IP地址规划和设计方法

IP地址规划和设计方法

无类域间路由技术需要在提高 IP 地址利用率和减少主干路由器负荷两个方面取得平衡

网络地址转换 NAT 最主要的应用是专用网，虚拟专用网，以及 ISP 为拨号用户 提供的服务

NAT 更用应用于 ISP，以节约 IP 地址

A 类地址：1.0.0.0-127.255.255.255     可用地址 125 个 网络号 7 位

B 类地址：128.0.0.0-191.255.255.255  网络号 14 位

C 类地址：192.0.0.0-223.255.255.255  网络号 21 位 允许分配主机号 254 个

D 类地址：224.0.0.0-239.255.255.255 组播地址

E 类地址：240.0.0.0-247.255.255.255  保留

直接广播地址：

受限广播地址：255.255.255.255

网络上特定主机地址：

回送地址：专用地址

全局 IP 地址是需要申请的，专用 IP 地址是不需申请的

专用地址：10 ; 172.16- 172.31 ; 192.168.0-192.168.255

NAT 方法的局限性

（1） 违反 IP 地址结构模型的设计原则

（2） 使得 IP 协议从面向无连接变成了面向连接

（3） 违反了基本的网络分层结构模型的设计原则

（4） 有些应用将 IP 插入正文内容

（5） Nat 同时存在对高层协议和安全性的影响问题

IP 地址规划基本步骤

（1） 判断用户对网络与主机数的需求

（2） 计算满足用户需求的基本网络地址结构

（3） 计算地址掩码

（4） 计算网络地址

（5） 计算网络广播地址

（6） 计算机网络的主机地址

CIDR 地址的一个重要的特点：地址聚合和路由聚合能力 规划内部网络地址系统的基本原则

（1） 简洁（2） 便于系统的扩展与管理（3） 有效的路由

IPv6 地址分为 单播地址；组播地址；多播地址；特殊地址

128 位每 16 位一段；000f 可简写为 f --- 后面的 0 不能省；--- ：：只能出现一次

Ipv6 不支持子网掩码，它只支持前缀长度表示法

广播地址是一种特殊的IP地址形式，一种是直接广播地址，一种是有限广播地址。 直接广播地址包含一个有效的网络号和一个全“1”的主机号，如你说的202.163.30.255，255就是一个主机号，202则是C类的IP地址，C类IP地址就是我们常接触到的。 受限广播地址是32位全1的IP地址（255.255.255.255）。受限的广播地址是255.255.255.255。该地址用于主机配置过程中IP数据报的目的地址，此时，主机可能还不知道它所在网络的网络掩码，甚至连它的IP地址也不知道。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。

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计算机IP地址详解

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课外补充：

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IP地址的划分共分为四个阶段。

（1）第一阶段 1981年，IPv4协议制定初期，IP地址设计的目的是希望每个IP地址都能唯一地、确定地识别一个网络与一台主机。这时的IP地址是由网络号与主机号组成，长32位，用点分十进制方法表示，即现在的标准分类的IP地址。 （2）第二阶段 在1991年起，在原来的标准分类的IP地址上，加入了子网号的三级址结构。将一个网络划分为子网，采用借位的方式，从主机位最高位开始借位变为新的子网位，所剩余的部分则仍为主机位。这使得IP地址的结构分为：网络号、子网号和主机号。

（3）第三阶段 1993年提出其出了CIDR（Classless Inter Domain Routing，无类域间路由）技术。CIDR有效地提供了一种更为灵活的在路由器中指定网络地址的方法。使用CIDR时，每个IP地址都有网络前缀，它标识了网络的总数或单独一个网络。 （4）第四阶段 1996年提出了NAT（Network Address Translation，网络地址转换）技术，允许一个整体机构以一个公用IP地址形式出现在Internet上。即是一种把内部私有IP地址翻译成合法网络IP地址的技术。

A类、B类和C类地址掩码

B类地址分为128个子网

CIDR无间域内路由技术

1．CIDR提出的背景

随着Internet的迅速发展，标准地址分类法带来了两个问题，最大一个问题就是这些类别无法体现顾客的需求。A类地址实在过大，以至浪费了大部分空间。另一方面，C类网络对大多数组织来说实在太小，这意味着大多数组织会请求B类地址，但又没有足够的B类地址可以满足需求。 1993年，CIDR技术被提出，RFC1517、1518和1519对其进行了定义并且形成了Inernet的建议标准。。CIDR利用表示用来识别网络的比特数量的“网络前缀”，取代了A类、B类和C地址。

2．CIDR的概念 CIDR是一个在Internet上创建附加地址的方法，这些地址提供给服务提供商ISP，再由ISP分配给客户。 3．CIDR的工作原理 CIDR地址包括标准的32位IP地址和用正斜线“/”标记的前缀。

4．CIDR的技术特点

（1）它区别于一般的标准分类IP地址概念的“网络前缀”，代替的原来的“网络号+主机号”的结构，形成了无分类的结构，即表示为“网络前缀+主机号”的二级地址结构，也不再使用“子网”的概念。

（2）网络前缀相同的连续的IP地址形成了一个“CIDR地址块”。它是由块起始地址与块地址数来表示的。

5．CIDR的优点 CIDR的优点是解决了困扰传统IP寻址方法的两个问题。 ※重点提示：CIDR的研究思路主要是将剩余的IP地址以可变大小的分块方法进行分配，而不按标准的地址分类规则分配。ISP、大学、政府机关及企业在确定IP地址结构时，即可根据对IP地址管理和路由的需要来灵活决定。

CIDR及其对应的掩码

32个子网的网络号

子网的广播地址

主机的IP地址

CIDR地址规划

设一个公司获得的了202.122.128.0/18的地址块，要将其分成16个大小相等的较的地址块，规划步骤如下：

（1）计算出所要占用的主机号中的位数 由于，所以对于这个地址块的划分需要占用后14位主机号中的前4位，可以实现将其16等分为大小相等的地址块。 （2）地址块的划分 16块较小地址块的划分情况如表3-6所示，其中每一个地址块所能分配的地址数为个。

划分CIDR地址块

CIDR地址块划分后的网络结构图

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一、选择题

1．无类域间路由CIDR技术出现在IP地址概念与划分技术的第      个阶段。

A）第一阶段    B）第二阶段    C）第三阶段        D）第四阶段

2．地址转换技术的研究始于      年。

A）1981     B）1991      C）1993       D）1996

3．划分子网阶段采用       IP地址结构。

A）网络号—主机号                     B）网络号—子网号—主机号

C）起始IP地址/ 网络号位数            D）起始IP地址/主机号位数

4．按照TCP/IP协议，接入Internet的每一台计算机都有一个唯一的地址标识，这个地址标识为       。

A）主机地址      B）网络地址      C）IP地址       D）端口地址

5．IP地址220.140.36.88的哪一部分表示网络号      。

A）220       B）220.140     C）220.140.36      D）220.140.36.88

6．IP地址174.66.51.37的哪一部分表示主机号      。

A）174.66    B）66.51.37       C）51.37     D）37

7．255.255.255.255地址称为      。

A）受限广播地址     B）直接广播地址    C）回送地址       D）预留地址

8．202.161.20.255是      。

A）“这个网络上的特定主机”地址       B）受限广播地址

C）直接广播地址              D）公用IP地址

9．以下      项不是子网地址规划需要回答的基本问题之一。

A）这个被选定的子网掩码可以产生多少子网？

B）这些合法的主机地址是什么？

C）这些合法的主机地址使用的传输层协议是什么？

D）每个子网内部合法的net ID是什么？

10．一个主机的IP地址198.0.46.1的默认掩码是      。

A）255.0.0.0   B）255.255.0.0    C）255.255.255.0      D）255.255.255.255

11．当A类网络地址34.0.0.0，使用8个二进制位作为子网地址时，它的子网掩码为      。

A）255.0.0.0  B）255.255.0.0   C）255.255.255.0   D）255.255.255.255

12．网络地址156.25.0.0/16的广播地址是      。

A）156.25.255.255   B）255.255.0.0    C）156.25.0.255  D）255.255.255.255

13．一个网络的子网掩码为255.255.255.248，每个子网能够连接      个主机。

A）8      B）6     C）16     D）126

14．某网络采用子网划分技术，所需子网数为12，求该网络的实际子网数目为      。

A）12    B）14      C）16   D）254

15．一个主机的IP地址是202.112.14.137，掩码是255.255.255.224。该主机所在网络的网络地址是      。

A）202.112.14.128   B）202.112.14.159     C）255.255.255.137    D）202.112.14.254

二、填空题

1．Internet上的地址有  【1】  、IP地址两种表示形式。    域名

2．  【2】  的主要功能是向网络设备说明，一个特定IP地址的哪一部分包含网络地址与子网地址，哪一部分是主机地址。      子网掩码

3．IPv6地址是采用128进制，分为8段，采用  【3】  表示。  冒号十六进制表示

4．根据网络总体设计中物理拓扑设计的参数，确定以下两个主要数据：网络中最多可能有的子网数量、网络中最大网段已有的和可能扩展的   【4】  数量。 主机

5．CIDR地址的一个重要特点是：地址聚合和  【5】   的能力。 路由聚合

三、分析题

1．阅读说明，回答问题。

【说明】某一网络地址块192.168.75.0中有5台主机A、B、C、D和E，它们的IP地址及子网掩码如下所示。　

主机 　　　  　IP地址 　　　　　　 子网掩码

A 　　　　192.168.75.18　　　　　255.255.255.240

B 　　　　192.168.75.146 　　　　255.255.255.240

C 　　　　192.168.75.158 　　　 255.255.255.240

D 　　　 192.168.75.161 　　　 255.255.255.240

E 　　　 192.168.75.173 　　　　255.255.255.240

【问题1】5台主机A、B、C、D、E分属几个网段？哪些主机位于同一网段？

共有3个子网；B主机和C主机属于同一网段；D主机和E主机属于同一网段。

【问题2】主机D的网络地址为多少？

192.168.15.160

【问题3】若要加入第六台主机F，使它能与主机A属于同一网段，其IP地址范围是多少？

IP地址的设定范围应该是在192.168.75.17~192.168.15.30，并且不能为192. 168.75.18。

【问题4】若在网络中另加入一台主机，其IP地址设为192.168.75.164,它的广播地址是多少？哪些主机能够收到？

广播地址是192.168.15.175；D主机和E主机可以收到该信息。

【问题5】若在该网络地址块中采用VLAN技术划分子网，何种设备能实现VLAN之间的数据转发？

路由器或三层交换机。

2．阅读说明，回答问题。

【说明】解决IP地址短缺的问题已经迫在眉睫，网络地址转换NAT技术是目前节省IP地址有效的技术之一。

【问题1】NAT技术是在哪两类地址间转换的技术？

内部专用IP地址  公用IP地址

【问题2】这两类IP地址在Internet中都是唯一的吗？

内部专用IP地址在Internet中不是唯一的。公用IP地址在Internet中是唯一的

【问题3】最终解决IP地址枯竭的技术是什么？它是怎样解决的？

最终结决IP地址枯竭的技术是IPv6即使。它采用128位的地址长度。