)建內(nèi)部 Intranet 網(wǎng)絡(luò),該公司包括工程技術(shù)部、市場部、財務(wù)部與人力資源等四大部門。該公司原來使用申請到的 C 類網(wǎng)絡(luò)地址為 202、112、161、0,組成了一個網(wǎng)絡(luò)地址相同的大網(wǎng)絡(luò)。目前,由于該網(wǎng)絡(luò)的廣播數(shù)據(jù)過多,造成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行緩慢。

　（ （2）

?。?/p>

　改變網(wǎng)絡(luò)性能的設(shè)計要求 ① 采用劃分子網(wǎng)的方法使得幾個部門各自獨(dú)立,提高各個部門的性能與安全性。

　② 在 4 個部門中,最大的計算機(jī)數(shù)目為 30 臺。每個部門中有 1 臺服務(wù)器要求 100Mb/s 固定帶寬,其它計算機(jī)要求 10Mb/s 的固定帶寬。

?、?確定各部門使用的子網(wǎng) IP 地址與子網(wǎng)掩碼。

?、?寫出可以分配給每個部門子網(wǎng)的主機(jī) IP 地址范圍。

　⑤ 若采用交換式以太網(wǎng),即每個子網(wǎng)都使用一個交換式以太網(wǎng),請畫出網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖,并說明各主要設(shè)備的名稱。

?。?（3）

?。?/p>

　設(shè)計方案簡答 ① 4 個部門不按 RFC950 標(biāo)準(zhǔn),即使用子網(wǎng)號各位“全為 1”與“全為 0”的地址時,求出最大子網(wǎng)數(shù)目、每個子網(wǎng)的最大主機(jī)數(shù)目、子網(wǎng)掩碼如下: ? 按 C 類地址公式:N max ＝2 m 與 H max ＝2 (8-m) －2,求出 m＝2 即 N max ＝2 m ＝2 2 ＝4＝n＝4;H max ＝2 (8-m) －2=2 (8-2) －2＝62 ? 不按 RFC950 標(biāo)準(zhǔn)時,由于 m＝2,所以子網(wǎng)掩碼為 255、255、255、192。

　? 各子網(wǎng)的地址與 IP 地址范圍參見下表: 子網(wǎng) 編號 子網(wǎng)地址 子網(wǎng)廣播地址

　的 子網(wǎng)主機(jī)的 IP 地址 初值 的 子網(wǎng)主機(jī)的 IP 地址 終值 值 1 202、112、161、0 202、112、161、63 202、112、161、1 202、112、161、62 2 202、112、161、64 202、112、 61、127 202、112、 161、65 202、112、 161、126 3 202、112、161、128 202、112、 61、191 202、112、 61、129 202、112、 161、190 4 202、112、161、192 202、112、161、255 202、112、 161、193 202、112、 161、254 ② 4 個部門按照 RFC950 標(biāo)準(zhǔn),即不使用子網(wǎng)號各位“全為 1”與“全為 0”的地址時,求出最大子網(wǎng)數(shù)目、每個子網(wǎng)的最大主機(jī)數(shù)目、子網(wǎng)掩碼如下: ? 按 C 類地址公式:N max ＝2 m -2 與 H max ＝2 (8-m) －2,求出 m＝3 即 N max ＝2 m -2＝2 3 -2＝6 > n=4;H max ＝2 (8-m) －2=2 (8-3) －2＝30 ? 按照 RFC950 標(biāo)準(zhǔn)時,由于 m＝3,所以子網(wǎng)掩碼為 255、255、255、224。

　? 各子網(wǎng)的地址與 IP 地址范圍參見下表: ③ 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖8-6所示的第一級交換機(jī)應(yīng)當(dāng)選擇支持第三層功能的100Mb/s企業(yè)級交換機(jī);當(dāng)然,也可以使用局域網(wǎng)路由器連接各子網(wǎng)的部門交換機(jī)。

?、?每個部門網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 8-6 所示。每個子網(wǎng)的主要設(shè)備為:一臺 10/100 自適應(yīng)部門交換機(jī);部門的服務(wù)器使用 100Mb/s 的 RJ-45 接口網(wǎng)卡;其她計算機(jī)使用 10Mb/s 的 RJ-45 接

　口網(wǎng)卡;5 類 UTP 雙絞線;RJ-45 連接器若干。

　子網(wǎng) 編號 子網(wǎng)地址 子網(wǎng)廣播地址

　的 子網(wǎng)主機(jī)的 IP 地 地址 址 初值 的 子網(wǎng)主機(jī)的 IP 地 地址 址 終值 值 1 202、112、161、32 202、112、161、63 202、112、161、33 202、112、161、62 2 202、112、161、64 202、112、161、95 202、112、161、65 202、112、161、94 3 202、112、161、96 202、112、161、127 202、112、161、97 202、112、161、126 4 202、112、161、128 202、112、161、159 202、112、 161、129 202、112、 161、158 5 202、112、161、160 202、112、161、191 202、112、 161、161 202、112、 161、190 6 202、112、161、192 202、112、 161、223 202、112、 161、193 202、112、 161、222

　圖 8-6

　公司網(wǎng)絡(luò)與部門子網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖 說明:第一,也可以將圖 8-6 所示系統(tǒng)中的第三層交換機(jī)替換為路由器。第二,設(shè)置說明:每一個子網(wǎng)中的主機(jī)都應(yīng)當(dāng)設(shè)置主機(jī) IP、子網(wǎng)掩碼(各子網(wǎng)相同)與默認(rèn)網(wǎng)關(guān)(所連接的路由器或第三層交換機(jī)端口設(shè)置的 IP)。

推薦訪問： 規(guī)劃 地址 管理