IP寻址技术

IP 寻址技术：

1、             IP 地址的基本知识；

2、             CIDR 和 VLSM ；

3、             IP 地址规划；

4、             各种静态路由的配置

 

 

一、 IP 地址的基本知识和规划

在 Internet 上，每一个节点都依靠惟一的 IP 地址互相区分和相互联系。每个 IP 地址都包含两部分 �网络 ID 和主机 ID 。网络 ID 标识在同一个物理网络上的所有主机，主机 ID 标识该物理网络上的一个主机，于是整个 Internet 上的每台计算机都依靠各自惟一的 IP 地址来标识。 IP 地址构成了整个 Internet 的基础。

IP 地址长 32bit ， IP 地址不采用平面形式的地址空间，具有一定的结构，这些 32 位的地址通常写成四个十进制的数，其中每个整数对应一个字节。我们把这叫做“点分十进制法”。

0

网络号

主机号

1

0

网络号

主机号

1

1

0

网络号

主机号

1

1

1

0

多播组号

1

1

1

1

0

（预留后用）

有两部分组成：标识所属网络的网络地址、标识所属主机的主机地址。下面是五类不同的互联网地址格式如下：

                

A 类

    

B 类

    

     

C 类

    

D 类

    

    

E 类

    

I P 地址定义了 5 类。 A 、 B 和 C 类地址支持单播通信（目的为单个主机）。 D 类地址支持 I P 多播（目的端为给定网络上的所有主机或同一组内的所有主机）。 E 类地址是试验用的。

　　 A 类网 ：网络号为 1 个字节，定义最高比特为 0 ，余下 7 比特为网络号，主机号则有 24 比特编址。用于超大型的网络，每个网络有 16777214 台主机，全世界总共有 126 个 A 类网络，早已被瓜分完了。

 

　　 B 类网： 网络号为 2 字节，定义最高比特为 1 0 ，余下 14 比特为网络号，主机号则可有 16 比特编址。 B 类网是中型规模的网络，总共有 16382 个网络，每个网络有 65534 台主机。

 

　　 C 类网： 网络号为 3 字节，定义最高三比特为 1 1 0 ，余下 21 比特为网络号，主机号仅有 8 比特编址。 C 类地址适用的就是较小规模的网络了，总共有 2097152 个网络号码，每个网络有 254 主机。

 

D 类网： 不分网络号和主机号，定义最高四比特为 1110 ，表示一个多播地址，即多目的地传输，可用来识别一组主机。

E 类网： 是预留将来使用的地址。

 

　　如何识别一个 IP 地址的属性？只须从点分法的最左一个十进制数就可以判断其归属。例如， 1 ～ 126 属 A 类地址， 128 ～ 191 属 B 类地址， 192 ～ 223 属 C 类地址， 224 ～ 239 属 D 类地址。除了以上四类地址外，还有 E 类地址，但暂未使用。

 

　　对于因特网 IP 地址中有特定的专用地址不作分配：

 

　　 (1) 主机地址全为“ 0 ”。不论哪一类网络，主机地址全为“ 0 ”表示指向本网，常用在路由表中。

 

　　 (2) 主机地址全为“ 1 ”。主机地址全为“ 1 ”表示广播地址，向特定的所在网上的所有主机发送数据报。

 

　　 (3) 四字节 32 比特全为“ 1 ”。若 IP 地址 4 字节 32 比特全为“ 1 ”，表示仅在本网内进行广播发送。

 

(4) 网络号 127 。 TCP ／ IP 协议规定网络号 127 不可用于任何网络。其中有一个特别地址： 127.0.0.1 称之为回送地址 (Loopback) ，它将信息通过自身的接口发送后返回，可用来测试端口状态。

注：回送地址在一些特殊场合的应用

1 ． Ping 127.0.0.1 如果反馈信息失败，说明 IP 协议栈错误，必须重新安装 TCP/IP 协议。如果成功， ping 本机的 IP 地址，如果反馈信息失败，说明你的网卡不能和 IP 协议栈进行通信。

2.  如果网卡没连接网线，要使用本机的一些服务如： SQLSERVER, IIS 等就可以用到 127.0.0.1 这个地址。

（ 5 ）私有网络地址

上面提到的 IP 地址在全世界范围内唯一，而私有地址不唯一。私有地址可以自己组网时用，但不能在互联网上用，因为互联网没有这些地址的路由，有这些地址的计算机要上网必须转换成合法的公有 IP 地址即公网 IP 地址，下面是 A 类， B 类， C 类网络中的私有地址段。常用于局域网中。

      10.0.0 .0----------10.255.255.255

      172.16.0.0--------172.31.255.255

      192.168.0.0---------192.168.255.255

  这些地址是私有网络地址，供局域网内部使用。

一、        子网掩码

掩码是一个 3 2 位二进制数字，用点分十进制来描述，缺省情况下，掩码包含两个域：网络域和主机域。这些内容分别对应网络号和本地可管理的网络地址部分。在要划分子网时，你要重新调整对 I P 地址的认识。如果你工作在 B 类网络中，并使用标准的掩码，则此时没有子网划分，则需要增加辅助的信息块。在增加一个子网域时，我们的想法发生了一些变化。通过使用掩码可将本地可管理的网络地址部分划分成多个子网。掩码用来说明子网域的位置。我们给子网域分配一些特定的位数后，剩下的位数就是新的主机域了。

子网掩码是用来标识 IP 地址的，它可以把 IP 地址分成两部分：网络部分和主机部分。子网掩码也是 32bit ，并且是一串 1 后跟一串 0 组成，其中 1 表示在 IP 地址中的网络号对应的位数，而 0 表示在 IP 地址中主机对应的位数。

（1） 标准子网掩码

A 类网络缺省子网掩码： 255.0.0.0

换算成二进制为： 11111111.00000000.00000000.00000000

可以清楚的看出前 8 位是网络部分，后 24 位是主机部分。

       B 类网络缺省子网掩码： 255.255.0.0 

换算成二进制为： 11111111.00000000.00000000.00000000

C 类网络缺省子网掩码： 255.255.255.0

（2） 特殊的子网掩码

除缺省子网掩码以外的子网掩码，即运用某种技术如（ CIDR 技术， VLSM 技术）来标识的子网掩码。

子网划分表：

A 类子网划分表

子网位数	子网个数	主机位数	主机数量	掩码
1	2	23	8338608	255.128.0.0
2	3	22	4194302	255.192.0.0
3	8	21	2097150	255.224.0.0
4	16	20	1048574	255.240.0.0
5	32	19	524286	255.248.0.0
6	64	18	262142	255.252.0.0
7	128	17	131070	255.254.0.0
8	256	16	65534	255.255.0.0
9	512	15	32766	255.255.128.0
10	1024	14	16382	255.255.192.0
11	2048	13	8190	255.255.224.0
12	4097	12	4094	255.255.240.0
13	8192	11	2046	255.255.248.0
14	16384	10	1022	255.255.252.0
15	32768	9	510	255.255.254.0
16	65536	8	254	255.255.255.0
17	131072	7	126	255.255.255.128
18	262144	6	62	255.255.255.192
19	524288	5	30	255.255.255.224
20	1048576	4	14	255.255.255.240
21	2097152	3	6	255.255.255.248
22	4194304	2	2	255.255.255.252

 

                        B 类子网化分表

子网位数	子网数量	主机位数	主机数量	掩码
1	2	15	32766	255.255.128.0
2	4	14	16382	255.255.192.0
3	8	13	8190	255.255.224.0
4	16	12	4094	255.255.240.0
5	32	11	2046	255.255.248.0
6	64	10	1022	255.255.252.0
7	128	9	510	255.255.254.0
8	256	8	254	255.255.255.0
9	512	7	126	255.255.255.128
10	1024	6	62	255.255.255.192
11	2048	5	30	255.255.255.224
12	4096	4	14	255.255.255.240
13	8192	3	6	255.255.255.248
14	16384	2	2	255.255.255.252

 

                       C 类子网化分表

 

子网位数	子网数量	主机位数	主机数量	掩码
1	2	7	126	255.255.255.128
2	4	6	62	255.255.255.192
3	8	5	30	255.255.255.224
4	16	4	14	255.255.255.240
5	32	3	6	255.255.255.248
6	64	2	2	255.255.255.252

 

 

三 、 CIDR 技术  

 

CIDR 是开发用于帮助减缓 IP 地址和路由表增大问题的一项技术。 CIDR （ Classless Inter-Domain Routing ，无类域间路由）的基本思想是取消 IP 地址的分类结构，将多个地址块聚合在一起生成一个更大的网络，以包含更多的主机。 CIDR 支持路由聚合，能够将路由表中的许多路由条目合并为成更少的数目，因此可以限制路由器中路由表的增大，减少路由通告。同时， CIDR 有助于 IPv4 地址的充分利用。

CIDR 的主要特点

 

1 、 CIDR 消除了传统的 A 类、 B 类、 C 类地址以及划分子网的概念，因而可以更加有效地分配 IP 地址空间； CIDR 使用各种长度的网络前缀 (network-prefix) 来代替分类地址中的网络号和子网号，它不再使用子网的概念而使用网络前缀； CIDR 还使用斜线记法，如 /26 ；

 

2 、 CIDR 将网络前缀都相同的连续的 IP 地址组成 CIDR 地址块，一个 CIDR 地址块是由地址块的起始 ( 即地址块中地址数值最小的一个 ) 和地址块中的地址数来定义的；

 

  常用的 CIDR 地址块

 

CIDR 前缀　点分十进制　　    包含的地址数　包含的分类的网络数

/13 　　　 255.248.0.0 　　   512 K 　　　　 8 个 B 类或 2048 个 C 类
/14 　　　 255.252.0.0 　　    256 K 　　　 4 个 B 类或 1024 个 C 类
/15 　　　 255.254.0.0       128 K       2 个 B 类或 512 个 C 类
/16 　　　 255.255.0.0       64 K        1 个 B 类或 256 个 C 类
/17 　　　 255.255.128.0     32 K        128 个 C 类
/18 　　　 255.255.192.0     16 K        64 个 C 类
/19 　　　 255.255.224.0     8 K         32 个 C 类
/20 　　　 255.255.240.0     4 K         16 个 C 类
/21 　　　 255.255.248.0     2 K         8 个 C 类
/22 　　　 255.255.252.0     1 K         4 个 C 类
/23 　　　 255.255.254.0     512         2 个 C 类
/24 　　　 255.255.255.0     256         1 个 C 类
/25 　　　 255.255.255.128   128         1/2 个 C 类
/26 　　　 255.255.255.192   64          1/4 个 C 类
/27 　　　 255.255.255.224   32          1/8 个 C 类

 

 

CIDR 举例：

假设有一组 C 类地址为 192.168.8.0 － 192.168.15.0 ，如果用 CIDR 将这组地址聚合为一个网络，其网络地址和子网掩码应该为：
　　 A. 192.168.8.0/21
　　 B. 192.168.8.0/20
　　 C. 192.168.8.0/24
　　 D. 192.168.8.15/24

KEY ： A
　　要求将 192.168.8.0 － 192.168.15.0 这组 C 类地址聚合为一个网络，我们先将 C 类地址的第三个八位组转换成二进制：

 11000000.10101000.00001000.00000000

11000000.10101000.00001111.00000000

  从上面可以看出，只要将网络位的低三位划分出来作为主机位，这些 C 类地址就被聚合在一个网络之中。因此，聚合后的网络地址应该为 192.168.8.0/21 ，正确答案为 A 。

 

 

四、 VLSM 技术

VLSM 提供了在一个主类网络（ A\B\C 类）网络中包含多个子网掩码的能力，以及对一个子网再次划分的能力， VLSM 有一下优点：

a 、对 IP 地址更有效的使用

b 、应用路由汇总的能力更强： VLSM 可以在寻址规划中有更多的体系分层，因为可以在路由表内进行方便的汇总。

例如，地址 172.16.14.0/24 可以包含 172.16.14.0 下的所有子网，包括 172.16.14.0/27 和 172.16.014.128 、 30 。

可变长子网掩码(VLSM)的作用:节约IP地址空间;减少路由表大小.使用VLSM时,所采用的路由协议必须能够支持它,这些路由协议包括RIPv2,OSPF,EIGRP和BGP.

 

五 、 静态路由

 

静态路由是指由网络管理员手动配置的路由信息。当网络的拓扑结构或链路的状态发生变化时，网络管理员需要手工区修改路由表中相关的静态路由信息。静态路由信息在缺省情况下是私有的，不会传递给其他的路由器。网络管理员也可以通过对路由器进行设置是使之成为共享的。静态路由一般使用在比较简单的网络环境，在这样的环境中，网络管理员易于清楚地了解网络的拓扑结构，便于设置正确的路由信息。

使用静态路由的一个优点是：网络安全保密性高。这主要是相对于动态路由而言，因为动态路由需要路由器之间频繁的交换各自的路由表，而对路由表的分析可以揭示网络的拓扑结构和网络地址等信息，因此，网络处于安全方面的考虑也可以采用静态路由。

大型和复杂的网络环境通常不宜采用静态路由。一方面，网络管理员难以全面地了解整个网络的拓扑结构；另一方面，当网络的拓扑结构和链路状态发生变化时，路由器中的静态路由信息需要大范围的调整，这一工作的难度和复杂程度非常高。

主机路由

在终端设备上设置网关后，会在路由表中自动生成一条默认路由也就是我们通常所说的缺省路由。