计算机网络(子网划分)

1.IP地址

        1.1 获取IP地址的方式:

                手动获取:人为编辑一个地址,要有范围、有定义、有价格(贵),称为static 静态获取(写死的,只能用其固定的IP地址,更换只能手动去改)。

                自动获取:DHCP 动态ip获取,是自动去获取的ip;(但是,下一次再去获取的地址未必是上一次使用过的IP地址。原因:DHCP服务在其动态的地址池里获取ip。  *注:动态获取可以通过手动修改配置文件来写死ip,但其无意义且较为麻烦)。

        1.2 IP地址的作用

                每一个网络设备都要有IP地址(网卡),没有IP地址网络设备是不能进行通信的。

        1.3 IP地址的协议

                IPv6:是当前主流IP协议IPv4的升级版本(还未大量流行)。

                IPv4:正常情况下未进行特指下的主流IP协议。

                IPv6的格式:由128位组成,由八个 16 位字段组成,相邻字段用冒号分隔。例如:FC00:0000:130F:0000:0000:09C0:876A:130B。

                IPv4的格式:二进制格式;

                                   由32位二进制数组成,分为四个字段(4个字节),每一段都是8位二进制数(1字节)。

                                   表示为: 11111111.11111111.11111111.11111111    转换为十进制格式——>255.255.255.255

                                   每一段都要用用英文"."隔开。例如:192.168.10.110;这种表示方法叫做“点分十进制”;

                                   IPv4的地址是由两部分组成的即网络部分和主机部分。其根据IPv4的地址大类分配数量。

                                   IPv4分为私有地址和公有地址:

                                   私有地址:只能在内部局域网使用的地址,不能直接访问互联网;

                                   公有地址:可以直接访问互联网的地址。

2.IPv4的A、B、C、D、E五大类地址

        2.1 A类地址

                范围:1.0.0.1~126.255.255.254(包括公有私有全部的地址)

                组成:网络部分+主机部分+主机部分+主机部分

                默认子网掩码:/8  255.0.0.0

        2.2 B类地址

                范围:128.0.0.1~191.255.255.254(包括公有私有全部的地址)

                组成:网络部分+网络部分+主机部分+主机部分

                默认子网掩码:/16  255.255.0.0

        2.3 C类地址

                范围:192.0.0.0~223.255.255.254(包括公有私有全部的地址)

                组成:网络部分+网络部分+网络部分+主机部分

                默认子网掩码:/24  255.255.255.0

        2.4 D类地址

                范围:224.0.0.0~239.255.255.254

                组播通信

        2.5 E类地址

                范围:240.0.0.1~255.255.255.254

                科学研究的保留地址

        2.6 特别:127开头的都代表本机(127.255.255.255除外),127.0.0.1为本机回环地址:监控数据流量。

        2.7 私有的地址范围(A、B、C)

                A类私有地址:10.0.0.0~10.255.255.255

                B类私有地址:172.16.0.0~172.31.255.255

                C类私有地址:192.168.0.0~192.168.255.255

3.特殊的IP地址

        网络号:

                ip网络中所分配给特定网络的唯一标识符,其作用为区分不同的网络,在路由决策中起到重要作用;网络号通常由ip地址的一部分来表示,具体网络号要取决于其子网掩码;一般来说,网络号是一个IP网段中的第一个地址。

        广播地址:

                在IP网络中,用于向网络中的所有设备广播消息的特殊地址;当一台设备发送广播时,消息被发送到该网络中的所有设备,且这些设备都能接收到这个消息。广播地址是该网络段中的最后一个地址。

        总结:网络号是第一个地址,广播地址是最后一个地址,且这两个地址是不能配置在计算机上做IP地址的。

      

4.子网掩码

                子网掩码
                作用:用来区分网段和主机位
                CIDR:无类域间路由,目前的网络已不再按A,B,C类划分网段,可以任意指定网段的范围;

                CIDR 无类域间路由表示法:IP/网络ID位数,如:172.16.0.100/16;

                netmask子网掩码:32位或128位(IPv6)的数字,和IP成对使用,用来确认IP地址中的网络ID和主机ID,对应网络ID的位为1,对应主机ID的位为0,范例:255.255.255.0 ,表现为连续的高位为1,连续的低位为0;

                子网掩码的作用是与IP地址进行逻辑与运算,以确定网络部分和主机部分的划分。

5.子网划分     

        子网划分(Subnetting)是将一个网络划分为多个较小的子网的过程
        子网划分允许更有效地管理和利用IP地址空间,并实现更精细的网络控制和管理

        在进行子网划分时,需要使用子网掩码(Subnet Mask)定义每个子网的地址范围
        子网掩码是一个与IP地址相对应的二进制数字,用于指示哪些位用于网络标识符,哪些位用于主机标识符。

        进行子网划分的一般步骤:

        确定所需的主机数量: 首先确定网络中所需的主机数量。这有助于确定每个子网中可用的主机地址数量。

        选择合适的子网掩码: 根据所需的主机数量选择合适的子网掩码。
        子网掩码中网络部分的位数决定了子网的数量和每个子网可用的主机数量。

        划分子网: 使用选择的子网掩码将网络划分为多个子网。确定每个子网的网络号和广播地址。

        分配子网: 为每个子网分配一个可用的子网地址。这是为每个子网分配唯一的网络号。

        分配主机地址: 为每个子网中的主机分配主机地址。确保每个主机在其所属子网中具有唯一的主机地址

 

子网划分最基本的有两种方式,一种是按照子网的数量划分,另一种是按照子网内主机数量划分.

现在假设公司新成立三个办公室,分别有61、60、49台主机,有C类地址192.168.111.0,现在要求给其进行子网划分,分配给这三个办公室。

        解析:

          IP地址  :192.168.111.0

        子网掩码:255.255.255.0

          网络号 :192.168.111.0

        广播地址:192.168.111.255

                 IP地址和子网掩码作“与”运算得到网络地址
                        逻辑与运算:0和任何数相与都等于0,1和任何数相与都等于任何数本身 

        网络号(网络地址):

               IP地址:11000000.10101000.01101111.00000000

                                                        ↑↓“相与”

           子网掩码:11111111 . 111111111.11111111 .00000000

                                                        ↓↓

                                               得出网络号为:

                              11000000.10101000.01101111.00000000

                                                        ↓↓

                                              192.168.111.0

        广播地址为这个网络段中最后一个地址:

                                11000000.10101000.01101111.11111111

                                                        ↓↓

                                              192.168.111.255

        

        第一种方法按照子网的数量划分,首先要确定有多少个子网,然后确定子网所占的位数,可遵照如下公式进行:

​                                                                                2^n ≥ N

                                                        (N代表网络数量,n代表子网位数(占用子网掩码的网络位数))

        由上述可知:

                IP地址:192.168.111.0 /24

                因为网络地址位数为24位,所以主机地址的位数为8位。

                因为划分3个办公室,-->  2^n ≥ 3,所以n=2。

                得其子网位数为2位,所以主机地址的位数为6位。

                IP地址:192.168.111.00000000   -----> 192.168.111.0 /26

                                        子网位 主机位

                                                ↓↓

                子网掩码:11111111.111111111.11111111.11000000

                                                ↓↓

                                        255.255.255.192

                每个子网的主机个数:2^6​ - 2 = 62(- 2 :主机号全0不可用+广播地址全1不可用)

子网的网络地址 

子网的网络地址

子网地址范围

广播地址

广播地址

192.168.111.00000000

192.168.111.0

192.168.111.1~192.168.111.62

192.168.111.00111111

192.168.1111.63  

192.168.111.01000000

192.168.111.64

192.168.111.65~192.168.111.126

192.168.111.01111111

192.168.111.127

192.168.111.10000000

192.168.111.128

192.168.111.129~192.168.111.190

192.168.111.10111111

192.168.111.191

192.168.111.11000000

192.168.111.192

192.168.111.193~192.168.111.254

192.168.111.11111111

192.168.111.255

                总结:利用借出的2位可以组成2^2=4个子网号,可以任选3个用于办公室。

第二种方法:按照主机数量进行划分时,首先确定用多少个主机位能满足主机的数量,然后剩余的主机位为子网

                                        2^z - 2 ≥ Z

                                (Z代表主机数量,z代表子网掩码中主机位数)

         由上述可知:

                IP地址:192.168.111.0 /24

                因为网络地址位数为24位,所以主机地址的位数为8位。

                又因为主机数量分别是62台、48台和50台,

                所以​2^z -2 ≥ 62,则 z = 6。

                算出其主机位数为6位,则有 8 - 6 = 2,所以子网地址的位数为2位。

                IP地址:192.168.111.00000000 -----> 192.168.111.0 /26

                                        子网位 主机位

                子网掩码:11111111.111111111.11111111.11000000

                                                ↓↓

                                        255.255.255.192

 每个子网的主机个数:2^6​ - 2 = 62(- 2 :主机号全0不可用+广播地址全1不可用)

子网的网络地址 

子网的网络地址

子网地址范围

广播地址

广播地址

192.168.111.00000000

192.168.111.0

192.168.111.1~192.168.111.62

192.168.111.00111111

192.168.1111.63  

192.168.111.01000000

192.168.111.64

192.168.111.65~192.168.111.126

192.168.111.01111111

192.168.111.127

192.168.111.10000000

192.168.111.128

192.168.111.129~192.168.111.190

192.168.111.10111111

192.168.111.191

192.168.111.11000000

192.168.111.192

192.168.111.193~192.168.111.254

192.168.111.11111111

192.168.111.255

                总结:利用借出的2位可以组成2^2=4个子网号,可以任选3个用于办公室。

                

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