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IP地址與子網(wǎng)掩碼

  發(fā)布時(shí)間:2010-09-07 22:42:57   作者:佚名   我要評(píng)論
一、IP地址與網(wǎng)絡(luò)分類  (1)IP地址   我們知道,不同的物理網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有不同的編址方式;不同物理網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī),有不同的物理網(wǎng)絡(luò)地址。網(wǎng)間網(wǎng)技術(shù)是將不同物理網(wǎng)絡(luò)技術(shù)統(tǒng)一起來的高層軟件技術(shù)。網(wǎng)間網(wǎng)技術(shù)采用一種全局

一、IP地址與網(wǎng)絡(luò)分類 

(1)IP地址  

我們知道,不同的物理網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有不同的編址方式;不同物理網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī),有不同的物理網(wǎng)絡(luò)地址。網(wǎng)間網(wǎng)技術(shù)是將不同物理網(wǎng)絡(luò)技術(shù)統(tǒng)一起來的高層軟件技術(shù)。網(wǎng)間網(wǎng)技術(shù)采用一種全局通用的地址格式,為全網(wǎng)的每一網(wǎng)絡(luò)和每一主機(jī)都分配一個(gè)網(wǎng)間網(wǎng)地址,以此屏蔽物理網(wǎng)絡(luò)地址的差異。 

IP協(xié)議提供一種全網(wǎng)間網(wǎng)通用的地址格式,并在統(tǒng)一管理下進(jìn)行地址分配,保證一個(gè)地址對(duì)應(yīng)一臺(tái)網(wǎng)間網(wǎng)主機(jī)(包括網(wǎng)關(guān)),這樣物理地址的差異被IP層所屏蔽。IP層所用到的地址叫做網(wǎng)間網(wǎng)地址,又叫IP地址。它由網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)兩部分組成,統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有主機(jī)使用相同的網(wǎng)絡(luò)號(hào),主機(jī)號(hào)是唯一的。 

IP地址是一個(gè)32為的二進(jìn)制數(shù),分成4個(gè)字段,每個(gè)字段8位。 

(2)三類主要的網(wǎng)絡(luò)地址 

我們知道,從LAN到WAN,不同種類網(wǎng)絡(luò)規(guī)模相差很大,必須區(qū)別對(duì)待。因此按網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大小,將網(wǎng)絡(luò)地址分為主要的三類,如下: 

A類:  

0 1 2 3 8 16 24  

3 1 0網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)  

B類:  

1 0網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)  

C類:  

1 1 0網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào) 

A類地址用于少量的(最多27個(gè))主機(jī)數(shù)大于216的大型網(wǎng),每個(gè)A類網(wǎng)絡(luò)可容納最多224臺(tái)主機(jī);B類地址用于主機(jī)數(shù)介于28~216之間數(shù)量不多不少的中型網(wǎng),B類網(wǎng)絡(luò)最多214個(gè);C類地址用于每個(gè)網(wǎng)絡(luò)只能容納28臺(tái)主機(jī)的大量小型網(wǎng),C類網(wǎng)絡(luò)最多221個(gè)。 

除了以上A、B、C三個(gè)主類地址外,還有另外兩類地址,如下:  

D類:  

1 1 1 0多目地址 

 E類:  

1 1 1 1 0留待后用  

其中多目地址(multicast address)是比廣播地址稍弱的多點(diǎn)傳送地址,用于支持多目傳輸技術(shù)。E類地址用于將來的擴(kuò)展之用。 

(3)TCP/IP規(guī)定網(wǎng)絡(luò)地址 

除了一般地標(biāo)識(shí)一臺(tái)主機(jī)外,還有幾種具有特殊意義的特殊形式。 

*廣播地址 

TCP/IP規(guī)定,主機(jī)號(hào)全為“1”的網(wǎng)絡(luò)地址用于廣播之用,叫做廣播地址。所謂廣播,指同時(shí)向網(wǎng)上所有主機(jī)發(fā)送報(bào)文。 

*有限廣播 

前面提到的廣播地址包含一個(gè)有效的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào),技術(shù)上稱為直接廣播(directed boradcasting)地址。在網(wǎng)間網(wǎng)上的任何一點(diǎn)均可向其他任何網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行直接廣播,但直接廣播有一個(gè)缺點(diǎn),就是要知道信宿網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)。 

有時(shí)需要在本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部廣播,但又不知道本網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)號(hào)。TCP/IP規(guī)定,32比特全為“1”的網(wǎng)間網(wǎng)地址用于本網(wǎng)廣播,該地址叫做有限廣播地址(limited broadcast address)。 

*“0”地址 

TCP/IP協(xié)議規(guī)定,各位全為“0”的網(wǎng)絡(luò)號(hào)被解釋成“本”網(wǎng)絡(luò)。 

*回送地址 

A類網(wǎng)絡(luò)地址127是一個(gè)保留地址,用于網(wǎng)絡(luò)軟件測(cè)試以及本地機(jī)進(jìn)程間通信,叫做回送地址(loopback address)。無論什么程序,一旦使用回送地址發(fā)送數(shù)據(jù),協(xié)議軟件立即返回之,不進(jìn)行任何網(wǎng)絡(luò) 

傳輸。 

TCP/IP協(xié)議規(guī)定,一、含網(wǎng)絡(luò)號(hào)127的分組不能出現(xiàn)在任何網(wǎng)絡(luò)上;二、主機(jī)和網(wǎng)關(guān)不能為該地址廣播任何尋徑信息。由以上規(guī)定可以看出,主機(jī)號(hào)全“0”全“1”的地址在TCP/IP協(xié)議中有特殊含義,不能用作一臺(tái)主機(jī)的有效地址。  

二、子網(wǎng)掩碼 

(1)子網(wǎng)TCP/IP網(wǎng)間網(wǎng)技術(shù)產(chǎn)生于大型主流機(jī)環(huán)境中,它能發(fā)展到今天的規(guī)模是當(dāng)初的設(shè)計(jì)者們始料未及的。網(wǎng)間網(wǎng)規(guī)模的迅速擴(kuò)展對(duì)IP地址模式的威脅并不是它不能保證主機(jī)地址的唯一性,而是會(huì)帶來兩方面的負(fù)擔(dān):第一,巨大的網(wǎng)絡(luò)地址管理開銷;第二,網(wǎng)關(guān)尋徑急劇膨脹。其中第二點(diǎn)尤為突出,尋徑表的膨脹不僅會(huì)降低網(wǎng)關(guān)尋徑效率(甚至可能使尋徑表溢出,從而造成尋徑故障),更重要的是將增加內(nèi)外部路徑刷新時(shí)的開銷,從而加重網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)。 

因此,迫切需要尋求新的技術(shù),以應(yīng)付網(wǎng)間網(wǎng)規(guī)模增長帶來的問題。仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn),網(wǎng)間網(wǎng)規(guī)模的增長在內(nèi)部主要表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)地址的增減,因此解決問題的思路集中在:如何減少網(wǎng)絡(luò)地址。于是IP網(wǎng)絡(luò) 

地址的多重復(fù)用技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。通過復(fù)用技術(shù),使若干物理網(wǎng)絡(luò)共享同一IP網(wǎng)絡(luò)地址,無疑將減 

少網(wǎng)絡(luò)地址數(shù)。 

子網(wǎng)編址(subnet addressing)技術(shù),又叫子網(wǎng)尋徑(subnet routing),英文簡稱subnetting,是最廣泛使用的IP網(wǎng)絡(luò)地址復(fù)用方式,目前已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,并成為IP地址模式的一部分。 

一般的,32位的IP地址分為兩部分,即網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào),我們分別把他們叫做IP地址的“網(wǎng)間網(wǎng)部分”和“本地部分”。子網(wǎng)編址技術(shù)將本地部分進(jìn)一步劃分為“物理網(wǎng)絡(luò)”部分和“主機(jī)”部分,如圖: 

網(wǎng)間網(wǎng)部分物理網(wǎng)絡(luò)主機(jī) 

|←網(wǎng)間網(wǎng)部分→|←────本地部分─────→|  

其中“物理網(wǎng)絡(luò)”用于標(biāo)識(shí)同一IP網(wǎng)絡(luò)地址下的不同物理網(wǎng)絡(luò),既是“子網(wǎng)”。 

(2)子網(wǎng)掩碼IP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:每一個(gè)使用子網(wǎng)的網(wǎng)點(diǎn)都選擇一個(gè)32位的位模式,若位模式中的某位置1,則對(duì)應(yīng)IP地址中的某位為網(wǎng)絡(luò)地址(包括網(wǎng)間網(wǎng)部分和物理網(wǎng)絡(luò)號(hào))中的一位;若位模式中的 

某位置0,則對(duì)應(yīng)IP地址中的某位為主機(jī)地址中的一位。例如位模式: 

11111111 11111111 11111111 00000000中,前三個(gè)字節(jié)全1,代表對(duì)應(yīng)IP地址中最高的三個(gè)字節(jié)為網(wǎng)絡(luò)地址;后一個(gè)字節(jié)全0,代表對(duì)應(yīng)IP地址中最后的一個(gè)字節(jié)為主機(jī)地址。這種位模式叫做子網(wǎng)模(subnet mask)或“子網(wǎng)掩碼”。 

為了使用的方便,常常使用“點(diǎn)分整數(shù)表示法”來表示一個(gè)IP地址和子網(wǎng)掩碼,例如B類地址子網(wǎng)掩碼(11111111 11111111 1111111100000000)為: 

255.255.25.0 IP協(xié)議關(guān)于子網(wǎng)掩碼的定義提供一種有趣的靈活性,允許子網(wǎng)掩碼中的“0”和“1”位不連續(xù)。但是,這樣的子網(wǎng)掩碼給分配主機(jī)地址和理解尋徑表都帶來一定困難,并且,極少的路由器支持在子網(wǎng)中使用低序或無序的位,因此在實(shí)際應(yīng)用中通常各網(wǎng)點(diǎn)采用連續(xù)方式的子網(wǎng)掩碼。像255.255.255.64和255.255.255.160等一類的子網(wǎng)掩碼不推薦使用。 

(3)子網(wǎng)掩碼與IP地址 子網(wǎng)掩碼與IP地址結(jié)合使用,可以區(qū)分出一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)。 

例如:有一個(gè)C類地址為: 

192.9.200.13其缺省的子網(wǎng)掩碼為: 

255.255.255.0則它的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)可按如下方法得到: 

①將IP地址192.9.200.13轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制11000000 00001001 11001000 00001101 

②將子網(wǎng)掩碼255.255.255.0轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制11111111 11111111 11111111 00000000 

③將兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)邏輯與(AND)運(yùn)算后得出的結(jié)果即為網(wǎng)絡(luò)部分 

11000000 00001001 11001000 00001101 AND 11111111 11111111 11111111 00000000 

 11000000 00001001 11001000 00000000結(jié)果為192.9.200.0,即網(wǎng)絡(luò)號(hào)為192.9.200.0。 

④將子網(wǎng)掩碼取反再與IP地址邏輯與(AND)后得到的結(jié)果即為主機(jī)部分 

11000000 00001001 11001000 00001101 AND 00000000 00000000 00000000 11111111= 

 00000000 00000000 00000000 00001101結(jié)果為0.0.0.13,即主機(jī)號(hào)為13。 

(4)子網(wǎng)掩碼與IP地址子網(wǎng)掩碼與IP地址結(jié)合使用,可以區(qū)分出一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)。 

例如:有一個(gè)C類地址為: 

192.9.200.13 其缺省的子網(wǎng)掩碼為: 

255.255.255.0 則它的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)可按如下方法得到: 

①將IP地址192.9.200.13轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制11000000 00001001 11001000 00001101  

②將子網(wǎng)掩碼255.255.255.0轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制11111111 11111111 11111111 00000000 

③將兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)邏輯與(AND)運(yùn)算后得出的結(jié)果即為網(wǎng)絡(luò)部分 

11000000 00001001 11001000 00001101 AND 11111111 11111111 11111111  

00000000 11000000 00001001 11001000 00000000結(jié)果為192.9.200.0,即網(wǎng)絡(luò)號(hào)為192.9.200.0。 

④將子網(wǎng)掩碼取反再與IP地址邏輯與(AND)后得到的結(jié)果即為主機(jī)部分 

11000000 00001001 11001000 00001101 AND 00000000 00000000 00000000  

11111111 00000000 00000000 00000000 00001101 結(jié)果為0.0.0.13,即主機(jī)號(hào)為13。 

三、子網(wǎng)劃分與實(shí)例根據(jù)以上分析,建議按以下步驟和實(shí)例定義子網(wǎng)掩碼。 

1、將要?jiǎng)澐值淖泳W(wǎng)數(shù)目轉(zhuǎn)換為2的m次方。如要分8個(gè)子網(wǎng),8=23。 

2、取上述要?jiǎng)澐肿泳W(wǎng)數(shù)的2的m次方的冪。如23,即m=3。 

3、將上一步確定的冪m按高序占用主機(jī)地址m位后轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制。如m為3 則是11100000,轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制為224,即為最終確定的子網(wǎng)掩碼。如果是C類網(wǎng),則子網(wǎng)掩碼為255.255.255.224;如果是B類網(wǎng),則子網(wǎng)掩碼為255.255.224.0;如果是C類網(wǎng),則子網(wǎng)掩碼為255.224.0.0。 

在這里,子網(wǎng)個(gè)數(shù)與占用主機(jī)地址位數(shù)有如下等式成立:2m=n。其中,m表示占用主機(jī)地址的位數(shù);n表示劃分的子網(wǎng)個(gè)數(shù)。根據(jù)這些原則,將一個(gè)C類網(wǎng)絡(luò)分成4個(gè)子網(wǎng)。若我們用的網(wǎng)絡(luò)號(hào)為192.9.200,則該C類網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)IP地址就是192.9.200.1~192.9.200.254(因?yàn)槿?”和全“1”的主機(jī)地址有特殊含義,不作為有效的IP地址),現(xiàn)將網(wǎng)絡(luò)劃分為4個(gè)部分,按照以上步驟: 

4=22,取22的冪,即2,則二進(jìn)制為11,占用主機(jī)地址的高序位即為11000000,轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制為192。這樣就可確定該子網(wǎng)掩碼為:192.9.200.192,4個(gè)子網(wǎng)的IP地址范圍分別為: 

二進(jìn)制十進(jìn)制  

① 11000000 00001001 11001000 00000001  

11000000 00001001 11001000 00111110  

192.9.200.1  

192.9.200.62  

② 11000000 00001001 11001000 01000001  

11000000 00001001 11001000 01111110  

192.9.200.65  

192.9.200.126  

③ 11000000 00001001 11001000 10000001  

11000000 00001001 11001000 10111110  

192.9.200.129  

192.9.200.190  

④ 11000000 00001001 11001000 11000001  

11000000 00001001 11001000 11111110  

192.9.200.193  

192.9.200.254  

在此列出A、B、C三類網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)數(shù)目與子網(wǎng)掩碼的轉(zhuǎn)換表,以供參考。 

A類:  

子網(wǎng)數(shù)目 
 占用位數(shù) 
 子網(wǎng)掩碼 
 子網(wǎng)中主機(jī)數(shù) 
  

 1 
 255.128.0.0 
 8,388,606 
  

 2 
 255.192.0.0 
 4,194,302 
  

 3 
 255.224.0.0 
 2,097,150 
  
16 
 4 
 255.240.0.0 
 1,048,574 
  
32 
 5 
 255.248.0.0 
 524,286 
  
64 
 6 
 255.252.0.0 
 262,142 
  
128 
 7 
 255.254.0.0 
 131,070 
  
128 
 8 
 255.255.0.0 
 65,534 
  

B類:  

子網(wǎng)數(shù)目 
 占用位數(shù) 
 子網(wǎng)掩碼 
 子網(wǎng)中主機(jī)數(shù)  
  

 1 
 255.255.128.0 
 32766 
  

 2 
 255.255.192.0 
 16382 
  

 3 
 255.255.224.0 
 8190 
  
16 
 4 
 255.255.240.0 
 4094 
  
32 
 5 
 255.255.248.0 
 2046 
  
64 
 6 
 255.255.252.0 
 1022 
  
128 
 7 
 255.255.254.0 
 510 
  
256 
 8 
 255.255.255.0 
 254 
  

C類:  

子網(wǎng)數(shù)目 
 占用位數(shù) 
 子網(wǎng)掩碼 
 子網(wǎng)中主機(jī)數(shù) 
  

 1 
 255.255.255.128 
 126 
  

 2 
 255.255.255.192 
 62 
  

 3 
 255.255.255.224 
 30 
  
16 
 4 
 255.255.255.240 
 14 
  
32 
 5 
 255.255.255.248 
 6 
  
64 
 6 
 255.255.255.252 
 2 

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