第07章-局域网共享上网

对于Internet而言，计算机重名是可以接 受的。
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子网掩码 由于标准的IP地址分类方法存在很大的缺陷， 因此有了划分子网和构造超网。
子网划分是从主机位借位，构成更多的网络位。 构造超网是从网络位借位，构成更多的主机位。
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NJUT
借位之后，就无法从IP地址本身来判断到底多 少位属于网络位部分，哪些是主机位部分 而这个信息对于路由器来讲是必须搞清楚的， 因此需要子网掩码。
0 0 0 0 0 0 0 0
子 网 掩码 （ 2 5 5 . 2 5 5 . 2 5 5 . 0 ）
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NJUT
子网掩码运算 二进制的IP地址与掩码按位进行“与”运算的过 程
IP地址：142 .16.2.21 100 0111 0 0 0010 000 0000 0010 00 10010 1 掩码：255 .255 . 0 .0 111 1111 1 1 1111 111 0000 0000 00 00000 0
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1
8
16
24
32 主机地址范围
IP地址的分类
A类地址 0 网络号(7位) 主机号(24位)
1.0.0.0到 127.255.255.255
B类地址
10
网络号(14位)
主机号(16位)
128.0.0.0到 191.255.255.255
C类地址
110
网络号(21位)
主机号(8位)
192.0.0.0到 223.255.255.255
121.255.192.1
...
121.255.255.254
121.255.255.255
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判断两台主机是不是在同一个子网中，看它们的 网络号与子网地址是否相同。 实例：
主机1的IP地址为156.26.27.71 主机2的IP地址为156.26.27.110 子网掩码为255.255.255.192 判断它们是不是在同一个子网上。
网络地址：142 .16.0.0
100 0111 0
0 0010 000
0000 0000
00 00000 0
( a ) 没有 划分 子网
IP地址：142 .16.2.21
100 0111 0
0 0010 0000
000 0001 0
0 01001 01
掩码：255 .255 .255 .0
111 1111 1
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B类IP地址
B类地址的网络号14位，主机号16位； B类地址：128.0.0.0～191.255.255.255； 由于网络号14位，因此有214=16384个B类 网络； 由于主机IP长度为16位，因此每个B类网络 可以有216=65536个主机，实际连接65534 个主机； B类地址适用于一些国际性大公司与政府机 构等中等大小的组织使用。
1 1111 111
1111 1111
00 00000 0
网络地址：142 .16.2.0
100 0111 0
0 0010 000
0000 0010
00 00000 0
( b ) 划分 子网
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NJUT
子网掩码运算
142.16.2.21 掩码 255.255.0.0 IP地址 网络地址 142.16.0.0
用点分十进制表示
129．8．16．25 10.2.0.52 126.0.0.0 192.255.255.255
用二进制表示
10000001 00001000 00010000 00011001
00001010 00000010 00000000 00110100
01111110 00000000 00000000 00000000
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NJUT
主机1的IP地址与子网掩码做与运算：
主机1的IP地址： 10010010.00011010.00011011.01000111 子网掩码： 11111111.11111111.11111111.11000000
与运算结果：
10010010.00011010.00011011.01000000
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NJUT
A类地址子网划分后的结构
子网掩码： 255.0.0.0 net ID host ID
A类地址：
11111111
00000000
00000000
00000000
( a ) 未 划 分子 网
子网掩码：
255.255.192.0
net ID
subnet ID
host ID
A类地址：
11111111
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D类和E类IP地址
D类地址范围：224.0.0.0～239.255.255.255 用于其他特殊的用途，如多播地址； E类地址：240.0.0.0～255.255.255.255。 E类地址暂时保留，用于某些实验和将来使用；
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NJUT
各类IP地址的比较
网络类 别 A B C
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NJUT
将一个网段划分为多个子网段
便于网络管理 有利于网络设备区分本网段地址和非本网段的地址
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NJUT
子网掩码表示方法：网络号与子网号臵1，主机号臵0。
网络号 主机号
B 类地址
网络号
子网号
主机号
划 分 子网 后 的 地 址结 构
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
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NJUT
A类IP地址
A类地址的网络号7位，主机号24位； A类地址：1.0.0.0～127.255.255.255； 理论上可以有27=128个网络；网络号为全0和全1 （用十进制表示为0与127）的两个地址保留用于特 殊目的，实际允许有126个不同的A类网络； 由于主机号长度为24位，因此每个A类网络的主机IP 数理论上为224=16 777 216；主机IP为全0和全1的两 个地址保留用于特殊目的，实际允许连接16 777 214个主机； A类IP地址结构适用于有大量主机的大型网络，容易 导致很多地址的浪费。
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保留IP地址 保留地址范围 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
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NJUT
地址冲突与计算机重名
每个合法IP地址在Internet上惟一，保留IP在局域 网内惟一，否则会出现IP地址冲突。
11000000 11111111 11111111 11111111
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特殊IP地址形式
直接广播地址
受限广播地址 “这个网的这个主机”地址 回送地址
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直接广播地址
A类、B类与C类IP地址中主机号全1的地址； 路由器将一个分组以广播方式发送给特定网络上的所有 主机； 只能作为目的地址。
第7章 局域网共享上网
问题的提出 有很多网络具有两个共同的特点： （1）计算机数量>>Internet出口——〉要求 多台计算机共享上网。 （2）ISP分配的合法IP有限，局域网内几乎 所有设备不得不使用保留IP。
如何让局域网内的计算机同时上网？ （共享上网）
2 NJUT
IP地址
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NJUT
IP地址 IP地址由网络号和主机号两部分组成。 IP地址分为合法地址和保留地址（私有地址， 内部地址）
D类地址
1110
组播地址(28位)
224.0.0.0到 239.255.255.255
E类地址
11110
保留用于实验和将来使用
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240.0.0.0到 247.255.255.255 NJUT
只有A、B、C三类地址可以作为主机地址， 但排除以下地址 0.x.x.x和127.x.x.x 所有主机位全0（网络地址） 所有主机位全1（广播地址）
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NJUT
IP地址的分类
IP地址长度为32位，采用点分十进制数表示； 采用x.x.x.x的格式来表示，每个x为8位，每个x的 值为0～255（例如 202.113.29.119）； 根据不同的取值范围，IP地址可以分为五类 A类地址的第一位为0； B类地址的前两位为10； C类地址的前三位为110； D类地址的前四位为1110； E类地址的前五位为11110。
回送地址
IP地址的第一字节为127； 协议软件不会将数据传送到网络上，而立即将它送回； 用于网络软件测试和本地进程间通信； Ping 127.0.0.0测试ip软件是否能够接受或发送一个分组。
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IP地址分类练习
IP地址 10.2.1.1 128.63.2.100 201.222.5.64 192.6.141.2
第2 个子 网
121.0.128.0
121.0.128.1
...
121.0.191.254
121.0.191.255
...
...
...
...
第1 0 2 2 个子 网
121.255.128.0
121.255.128.1
...
121.255.191.254
121.255.191.255
特殊 地址
121.255.192.0
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注意
子网位可以全0，也可以全1，因此子网数不需 要减2。 但是主机位不能全0或全1，主机数无论是否划 分子网都要减2。
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NJUT
思考
用交换机连接两台计算机，
IP 192.168.1.3，子网掩码 255.255.255.128 IP 192.168.1.139，子网掩码255.255.255.0
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C类IP地址
C类地址的网络号长度21位，主机号长度8位； C类地址：192.0.0.0～223.255.255.255； 网络号长度21位，因此有221=2097152个C类网络；
主机号长度8位，每个C类网络的主机地址数最多 28=256个，实际允许连接254个主机； C类IP地址适用于一些小公司与普通的研究机构。
最大网络数 126 (27-2) 16384 (214) 2097152 (221)
第一个可用 最后一个可用 每个网络 的网络号 的网络号 的最大主 机数 1 128.0 192.0.0 126 191.255 233.255.255 224-2 216-2 28-2
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IP地址的二进制表示
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受限广播地址
网络号与主机号的32位全为1的地址； 将一个分组以广播方式发送给本网所有主机，路由器不转发;
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“这个网络上的特定主机”地址
网络号部分为全0，主机号为确定的值； 主机或路由器向本网络上的某个特定的主机发送分组； 分组被限制在本网络内部。
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( a ) 没 有 划分 子 网
142.16.2.21 掩码 255.255.255.0 IP地址
142.16.2.0
网络地址 与子网地址 ( b ) 划 分 子网
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NJUT
子网地址空间的划分
划分子网是在IP地址编址的层次结构中增加了一个中间层 次，使IP地址变成了三级层次结构。 例：一个大型跨国公司的管理者从网络管理中心获得 一个A类IP地址121.0.0.0； 需要划分1000个子网。 分析：该公司需要有1 000个物理网络，加上子网号全 0 和全1的两种特殊地址，子网数量至少为1002； 选择子网号的位长为10，可以用来分配的子网 最多为1024，满足用户要求。
11111111
11 000000
00000000
( b ) 划 分 子网
29 NJUT
划分子网后的地址范围
特殊 地址
121.0.0.0
121.0.0.1
...
121.0.63.254
121.0.63.255
第1 个子 网
121.0.64.0
来自百度文库
121.0.64.1
...
121.0.127.254
121.0.127.255
请问，在其中一台计算机上ping另一台计算 机结果会如何，为什么？ 先思考再上机验证。
类别 A B C C
网络地址 10.0.0.0 128.63.0.0 201.222.5.0 192.6.141.0
主机地址 0.2.1.1 0.0.2.100 0.0.0.64 0.0.0.2
130.113.64.16
256.241.201.10
B
不存在的地址
130.113.0.0
0.0.64.16
主机2的IP地址与子网掩码做与运算：
主机2的IP地址： 10010010.00011010.00011011.01101110
子网掩码：
11111111.11111111.11111111.11000000
与运算结果：
10010010.00011010.00011011.01000000
子网号都是 0001101101，因此属于同一个子网。