第六章 网络编址IPv4

计算机网络实用技术西南石油大学计算机科学学院-网络教研室第2页计算机网络实用技术第6章网络编址：IPv4课程目录6.1IPv4地址6.2不同用途的地址6.3分配地址6.4它在我的网络中吗？6.5计算地址6.6测试网络层6.1.1剖析IPv4地址概念：IP地址由网络号与主机号组成，长度为32位二进制。一般用点分十进制表示。点分十进制：将IP地址中的每8位二进制数为一个单元，共4组，每组用0~255之间的一个十进制数表示。这些数之间用点(.)隔开。格式为x.x.x.x6.1.2二进制与十进制数之间的转换以十进制数字245为例：2表示的值是2*10^2（2乘以10的2次幂）。2位于我们通常称为“百位”的位置。位置记数法称此位置为基数的2次幂位置，因此基数（即基）是10而幂是2在基数为10的数制系统中使用位置记数法时，245表示：245=(2*10^2)+(4*10^1)+(5*10^0)或245=(2*100)+(4*10)+(5*1)6.1.2二进制与十进制数之间的转换练习：数的进制转换246十进制到二级制转换二级制到十进制转换00000111二进制数制系统在二进制数制系统中，基是2。因此，每个位置代表2的幂，幂次逐位增加。在8位二进制数中，各个位置分别代表以下数量：课程目录6.1IPv4地址6.2不同用途的地址6.3分配地址6.4它在我的网络中吗？6.5计算地址6.6测试网络层6.2.1IPv4网络内不同类型的地址每台终端设备都需要唯一的地址才能向该主机传送数据包。在IPv4地址中，我们将介于网络地址和广播地址之间的值分配给该网络中的设备。网络地址-指代网络的地址广播地址-用于向网络中的所有主机发送数据的特殊地址主机地址-分配给网络中终端设备的地址IPv4地址范围内，最小地址保留为网络地址。此地址的主机部分的每个主机位均为0。这种地址不能分配给设备使用。IPv4广播地址是指定向广播地址，每个网络都有的一个特殊地址，用于与该网络中的所有主机通信。广播地址使用该网络范围内的最大地址。即主机部分的全部为1的地址。每台终端设备都需要唯一的地址才能向该主机传送数据包。在IPv4地址中，我们将介于网络地址和广播地址之间的值分配给该网络中的设备。单播-从一台主机向另一台主机发送数据包的过程通信类型•单播、广播、组播定向广播：定向广播是将数据包发送给特定网络中的所有主机。此类广播适用于向非本地网络中的所有主机发送广播报文。有限广播：有限广播只限于将数据包发送给本地网络中的主机。这些数据包使用目的IPv4地址255.255.255.255。路由器不转发此广播报文。发往有限广播地址的数据包只会出现在本地网络中。广播-从一台主机向该网络中的所有主机发送数据包的过程3.1IP地址的概念与分类通信类型有限广播受限广播地址32位全为1的IP地址(255.255.255.255).在任何情况下，路由器都不转发目的地址为受限的广播地址的数据报，这样的数据报仅出现在本地网络中。即有限广播只限于将数据包发送给本地网络中的主机。有限广播地址STOP255.255.255.255受限广播地址32位全为1的IP地址(255.255.255.255).在任何情况下，路由器都不转发目的地址为受限的广播地址的数据报，这样的数据报仅出现在本地网络中。即有限广播只限于将数据包发送给本地网络中的主机。自身发送通信的一个特殊地址。定向(直接)广播地址192.168.20.255192.168.20.0192.168.1.0定向(直接)广播地址主机号全为1的地址称为直接广播地址，用于使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。此类广播适用于向非本地网络中的所有主机发送广播报文。注意：尽管路由器在默认情况下并不转发定向广播，但可对其进行此配置。组播-从一台主机向选定的一组主机发送数据包的过程通信类型传统IPv4编址IPv4划分技术的发展历程07位网络号24位主机号1014位网络号16位主机号11021位网络号8位主机号A类1~127B类128~191C类192~223D类224~239★★★★★ABC类为常用IP地址D为组播地址E为保留地址类别网络号主机号A824B1616C248标准分类:A、B、C、D、E五类IP地址分为网络号+主机号的两层结构网络号(netID)主机号(hostID)6.2.5传统IPv4编址传统IP编址A类地址块适应于大型网络共有27-2＝126个A类地址块。每个A类网有224-2（约1700万）个主机地址。这样的网络很少。地址范围1.0.0.1～126.255.255.254（注意，去除所有的全“0”，全“1”的主机号）。传统IP编址B类地址块适应于中型网络共有214＝16384个B类地址块。每个B类网络有216-2＝65534个主机地址。这样的网络不少。地址范围128.0.0.1~191.255.255.254（注意，去除所有的全“0”，全“1”的主机号）。传统IP编址C类地址适应于小型网络共有221（约209万）个C类地址块。每个C类网络有254个主机地址。这样的网络最多。地址范围192.0.0.1~223.255.255.254（注意，去除所有的全“0”，全“1”的主机号）。传统IP编址D类地址用于Multicast共有228（26843万）个不同的Group地址。D类地址不再分类使用。地址范围224.0.0.0~239.255.255.255几类特殊的IP地址全“0”全“1”全“0”全“1”NetID全“0”NetID全“1”全“0”HostID127Anything本机本网内广播有限广播一个网络定向广播本网某主机Loopback地址1234567编址规则互连网的结构若干子网经路由互连起来的网状结构子网的编址每个子网分配一个唯一的网络号。该子网也可称为一个IP网络。主机的编址：所有要进行IP通信的站点，都应分配唯一主机号对路由器的编址：路由器也是该网络的一个站点（需分配主机号）例练习试画出IP地址为8.0.0.0的网络，它通过路由器连接到IP地址为131.45.0.0的网络。试选择路由器的每一个接口的IP地址。在每一个网络上还要画出3个主机并标出它的IP地址。每个网络是什么类？IP地址为108.67.18.70的主机发送受限广播分组给该网络上的所有主机。在这个分组中使用什么源IP地址和目的IP地址6.2.3公有地址和私有地址概念全局IP地址(公有地址)和内部专用IP地址(私有地址)是相对于Internet而言的。当前主机接入的两种方法：1.主机直接接入Internet,如网站服务器；2.主机间接接入Internet.主机接入局域网，然后通过该局域网上设置的某台服务器作为网管或代理来接入。区别1.全局IP是接入Internet的IP地址，专用IP是局域网内部的IP地址，只能用于某个机构或公司内部。2.全局IP地址需要申请，而专用IP不需要3.全局IP在Internet上保证唯一，而专用IP只要求在某个局域网内唯一。预留的私有IP地址地址类型网络号网络数IP地址范围A10110.0.0.0~10.255.255.255B172.16~172.3116172.16.0.0~172.31.255.255C192.168.0~192.168.255256192.168.0.0~192.168.255.255公有地址和私有地址NAT技术NAT即网络地址转换,是实现从专用地址访问Internet的方法，它在专用IP地址和全局地址间搭起了一座桥梁，从而快速弥补了IP短缺。6.2.3公有地址和私有地址工作流程6.2.3公有地址和私有地址IPv4划分技术的发展历程概念子网(Subnet):将一个大的网络划分为几个较小的网络，小网络就称为大网络的子网。对于外部网络来讲仍然像一个网络一样。子网划分的作用划分子网是为了更有效地利用网络资源，减少网络广播，避免网络阻塞。子网划分的实质就是同一网段进行更细的分割。子网划分子网IP地址:子络部分(高位bits)主机部分(低位bits)什么是一个子网?(从IP地址的观点来看)具有同样的子网部分设备接口的IP地址没有路由器的介入，物理上能够相互到达223.1.1.1223.1.1.2223.1.1.3223.1.1.4223.1.2.9223.1.2.2223.1.2.1223.1.3.2223.1.3.1223.1.3.27网络包含3个IP子网络(因为IP地址以223开头,前面24bit是子网地址)LAN第38页计算机网络实用技术145.13.3.10145.13.3.11145.13.3.101145.13.7.34145.13.7.35145.13.7.56145.13.21.23145.13.21.9145.13.21.8所有到网络145.13.0.0的分组均到达此路由器我的网络地址是145.13.0.0R1R3R2网络145.13.0.0一个未划分子网的B类网络145.13.0.0子网划分网络号(netID)主机号(hostID)标准IP地址(两层)结构网络号(netID)子网号(subnetID)主机号(hostID)子网IP地址(三层)结构第40页计算机网络实用技术划分为三个子网后对外仍是一个网络145.13.3.10145.13.3.11145.13.3.101145.13.7.34145.13.7.35145.13.7.56145.13.21.23145.13.21.9145.13.21.8………子网145.13.21.0子网145.13.3.0子网145.13.7.0所有到达网络145.13.0.0的分组均到达此路由器网络145.13.0.0R1R3R2子网划分三级层次的IP地址是：网络号.子网号.主机号；第一级网络号定义了网点的位置；第二级子网号定义了物理子网；第三级主机号定义了主机和路由器到物理网络的连接；三级层次的IP地址，一个IP分组的路由选择的过程为三步：第一步转发给网点，第二步转发给物理子网，第三步转发给主机。概念用于在三级层次的IP地址中提取子网号。同时也可以用于标准的A类，B类，C类地址上区分网络号和主机号。表示方法与IP地址相同，子网掩码的长度也是32位，左边是网络位，用二进制数字“1”表示；右边是主机位，用二进制数字“0”表示。子网掩码：定义地址的网络和主机部分11111111111111111111111100000000网络号子网号主机号子网掩码（255.255.255.0）划分子网后的地址结构网络号主机号B类地址第43页计算机网络实用技术子网掩码的概念子网掩码就确定了一个IP地址的32位二进制数字中哪些是网络号、哪些是主机号。可用点分十进制表示，也可用网络前缀的形式来表示：即：“/”+网络号+子网号长度方式表示。A类：255.0.0.0或/8B类：255.255.0.0或/16C类：255.255.255.0或/24默认子网掩码子网掩码——定义网络部分和主机部分AND运算——我们的网络中有什么？IP地址和子网掩码之间的AND运算得到的结果就是网络地址。路由器使用AND运算来确定传入数据包的合理路由。发送主机必须确定应该将数据包直接发送到本地网络中的主机还是应将其转发到网关。AND运算过程AND运算练习计算网络地址、主机地址和广播地址计算主机127.16.20/25的网络地址，所在网络的广播地址，及有效的IP地址范围。计算网络地址、主机地址和广播地址课程目录6.1IPv4地址6.2不同用途的地址6.3分配地址6.4它在我的网络中吗？6.5计算地址6.6测试网络层6.3.1规划网络地址分配是一个结构化过程，应该妥善规划和记录这些网络内部地址的分配才能：防止地址重复提供和控制访问监控安全和性能在网络中分配地址正如我们已经学过的，主机通过地址中的通用网络部分与一个IPv4网络相关联。在一个网络中，