5.IP地址介绍及VLSM

一、IPv4编址方案

IP(v4)地址由32位二进制数组成，这些位被划分为4个字节，中间用“.”号隔开，每组8位，以十进制数形式表示。分为网络地址和主机地址两个部分。

IP地址：192.168.1.1 子网掩码：255.255.255.0
通过子网掩码来判断哪一部份是网络位，哪一部份是主机位（掩码为全1的部分为网络位，为0的部分为主机位）
在这个网络中网络号是多少？这个网络中的第一个IP地址为网络号 192.168.1.0 255.255.255.0（代表1网络）
在这个网络中可以使用的IP地址范围？1-254
在这个网络中广播地址是多少呢？这个网络中的最后一个IP地址为广播地址即192.168.1.255

举例：172.16.10.1 255.255.0.0
网络号：172.16.0.0 255.255.0.0
可用地址：172.16.0.1 -172.16.255.254
广播地址：172.16.255.255
十进制转二进制：0 0 0 0 0 0 0 0
27 26 25 24 23 22 21 20
128 64 32 16 8 4 2 1
11000000.10101000.00000001.00000001

IPV4一共有：2^32,大约是40多亿个地址.
IP地址在网络是唯一的，不能重复。

对地址进行分类:
分公有地址、私有地址、保留地址
NAT网络地址转换
IPv6编址方案：128位
IP地址一般分为公有地址和私有地址

1.IP地址分类

A类网络地址范围
第一个字节的第一位必须为0，第一个字节的取值为0－127
即：0xxxxxxx 取值范围是：00000000－01111111 （0－127）
A类地址的子网掩码是：255.0.0.0，也就第一个字节是网络位，后3个字节为主机位。
127.0.0.1 保留用于回环，127的地址不能配给主机
举例：1.1.1.1 255.0.0.0
网络号（标识地址具体在哪个网络）：1.0.0.0
广播地址：1.255.255.255
在这网络中有多少个地址呢？2^24
有效地址（可以配置给主机的地址）：2^24-2
可用地址范围：1.0.0.1–1.255.255.254

广播风暴（会导致网络阻塞、网络瘫痪）

B类网络地址范围
第一个字节的第一位必须是1，且第二位必须是0，第一个字节的取值为128－191
即：10000000 取值范围是：10000000－10111111 （128－191）
B类地址的子网掩码是：255.255.0.0，也就前两个字节是网络位，后2个字节为主机位。
举例：181.1.1.1 255.255.0.0
网络地址：181.1.0.0
广播地址：181.1.255.255
有效地址：2^16-2
可用地址范围：181.1.0.1----181.1.255.254

C类网络的地址范围
第一个字节的前两位必须是1，且第三位必须是0，第一个字节的取值为192－223
即：11000000 取值范围是：11000000－11011111 （192－223）
C类地址的子网掩码是：255.255.255.0，也就前三个字节是网络位，最后1个字节为主机位。
举例：192.168.1.1 255.255.255.0
网络地址：192.168.1.0
广播地址：192.168.1.255
有效地址：2^8-2
有效地址范围：192.168.1.1–192.168.1.254

D类网络的地址范围：第一个字节为224–239，用作组播地址。
E类网络的地址范围：第一个字节为240–255，用于科学用途。

2、保留的IP地址

  地  址                     功     能

网络地址全为0 表示当前网络或网段
网络地址全为1 表示所有网络
地址127.0.0.1 保留用于环回测试
节点地址全为0 表示网络地址或指定网络中的任何主机
节点地址全为1 表示指定网络中的所有节点
整个IP地址全为0 思科路由器用它来指定默认路由，也可能表示任何网络
整个IP地址全为1 到当前网络中所有节点的广播，有时称为“全1广播”或限定
广播即：255.255.255.255

3、各类网络地址中网络数和主机数

A 类网络地址：
　　　　　　实际可用的A类网络地址数为：2^7=128
合法的主机数为：2 ^24－2＝16777214
　　B类网络地址：
　　　　　　实际可用的B类网络地址数为：2^14=16384
合法的主机数为：2^16-2=65534
　　C类网络地址：
　　　　　　实际可用的C类网络地址数为：2^21=2097152
合法的主机数为：2^8-2=254

4、私有IP地址范围

在公网中是不能路由的，必须经过地址转换。
　 A类　 10.0.0.0~10.255.255.255
B类 172.16.0.0~172.31.255.255
C类 192.168.0.0~192.168.255.255

子网划分

子网划分：将大的网络划分成若干个小网络，尽量减少广播风暴，提高网络效率。

如何进行子网划分呢？
C类地址的子网划分：
举例：192.68.1.0 255.255.255.0
11111111.11111111.11111111.11100000
向主机位借位来做网络位。（网络位占用部分主机位来划分子网络，借一位划2个网络，2位划4个网络）
借了几位，这个网络就被分成了2几次方个网络：2^3=8 个网络
子网掩码值：255.255.255.224
块大小（网络号的一个增量值）：256-224=32（256位主机位的总大小，减去借用的主机位大小）
例：第一个子网：192.68.1.0 255.255.255.128
网络号：192.68.1.0
广播号：192.68.1.127
可用地址：192.168.1.1-192.168.1.126
第二个子网：192.168.1.128 255.255.255.128
网络号：192.168.1.128
广播号：192.168.1.255
可用地址：192.168.1.129-192.168.254
例：192.68.1.0 2^6=2个网络借了6个主机号
0 0 0 0 0 0 0 0
27 26 25 24 23 22 21 20
128 64 32 16 8 4 2 1
192.68.1.0 255.255.255.252
11111111.11111111.11111111.11111100
块大小：256-252=4
第一个子网：192.168.1.0 255.255.255.252
网络号：192.168.1.0
广播号：192.168.1.3
可用地址：192.168.1.1-192.168.1.2
第三个子网：192.168.1.8 255.255.255.252
网络号：192.168.1.8
广播号：192.168.1.11
可用地址：192.168.1.9-192.168.1.10

B类地址子网划分
B类地址的范围？第一个字节为：128-191，私有地址范围：172.16.0.0~172.31.255.255，子网掩码：255.255.0.0
172.16.1.0 255.255.0.0
主类网络号为：172.16.0.0 255.255.0.0
11111111.11111111.11111111.10000000
向主机位借位来做网络位。
借了几位，这个网络就被分成了2几次方个网络：2^9=512 个网络
子网掩码值：255.255.255.128
块大小：256-128=128
分成了哪几个网络呢：
第一个网络：172.16.0.0 255.255.255.128
网络号：
广播号：
可用地址：
第二个网络：172.16.0.128 255.255.255.128
网络号：
广播号：
可用地址：
第三个网络：172.16.1.0 255.255.255.128
网络号：
广播号：
可用地址：
第四个网络：172.16.1.128 255.255.255.128
网络号：
广播号：
可用地址：

最后两个网络：
172.16.255.0 255.255.255.128
172.16.255.128 255.255.255.128

A类地址子网划分
A类地址的范围？第一个字节为：0-127，私有地址范围：10.0.0.0~10.255.255.255，子网掩码：255.0.0.0
10.1.1.1 255.0.0.0 主类网络号为：10.0.0.0 255.0.0.0
11111111.10000000.00000000.00000000
向主机位借位来做网络位。
借了几位，这个网络就被分成了2几次方个网络：2^1=2 个网络
子网掩码值：255.128.0.0
块大小：256-128=128
分成了哪2个网络呢：
第一个网络：10.0.0.0 255.128.0.0
网络号：10.0.0.0 255.128.0.0
广播号：10.127.255.255
可用地址：10.0.0.1—10.127.255.254

第二个网络：10.128.0.0 255.128.0.0

案例1：
192.168.1.100 255.255.255.248
请问192.168.1.100的网络号是多少？
块大小：256-248=16
192.168.1.0
192.168.1.16
192.168.1.32
192.168.1.48
192.168.1.64
192.168.1.80
192.168.1.96
网络号：192.168.1.96
广播号：192.168.1.111
可用地址：192.168.1.97–192.168.1.110

案例2：
192.168.10.0 向主机位借2位
这是一个C类地址，默认子网掩码值是：255.255.255.0 /24
向主机位借2位后，划分了几个子网？2^2=4个
现在子网掩码值是：255.255.255.192 /26
块大小？256-192=64
有哪些网络呢？
192.168.10.0/26
网络号：192.168.10.0/26
广播号：192.168.10.63/26
可用地址范围：192.168.10.1-192.168.10.62

192.168.10.64/26
网络号：192.168.10.64/26
广播号：192.168.10.127/26
可用地址范围：192.168.10.65-192.168.10.126

192.168.10.128/26
192.168.10.192/26

案例3：
192.168.2.0/30
请问：192.168.2.91是哪个网络的地址？在这个网络中，广播地址是？子网掩码值？可用地址有哪些？

192.168.2.0是C类地址，默认子网掩码值：255.255.255.0 /24
/30 向主机位借了6位？那么子网掩码值：255.255.255.252
块大小：256-252=4
192.168.2.88/30
可用地址范围：192.168.2.89-192.168.2.90
网络号：192.168.2.88/30
广播号：192.168.2.91/30

/30 255.255.255.252
/29 255.255.255.248
/28 255.255.255.240
/27 255.255.255.224
/26 255.255.255.192
/25 255.255.255.128

案例4：
B类网络： 181.1.1.1 这是一个B类地址，默认子网掩码值是：255.255.0.0 /16
如果要进行子网划分，就向主机位借位。
假设借2位，那么子网掩码值是：255.255.192.0 /18
划分了几个网络？2^2=4
块大小？256-192=64
有哪些网络呢？

181.1.0.0
网络号是：181.1.0.0/18
广播号：181.1.63.255
可用地址：181.1.0.1–181.1.63.254
181.1.64.0
181.1.128.0
181.1.192.0

案例5：
A类网络： 12.1.1.1 这是一个A类地址 ，默认子网掩码值是：255.0.0.0 /8
如果要进行子网划分，就向主机位借位。
假设借2位，那么子网掩码值是：255.192.0.0 /10
有哪些网络？

12.0.0.0
网络号是：12.0.0.0/10
广播号：12.63.255.255
可用地址：12.0.0.1—12.63.255.254
12.64.0.0
12.128.0.0
12.192.0.0

5、如何创建子网？

要创建子网，我们可以采用如下步骤：
（1）确定需要的网络ID数
■ 每个LAN子网一个
■ 每条广域网连接一个
（2）确定每个子网所需的主机ID数
■每个TCP/IP主机一个
■每个路由器接口一个
（3）根据上述需要，确定如下内容：
■一个用于整个网络的子网掩码
■每个物理网段的唯一子网ID
■每个子网的主机ID范围

C类网络的子网划分
C类网络的快速子网划分
给网络选择子网掩码后，需要计算该子网掩码提供的子网数以及每个子网的合法主机地址和广播地址。为此，你只需要回答下面5个问题：

（1）选定的子网掩码将创建多少个子网？
192.168.1.0 /26
11111111.11111111.11111111.11000000
128+64=192
子网掩码值：255.255.255.192
2^{2个，向主机位借位（取值为1）的位数。例：11000000，子网数为：2}2（4个）
（2）每个子网可包含多少台主机？
2y个，y为被遮盖（取值为0）的位数。例：11000000，每个子网包含的主机数
为：2^6－2（62个）
（3）有哪些合法的子网？
块大小（增量）为256－子网掩码。如：256－192＝64，即子网掩码为192时，
块大小为64。从0开始不断增加64，直到达到子网掩码值，中间的值就是子网，即：

例：192.168.1.0–63
网络号：192.168.1.0
广播号：192.168.1.63
有效地址范围：192.168.1.1–192.168.1.62

192.168.1.64-127
网络号：192.168.1.64
广播号：192.168.1.127
有效地址范围：192.168.1.65-192.168.126
192.168.128-191
192.168.128
192.168.1.192-255

B类地址的子网划分
举例：172.16.0.0/16 255.255.0.0
11111111.11111111.10000000.00000000

划分为两个网络：2^1=2
　　　子网掩码是多少？255.255.128.0
块大小是多少？256-128=128
　　　有哪些合法的子网？
172.16.0.0
172.16.128.0
　每个子网多少台主机？2^15-2=32766
　　　每个子网包含哪些合法主机地址？
子网 0.0 128.0
第一个主机地址 172.16.0.1 172.16.128.1
最后一个主机地址 172.16.0.254 172.16.128.254
广播地址 172.16.0.255 172.16.128.255

A类网络的子网划分
A类网络的子网划分和C类网强没有什么不同，但需要处理的是24位，而B类和C类网络需要处理的分别是16位和8位。
举例1：10.0.0.0/16
多少个子网？2^8=256
每个子网的主机数？2^16-2=65534
有哪些合法子网？需要考虑的是第几个字节？只有第二个字节。256-255=1因此子网为10.1.0.0 10.2.0.0 10.3.0.0 …10.255.0.0
每个子网的广播地址是什么？
合法的主机地址是什么？

有类地址（属于A、B、C等类地址）
无类地址
举例2：10.0.0.0/20
CIDR（classless inter-domain routing,无类域间选择）
它是ISP用来将大量地址分配给客户的一种方法。
CIDR值表：
255.0.0.0 /8
255.128.0.0 /9
255.192.0.0 /10
255.224.0.0 /11
255.240.0.0 /12
255.248.0.0 /13
255.252.0.0 /14
255.254.0.0 /15
255.255.0.0 /16
255.255.128.0 /17
255.255.192.0 /18
255.255.224.0 /19
255.255.240.0 /20
255.255.248.0 /21
255.255.252.0 /22
255.255.254.0 /23
255.255.255.0 /24
255.255.255.128 /25
255.255.255.192 /26
255.255.255.224 /27
255.255.255.240 /28
255.255.255.248 /29
255.255.255.252 /30

斜杠表示法：CIDR
无类别域间路由（Classless Inter-Domain Routing、CIDR）是一个用于给用户分配IP地址以及在互联网上有效地路由IP数据包的对IP地址进行归类的方法。

172.16.10.33/27 10.1.1.1/30

二、变长子网掩码

使用长度不同的子网掩码将网络划分成多个子网，适用于不同类型的网络设计，称为VLSM组网。
分类路由选择：RIP1 IGRP协议
无类路由选择：RIP2　EIGRP　　OSPF等协议

有类路由：汇总以后地址是标准的A B C类地址掩码 即 255.0.0.0 255.255.0.0 255.255.255.0 (有类路由里 大类网络中 子网码必须一致 这样叫做有类路由 因为有类路由协议不传递子网码信息)
无类路由：汇总以后地址是无类的比如 172.16.12.0/16 - 172.16.15.0/16 汇总以后的地址是 172.16.12.0/20 子码 不属于 A B C 3个类别(无类路由是相反的 他传递子网信息所有大类网络中可以使用不同的子网码)（必须要明确告诉子网掩码才能区分网络号）

１、典型的分类网络设计(有类网络：不携带子网掩码)

2、无类网络设计
VLSM可变长子网掩码
IP地址规划：
统计点数（一个IP地址为一个点数）->使用vlsm规划IP地址(192.168.10.0/24)
网络 地址数 块大小 网络号 可用地址范围
A 2 4 192.168.10.0 192.168.10.1-192.168.10.2
B 6 8 192.168.10.8 192.168.10.9-192.168.10.14
C 10 16 192.168.10.16 192.168.10.17-192.168.10.30
D 12 16 192.168.10.32 192.168.10.33-192.168.10.46
E 25 32 192.168.10.64 192.168.10.65-192.168.10.94

3、变长子网掩码工作表

三、地址汇总

汇总：也叫路由聚合，让路由选择协议能够用一个地址通告众多网络。旨在缩小路由器中路由选择表的规模，以节省内存，并缩短IP对路由选择表进行分析以找出前往远程网络的所需时间。图中说明了在互联网络的使用的汇总地址。

图中说明了在互联网络的使用的汇总地址。
路由条目
路由器 路由表（告诉到达目的网络经过哪个接口）
如何进行地址汇总？
1.观察变化的字节数？第二个字节（第一位相同，有相同的地方才能汇总）
2.根据变化范围判断块大小?256（第二位）
3.算子网掩码值？256-256=0 255.0.0.0
尽量根据地址范围汇总成较小的范围
举例1：
192.168.16.0—192.168.31.0 第三个字节：块大小16 240 /20 255.255.240.0

192.168.16.0/20 255.255.240.0
如何进行地址汇总？
例：
变化的字节在哪里？第三字节
变化范围是多少？4-7
判断块大小为:4
子网掩码值:255.255.252.0
汇总地址为：172.1.4.0/22

例：172.16.10.0–172.16.63.0
变化的字节？是第3个字节
块大小？64
子网掩码值？256-64=192 255.255.192.0
汇总地址：172.16.0.0/18 255.255.192.0

例：192.168.10.0/25 255.255.255.128
192.168.10.128/25
看变化字节数。第4个字节
根据变化范围确定块大小？256

案例：无类网络设计
任务：对地址进行汇总
（1）192.168.1.0/24~192.168.12.0/24
第三位
块大小：16
子网掩码：255.255.240.0
192.168.1.0/20
（2）172.144.0.0~172.159.0.0
第二位
块大小：16
子网掩码：255.255.240.0
192.168.144.0/20
（3）192.168.32.0~192.168.63.0
第三位
块大小32
子网掩码：255.255.224.0
192.168.32.0/19