子网规划的设计

西华大学计算机网络通信综合设计报告第1页子网规划摘要:本设计主要完成了对某一具体的A类、B类、C类的IP地址分配四个子网，每一个子网至少可容纳20台主机。本文详细的介绍了子网规划的具体步骤，并罗列出了子网掩码、网络地址、主机数、子网数的计算规则和计算公式以及B类IP地址的子网规；其次介绍了IP地址的一些知识，如IP地址的概论、IP地址的分类、特殊的IP地址、变长子网掩码、无类域间路由等等；最后对IP地址的应用在XP系统中进行了测试。关键字：子网规划IP地址局域网路由Adstract：ThedesignaspecificclassA,Bclass,CclassIPaddressassignedfoursubnets,eachsubnetcanaccommodateatleast20hosts.Thispaperintroducesthesubnetplanningconcretestepsandlistofcalculationrulesandformulaofthesubnetmask,networkaddress,numberofhosts,subnets,thenumberofClassBIPaddresssubnetregulations;SecondlyintroducedsomeknowledgeoftheIPaddress,suchasIntroductiontotheIPaddress,IPaddress,classification,specialIPaddress,variable-lengthsubnetmask,classlessinter-domainrouting,etc.;Finally,theapplicationoftheIPaddressintheXPsystem.Keywords:ThesubnetplansIPaddressNetworkRoute西华大学计算机网络通信综合设计报告第2页目录1前言..................................................................12IP地址...............................................................22.1IP地址概述.........................................................32.2IP地址分类.........................................................32.3特殊IP地址.........................................................53子网规划..............................................................63.1子网掩码............................................................63.2网络地址............................................................63.3主机数..............................................................73.4子网数..............................................................83.5B类IP地址的子网规................................................104子网规划实例设计.....................................................114.1子网规划的步骤.....................................................114.2子网规划设计.......................................................115其他IP地址..........................................................135.1变长子网掩码.......................................................135.2无类域间路由.......................................................146应用和测试.............................................................157结论.................................................................178致谢.................................................................189参考文献.............................................................19西华大学计算机网络通信综合设计报告第3页1前言在今天看来，在ARPANET的早期，IP地址的设计确实不够合理。例如：●IP地址空间的利用率有时很低；在IP互联网中，A类、B类、C类IP地址是经常使用的IP地址。由于经过网络号和主机号的层次划分，它们能适应于不同的网络规模。使用A类IP地址的网络可以容纳1600万台主机，而使用C类IP地址的网络仅仅可以容纳254台主机。但是，随着计算机的发展和网络技术的进步，个人计算机应用迅速普及，小型网络（特别的小型局域网）越来越多。这些网络多则拥有几十台主机，少则拥有两三台主机，对于这样一些小规模网络即使采用一个C类地址仍然的一种浪费（可以容纳254台主机）。●给每一个物理网络分配一个网络号会使路由表变得太大因而使网络性能变坏；每一个路由器都应当能够从路由表查出应怎样到达其他网络的下一跳路由器。因此，互联网中的网络数越多，路由器的路由表的项目数也就越多。这样，即使我们拥有足够多的IP地址资源可以给每一个物理网络分配一个网络号，也会导致路由器中的路由表中的项目数过多。这不仅增加了路由器的成本，而且使查找路由时耗费更多，同时也使路由器之间定期交换路由信息急剧增加，因而使路由器和整个因特网的性能下降。●两级IP地址不够灵活。有时情况紧急，一个单位需要在新的地点马上开通一个新的网络。但是在申请到一个新的IP地址之前，新增加的网络是不可能连接到因特网上工作的。我们希望有一种方法，使一个单位能随时灵活地增加本单位的网络，而不必事先到因特网管理机构去申请新的网络号。原来的两级IP地址无法做到这一点。为了解决上述问题，从1985年起在IP地址中又增加了一个“子网号字段”，使两级IP地址变成为三级IP地址，它能够较好的解决上述问题，并且使用起来也很灵活。这种做法叫作划分子网。划分子网已成为因特网的正式标准协议。子网规划减少网络拥塞，把大量用户放在单个网段上容易拥挤；可以支持不同的网络技术，支持异构网络；客服网络技术的局限性；保证网络的安全性；可以用路由器将一个网段和另一个隔开；可以减少广播的影响；支持广域网技术。子网规划是借助于取走主机位，把这个取走的部分作为子网位。因此这个意味划分越多的子网，主机将越少。西华大学计算机网络通信综合设计报告第4页2IP地址2.1IP地址概述IP地址，又称逻辑地址，和MAC地址一样，IP地址也是独一无二的。每一台网络设备用IP地址来唯一的标识。IP地址由32个二进制位组成，这些二进制数字被分为四个八位数组（octets），又称为四个字节。数据链路层有物理地址—MAC地址，也知道，MAC地址是全球唯一的。当有数据发送时，源网络设备查询对端设备的MAC地址，然后将数据发送过去。然而，MAC地址通常存在于一个平面地址空间，没有清晰的地址层次，只适合于本网段主机的通信，另外，MAC地址固化在硬件中，灵活性较差。对于不同网络之间的互连通信，我们通常使用基于软件实现的网络层地址----IP地址来通信，提供更大的灵活性。图2-1IP地址的介绍IP地址可以这样表示：点分十进制形式：10.110.192.111二进制形式：00001010.01101110.10000000.01101111十六进制形式：0a.7e.80.7f通常我们把IP地址表示为点分十进制形式，很少表示成十六进制形式。由于IP地址有32个二进制位，理论上可以有232个IP地址可以使用，也就是43亿个IP地址。在互联网络上，如果每一台三层网络设备，例如路由器，为了彼此通信，储存每一个节点的IP地址，可以想象路由器会有多么大的路由表，这对路由器来说是不可能的。为了减少路由器的路由表数目，更加有效的进行路由，清晰的区分各个网段，决定对IP地址采用结构化的分层方案。西华大学计算机网络通信综合设计报告第5页IP地址的结构化分层方案将IP地址分为网络部分和主机部分，区分网络部分和主机部分需要借助地址掩码（Mask）。网络部分位于IP地址掩码前面的连续二进制“1”位，主机部分是后面连续二进制“0”位。IP地址的分层方案类似于我们常用的电话号码。电话号码也是全球唯一的。例如对于电话号码[phone]，前面的字段010代表北京的区号，后面的字段82882484代表北京地区的一部电话。IP地址也是一样，前面的网络部分代表一个网段，后面的主机部分代表这个网段的一台设备。IP地址采用分层设计，这样，每一台第三层网络设备就不必储存每一台主机的IP地址，而是储存每一个网段的网络地址（网络地址代表了该网段内的所有主机），大大减少了路由表条目，增加了路由的灵活性。2.2IP地址的分类IP地址的网络部分称为网络地址，网络地址用于唯一地标识一个网段，或者若干网段的聚合，同一网段中的网络设备有同样的网络地址。IP地址的主机部分称为主机地址，主机地址用于唯一的标识同一网段内的网络设备。例如，前面所述的A类IP地址：10.110.192.111，网络部分地址为10，主机部分地址为110.192.111。那么如何区分IP地址的网络地址和主机地址呢？最初互联网络设计者根据网络规模大小规定了地址类，把IP地址分为A、B、C、D、E五类。32位A类地址0网络号主机号8位24位B类地址10网络号主机号16位16位C类地址110网络号主机号24位8位D类地址1110多播地址E类地址11110保留为今后使用图2-2IP地址分类西华大学计算机网络通信综合设计报告第6页A类IP地址的网络地址为第一个八位数组（octet），第一个字节以“0”开始。因此，A类网络地址的有效位数为8-1=7位，A类地址的第一个字节为1~126之间（127留作它用）。例如10.1.1.1、126.2.4.78等为A类地址。A类地址的主机地址位数为后面的三个字节24位。A类地址的范围为1.0.0.0~126.255.255.255，每一个A类网络共有224个A类IP地址。B类IP地址的网络地址为前两个八位数组（octet），第一个字节以“10”开始。因此，B类网络地址的有效位数为16-2=14位，B类地址的第一个字节为128~191之间。例如128.1.1.1、168.2.4.78等为B类地址。B类地址的主机地址位数为后面的二个字节16位。B类地址的范围为128.0.0.0~191.255.255.255，每一个B类网络共有216个B类IP地址。C类IP地址的网络地址为前三个八位数组（octet），第一个字节以“110”开始。因此，C类网络地址的有效位数为24-3=21位，C类地址的第一个字节为192~223之间。例如192.1.1.1、220.2.4.78等为C类地址。C类地址的