计算机网络规划与设计-ip地址篇

教案

课程名称：计算机网络规划与设计

4.3.3 IP地址分配

1．IP地址的作用

在基于TCP/IP协议的网络中，IP地址是用来分配给一个网络、一个LAN、一个VLAN、一台数据终端设备（如服务器、PC机以及机顶盒）的网络接口卡、路由器的一个端口等等的唯一标识。

IP地址长度为32bit，即4个字节，书写时以每个字节的十进制数中间加“.”构成。例如：192.168.0.44（读作“192点168点0点44”）。由于每个字节的二进制值为0到255，所以192.168.290.5肯定是非法IP地址。

为了使得任何带路由选择能力的协议都能够提供高效路由，TCP/IP协议中把IP地址分为2个部分：网络地址和主机地址。左侧为网络地址，右侧为主机地址。其中网络地址标识一个物理的网络，同一个网络上所有主机需要同一个网络号，该号在互联网中是唯一的；而主机地址用来确定网络中的一个工作站、服务器、路由器其它TCP/IP主机。

2．IP地址的类别

网络地址和主机地址的位数不是一成不变的。网络的规模不同，小到十几个节点（如一个办公室），大到上万个节点（如CHINANET）。为有效利用地址空间，IP地址被划分成A、B、C三类。如图4.9和表4.4所示：

3．IP地址利用

看起来不易理解，其实很简单。比如：你的办公室有一个网络，202.99.160.0（注意：这是一个C类地址，而且主机地址为空，说明是用来标识一个网络的）。那么，你办公室的机器地址只能在202.99.160.1至202.99.160.255之间，否则便不能互通。如果与你相邻建筑中的网络地址为16.10.165.0，如果你们之间要互通，就必须采用路由器来连接。

值得注意的是，IP地址不是与主机绑定，而是与主机上安装的网络接口卡绑定。一台服务器可能有1-4块网卡，最多可分配4个IP地址。

（1）公有IP地址

IP地址在全球是唯一的。网络地址是由Internet权力机构（InterNIC）统一分配的，目的是为了保证网络地址的全球唯一性。主机地址是由各个网络的系统管理员分配。因此，网络地址的唯一性与网络内主机地址的唯一性确保了IP地址的全球唯一性。令人遗憾的是，由于当初的挥霍无度，绝大多数A、B类地址被美国和少数发达国家占有。使得目前世界上IP 地址资源已十分匮乏。因此，在新的IPv6标准实施之前，国内绝大多数网络方案中均采用Intranet环境下的私有IP地址分配方式。私有地址只能在内部网络中使用，只有通过代理服务器才能与Internet通信。

（2）私有IP地址

IP地址中专门保留了三个区域作为私有地址，其地址范围如下：

◆10.0.0.0/8：10.0.0.0～10.255.255.255

◆172.16.0.0/12：172.16.0.0～172.31.255.255

◆192.168.0.0/16：192.168.0.0～192.168.255.255

使用私有地址的网络只能在内部进行通信，而不能与其他网络互连。因为本网络中的保留地址同样也可能被其他网络使用，如果进行网络互连，那么寻找路由时就会因为地址的不唯一而出现问题。但是这些使用保留地址的网络可以通过将本网络内的保留地址翻译转换成公共地址的方式实现与外部网络的互连。这也是保证网络安全的重要方法之一。

IP地址分配指南

（3）保留IP地址

在分配网络地址和主机地址时，不能分配下述保留地址：

①全0（0.0.0.0）：用来表示当前网络的当前主机

②主机位全0：表示当前网络

③网络位全0：表示当前网络的某一主机

④全1（255.255.255.255）：有限广播（只对本网主机）

⑤主机位全1：定向广播（对另一网络的所有主机）

⑥第一字节位127：内部主机环状返回地址（即主机的环回地址）

4.3.4 子网掩码和IP地址复用

1. 子网和子网编址

子网编址（subnet addressing）技术，又叫子网路由（subnetrouting），英文简称subnetting，是最广泛使用的IP网络地址复用方式，目前已经标准化，并成为IP地址模式的一部分。

我们一般把IP地址的网络地址和主机地址分别称为“互联网部分”和“本地部分”。子网编址技术将本地部分进一步划分为“物理网络”部分和“主机”部分。其中“物理网络”用于标识同一IP网络地址下的不同物理网络，即是“子网”。

2. 子网掩码的书写规定

3. 子网掩码的作用

（1）区分网络ID和主机ID

子网掩码与IP地址结合使用，可以区分出一个网络地址的网络地址和主机地址。

（2）划分子网

（3）IP地址和子网掩码的书写方法

方法一：IP协议标准规定的子网掩码的书写方法：

每一个使用子网的网点都选择一个32位的位模式，若位模式中的某位置1，则对应IP 地址中的某位为网络地址（包括互联网部分和物理网络地址）中的一位；若位模式中的某位置0，则对应IP地址中的某位为主机地址中的一位。

为了使用的方便，常常使用“点分整数表示法”来表示一个IP地址和子网掩码，一般，前面是连续的1；后边是连续的0，例如，为了使用的方便，常常使用“点分整数表示法”来表示一个IP地址和子网掩码，例如：A类地址子网掩码255.0.0.0对应的二进制为“11111111.00000000.00000000.00000000”。B类地址子网掩码（11111111 11111111 11111111 00000000）为：255.255.0.0。

4. CIDR，Classless Internet Domain Routing：不分类的网际路由

（1）使用CIDR的目的

网络更好地利用IP地址的空间，提出的一种网络ID的一种表示方法。

（2）CIDR下的子网掩码

①子网掩码组成：由“前面多个连续的1，以及后面多个连续的0”组成。

②写法二：写法为IP地址/子网掩码中1的个数。

③示例1：标准IP地址和掩码的写法：

◆标准的A类地址可以表示为w.0.0.1/8~ w.255.255.254/8

◆标准的B类地址可以表示为w.x.0.1/16~ w.x.255.254/16

◆标准的C类地址可以表示为w.x.y.(1~254)/24

④示例2：无分类的IP地址和掩码的写法：

◆131.1.130.68/18

网络IP地址为：131.1.128.0（100000011.00000001.10000000.00000000）

主机IP地址为：131.1.130.68，主机编号为2.68（10 000010 01000100）

◆200.200.200.129/26表示的：

网络IP地址为：200.200.200.128

主机地址为：200.200.200.129

主机编号为：1。

（3）CIDR的应用

CIDR常用在路由器的路由表中，来表示子网掩码。

说明：Windows 2000中不支持这种表示方法。

（4）CIDR最主要的特点有两个：

◆CIDR消除了传统的A类、B类和C类地址以及划分子网的概念，因而可以更加

IPv6使用之前容许因特网的规模继续增长。

◆CIDR将网络前缀都相同的连续的IP地址组成“CIDR地址块”。

表7-6给出了最常用的CIDR地址块。

表7-6 常用的CIDR地址块