第三章IP地址的規(guī)劃與配置

1.3：IP地址的規(guī)劃與分配信息管理學院思考在現實生活中，生活在不同地方的兩個人如果想了解彼此情況的話，有哪些辦法？推理：在網絡中的這些計算機，它們之間是如何通信？教學要求教學重點：掌握IP地址的分類掌握子網劃分的方法常見IP地址故障的解決方法補充：相關子網劃分案例能力目標：能夠識別IP地址的分類學會IP地址的配置掌握子網的劃分與計算項目提出項目：B05-302室有計算機40臺，為確保實驗室的安全，在地址設置時要求盡可能不浪費，請給本室分配合理的IP地址？IPV4掌握IPV4的分類學會IPV4的計算及應用掌握地址的測試IPV4采用點分十進制表示形式，共4個字節(jié)占32位。如：192.0.0.111000000.00000000.00000000.00000001IP的結構體系172. 16.2.166TCP/IP技術探討（僅以Ipv4為例）前一頁后一頁“點分十進制法”：表示IP地址A類地址：B類地址：C類地址：D類地址:用于多點傳送

E類地址:

用于實驗開發(fā)與研究N--為網絡段分配的比特位置H--為工作站分配的比特位置IP地址按類分配TCP/IP技術探討前一頁后一頁IP地址分類TCP/IP技術探討A類地址：B類地址：C類地址：前一頁后一頁二進制和十進制1 0 0 0 0 0 0 0 = 1281 1 0 0 0 0 0 0 = 1921 1 1 0 0 0 0 0 = 2241 1 1 1 0 0 0 0 = 2401 1 1 1 1 0 0 0 = 2481 1 1 1 1 1 0 0 = 2521 1 1 1 1 1 1 0 = 2541 1 1 1 1 1 1 1 = 255128 64 32 16 8 4 2 1TCP/IP技術探討前一頁后一頁IP地址分類TCP/IP技術探討前一頁后一頁第一字節(jié)的數字范圍：0…….127=1----126七位二進制的最大數字為127，既：1111111=127A類地址：IP類別與首位字節(jié)關系：IP地址分類TCP/IP技術探討前一頁后一頁第一個字節(jié)的數字范圍：128---128+63=128---191六位二進制的最大數字為63；既：111111=63B類地址：IP類別與首位字節(jié)關系：IP地址分類TCP/IP技術探討C類地址：前一頁后一頁第一個字節(jié)的數字范圍：128+64---192+31=192---223五位二進制的最大數字為31；既11111=31IP類別與首位字節(jié)關系：IP地址分類情況TCP/IP技術探討A類地址網絡總數：126；既：27-2=128-2B類地址網絡總數：16384；既：214-2=16384-2C類地址網絡總數：2097152；既：221-2

=2097151-2前一頁后一頁IP地址分類一覽表TCP/IP技術探討前一頁后一頁1、單播地址：該地址分配給某個網絡上的某個網絡設備，該設備在獲取該地址后，可以利用該地址與其他設備進行點對點通信。惟一分配惟一標識。2、組播地址：可以作為某一個子網內的一組設備的地址，適合用于一對多的通信方式。D類地址:為多目地址（Multicastaddress），主要實現一點對多點的傳遞；它常用與X.25和ATM等這類點對點的協(xié)議網絡中。IP地址分類幾點說明3、廣播地址：在該網段里，主機號比特全為“1”（或最后八位比特主機號全為“1”）的地址為該網絡（或組）的廣播地址。如：102.255.255.255、138.1.2.255.255、198.10.1.2554、網絡地址：主機號比特全為“0”的地址為該主機所在網絡段的地址（或所在網絡段子網的地址）。

（用IP地址與子網掩碼相與，得出來的就是網絡地址）如：102.0.0.0、138.1.0.0、198.10.1.0IP地址分類幾點說明IP地址分類幾點說明5、E類地址:用于將來擴展和實驗開發(fā)與研究。6、127.x.x.x和127.0.0.1為回環(huán)地址和本地軟件回送測試（loop-backtest)之用，即保留不分配。7、全0地址：0.0.0.0常用于代表缺省網絡，在路由器表中用于構造缺省路徑。TCP/IP技術探討前一頁后一頁私有地址（1）10.0.0.0/810.0.0.0/8私有網絡是A類網絡，允許有效IP地址范圍從10.0.0.1至10.255.255.254。10.0.0.0/8私有網絡有24位主機標識。（2）172.16.0.0/12172.16.0.0/12私有網絡可以被認為是16位B類網絡，能夠應用于私人組織里的任一子網方案。172.16.0.0/12私有網絡允許下列有效的IP地址范圍：172.16.0.1至172.31.255.254。（3）192.168.0.0/16192.168.0.0/16私有網絡可以被認為是C類網絡ID，可用于私人組織里的任一子網方案。192.168.0.0/16私有網絡允許使用下述有效IP地址范圍：192.168.0.1至192.168.255.254。

IP地址分類練習IP地址地址類別網絡比特主機比特10.2.1.1128.63.2.100201.222.5.64192.6.141.2130.113.64.16256.241.201.10A10.0.0.00.2.1.1B128.63.0.00.0.2.100C201.222.5.00.0.0.64C192.6.141.00.0.0.2B130.113.0.00.0.64.16不存在的TCP/IP技術探討前一頁后一頁課堂練習某辦公室現有計算機6臺，請組建實驗室局域網，用什么拓撲結構？并實現資源共享？分配地址？設置地址？驗證？PING

IPv6協(xié)議

1、IPv6的研究背景

由于IPv4本身存在一些局限性，因而面臨著以下問題。⑴IP地址的消耗引起地址空間不足：IP地址只有32位,可用的地址有限，最多接入的主機數不超過232。⑵IPv4缺乏對服務質量優(yōu)先級、安全性的有效支持。⑶lPv4協(xié)議配置復雜,

特別是隨著個人移動計算機設備上網、網上娛樂服務的增加、多媒體數據流的加入,以及出于安全性等方面的需求，迫切要求新一代IP協(xié)議的出現。

為此,互聯網工程任務組IETE開始著手下一代互聯網協(xié)議的制定工作。IETE于1991年提出了請求說明，1994年9月提出了正式草案，1995年底確定了IPng的協(xié)議規(guī)范,被稱為“IPv6”，1995年12月開始進入Internet標準化進程。與IPV4相比IPV6具有以下優(yōu)勢：一：IPv6具有更大的地址空間。IPv4中規(guī)定IP地址長度為32，最大地址個數為2^32；而IPv6中IP地址的長度為128，即最大地址個數為2^128。與32位地址空間相比，其地址空間增加了2^128-2^32個。二：IPv6使用更小的路由表。IPv6的地址分配一開始就遵循聚類（Aggregation）的原則，這使得路由器能在路由表中用一條記錄（Entry）表示一片子網，大大減小了路由器中路由表的長度，提高了路由器轉發(fā)數據包的速度。

三、IPv6增加了增強的組播（Multicast）支持以及對流的支持（FlowControl），這使得網絡上的多媒體應用有了長足發(fā)展的機會，為服務質量（QoS，QualityofService）控制提供了良好的網絡平臺。四：IPv6加入了對自動配置（AutoConfiguration）的支持。這是對DHCP協(xié)議的改進和擴展，使得網絡（尤其是局域網）的管理更加方便和快捷。

五：IPv6具有更高的安全性。在使用IPv6網絡中用戶可以對網絡層的數據進行加密并對IP報文進行校驗，在IPV6中的加密與鑒別選項提供了分組的保密性與完整性。極大的增強了網絡的安全性。

IPv6協(xié)議版本優(yōu)先級流標記負載長度下一頭標跳數限制源地址目的地址

3、IPv6擴展頭結構IPv6將IPv4首部中選項的功能都放在擴展首部中,并將擴展首部留給路徑兩端的源站和目的站的主機來處理,而數據報途中經過的路由器都不處理這些擴展首部,這樣就大大提高了路由器的處理效率。442416881281282、IPv6數據報格式

IPv6數據報的報頭長度為40字節(jié)（320位），數據報格式由8部分組成，如圖3-23所示。

5、IPv6的地址表示

IPv6地址有三種格式,即首選格式、壓縮格式和內嵌格式

⑴首選格式：在IPv6中,128位地址采用每16位一段，8段，每段被轉換成4位十六進制數,并用“：”分隔，結果用所謂的“冒號十六進制數”來表示。例如二進制格式的IPv6地址：

0010000111011010000000001101001100000000000000000010l11110011101100000010101010100000000011111111111111100010100010011110001011010每16位分為一段：

00100001110110100000000011010011000000000000000000101111001110110000001010101010000000001111111111111100010100001001110001011010將每個16位段轉換成十六進制數字，用“：”分隔,結果如

21DA:00D3:0000:2F3B:02AA:00FF:FE28:9C5A

⑵壓縮格式：用128位表示地址時往往會含有較多0,如4個數字都是零，可以被省略，用“::”代替。這樣，上述地址就可以表示為：

21DA:00D3::2F3B:02AA:00FF:FE28:9C5A⑶內嵌格式：這是作為過渡機制中使用的一種特殊表示方法。IPv6地址的前面部分使用十六進制表示,而后面部分使用IPv4地址的十進制表示。例如：

0:0:0:0:0:0:192.168.1.201

或::192.168.1.201

0:0:0:0:0:ffff:192.168.1.201或::ffff:192.168.1.201子網技術

1、子網的劃分雖然網絡地址類別的劃分為信息傳遞帶來了許多方便,但也帶來了一些問題，比如有的單位雖然獲取了一個A類地址,但永遠不會有16777214臺主機,這說明IP地址的設計不盡合理。據統(tǒng)計，有超過半數的B類地址所連接的主機不到50臺，而一個B類網絡卻可以容納65534臺主機,這就意味著有6萬多個IP地址被浪費掉了。這種不合理的地址方案一方面造成了極大的地址浪費，另一方面又使IP地址緊缺。為此，將網絡按照一定的原則劃分為不同的部分，每一部分都是一個獨立的邏輯網絡,我們將其稱為子網(subnetwork).利用子網解決IP地址不合理問題的方案兩種。兩種方案的具體實現技術分別如圖3-10和3-11所示。子網技術132.1.0.100132.1.0.101132.1.0.102132.1.0.150計算機系的主機通信系的主機132.1.0.31132.1.0.32132.1.0.60132.1.0.30機電系的主機132.1.0.2132.1.0.1網絡132.1.0.0Internet圖3-10某校網絡IP地址示意圖子網技術圖3-11劃分子網后的校園網示意圖通信系網絡132.1.2.0132.1.2.31132.1.2.32132.1.2.60132.1.3.100132.1.3.101132.1.3.150計算機系網絡132.1.3.0機電系網絡132.1.1.30132.1.1.0132.1.1.1132.1.1.2Internet子網劃分(subnetting)的優(yōu)點:子網劃分(subnetting)的優(yōu)點:1.減少網絡流量2.提高網絡性能3.簡化管理子網技術網絡類別子網掩碼子網掩碼A11111111.00000000.00000000.00000000255.0.0.0

B11111111.11111111.00000000.00000000

255.255.0.0

C11111111.11111111.11111111.00000000

255.255.255.0

2、子網掩碼

子網掩碼能分出IP地址中哪些位是網絡ID，哪些位是主機ID。通過它和IP地址進行按位“邏輯與（AND）”運算,可以屏蔽掉IP地址中的主機部分，得到IP地址的網絡ID。子網掩碼的另一個作用是將一個網絡ID再劃分為若干個子網，以解決網絡地址不夠的問題。掩碼（Mask）的使用技術IP地址網絡比特主機比特TCP/IP技術探討正常網段的掩碼的設置前一頁后一頁NetworkHost172.16.2.166255.255.0.017216001010110011111111101011000001000011111111000100000000000000000000101001100000000000000000正常使用掩碼所得的網絡段號00000010掩碼（Mask）的使用技術TCP/IP技術探討轉換成十進制的網絡號：002166之差計算出主機序號地址：前一頁后一頁通過對應相與計算而得：NetworkHost172.16.2.166255.255.255.01721620Subnet111111111111111100000000111111111010110010101100000100000001000000000010101001100000000000000010掩碼（Mask）的使用技術TCP/IP技術探討產生的網絡地址：Subnet:000166主機序號地址：帶有子網網掩碼的絡段前一頁后一頁NetworkHost172.16.2.166255.255.255.248Subnet111111111111111111111000111111111010110010101100000100000001000000000010101001101010000000000010掩碼（Mask）的使用技術TCP/IP技術探討Subnet:主機所在網絡地址=172.16.2.160本網絡中的主機號=0.0.0.6本網段主機地址范圍=172.16.2.161–172.16.2.166此網中的廣播地址=172.16.2.167子網掩碼用了13位比特前一頁后一頁掩碼（Mask）的使用技術IP地址網絡比特主機比特TCP/IP技術探討前一頁后一頁

主機IP地址:172.16.2.120網絡掩碼:255.255.255.0主機所在網絡地址=172.16.2.0本網段主機地址范圍=172.16.2.1–172.16.2.254此網中的廣播地址=172.16.2.255子網掩碼用了八位比特NetworkSubnetHost1721620172.16.2.120:255.255.255.0/8:1010110011111111產生的網絡地址：10101100000100000001000011111111000000100000001011111111011110010000000000000000掩碼（Mask）的使用實例TCP/IP技術探討Subnet:前一頁后一頁主機IP地址:201.222.5.121網絡掩碼:255.255.255.248NetworkSubnetHost2012225120201.222.5.121:1100100111111111產生的網絡地址：11001001110111101101111011111111000001010000010111111111011110011111100001111000255.255.255.248/5:子網掩碼（Mask）使用實例主機所在網絡地址=201.222.5.120本網段主機地址范圍=201.222.5.121–201.222.5.126此網中的廣播地址=201.222.5.127子網掩碼用五位比特TCP/IP技術探討Subnet:設置子網可提高網絡安全性前一頁后一頁使用掩碼

幾點說明TCP/IP技術探討IP地址和掩碼換算成二進制是一對一使用IP網絡地址是由IP地址和對應的掩碼“相與”計算而得來的。A、B、C類的網絡比特所對應的掩碼在通常情況下為1。子網掩碼只能在主機比特內增設子網（該子網稱IP設置的虛擬網）;IP地址和IP網絡地址之差的有效位數為工作站（主機）地址序號地址前一頁后一頁使用掩碼

幾點說明TCP/IP技術探討掩碼（MASK）常有人稱為子網掩碼；也有人常稱為是I

P地址的解釋。IP尋址主要根據IP網絡地址尋找主機所在的網。在每一個子網中，最大的主機序號地址為該子網的廣播地址也稱IP復用地址。前一頁后一頁掩碼（Mask）的使用練習IP主機地址子網掩碼類別網絡地址172.16.2.1010.6.24.20172.30.36.12255.255.0.0255.0.0.0255.255.0.0B172.16.0.0A10.0.0.0B172.30.0.0TCP/IP技術探討前一頁后一頁問題？？？IP地址的分類？IP地址的類別范圍？網絡地址如何計算？119？218？轉換成二進制是多少？任務提出如何設置IP地址？如何測試IP地址？PING如何使用？某實驗室有若干臺計算機，分別設置了不同的IP地址，這些地址設置有什么要求？其中有一臺計算機設置完了IP地址后，不能PING通其它計算機，問如何解決？Network172.16.0.0172.16.103.13物理結構網絡實例TCP/IP技術探討172.16.102.12172.16.101.11172.16.100.10172.16.104.14172.16.105.15所有主機必須在同一網段內前一頁后一頁在多字段內設置子網掩碼實例主機IP地址:15.16.193.6網絡掩碼:255.255.248.0NetworkSubnetHost1516192015.16.193.60000111111111111產生的網絡地址：00001111000100000001000011111111110000011100000011111000000001100000000000000000TCP/IP技術探討Subnet:主機所在網絡地址=15.16.192.0本網段主機地址范圍=15.16.192.1–15.16.199.254此網中的廣播地址=15.16.199.255子網掩碼用五位比特255.255.248.0在第二、第三字段內設置子網前一頁后一頁子網掩碼的使用練習IP主機地址類別網絡地址最大主機地址201.222.10.60255.255.255.248子網掩碼15.16.193.6255.255.248.0128.16.32.13255.255.255.252202.195.79.27255.255.240.0C20