計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ) 課件 第6章 IP編址和子網(wǎng)劃分

打造人工智能共享實訓基地，我校專業(yè)集群協(xié)調(diào)發(fā)展

信系第6章IP編址和子網(wǎng)劃分第6章IP編址和子網(wǎng)劃分【內(nèi)容巡航】公用地址空間、私有地址空間以及保留地址空間的用途是什么？給定網(wǎng)絡和子網(wǎng)掩碼，如何計算可用主機地址的數(shù)量。如何計算特定主機數(shù)量所需的子網(wǎng)掩碼？變長子網(wǎng)掩碼（VLSM）的優(yōu)點是什么？IPv6地址如何表示？IPv6地址有哪些類型？企業(yè)網(wǎng)絡中如何實現(xiàn)IPv6地址分配？第6章IP編址和子網(wǎng)劃分6.1

IP編址6.2IPv66.1.1公網(wǎng)地址和私網(wǎng)地址1.公網(wǎng)地址統(tǒng)一規(guī)劃和分配的全球唯一的地址被稱為“公網(wǎng)地址”（Publicaddress）ICANN是負責全球互聯(lián)網(wǎng)上的IP地址進行編號分配的機構(gòu)，ICANN將部分IP地址和AS號碼分配給大洲級的互聯(lián)網(wǎng)注冊機構(gòu)，如APNIC（亞太地區(qū)互聯(lián)網(wǎng)信息中心）等全球共4家，我國成立CNNIC以國家互連網(wǎng)絡注冊機構(gòu)于1997年1月成為APNIC的聯(lián)盟會員，為中國的130余家ISP提供IP地址。這樣就確保地址塊不沖突。6.1.1公網(wǎng)地址和私網(wǎng)地址1.公網(wǎng)地址6.1.1公網(wǎng)地址和私網(wǎng)地址6.1.1公網(wǎng)地址和私網(wǎng)地址2.私網(wǎng)地址REC1918留出3塊私有IP地址：

（1）A類：10.0.0.0/8或10.0.0.0～10.256.256.255，保留了一個A類網(wǎng)絡。

（2）B類：172.16.0.0/12或172..0.0～172.31.256.255，保留了16個B類網(wǎng)絡。

（3）C類：192.168.0.0/16或192.168.0.0～192.168.256.255，保留了256個C類網(wǎng)絡。6.1.2等長子網(wǎng)劃分1.廣播域

交換機會將廣播傳播到所有接口，接收它的接口除外。

路由器不傳播廣播。路由器在收到廣播時，它不會將其轉(zhuǎn)發(fā)到其他接口。

因此每個路由器接口都連接了一個廣播域，而廣播只能在特定廣播域內(nèi)傳播。6.1.2等長子網(wǎng)劃分在劃分子網(wǎng)時應遵循以下的基本規(guī)則：（1）同一個局域網(wǎng)上的IP主機——特別指出，在同一廣播域內(nèi)應該使用同一IP子網(wǎng)內(nèi)的IP地址。（2）通過點到點的租用線路直連的兩個路由器接口地址應該在相同的IP子網(wǎng)內(nèi)。（3）被至少一臺路由器分割開的不同局域網(wǎng)的主機，應該使用不同IP子網(wǎng)內(nèi)的IP地址。（4）互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)的IP地址應該是唯一的。6.1.2等長子網(wǎng)劃分子網(wǎng)一組連續(xù)的IP地址的集合，地址中的網(wǎng)絡和子網(wǎng)部分的值都相同；子網(wǎng)號用于表示特定子網(wǎng)的一組點分十進制數(shù)。也稱為子網(wǎng)ID或是子網(wǎng)地址。子網(wǎng)號用來識別IP地址結(jié)構(gòu)的一組點分的十進數(shù)。掩碼的表示方法是IP地址中的網(wǎng)絡和子網(wǎng)部分用1表示，地址中的主機部分用0表示。6.1.2等長子網(wǎng)劃分網(wǎng)絡ID主機ID劃分前網(wǎng)絡ID子網(wǎng)絡ID劃分后主機ID6.1.2等長子網(wǎng)劃分子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼(subnetmask)通常與IP地址配對出現(xiàn)，其功能是告知主機或路由設(shè)備，IP地址的哪一部分代表網(wǎng)絡號部分，哪一部分代表主機號部分。子網(wǎng)掩碼使用與IP地址相同的編址格式，即32位長度的二進制比特位，也可分為4個8位組并采用點分十進制來表示。但在子網(wǎng)掩碼中，與IP地址中的網(wǎng)絡位部分對應的位取值為“1”，而與IP地址主機部分對應的位取值為“0”。6.1.2等長子網(wǎng)劃分子網(wǎng)掩碼

通過將子網(wǎng)掩碼與相應的IP地址進行求“與”操作，就可決定給定的IP地址所屬的網(wǎng)絡號（包括子網(wǎng)絡信息）。

例如，102.2.3.3/255.0.0.0表示該地址中的前8位為網(wǎng)絡標識部分，后24位表示主機部分，從而網(wǎng)絡號為102.0.0.0；而102.2.3.3/256.255.0.0則表示該地址中的前16位為網(wǎng)絡標識部分，后8位表示主機部分。6.1.2等長子網(wǎng)劃分劃分子網(wǎng)的依據(jù)（1）按照主機要求劃分子網(wǎng)規(guī)劃子網(wǎng)時需要考慮每個網(wǎng)絡需要的主機地址數(shù)和所需的各個子網(wǎng)數(shù)量等兩個因素。子網(wǎng)數(shù)量和主機數(shù)量成反比。借用越多的位來創(chuàng)建子網(wǎng)意味著可用的主機位越少。如果需要更多主機地址，就需要更多主機位，那么子網(wǎng)數(shù)就會更少。6.1.2子網(wǎng)劃分劃分子網(wǎng)的依據(jù)（1）按照主機要求劃分子網(wǎng)

最大子網(wǎng)中所需的主機地址數(shù)量將決定主機部分必須保留多少位（h）?？捎玫刂返臄?shù)量是2h-2。6.1.2等長子網(wǎng)劃分劃分子網(wǎng)的依據(jù)（2）按照網(wǎng)絡要求劃分子網(wǎng)

有時要求一定數(shù)量的子網(wǎng)，但對每個子網(wǎng)中的主機地址數(shù)量不太重視。如機構(gòu)選擇根據(jù)其內(nèi)部部門設(shè)置來分割網(wǎng)絡流量，這時就需要為每一個部門分配一個子網(wǎng)。

借用位時所創(chuàng)建的子網(wǎng)數(shù)可以使用公式2s（S是借用的位數(shù)）來計算。借用越多的位來創(chuàng)建更多子網(wǎng)，就意外著每個子網(wǎng)的可用主機越少。6.1.2子網(wǎng)劃分劃分子網(wǎng)的依據(jù)

為了創(chuàng)建子網(wǎng)，在此過程中縮短了主機域，通常稱為借位。在圖6.2中，被借出的位用于組成地址結(jié)構(gòu)中的子網(wǎng)部分，為S比特長。8位S位24-S位A類主機網(wǎng)絡網(wǎng)絡子網(wǎng)主機8位24位沒有劃分子網(wǎng)劃分了子網(wǎng)6.1.2等長子網(wǎng)劃分1.C類地址等分成2個子網(wǎng)對于一個C類地址，其24位用于網(wǎng)絡ID，另8位用于主機ID，可表示256（28）個主機地址，但實際可分配主機的地址為254個。6.1.2等長子網(wǎng)劃分某單位有兩個部門，每個部門有100臺計算機，共200臺計算機，可以給這200臺計算機分配一個C類網(wǎng)絡196.168.10.0，子網(wǎng)掩碼是256.256.255.0。為了安全考慮，打算將這兩個部門的計算機分為兩個網(wǎng)段，中間用路由器隔開。計算機的數(shù)量沒有增加，還是200臺，因此一個C類網(wǎng)絡的IP地址是足夠使用的?，F(xiàn)在將196.168.10.0/24這個C類網(wǎng)絡等分成兩個子網(wǎng)。（1）確定主機號。單位兩個子網(wǎng)的計算機都是100臺，表示2h-2

100，則h=7，表示主機位，2h-2=126可給100臺計算機分配地址。6.1.2等長子網(wǎng)劃分（2）確定子網(wǎng)號位數(shù)。2s

2，則s=1表示子網(wǎng)號s為1位，即可滿足劃分為兩個子網(wǎng)，則子網(wǎng)掩碼位第4部分，第1位為1其他7位為0，則網(wǎng)絡前綴是25，子網(wǎng)掩碼轉(zhuǎn)換成十進制為256.256.255.128。（3）IP地址第4部分的第1位為子網(wǎng)位，可以為0或1。0為A子網(wǎng)，將IP地址和子網(wǎng)掩碼轉(zhuǎn)換成二進制，求與，如圖6.3所示，得出網(wǎng)絡前綴為196.168.10.0。其可分配的第一個地址是196.168.10.1，最后一個地址是196.168.10.126。IP地址192.168.10.0由于主機位ID號全0，不能分配給計算機使用；192.168.10.127由于主機ID為全1，也不能分配計算機使用6.1.2等長子網(wǎng)劃分6.1.2等長子網(wǎng)劃分2.C類地址等分為4個地址某單位有4個部門，每個部門由50臺計算機，共200臺計算機，可以給這200臺計算機分配一個C類網(wǎng)絡196.168.10.0。為了安全考慮，打算將這4個部門的計算機分為4個網(wǎng)段，中間用路由器隔開。計算機的數(shù)量沒有增加，還是200臺，因此一個C類網(wǎng)絡的IP地址是足夠使用的。現(xiàn)在將196.168.10.0/24這個C類網(wǎng)絡等分成4個子網(wǎng)。（1）確定主機號。單位4個子網(wǎng)的計算機都是50臺，表示2h-2

100，則h=6，表示主機位，2h-2=62可給50臺計算機分配地址。6.1.2等長子網(wǎng)劃分（2）確定子網(wǎng)號位數(shù)。2s

4，則s=2表示子網(wǎng)號s為2位，即可滿足劃分為4個子網(wǎng)，則子網(wǎng)掩碼位第4部分，第1、2位為可以為00、01、10、11等四種情況，分配給4個子網(wǎng)，網(wǎng)絡前綴是26，子網(wǎng)掩碼轉(zhuǎn)換成十進制為256.256.255.192（3）根據(jù)上述求與，得出IP地址第4部分的第1、2位為子網(wǎng)位，可以為00、01、10、11分別分配給A、B、C、D等4個子網(wǎng)。根據(jù)上述算法，得出四個子網(wǎng)的IP地址分配如表6-1所示。6.1.2等長子網(wǎng)劃分6.1.2等長子網(wǎng)劃分6.1.2等長子網(wǎng)劃分6.1.2等長子網(wǎng)劃分3.B類地址等分為4個子網(wǎng)對于一個B類地址，其16位用于網(wǎng)絡ID，另16位用于主機ID，可表示65536（216）個主機地址，但實際可分配主機的地址為65534個。6.1.2等長子網(wǎng)劃分例如對133.100.0.0/16等分成兩個子網(wǎng)。則按照前面介紹的將從B類網(wǎng)絡133.100.0.0./16的主機位借1位可等分為兩個子網(wǎng)A、B。根據(jù)前面介紹的，IP地址的第3部分的最左邊1位為子網(wǎng)號，則子網(wǎng)掩碼由256.255.0.0變?yōu)?56.255.128.0。根據(jù)前面的計算可以得出：A子網(wǎng)：網(wǎng)絡前綴為133.100.0.0，子網(wǎng)掩碼為256.255.128.0。主機ID不能全是0，也不能全是1。因此主機數(shù)為215-2個，開始地址為133.100.0.1，結(jié)束地址為133.100.127.254。如圖6.5所示。6.1.2等長子網(wǎng)劃分6.1.2等長子網(wǎng)劃分6.1.2等長子網(wǎng)劃分4.A類地址等分為4個子網(wǎng)對于一個A類地址，其8位用于網(wǎng)絡ID，另24位用于主機ID，可表示16777216個主機地址，但實際可分配主機的地址為16777214個。6.1.2等長子網(wǎng)劃分下面以A類私有地址10.0.0.0/8為例，將它等分位4個子網(wǎng)，則從10.0.0.0的第二部分借2位為子網(wǎng)號，則這兩位分別為00、01、10、11，分別分配A、B、C、D四個子網(wǎng)。子網(wǎng)掩碼為255.192.0.0。A子網(wǎng)：網(wǎng)絡前綴為10.0.0.0，子網(wǎng)掩碼為255.192.0.0。主機ID不能全是0，也不能全是1。因此主機數(shù)為222-2個，開始地址為10.0.0.1，結(jié)束地址為10.63.0.1。6.1.2等長子網(wǎng)劃分子網(wǎng)地址（可能有65535個子網(wǎng)）主機范圍（每個子網(wǎng)可能有254臺主機）廣播10.0.0.0/2410.0.0.1~10.0.0.25410.0.0.25510.0.1.0/2410.0.1.1~10.0.1.25410.0.1.255………10.0.255.0/2410.0.255.1~10.0.256.25410.0.256.25510.1.0.0/2410.1.0.1~10.1.0.25410.1.0.255………10.100.0.0/2410.100.0.1~10.100.0.25410.100.0.255………10.256.255.0/2410.256.255.1~10.256.256.25410.256.256.2556.1.2等長子網(wǎng)劃分對于指定網(wǎng)絡需要多少個子網(wǎng)？最大的子網(wǎng)里要容納多少臺主機？子網(wǎng)掩碼中要使用多少子網(wǎng)比特位才能夠滿足那么多子網(wǎng)？子網(wǎng)掩碼中要使用多少主機位才能夠滿足每個子網(wǎng)內(nèi)那么多臺主機？什么子網(wǎng)掩碼能夠滿足需要的子網(wǎng)或主機位數(shù)？6.1.3可變長子網(wǎng)掩碼1.傳統(tǒng)的子網(wǎng)劃分

使用傳統(tǒng)子網(wǎng)劃分，為每個子網(wǎng)分配相同數(shù)量的地址。如果所有子網(wǎng)對主機數(shù)量的要求相同，這些固定大小的地址塊效率就會很高。6.1.3可變長子網(wǎng)掩碼

在傳統(tǒng)的子網(wǎng)劃分中，所有子網(wǎng)都使用相同的子網(wǎng)掩碼，即傳統(tǒng)子網(wǎng)劃分可以創(chuàng)建大小相等的子網(wǎng)，也就意味著每個子網(wǎng)可用主機地址的數(shù)量是相同的。

可變長子網(wǎng)掩碼（VariableLengthSubnetMask，VLSM）使網(wǎng)絡空間能夠分為大小不等的部分。使用VLSM，子網(wǎng)掩碼將根據(jù)特定子網(wǎng)所借用的位數(shù)而變化，從而成為VLSM的“變量”部分。6.1.3可變長子網(wǎng)掩碼

VLSM子網(wǎng)劃分與傳統(tǒng)子網(wǎng)劃分類似，通過借用位來創(chuàng)建子網(wǎng)。用于計算每個子網(wǎng)主機數(shù)量和所創(chuàng)建子網(wǎng)數(shù)量的公式仍然適用。

子網(wǎng)劃分不再是可以一次完成的活動。使用VLSM時，首先對網(wǎng)絡劃分子網(wǎng)，然后對子網(wǎng)再進行子網(wǎng)劃分。該過程可以重復，以創(chuàng)建不同大小的子網(wǎng)。6.1.3可變長子網(wǎng)掩碼2.可變長子網(wǎng)掩碼

注：當使用VLSM時，請始終從滿足最大子網(wǎng)的主機要求開始，繼續(xù)子網(wǎng)劃分直至滿足最小子網(wǎng)的主機要求。6.1.3可變長子網(wǎng)掩碼根據(jù)VLSM劃分規(guī)則，在這7個網(wǎng)段中最大子網(wǎng)是120臺計算機，要求主機數(shù)最小為2h-2

120臺，由此可以得出h=7，則s=1，也就是只能將192.168.10.0/24，劃分為2個子網(wǎng)，拿出其中任意一個子網(wǎng)分配給網(wǎng)段D（連接100臺主機）。

網(wǎng)絡地址第一個可用地址最后一個可用地址子網(wǎng)掩碼網(wǎng)絡前綴子網(wǎng)1192.168.10.0192.168.10.1192.168.10.127256.256.255.12825子網(wǎng)2192.168.10.128192.168.1.129192.168.10.254256.256.255.128256.1.3可變長子網(wǎng)掩碼假定將192.168.10.128/25分配給網(wǎng)段D，接下來為剩下6個網(wǎng)絡分配網(wǎng)段，最大一個網(wǎng)段有50臺計算機，要求主機數(shù)最小為2h-2

50臺，由此可以得出h=6，則s=2，也就是只能將192.168.10.0/25，劃分為2個子網(wǎng)，拿出其中任意一個子網(wǎng)分配給網(wǎng)段C（連接50臺主機）。

網(wǎng)絡地址第一個可用地址最后一個可用地址子網(wǎng)掩碼網(wǎng)絡前綴子網(wǎng)1.1192.168.10.0192.168.10.1192.168.10.62256.256.255.19226子網(wǎng)1.2192.168.10.64192.168.1.65192.168.10.127256.256.255.192266.1.3可變長子網(wǎng)掩碼假定將192.168.10.64/26分配給網(wǎng)段C，接下來為剩下5個網(wǎng)絡分配網(wǎng)段，最大一個網(wǎng)段有25臺計算機，要求主機數(shù)最小為2h-2

25臺，由此可以得出h=5，則s=3，也就是只能將192.168.10.0/26，劃分為2個子網(wǎng)，拿出其中任意一個子網(wǎng)分配給網(wǎng)段B（連接25臺主機）。

網(wǎng)絡地址第一個可用地址最后一個可用地址子網(wǎng)掩碼網(wǎng)絡前綴子網(wǎng)1.1.1192.168.10.0192.168.10.1192.168.10.30256.256.256.22427子網(wǎng)1.1.2192.168.10.32192.168.1.33192.168.10.62256.256.256.224276.1.3可變長子網(wǎng)掩碼假定將192.168.10.32/27分配給網(wǎng)段B，接下來為剩下4個網(wǎng)絡分配網(wǎng)段，最大一個網(wǎng)段有14臺計算機，要求主機數(shù)最小為2h-2

14臺，由此可以得出h=4，則s=4，也就是只能將192.168.10.0/27，劃分為2個子網(wǎng)，拿出其中任意一個子網(wǎng)分配給網(wǎng)段A（連接14臺主機）。

網(wǎng)絡地址第一個可用地址最后一個可用地址子網(wǎng)掩碼網(wǎng)絡前綴子網(wǎng)1.1.1.1192.168.10.0192.168.10.1192.168.10.14256.256.256.24028子網(wǎng)1.1.1.2192.168.10.16192.168.1.17192.168.10.30256.256.256.240286.1.3可變長子網(wǎng)掩碼假定將192.168.10.16/28分配給網(wǎng)段A，接下來為剩下3個網(wǎng)絡分配網(wǎng)段，剩下3個網(wǎng)絡都是路由器之間的點到點的鏈路，只需要兩個IP地址。要求主機數(shù)最小為2h-2

2臺，由此可以得出h=2，則s=6，也就是只能將192.168.10.0/28，劃分為4個子網(wǎng)，拿出其中任意3個子網(wǎng)分配給網(wǎng)段E、F、G（連接兩個路由器之間的接口）。

網(wǎng)絡地址第一個可用地址最后一個可用地址子網(wǎng)掩碼網(wǎng)絡前綴子網(wǎng)1.1.1.1.1192.168.10.0192.168.10.1192.168.10.2256.256.256.25230子網(wǎng)1.1.1.1.2192.168.10.4192.168.10.5192.168.10.6256.256.256.25230子網(wǎng)1.1.1.1.3192.168.10.8192.168.10.9192.168.10.10256.256.256.25230子網(wǎng)1.1.1.1.4192.168.10.12192.168.10.13192.168.10.14256.256.256.252306.1.3可變長子網(wǎng)掩碼使用其中的3個網(wǎng)段分配給路由器之間的接口使用。根據(jù)RFC3021的規(guī)定，用于點對點鏈路的可以使用31位網(wǎng)絡前綴，也可以將192.168.10.0/28劃分為8個子網(wǎng)，使用其中的前三者給路由器接口使用。192.168.10.0/28劃分為8個子網(wǎng)見表6-11所示。6.1.3可變長子網(wǎng)掩碼

網(wǎng)絡地址第一個可用地址最后一個可用地址子網(wǎng)掩碼網(wǎng)絡前綴子網(wǎng)1.1.1.1.1192.168.10.0192.168.10.0192.168.10.1256.256.256.25431子網(wǎng)1.1.1.1.2192.168.10.2192.168.10.2192.168.10.3256.256.256.25431子網(wǎng)1.1.1.1.3192.168.10.4192.168.10.4192.168.10.5256.256.256.25431子網(wǎng)1.1.1.1.4192.168.10.6192.168.10.6192.168.10.7256.256.256.25431子網(wǎng)1.1.1.1.5192.168.10.8192.168.10.8192.168.10.9256.256.256.25431子網(wǎng)1.1.1.1.6192.168.10.10192.168.10.10192.168.10.11256.256.256.25431子網(wǎng)1.1.1.1.7192.168.10.12192.168.10.12192.168.10.13256.256.256.25431子網(wǎng)1.1.1.1.8192.168.10.14192.168.10.14192.168.10.15256.256.256.254316.1.3可變長子網(wǎng)掩碼注：當然在以上每步分配子網(wǎng)時，也可以將子網(wǎng)1、子網(wǎng)1.1、子網(wǎng)1.1.1、子網(wǎng)1.1.1.1分配給網(wǎng)絡D、C、B、A。對于C類地址進行變長子網(wǎng)劃分，可以采用子網(wǎng)劃分數(shù)軸的方式。將192.168.20.0/24主機ID0～255畫一條數(shù)軸，如圖6.10（a）所示6.1.3可變長子網(wǎng)掩碼6.1.3可變長子網(wǎng)掩碼128～255范圍內(nèi)可以最多給126臺主機分配IP地址，該子網(wǎng)的地址范圍是原來網(wǎng)絡的1/2，子網(wǎng)掩碼右移1位，十進制數(shù)是256.256.255.128，該子網(wǎng)第一個能用的地址是192.168.10.129，最后一個能用的地址是192.168.10.254。64～127范圍內(nèi)可以最多給62臺主機分配IP地址，該子網(wǎng)的地址范圍是原來網(wǎng)絡的（1/2）

（1/2），子網(wǎng)掩碼右移2位，十進制數(shù)是256.256.255.192，該子網(wǎng)第一個能用的地址是192.168.10.65，最后一個能用的地址是192.168.10.126。6.1.3可變長子網(wǎng)掩碼32～63范圍內(nèi)可以最多給30臺主機分配IP地址，該子網(wǎng)的地址范圍是原來網(wǎng)絡的（1/2）

（1/2）

（1/2），子網(wǎng)掩碼右移3位，十進制數(shù)是256.256.256.224，該子網(wǎng)第一個能用的地址是192.168.10.33，最后一個能用的地址是192.168.10.62。注：也可以采用0～127范圍內(nèi)可以最多給126臺主機分配IP地址，該子網(wǎng)的地址范圍是原來網(wǎng)絡的（1/2），子網(wǎng)掩碼右移1位，十進制數(shù)是256.256.255.128，該子網(wǎng)第一個能用的地址是192.168.10.1，最后一個能用的地址是192.168.10.126。分配給網(wǎng)絡D。依次類推。如圖6.10(b)所示。6.1.4超網(wǎng)超網(wǎng)（supernetting），也稱無類別域間路由選擇（CIDR），它是集合多個同類互聯(lián)網(wǎng)地址的一種方法。超網(wǎng)的功能是將多個連續(xù)的網(wǎng)絡地址聚合起來映射到一個物理網(wǎng)絡上。這樣，這個物理網(wǎng)絡就可以使用這個聚合起來的C類地址的共同地址前綴作為其網(wǎng)絡號?？梢远鄠€網(wǎng)段合并成一個大的網(wǎng)段，合并后的網(wǎng)段稱為“超網(wǎng)”。6.1.4超網(wǎng)211.80.192.0/24、211.80.193.0/24、211.80.194.0/24、211.80.195.0/24、211.80.196.0/24、211.80.197.0/24、211.80.198.0/24、211.80.199.0/246.1.4超網(wǎng)6.1.4超網(wǎng)將所有的網(wǎng)絡號轉(zhuǎn)換成二進制后會發(fā)現(xiàn)前21位是相同的，所以匯聚后的網(wǎng)絡號取前21位，網(wǎng)絡號變?yōu)?11.80.192.0，子網(wǎng)掩碼變?yōu)椋?56.256.248.0，表示為211.80.192.0/21。此時主機位用11位來表示。6.1.4超網(wǎng)

和子網(wǎng)劃分類似的是，將子網(wǎng)掩碼往左移動1位能夠合并2個連續(xù)的網(wǎng)段，移動n位能夠合并2n個連續(xù)的網(wǎng)段。但也不是任何2n個連續(xù)的網(wǎng)段能夠向左移動n位合并成1個網(wǎng)段。

判斷連續(xù)的兩個網(wǎng)段是否能夠合并，只要第一個網(wǎng)段的網(wǎng)段號能被2整除，就能夠左移1位子網(wǎng)掩碼合并這2個網(wǎng)段。只要第一個網(wǎng)段的網(wǎng)段號能被4整除，就能夠左移2位子網(wǎng)掩碼合并這4個網(wǎng)段。同理，只要第一個網(wǎng)段的網(wǎng)段號能被2n整除，就能夠左移n位子網(wǎng)掩碼合并這2n個網(wǎng)段。1.合并網(wǎng)段的規(guī)律6.1.4超網(wǎng)左移子網(wǎng)掩碼可以合并多個網(wǎng)段，右移子網(wǎng)掩碼可以將一個網(wǎng)段劃分成多個子網(wǎng)，使IP地址打破了傳統(tǒng)的A類、B類、C類的界限。判斷一個網(wǎng)段到底是子網(wǎng)還是超網(wǎng)，就要看該網(wǎng)段是A類網(wǎng)絡、B類網(wǎng)絡還是C類網(wǎng)絡。默認A、B、C類網(wǎng)絡的子網(wǎng)掩碼是8、16、24。如果該網(wǎng)段的子網(wǎng)掩碼比默認子網(wǎng)掩碼長，則是子網(wǎng)；如果該網(wǎng)段的子網(wǎng)掩碼比默認子網(wǎng)掩碼短，則是超網(wǎng)。2.判斷一個網(wǎng)段是超網(wǎng)還是子網(wǎng)6.2下一代的網(wǎng)際協(xié)議IPv66.2.1.IPv66.2.2IPv6數(shù)據(jù)報格式6.2.5IPv6單播地址6.2.4IPv6地址結(jié)構(gòu)6.2.3IPv6編址方式6.2.6IPv6多播地址6.2.1.IPv6概述

IPv6采用128位地址長度，幾乎可以不受限制地提供地址。端到端IP連接、服務質(zhì)量（QoS）、安全性、多播、移動性、即插即用等。

（1）更大的地址空間。IPv6把IP地址長度從32位增大到128位，即有2128-1個地址，使地址空間增大了296倍。幾乎不會被耗盡，可以滿足未來網(wǎng)絡的任何應用，如物聯(lián)網(wǎng)。1.IPv6的特點6.2.1.IPv6的特點

（2）層次化的路由設(shè)計。IPv6采用了層次化的設(shè)計方法，前3位固定，第4~16位頂級聚合。理論上，互聯(lián)網(wǎng)骨干設(shè)備上的IPv6路由表只有213=8192條路由信息。

（3）效率高、擴展靈活。相對于IPv4報頭大小的可變（可為20~60字節(jié)），IPv6報頭采用了定長設(shè)計，大小固定為40字節(jié)。6.2.1.IPv6的特點

（4）支持即插即用（即支持自動配置(Auto-configuration)功能）。設(shè)備連接到網(wǎng)絡中時，可以通過自動配置的方式獲取網(wǎng)絡前綴和參數(shù)，并自動接合設(shè)備自身的鏈路地址生成IP地址，簡化了網(wǎng)絡管理。

（5）更好的安全性保障。IPv6通過擴展首部的形式支持IPSec協(xié)議，無須借助其他安全加密設(shè)備，6.2.1.IPv6的特點

（6）引入了流標簽的概念。使用IPv6新增的FlowLabel字段，加上相同的源IP地址和目的IP地址，可以標記數(shù)據(jù)報屬于某個相同的流量，業(yè)務可以根據(jù)不同的數(shù)據(jù)流進行更細致的分類，實現(xiàn)優(yōu)先級控制。6.2.1.IPv6概述2.IPv6協(xié)議棧6.2.1.IPv6概述（1）IPv6取代IPv4，支持IPv6的動態(tài)路由協(xié)議都屬于IPv6，如RIPng，OSPFv3。（2）Internet控制消息協(xié)議Ipv6版（ICMPv6）取代ICMP，它報告錯誤和其他信息以幫助診斷不成功的數(shù)據(jù)報傳輸。（3）鄰居發(fā)現(xiàn)（neighborDiscovery，ND）協(xié)議取代ARP，它管理相鄰IPv6節(jié)點間的交互，包括自動配置地址和下一躍點的IPv6地址解析為MAC地址。（4）多播偵聽器發(fā)現(xiàn)（MulticastListenerDiscovery，MLD）協(xié)議取代IGMP，它管理IPv6多播組成員身份。2.IPv6協(xié)議棧6.2.2IPv6數(shù)據(jù)報格式IPv6數(shù)據(jù)報基本首部有效載荷擴展首部（零個或多個）數(shù)據(jù)部分只包含基本的必要屬性，如源IP地址、目的IP地址等。6.2.2IPv6數(shù)據(jù)報格式6.2.2IPv6數(shù)據(jù)報格式6.2.2IPv6數(shù)據(jù)報格式通信流類別（TrafficClass）：占8bit，表示Ipv6數(shù)據(jù)報的類型或優(yōu)先級。流標號(Flowlabel)：占20bit。該字段可用于“給屬于特殊流的分組加上標簽，這些特殊流是發(fā)送方要求進行特殊處理的流。有效載荷長度(Payloadlength)：占16bit。它指明IPv6數(shù)據(jù)報除基本首部以外的字節(jié)數(shù)（所有擴展首部都算在有效載荷之內(nèi)）。這個字段的最大值是64KB（65535B）。6.2.2IPv6數(shù)據(jù)報格式下一個首部（NextHeader）：占8bit。指明基本報頭后面的擴展首部或者上層協(xié)議中的協(xié)議類型。類似于IPv4的協(xié)議字段一樣。NextHeader值對應的擴展首部或高層協(xié)議類型

NextHeader值對應的擴展首部或高層協(xié)議類型0逐跳選項50封裝安全有效載荷6TCP51鑒別首部首部17UDP58ICMPv643路由選擇首部60目的站選項首部43路由選擇首部44分片首部89OSPFv36.2.2IPv6數(shù)據(jù)報格式跳數(shù)限制（HopLimit）：占8bit。其功能類似于IPv4中的TTL字段。它定義了IP數(shù)據(jù)報所能經(jīng)過的最大跳數(shù)，用來防止數(shù)據(jù)報在網(wǎng)絡中無限期地存在。源點在每個數(shù)據(jù)報發(fā)出時即設(shè)定某個跳數(shù)限制（最大為255跳）。每個路由器在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報時，要先將跳數(shù)限制字段中的值減源地址(Sourceaddress)：占128bit，是數(shù)據(jù)報的發(fā)送方的IPv6地址，必須是單播地址。目的地址(Destinationaddress)：占128bit，是數(shù)據(jù)報的接收方的IPv6地址，可以是單播地址或多播地址。6.2.2IPv6數(shù)據(jù)報格式緊跟著8個基本字段后面是擴展首部和數(shù)據(jù)部分。擴展首部部分并不固定，如果存在，以64比特為單位附加。多個擴展首部層層嵌套，內(nèi)部首部由外層首部中的下一個報文字段指示。如果數(shù)據(jù)報攜帶有上層數(shù)據(jù)，則最后一個下一個首部字段用來指示運輸層協(xié)議，比如TCP或UDP。如果不攜帶上層數(shù)據(jù)，也就是沒有下一個首部，則下一個首部的值為59。IPv6數(shù)據(jù)報的的擴展首部6.2.2IPv6數(shù)據(jù)報格式逐跳選項擴展首部（Hop-by-HopOptionHeader）路由擴展首部(Routing)分段擴展首部(Fragmentation)認證擴展首部(Authentication)封裝安全凈載擴展首部(Securityencryptedpayload)目的選項擴展首部IPv6數(shù)據(jù)報的的擴展首部6.2.3IPv6編址方式IPv6的地址在表示和書寫時，用冒號將128位分割成8個16位的段。每段被轉(zhuǎn)換成一個4位十六進制數(shù)，并用冒號隔開。這種表示方法叫冒號十六進制記法（ColonHexadecimalNotation，簡寫Colonhex）。IPv6地址不區(qū)分大小寫，即可用大寫或小寫。首選格式表示使用所有32個十六進制數(shù)書寫IPv6地址，每4個十六進制數(shù)為一組，中間用：隔開。（1）首選方式6.2.3IPv6編址方式

1）忽略前導0。忽略16位部分或十六進制數(shù)中的所有前導0（零）。如：

00AB可表示為AB；09B0可表示為9B0;0D00可表示為D00。

此規(guī)則僅適用于前導0，不適用于后綴0，否則會造成地址不明確。如：十六進制數(shù)“CBD”可能是“0CBD”，也可能是“CBD0”。（2）壓縮（ZeroCompression）方式6.2.3IPv6編址方式

2）忽略全0數(shù)據(jù)段。使用雙冒號（：：）替換任何一個或多個由全0組成的16位數(shù)據(jù)段（十六進制數(shù)）組成的連續(xù)字符串。

雙冒號（::）只能在一個地址中出現(xiàn)一次，可用于壓縮一個地址中的前導、末尾或相鄰的16位零。例如：2005:0610:0000:0001:0000:0000:0000:67ff可以表示為2005:610:0:1::67ff，而不能寫成2005:610::1::67ff。（2）壓縮（ZeroCompression）方式6.2.3IPv6編址方式

當處理擁有IPv4和IPv6結(jié)點的混合環(huán)境時，可以使用IPv6地址的另一種形式。即x:x:x:x:x:x:d.d.d.d，其中，“x”是IPv6地址的96位高位順序字節(jié)的十六進制值，“d”是32位低位順序字節(jié)的十進制值。通常，“映射IPv4的IPv6地址”以及“兼容IPv4的IPv6地址”可以采用這種表示法表示。這其實是過渡機制中使用的一種特殊表示方法。例如：0:0:0:0:0:0:192.167.2.3或者：：192.167.2.30:0:0:0:0:34ff:192.167.2.3以及::34ff:192.167.2.3（3）內(nèi)嵌IPv4地址的IPv6地址6.2.3IPv6編址方式IPv6地址結(jié)構(gòu)為子網(wǎng)前綴+接口ID。子網(wǎng)前綴相當于IPv4中的網(wǎng)絡部分，接口ID相當于IPv4的主機號。IPv6地址前綴或網(wǎng)絡部分可以由點分十進制子網(wǎng)掩碼或前綴長度（斜線記法）標識。前綴長度范圍為0~128。局域網(wǎng)和大多數(shù)其他網(wǎng)絡類型的IPv6前綴長度為/64.這意味著地址前綴或網(wǎng)絡部分的長度為64位，為該地址的接口ID（主機部分）另外保留64位。6.2.3IPv6編址方式如：2001:db8:0:1::100/64前綴64位2001:db8:0:1::10064位

接口ID6.2.4IPv6地址分類IPv6地址單播地址多播地址任播地址全球單播地址本地鏈路地址唯一本地地址環(huán)回地址未指定地址嵌入式IPv4地址6.2.4IPv6地址分類（1）全球單播地址

IPv6全球單播地址（GUA）具有全局唯一性，可在IPv6Internet上路由。這些地址相當于公有IPv4地址。

也稱為可聚合全球單點傳送地址。可聚合全球單點傳送地址依靠分層體系使路由表變得容易管理6.2.4IPv6地址分類（1）全球單播地址

全局單播地址可以靜態(tài)配置也可動態(tài)分配。在主機上配置IPv6地址與配置IPv4地址相似。與使用IPv4一樣，多數(shù)IPv6網(wǎng)絡的管理員會啟用IPv6地址的動態(tài)分配。

IPv6使用兩種地址自動配置協(xié)議，分別為無狀態(tài)地址自動配置協(xié)議(SLAAC)和IPv6動態(tài)主機配置協(xié)議(DHCPv6)。6.2.4IPv6地址分類（2）鏈路本地地址

本地鏈路地址用于與同一鏈路中的其他設(shè)備通信。在IPv6中，鏈路是指子網(wǎng)。本地鏈路地址僅限于單個鏈路。它們的唯一性僅在該鏈路上得到保證，因為它們在該鏈路之外不具有可路由性。也就是說，路由器不會轉(zhuǎn)發(fā)具有本地鏈路源地址和目的地址的數(shù)據(jù)報。

IPv6本地鏈路地址允許設(shè)備與同一鏈路上支持IPv6的其他設(shè)備通信，并且只能在該鏈路（子網(wǎng)）上通信。具有源或目的本地鏈路地址的數(shù)據(jù)報。6.2.4IPv6地址分類（2）本地鏈路地址

全局單播地址不是必需項。但是每個支持IPv6的網(wǎng)絡接口均需要有本地鏈路地址。

IPv6本地鏈路地址屬于FE80::/10范圍。/10表示前10位是1111111010XXXXXX。第一個十六進制數(shù)的范圍是1111111010000000（FE80）1111111010111111（FEBF）。6.2.4IPv6地址分類（2）本地鏈路地址6.2.4IPv6地址分類（3）唯一本地地址

唯一本地地址是IPv6網(wǎng)絡中可以自己隨意使用的私有網(wǎng)絡地址，使用特定的前綴FD00/8標識。這些地址在全局IPv6上不可路由，不應轉(zhuǎn)換為全局IPv6地址。唯一本地地址的范圍是FC00::/7FDFF::/7。唯一本地地址可用于從來不需要訪問其他網(wǎng)絡或具有其他網(wǎng)絡訪問權(quán)的設(shè)備。6.2.4IPv6地址分類（3）唯一本地地址6.2.4IPv6地址分類

在IPv6地址中沒有廣播的概念，廣播地址被多播地址替代。多播地址也稱多點傳送地址。

多播地址標識了一組接口，目的IP地址是多播地址的數(shù)據(jù)報會被屬于該組的所有接口接收。在IPv4中多播地址的最高四位設(shè)為1110。在IPv6網(wǎng)絡中，多播地址也有特定的前綴來標識。IPv6多播地址的前綴為FF00::/8。2.多播地址6.2.4IPv6地址分類6.2.4IPv6地址分類值作用域值作用域0001接口本地范圍0111匯聚點標記0010鏈路本地范圍1000組織本地范圍0011基于單播前綴的地址1110全球范圍0100管理本地范圍0000/1111保留0101結(jié)點本地范圍0110/1001未分配6.2.4IPv6地址分類

/8前綴FF標記0范圍（0～F）預定義的組ID壓縮形式描述接口本地范圍FF010:0:0:0:0:1FF01::1全部結(jié)點的多播地址FF010:0:0:0:0:2FF01::2全部路由器的多播地址鏈路本地范圍FF020:0:0:0:0:1FF01::1全部結(jié)點的多播地址FF020:0:0:0:0:2FF01::2全部路由器的多播地址FF020:0:0:0:0:5FF01::5所有OSPF路由器的多播地址FF020:0:0:0:0:6FF01::6所有OSPF指派路由器FF020:0:0:0:0:9FF01::9RIP路由器FF020:0:0:0:0:AFF01::AEIGRP路由器FF020:0:0:0:1:2FF01::1:2全部DHCP路由器站點本地范圍FF050:0:0:0:0:2FF01::2全部路由器FF050:0:0:0:1:3FF01::1:3全部DHCP路由器6.2.4IPv6地址分類

任播地址是IPv6特有的地址類型，它用來標識一組網(wǎng)絡接口（通常屬于不同的節(jié)點），也稱為任意點傳送地址。

路由器會將目的地址是任播地址的數(shù)據(jù)包發(fā)送給距離本地路由器最近的一個網(wǎng)絡接口。接收方只需要是一組接口中的一個即可，如移動用戶上網(wǎng)就需要因地理位置的不同，而接入離用戶距離最近的一個接收站，這樣才可以使移動用戶在地理位置上不受太多的限制。2.任播地址6.2.4IPv6地址分類

IPv6任播地址是分配給多于一個接口（通常屬于不同的節(jié)點）的地址，任播地址從單播地址空間中進行分配，使用單播地址的任何格式。因而，從語法上，任播地址與單播地址沒有區(qū)別。當一個單播地址被分配給多于一個的接口時，就將其轉(zhuǎn)化為任播地址，指派了該地址的節(jié)點必須明確地配置任播地址。6.2.4IPv6地址分類

一個預定義的任播地址是子網(wǎng)路由器任播地址，地址格式如圖6.21000…000Subnetprefixnbit（128-n）bit圖6.21任播地址結(jié)構(gòu)

子網(wǎng)前綴是標志特定鏈路的前綴，與在該鏈路上的接口地址相比，它們的前綴是相同的，只是任播地址的接口ID為“0”。6.2.5ICMPPv6報文ICMPv6是基于IPv6，ICMPv6報文需要IPv6協(xié)議進行傳輸，ICMPv6報文封裝在IPv6中，如圖6.22所示，在IPv6中，ICMPv6報文可能開始于0個或多個擴展首部之后，作為IPv6數(shù)據(jù)報有效載荷進行傳輸。在ICMPv6首部之前的最后的一個擴展首部包含了一個值為58的“下一個首部”字段。1.ICMPPv6報文格式6.2.5ICMPPv6報文6.2.5ICMPPv6報文ICMPv6報文類型

代碼

差錯報文1目的不可達錯誤報文（數(shù)據(jù)報無法被轉(zhuǎn)發(fā)到目的結(jié)點或上層協(xié)議）0沒有到達目標的路由1與目標的通信被管理策略禁止2未指定3地址不可達4端口不可達2數(shù)據(jù)包過大錯誤報文（報文超過出接口的臉上MTU）0如果由于出口鏈路的MTU小于IPv6數(shù)據(jù)包的長度而導致數(shù)據(jù)包無法轉(zhuǎn)發(fā)，路由器就會發(fā)送數(shù)據(jù)包超長報文。3時間超時錯誤報文0在傳輸中超越了跳限制1分片重組超時4參數(shù)錯誤報文（IPv6首部或擴展首部出現(xiàn)錯誤）0遇到錯誤的報頭字段1遇到無法識別的下一個報頭（NextHeader）類型2遇到無法識別的IPv6選項6.2.5ICMPPv6報文ICMPv6報文類型

代碼

信息報文128回送請求與應答報文

回送（Echo）請求報文129

回送（Echo）應答報文130多播聽眾發(fā)現(xiàn)報文

多播聽眾查詢131

多播聽眾報告132

多播聽眾結(jié)束133鄰居發(fā)現(xiàn)報文

路由器請求報文RS（RouterSolicitation）134

路由器通告報文RA（RouterAdvertisement）135

鄰居請求報文NS（NeighborSolicitation）136

鄰居通告報文NA（NeighborAdvertisement）137

路由重定向報文

6.2.5ICMPPv6報文由此可見，在IPv6中，ICMPv6除了提供ICMPv4的對應功能之外，還有其它一些功能的基礎(chǔ)，如鄰居發(fā)現(xiàn)（ND）、地址解析、路由器發(fā)現(xiàn)、無狀態(tài)地址自動配置、多播偵聽、重復地址檢測、PMTU發(fā)現(xiàn)等。ND協(xié)議使用的所有報文均封裝在ICMPv6報文中，一般來說，ND被看作第3層的協(xié)議。在三層完成地址解析，主要帶來以下幾個好處：（1）地址解析在三層完成，不同的二層介質(zhì)可以采用相同的地址解析協(xié)議。（2）可以使用三層的安全機制避免地址解析攻擊。（3）使用組播方式發(fā)送請求報文，減少了二層網(wǎng)絡的性能壓力。（4）該協(xié)議使用icmpv6協(xié)議實現(xiàn)，wireshark抓不到NDP報文，只能抓到icmpv6報文，6.2.5ICMPPv6報文ND協(xié)議的主要功能包括：（1）路由發(fā)現(xiàn)：發(fā)現(xiàn)鏈路上的路由器，獲得路由器通告的信息，使用RS、RA報文。（2）無狀態(tài)自動配置：通知路由器通告的地址前綴，終端自動生成IPv6地址，使用NS、NA報文。（3）DAD：獲得地址后，進行地址重復檢測，確保地址不存在沖突，使用NS、NA報文。（4）地址解析：請求目的網(wǎng)絡地址對應的數(shù)據(jù)鏈路層地址，類似IPv4的ARP，使用NS、NA報文。（5）鄰居狀態(tài)跟蹤：通過NDP發(fā)現(xiàn)鏈路上的鄰居并跟蹤?quán)従訝顟B(tài)，使用NS、NA報文。（6）前綴重編址：路由器對所通告的地址前綴進行靈活設(shè)置實現(xiàn)網(wǎng)絡重編址。（7）路由重定向：告知其他設(shè)備，到達目標網(wǎng)絡的更優(yōu)下一跳。6.2.6計算機配置IPv6地址也稱為靜態(tài)地址。在Windows操作系統(tǒng)中，打開“網(wǎng)絡和Internet設(shè)置”對話框，Windows操作版本不同，操作步驟和打開的界面略有差異。在“IPv6地址”欄輸入地址“2001:1:10”，“子網(wǎng)前綴長度”欄輸入“64”，在“IPv6網(wǎng)關(guān)”欄輸入網(wǎng)關(guān)“2001:1:1”。單擊“確定”按鈕1.手工配置6.2.6計算機配置IPv6地址由有狀態(tài)配置DHCP服務器分配IPv6地址，這種自動獲得IPv6地址的方式稱為“有狀態(tài)自動配置”2.有狀態(tài)自動配置6.2.6計算機配置IPv6地址是一種自動生成IPv6地址的方法，網(wǎng)絡中的路由器告訴計算機所在的網(wǎng)絡ID，計算機就知道了IP地址的前64位（網(wǎng)絡前綴），IPv6地址的后64位（主機部分）由計算機MAC地址按IEEEEUI-64規(guī)范構(gòu)造生成。3.無狀態(tài)自動配置6.2.6計算機配置IPv6地址6.2.6計算機配置IPv6地址第一步將FFFE插入MAC地址的公司標識和擴展標識符之間。第二步將從高位數(shù)，第7位的0改為1表示此接口標識本地唯一。如：華為的一塊適配器的MAC地址為：30FB-B882-C4D4轉(zhuǎn)換為IPv6為32FB-B8FF-FE82-C4D4。3.無狀態(tài)自動配置6.2.7IPv4向IPv6過渡IPv4向IPv6過渡技術(shù)雙協(xié)議棧隧道技術(shù)NAT-PT6.2.7IPv4向IPv6過渡1、雙協(xié)議棧的工作方式

雙協(xié)議棧(DualStack)采用該技術(shù)的結(jié)點上同時運行IPv4和IPv6兩套協(xié)議棧。這是使IPv6節(jié)點保持與純IPv4節(jié)點兼容最直接的方式，針對的對象是通信端結(jié)點(包括主機、路由器)。

雙協(xié)議棧是指在單個節(jié)點同時支持IPv4和IPv6兩種協(xié)議棧。6.2.7IPv4向IPv6過渡6.2.7IPv4向IPv6過渡

（1）接收數(shù)據(jù)包。雙棧節(jié)點與其它類型的多棧節(jié)點的工作方式相同。鏈路層接收到數(shù)據(jù)段，