EPON技術(shù)及應(yīng)用課件：數(shù)據(jù)基礎(chǔ)

IP地址與子網(wǎng)劃分IP地址1．IP地址的結(jié)構(gòu)和分類根據(jù)TCP/IP協(xié)議，連接在Internet上的每個(gè)設(shè)備都必須有一個(gè)IP地址，它是一個(gè)32位的二進(jìn)制數(shù)，可以用十進(jìn)制數(shù)字形式書(shū)寫(xiě)，每8個(gè)二進(jìn)制位為一組，用一個(gè)十進(jìn)制數(shù)來(lái)表示，即0～255。每組之間用“.”隔開(kāi)，例如176.16.122.204。IPv4地址IP地址的表示：將IP地址中網(wǎng)絡(luò)位和主機(jī)位固定下來(lái)后，IP地址被分成了不同的幾類：A類、B類、C類、D類和E類網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)32比特的二進(jìn)制8比特表示成一個(gè)十進(jìn)制數(shù)101011000001000001111010110011001286432168421IPv4地址的分類0NNNNNNNHostHostHost1891617242532A類：B類：10NNNNNNNetworkHostHost（1~126）（128~191）C類：110NNNNNNetworkNetworkHost（192~223）D類：1110MMMM多播組多播組多播組（224~239）E類：11110RRR保留保留保留（240~255）IPv4地址的分類IP地址類型第一字節(jié)十進(jìn)制范圍二進(jìn)制固定最高位二進(jìn)制網(wǎng)絡(luò)位二進(jìn)制主機(jī)位A類0~12708位24位B類128~1911016位16位C類192~22311024位8位D類224~2391110組播使用E類240~25511110保留試驗(yàn)使用2．特殊IP地址①網(wǎng)絡(luò)地址。網(wǎng)絡(luò)地址用于表示網(wǎng)絡(luò)本身。具有正常的網(wǎng)絡(luò)號(hào)部分，而主機(jī)號(hào)部分為全“0”的IP地址稱為網(wǎng)絡(luò)地址。如129.5.0.0就是一個(gè)B類網(wǎng)絡(luò)地址。②廣播地址。廣播地址用于向網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備進(jìn)行廣播。具有正常的網(wǎng)絡(luò)號(hào)部分，而主機(jī)號(hào)部分為全“1”(即255)的IP地址稱為直接廣播地址。如129.5.255.255就是一個(gè)B類的直接廣播地址。32位全為“1”(即255.255.255.255)的IP地址稱為有限廣播地址，用于本網(wǎng)廣播。③回送地址。網(wǎng)絡(luò)地址不能以十進(jìn)制的127作為開(kāi)頭，在地址中數(shù)字127保留給系統(tǒng)作診斷用，稱為回送地址。如127.0.0.1用于回路測(cè)試。④私有地址。只能在局域網(wǎng)中使用、不能在Internet上使用的IP地址稱為私有IP地址，私有IP地址有：

10.0.0.0～10.255.255.255，表示1個(gè)A類地址。

172.16.0.0～172.31.255.255，表示16個(gè)B類地址。

192.168.0.0～192.168.255.255，表示256個(gè)C類地址。0.0.0.0指己經(jīng)不是真正意義上的IP地址.它表示的是所有不清主機(jī)和目的網(wǎng)絡(luò).這里的不清楚是指在本機(jī)的路由表里沒(méi)有特定條目指明如何到達(dá).3．子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼用于識(shí)別IP地址中的網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址。子網(wǎng)掩碼也是32位二進(jìn)制數(shù)字，在子網(wǎng)掩碼中，對(duì)應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)地址部分用“1”表示，主機(jī)地址部分用“0”表示。還可以用網(wǎng)絡(luò)前綴法表示子網(wǎng)掩碼，即“/<網(wǎng)絡(luò)地址位數(shù)>”，如138.96.0.0/16表示B類網(wǎng)絡(luò)138.96.0.0的子網(wǎng)掩碼為255.255.0.0。判斷IP地址屬于哪類2024/11/29IP地址用點(diǎn)分十進(jìn)制標(biāo)記法二進(jìn)制IP地址用點(diǎn)分十進(jìn)制表示法表示成

202.93.120.442024/11/29網(wǎng)絡(luò)地址與廣播地址網(wǎng)絡(luò)地址：IP地址中對(duì)應(yīng)的主機(jī)號(hào)為全0廣播地址：IP地址中對(duì)應(yīng)的主機(jī)號(hào)為全12024/11/29子網(wǎng)的劃分2024/11/29為什么進(jìn)行子網(wǎng)的劃分？由于目前IPv4的地址有限，而且只分為ABCDE五類地址，能用的只有ABC三個(gè)類別的地址，而且三個(gè)類別的地址范圍都比較大，造成IP地址浪費(fèi)比較嚴(yán)重，為了提高IP地址的利用率，將ABC三個(gè)類別的地址再利用掩碼進(jìn)行再劃分成更細(xì)的網(wǎng)段，盡量避免IP地址的浪費(fèi)！劃分子網(wǎng)不僅可以充分利用IP地址資源，避免造成資源浪費(fèi)，還可以減少網(wǎng)絡(luò)阻塞，減少網(wǎng)絡(luò)的廣播。2024/11/29劃分子網(wǎng)的定義劃分子網(wǎng)是使用主機(jī)號(hào)字節(jié)中某些位作為子網(wǎng)號(hào)的一種機(jī)制。在沒(méi)有劃分子網(wǎng)時(shí)，一個(gè)IP地址分為兩部分：網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)，而劃分后一個(gè)IP地址成為三部分即網(wǎng)絡(luò)號(hào)、子網(wǎng)號(hào)、主機(jī)號(hào)；子網(wǎng)號(hào)和主機(jī)號(hào)是由原先IP地址的主機(jī)地址部分分割成兩部分得到的。因此，劃分子網(wǎng)的能力依賴于被子網(wǎng)化的IP地址類型。IP地址中主機(jī)地址的位數(shù)越多，能分得更多的子網(wǎng)和主機(jī)。劃分子網(wǎng)實(shí)際上是把主機(jī)地址的一部分拿走用于識(shí)別子網(wǎng)。2024/11/29如何進(jìn)行子網(wǎng)劃分？2024/11/29A類地址：B類地址：C類地址：2024/11/29A類網(wǎng)絡(luò)號(hào)8x24-x主機(jī)號(hào)子網(wǎng)號(hào)B類網(wǎng)絡(luò)號(hào)16x16-x主機(jī)號(hào)子網(wǎng)號(hào)C類網(wǎng)絡(luò)號(hào)24x8-x主機(jī)號(hào)子網(wǎng)號(hào)帶子網(wǎng)的IP地址的組成：子網(wǎng)號(hào)主機(jī)號(hào)網(wǎng)絡(luò)號(hào)子網(wǎng)掩碼與子網(wǎng)的關(guān)系1、可用子網(wǎng)數(shù)（N）等于2的借用子網(wǎng)位數(shù)（n）次冪減去2：

N=2n-22、可用主機(jī)數(shù)（M）等于2的剩余部分位數(shù)（m）次冪減去2：M=2m-22024/11/29子網(wǎng)劃分的步驟(1)將要?jiǎng)澐值淖泳W(wǎng)數(shù)目化成二進(jìn)制，確定二進(jìn)制的位數(shù)N：

如：劃分5個(gè)子網(wǎng)，5＝（101）2，則N＝3；（2）主機(jī)號(hào)從左往右前3位每一位置1：

如C類網(wǎng)N=3，則是11100000，轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制為224，則子網(wǎng)掩碼為255.255.255.224。

（3）子網(wǎng)個(gè)數(shù)：2N可用的子網(wǎng)個(gè)數(shù)為：2N-2

主機(jī)數(shù)為2M-2

N表示劃分的子網(wǎng)個(gè)數(shù)。

M表示占用主機(jī)地址的位數(shù)2024/11/29利用子網(wǎng)數(shù)來(lái)計(jì)算

在求子網(wǎng)掩碼之前必須先搞清楚要?jiǎng)澐值淖泳W(wǎng)數(shù)目，以及每個(gè)子網(wǎng)內(nèi)的所需主機(jī)數(shù)目。

1)將子網(wǎng)數(shù)目轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制來(lái)表示

2)取得該二進(jìn)制的位數(shù)，為N

3)取得該IP地址的類子網(wǎng)掩碼，將其主機(jī)地址部分的的前N位置1即得出該IP地址劃分子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼。

2024/11/29舉例將B類IP地址172.10.0.0劃分成27個(gè)子網(wǎng)：

1)27=（11011）2)該二進(jìn)制為五位數(shù)，N=53)將B類地址的子網(wǎng)掩碼255.255.0.0的主機(jī)地址前5位置1，得到對(duì)應(yīng)的子網(wǎng)掩碼為255.255.248.0。

2024/11/29利用主機(jī)數(shù)來(lái)計(jì)算

1)將主機(jī)數(shù)目轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制來(lái)表示

2)如果主機(jī)數(shù)小于或等于254（注意去掉保留的兩個(gè)IP地址），則取得該主機(jī)的二進(jìn)制位數(shù)，為N，這里肯定N<8。如果大于254，則N>8，這就是說(shuō)主機(jī)地址將占據(jù)不止8位。

3)使用255.255.255.255來(lái)將該類IP地址的主機(jī)地址位數(shù)全部置1，然后從后向前的將N位全部置為0，即為子網(wǎng)掩碼值。

2024/11/29如欲將B類IP地址168.195.0.0劃分成若干子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)內(nèi)有主機(jī)700臺(tái)：

1)700=1010111100

2)該二進(jìn)制為十位數(shù)，N=10

3)將該B類地址的子網(wǎng)掩碼255.255.0.0的主機(jī)地址全部置1，得到255.255.255.255

然后再?gòu)暮笙蚯皩⒑?0位置0,即為：11111111.11111111.11111100.00000000即255.255.252.0。這就是該欲劃分成主機(jī)為700臺(tái)的B類IP地址168.195.0.0的子網(wǎng)掩碼。

下面列出各類IP地址所能劃分出的所有子網(wǎng)，其劃分后的主機(jī)和子網(wǎng)占位數(shù)，以及主機(jī)和子網(wǎng)的（最大）數(shù)目，注意要去掉保留的IP地址(即劃分后有主機(jī)位或子網(wǎng)位全為“0”或全為“1”的)：

2024/11/29試題:子網(wǎng)劃分(2)2024/11/29決定子網(wǎng)掩碼試題:子網(wǎng)劃分(3)計(jì)算新的子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)ID2024/11/29試題:子網(wǎng)劃分(4)2024/11/292子網(wǎng)64-2主機(jī)/子網(wǎng)C類地址：

200.200.200.0子網(wǎng)掩碼練習(xí)2024/11/29地址子網(wǎng)掩碼類別子網(wǎng)172.16.2.1010.6.24.2010.30.36.12255.255.255.0255.255.240.0255.255.255.0子網(wǎng)掩碼練習(xí)（答案）2024/11/29地址子網(wǎng)掩碼類別子網(wǎng)172.16.2.1010.6.24.2010.30.36.12255.255.255.0255.255.240.0255.255.255.0BAA172.16.2.010.6.16.010.30.36.0如何進(jìn)行子網(wǎng)劃分？2024/11/29A類地址：B類地址：C類地址：如果希望在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中建立子網(wǎng)，就要在這個(gè)默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼中加入一些位，它減少了用于主機(jī)地址的位數(shù)。加入到掩碼中的位數(shù)決定了可以配置的子網(wǎng)。因而，在一個(gè)劃分了子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)地址包含一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址、一個(gè)子網(wǎng)位數(shù)和一個(gè)主機(jī)地址，如圖下圖所示。2024/11/29A類網(wǎng)絡(luò)8x24-x主機(jī)子網(wǎng)B類網(wǎng)絡(luò)16x16-x主機(jī)子網(wǎng)C類網(wǎng)絡(luò)24x8-x主機(jī)子網(wǎng)在上圖中，子網(wǎng)位來(lái)自主機(jī)地址的最高相鄰位，并從一個(gè)8位的位組邊界開(kāi)始，因?yàn)槟J(rèn)的子網(wǎng)掩碼總是在8位位組的邊界處結(jié)束。隨著主機(jī)位中加入子網(wǎng)位的增加，我們可以從左到右計(jì)數(shù)，并用和它們位置相關(guān)的值。將它們轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制。

從每個(gè)主機(jī)位加入的子網(wǎng)位中,得到子網(wǎng)的對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)，總結(jié)在下表中：

2024/11/29IP地址的子網(wǎng)掩碼設(shè)置不是任意的。如果將子網(wǎng)掩碼設(shè)置過(guò)大，也就是說(shuō)子網(wǎng)范圍擴(kuò)大，那么，根據(jù)子網(wǎng)尋徑規(guī)則，很可能發(fā)往和本地機(jī)不在同一子網(wǎng)內(nèi)的目的機(jī)的數(shù)據(jù)，會(huì)因?yàn)殄e(cuò)誤的判斷而認(rèn)為目的機(jī)是在同一子網(wǎng)內(nèi)，那么，數(shù)據(jù)包將在本子網(wǎng)內(nèi)循環(huán)，直到超時(shí)并拋棄，使數(shù)據(jù)不能正確到達(dá)目的機(jī)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)傳輸錯(cuò)誤；如果將子網(wǎng)掩碼設(shè)置得過(guò)小，那么就會(huì)將本來(lái)屬于同一子網(wǎng)內(nèi)的機(jī)器之間的通信當(dāng)做是跨子網(wǎng)傳輸，數(shù)據(jù)包都交給缺省網(wǎng)關(guān)處理，這樣勢(shì)必增加缺省網(wǎng)關(guān)的負(fù)擔(dān)，造成網(wǎng)絡(luò)效率下降。因此，子網(wǎng)掩碼應(yīng)該根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模進(jìn)行設(shè)置。2024/11/29子網(wǎng)劃分的步驟將要?jiǎng)澐值淖泳W(wǎng)數(shù)目轉(zhuǎn)換為2的M次方，如果劃分8個(gè)子網(wǎng)8＝2M則M＝3；將上一步確定的冪M占用主機(jī)地址高序位M位后轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制，如M為3，則是11100000，轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制為224，即為最終確定的子網(wǎng)掩碼。如果是C類網(wǎng)，則子網(wǎng)掩碼為255.255.255.224。在這里，子網(wǎng)個(gè)數(shù)與占用主機(jī)地址位數(shù)有如下等式成立：N

=

2M。其中，M表示占用主機(jī)地址的位數(shù)；N表示劃分的子網(wǎng)個(gè)數(shù)。2024/11/29子網(wǎng)表示法子網(wǎng)通過(guò)“子網(wǎng)掩碼”表示子網(wǎng)掩碼采用了32位二進(jìn)制數(shù)值與IP地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和子網(wǎng)號(hào)相對(duì)應(yīng)的位用“1”表示與IP地址的主機(jī)號(hào)相對(duì)應(yīng)的位用“0”表示如何判斷IP地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)、子網(wǎng)號(hào)和主機(jī)號(hào)？結(jié)合IP地址和其子網(wǎng)掩碼2024/11/29子網(wǎng)劃分2024/11/29

對(duì)路由器A來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)號(hào)依然為169.10.0.0劃分方法子網(wǎng)字段總是直接跟在網(wǎng)絡(luò)號(hào)后面。也就是說(shuō)，被借的位必須是缺省主機(jī)字段的前N位。這個(gè)N是新子網(wǎng)字段的長(zhǎng)度。如表所示，對(duì)路由器來(lái)說(shuō)，子網(wǎng)掩碼是判斷哪些位是路由選擇位，哪些位是主機(jī)位時(shí)的依據(jù)2024/11/29子網(wǎng)掩碼與子網(wǎng)的關(guān)系一種用以計(jì)算子網(wǎng)掩碼和網(wǎng)絡(luò)數(shù)量的公式：可用子網(wǎng)數(shù)（N）等于2的借用子網(wǎng)位數(shù)（n）次冪減去2：2n-2=N可用主機(jī)數(shù)（M）等于2的剩余部分位數(shù)（m）次冪減去2：2m-2=M2024/11/29試題:子網(wǎng)劃分(1)劃分主要考慮需要支持多少個(gè)子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)所具有的最大主機(jī)數(shù)舉例：某公司申請(qǐng)了一個(gè)C類地址200.200.200.0，公司有生產(chǎn)部門(mén)和市場(chǎng)部門(mén)需要?jiǎng)澐譃閱为?dú)的網(wǎng)絡(luò)，即需要?jiǎng)澐?個(gè)子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)至少支持40臺(tái)主機(jī)決定子網(wǎng)掩碼計(jì)算新的子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)ID每個(gè)子網(wǎng)有多少主機(jī)地址2024/11/29子網(wǎng)劃分2024/11/292子網(wǎng)64-2主機(jī)/子網(wǎng)C類地址：

200.200.200.0子網(wǎng)掩碼練習(xí)2024/11/29地址子網(wǎng)掩碼類別子網(wǎng)172.16.2.1010.6.24.2010.30.36.12255.255.255.0255.255.240.0255.255.255.0子網(wǎng)掩碼練習(xí)（答案）2024/11/29地址子網(wǎng)掩碼類別子網(wǎng)172.16.2.1010.6.24.2010.30.36.12255.255.255.0255.255.240.0255.255.255.0BAA172.16.2.010.6.16.010.30.36.0如何進(jìn)行子網(wǎng)劃分？2024/11/29A類地址：B類地址：C類地址：如果希望在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中建立子網(wǎng)，就要在這個(gè)默認(rèn)的子網(wǎng)掩碼中加入一些位，它減少了用于主機(jī)地址的位數(shù)。加入到掩碼中的位數(shù)決定了可以配置的子網(wǎng)。因而，在一個(gè)劃分了子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)地址包含一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址、一個(gè)子網(wǎng)位數(shù)和一個(gè)主機(jī)地址，如圖下圖所示。2024/11/29A類網(wǎng)絡(luò)8x24-x主機(jī)子網(wǎng)B類網(wǎng)絡(luò)16x16-x主機(jī)子網(wǎng)C類網(wǎng)絡(luò)24x8-x主機(jī)子網(wǎng)在上圖中，子網(wǎng)位來(lái)自主機(jī)地址的最高相鄰位，并從一個(gè)8位的位組邊界開(kāi)始，因?yàn)槟J(rèn)的子網(wǎng)掩碼總是在8位位組的邊界處結(jié)束。隨著主機(jī)位中加入子網(wǎng)位的增加，我們可以從左到右計(jì)數(shù)，并用和它們位置相關(guān)的值。將它們轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制。

從每個(gè)主機(jī)位加入的子網(wǎng)位中,得到子網(wǎng)的對(duì)應(yīng)十進(jìn)制數(shù)，總結(jié)在下表中：

2024/11/29IP地址的子網(wǎng)掩碼設(shè)置不是任意的。如果將子網(wǎng)掩碼設(shè)置過(guò)大，也就是說(shuō)子網(wǎng)范圍擴(kuò)大，那么，根據(jù)子網(wǎng)尋徑規(guī)則，很可能發(fā)往和本地機(jī)不在同一子網(wǎng)內(nèi)的目的機(jī)的數(shù)據(jù)，會(huì)因?yàn)殄e(cuò)誤的判斷而認(rèn)為目的機(jī)是在同一子網(wǎng)內(nèi)，那么，數(shù)據(jù)包將在本子網(wǎng)內(nèi)循環(huán)，直到超時(shí)并拋棄，使數(shù)據(jù)不能正確到達(dá)目的機(jī)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)傳輸錯(cuò)誤；如果將子網(wǎng)掩碼設(shè)置得過(guò)小，那么就會(huì)將本來(lái)屬于同一子網(wǎng)內(nèi)的機(jī)器之