IP地址管理及子网划分

一,IP地址概述

1,IP地址的作用:

  在使用TCP/IP协议通信的网络中,IP地址是端到端的通信的唯一编址方式;且数据在传输过程中路径的选择也是基于IP编址的

2,IP地址的组成:

  IP地址由32比特位组成,用点分十进制表示.其构成有两部分:网络ID+主机ID,其中"网络ID"表示范围值,"主机ID"表示节点值

3,IP地址分类及其私有地址

  IP地址分为5类,其分别为:

类别 适用网络规模 网络ID与主机ID构成 二进制码特征   十进制值范围 网络数 可用主机地址数 私有地址   默认子网掩码

A类 大型网络 N+H+H+H   第一字节为"0xxxxxxx"  1~126  2^7-2 2^24-2  10.X.X.X   255.0.0.0

B类 中型网络 N+N+H+H   第一字节为"10xxxxxx"  128~191  2^14 2^16-2  172.16.0.0~172.31.255.255 255.255.0.0

C类 小型网络 N+N+N+H   第一字节为"110xxxxx"  192~223  2^21 2^8-2  192.168.X.X   255.255.255.0

D类 用于组播 -------   第一字节为"1110xxxx"  224~239

E类 保留  -------

4,特殊的IP地址

  0.0.0.0  代表任意网络地址

  127.X.X.X 本地回环地址,用于测试TCP/IP协议

  169.254.X.X DHCP服务保留

  255.255.255.255 本地广播地址

  主机ID全为0(二进制) 代表某网段的任意主机地址.即网络ID的表示方式

  主机ID全为1(二进制) 代表某网段的所有主机地址.即网络子网广播

5,合法的主机地址:

  合法的主机地址,即能够被设备使用的IP地址.A~C类中的IP地址可以被主机使用,但排除"主机ID"全为"0"或"1"的地址.

  一个网络中可用的主机地址数:2^H-2 其中:H表示此网络中"主机ID"的比特位数值;2表示"主机ID"全为"0"(子网网络ID)和全为"1"(子网广播)的地址

二,子网规划

1,为什么要划分子网

隔离广播域,减少广播的负面影响,优化网络流量

有效的节省IP地址,减少IP地址的浪费

2,如何划分子网

  子网掩码:由32个连续的"1"和"0"组成,用点分十进制表示,子网掩码与IP地址进行"与"运算(连续的"1"标识"网络ID",连续的"0"标识"主机ID",可以得到IP地址的网络ID,这样可以灵活的规划IP地址

  引入子网掩码后,一个主机地址就由IP地址及子网掩码来共同决定.在此也引入了一种IP地址与子网掩码的标识方法---CIDR标记法:

例:  IP地址为:192.168.1.1  子网掩码为:255.255.255.0 用CIDR标记法书写为: 192.168.1.1/24

  例:子网掩码与IP地址的"与"运算("与"类似于乘法)

     使用默认子网掩码:

IP地址  133.133.30.1 --> 10000101.10000101.00011110.00000001

子网掩码 255.255.0.0 --> 11111111.11111111.00000000.00000000

网络ID     10000101.10000101.00000000.00000000 --> 133.133.0.0

     使用新的子网掩码:

IP地址  133.133.30.1 --> 10000101.10000101.00011110.00000001

子网掩码 255.255.248.0 --> 11111111.11111111.11110000.00000000

网络ID     10000101.10000101.00010000.00000000 --> 133.133.16.0

   同时我们也可以得知133.133.30.1/20的一些其它信息

IP地址  133.133.30.1   10000101.10000101.00011110.00000001

子网掩码255.255.248.0   11111111.11111111.11110000.00000000

子网网络ID(主机ID全为0)   10000101.10000101.00010000.00000000 --> 133.133.16.0

子网广播(主机ID全为0)   10000101.10000101.00011111.11111111 --> 133.133.31.255

子网中第一个可用的IP地址  10000101.10000101.00010000.00000001 --> 133.133.16.1

子网中最后一个可用的IP地址  10000101.10000101.00011111.11111110 --> 133.133.31.254

可用的主机地址数         2^12-2

被划分的子网数          2^4

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子网掩码打破了默认的ABC类IP地址的使用规则,可以使用IP地址规划更灵活,也节省IP地址

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3,如何进行子网的规划

 在节约IP地址的前提下,进行网络设计时,IP地址的需求一般会从两个方面考虑:1,网络中需要容纳多少台主机(即需要多少主机IP地址);2,网络中需要多少个子网(即子网数)

根据主机地址数的需求规划网络时:主机地址数<=2^H-2,H:主机ID位数值

根据子网的需求规划网络时:子网数<=2^N,N:网络ID被扩展的位数值(在CISCO认证考试中,默认情况下全0子网和全1子网不用,因此子网数为2^N-2,)

三,子网规划案例:

1,根据主机地址的需求来进行子网的规划

 例:某公司有若干个部门,每个部门要有一个独立的网段,且每个部门计算机数不超过50台,现给你一个IP为192.168.10.55的网段,请你给出一个合理的子网掩码,并求出其所在子网的相关信息

分析:A,此IP地址为C类地址,默认的子网掩码为255.255.255.0

     B,要求每个子网主机数不超过50台,因此主机ID的位数值为:2^H-2>=50   -->  H=6,

     C,所需求的子网掩码:255.255.255.192  网络ID数值+主机ID数值=32   -->   网络ID数值为:32-6=26   即子网掩码为:/26  同时表明网络ID向主机ID扩展了2位

计算: IP地址 192.168.10.55 --> 11000000.10101000.00001010.00110111

 子网掩码255.255.255.192 --> 11111111.11111111.11111111.11000000

 子网网络ID   11000000.10101000.00001010.00000000 ---> 192.168.10.0

 子网广播   11000000.10101000.00001010.00111111 ---> 192.168.10.63

 第一可用主机IP地址  11000000.10101000.00001010.00000001 ---> 192.168.10.1

 最后一个可用主机IP地址  11000000.10101000.00001010.00111110 ---> 192.168.10.62

 被划分的子网数: 2^N --> 2^(26-24)    ---> 4

 每子网可用的主机地址数2^H-2 2^6-2     --> 62

  习题:某公司有若干个部门,每个部门要有一个独立的网段,且每个部门计算机数不超过500台,现给你一个IP为160.168.10.55的网段,请你给出一个合理的子网掩码,并求出其所在子网的相关信息

2,根据子网需求数来进行子网的规划

 例:公司拥有一个193.18.0.0网段的地址块,现要将其划分为若干块,能够满足公司5个部门的需求(即需求5个子网),请你给一个合理的子网掩码,并求出IP地址193.18.0.108所在子网的相关信息

分析:A,此IP地址为C类地址,默认的子网掩码为255.255.255.0

     B,要求能够满足5个子网的需求,因此网络ID向主机ID扩展的值为:2^N>=5 -->  N=3,即网络ID向主机ID扩展了三位

     C,所需求的子网掩码:255.255.255.224       网络ID数值+扩展的值=27   -->   即子网掩码为:/27 --->  255.255.255.224

计算: IP地址 193.18.0.108 --> 11000001.00010010.00000000.01101100

 子网掩码255.255.255.224 --> 11111111.11111111.11111111.11100000

 子网网络ID   11000001.00010010.00000000.01100000 ---> 193.18.0.96

 子网广播   11000001.00010010.00000000.01111111 ---> 193.18.0.127

 第一个可用主机IP地址  11000001.00010010.00000000.01100001 ---> 193.18.0.97

 最后一个可用主机IP地址  11000001.00010010.00000000.01111110 ---> 193.18.0.126

 被划分的子网数   2^3     ---> 8

 每子网可用的主机地址数  2^5-2     ---> 30

  习题:某公司有25个部门,每个部门要有一个独立的网段,现给你一个160.168.10.55所在的网段,请你给出一个合理的子网掩码,并求出其所在子网的相关信息

四,超网简介:

  在某些特殊环境中要将多个网络集合成一个更大的网络,这时就需要超网技术,即主机ID向网络ID扩展.在路由中对超网的运用主要体现在路由汇总上面.