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网络知识介绍

发布者: 原生编写 | 发布时间: 2018-08-11 | 浏览次数: 58

网络知识介绍


1、 基本知识介绍


1.1 网络中的每一个主机或路由器至少有一个IP地址;


   在Internet中不允许有两个设备具有同样的IP地址;


1.2 IP地址采用分层结构;


   IP地址是由网络号(net ID)与主机号(host ID)两部分组成的。


 3-1.gif


1.3 IP地址的分类


   IP地址长度为32位,点分十进制(dotted decimal)地址;


   采用x.x.x.x的格式来表示,每个x为8位,每个x的值为0~255(例如 202.113.29.119);


   根据不同的取值范围,IP地址可以分为五类;


   IP地址中的前5位用于标识IP地址的类别:


     A类地址的第一位为0;


     B类地址的前两位为10;


     C类地址的前三位为110;


     D类地址的前四位为1110;


     E类地址的前五位为11110。


3-2.gif

 


 


2、一个C类地址划分为几个子网


   一个C类地址是由24位的网络号与8位的主机号组成。如果一个单位得到一个C类IP地址,那么它可以在一个单独的网络中为254个主机与路由器分配IP地址。但是,如果该组织希望有更多的子网,那么他们同样需要进行子网地址划分的工作。


   例如:一个机关网络的管理者从网络管理中心获得一个C类IP地址:212.26.220.0,该机关网络是由5个子网组成。


   该网络需要有5个子网,如果考虑到2个作为保留的特殊地址,那么需要子网号的总数为7。显然,选择子网号位长为3即可满足用户要求。


   划分子网后的地址结构如下面所示。我们选择使用子网掩码255.255.255.224,那么子网划分后的IP地址的子网号为3位,主机号为5位,其结构应该为:3位的子网号表示该机关网络允许有6个子网,5位的主机号表示每个子网上可以有30台主机。




子网掩码:255.255.255.0


C类地址:


3-3.jpg


(a)未划分子网


子网掩码:255.255.255.224


C类掩址:

3-4.jpg

   

(b)划分子网


使用在以上子网划分的方案中,该机关网络可用的IP地址为:


子网1:212.26.220.33~212.26.220.62


子网2:212.26.220.65~212.26.220.94


子网3:212.26.220.97~212.26.220.126


子网4:212.26.220.129~212.26.220.158


子网5:212.26.220.161~212.26.220.190


子网6:212.26.220.193~212.26.220.222


理解:子网id的变化为:001 010 011 100 101 110 六种(除去000 和 111) 


    子网主机id的变化为: 00001 00010 00011 00100 00101 00110 00111 01000 ... 11110 30种 (除去 00000 和 11111)


那么:各子网的范围是 子网id + 子网主机id最小值 ---- 子网id + 子网主机id最大值。


3、如何根据主机的IP地址判断是否属于同一个子网


   在很多情况下需要根据两个主机的IP地址判断是否属于同一个子网。判断两台主机是不是在同一个子网中,其标准是看它们的子网地址是不是相同。在比较中需要将它们的地址用二进制形式表示。


   例如,主机1与主机2的IP地址分别为156.26.27.71、156.26.27.110的主机,子网掩码为255.255.255.192判断它们是不是在同一个子网上。


   解决的方法是:首先用二进制方式写出它们的IP地址:


主机1:10010010.00011010.00011011.01000111


主机2:10010010.00011010.00011011.01101110


   在一个子网中,所有的主机都具有相同的子网掩码。当我们知道子网中一台主机的IP地址与子网掩码,将IP地址与子网掩码按位做与(AND)运算,其结果即为为该主机所在子网的子网号。可以将主机1的IP地址与子网掩码按位做与运算:


主机1的IP地址:10010010.00011010.00011011.01000111

子网掩码:11111111.11111111.11111111.11000000

与运算结果:10010010.00011010.00011011.01000000


   同样,我们也可以对主机2的IP地址156.26.27.110与子网掩码的二进制数,按位做与运算:


主机2的IP地址:10010010.00011010.00011011.01101110

子网掩码:11111111.11111111.11111111.11000000

与运算结果:10010010.00011010.00011011.01000000


   从与运算的结果看,它的子网也是0001101101。这就说明:主机1与主机2的网络号与子网号都相同,因此它们属于同一个子网。


   但是,也不是所有IP地址在表面很相近的主机一定是属于同一个子网的。


   例如:主机3与主机4的IP地址分别为156.26.101.88、156.26.101.132,使用子网掩码也是255.255.255.192。首先用二进制方式写出它们的IP地址:


主机3:10010010.00011010.01100101.01011000


主机4:10010010.00011010.01100101.10101110


   根据以上方法进行比较,发现主机3的子网地址为0110010101,而主机4的子网地址为0110010110。那么,尽管二者的网络号相同,但是由于子网号不同,可以判断两台主机不在同一个子网中。


   相同的子网掩码,不一定是一个子网。


4、可变长度子网掩码


   在某种情况下,需要我们在子网划分时,子网号的长度是不同的。IP协议允许使用变长子网的划分。


   例如某个公司申请了一个整个C类202.60.31.0的IP地址空间。该公司有100名员工在销售部门工作,50名员工在财务部门工作,50名员工在设计部门工作。要求我们为销售部门、财务部门与设计部门分别组建子网。


   针对这种情况,我们可以通过可变长度子网掩码(VLSM)技术,将一个C类IP地址分为3个部分,其中子网1的地址空间是子网2与子网3的地址空间的两倍。那么,我们首先可以使用子网掩码为255.255.255.128将一个C类IP地址划分为两半。在二进制计算中,运算过程是:


3-5.jpg


   运算结果表明:我们可以将202.60.31.1~202.60.31.126作为了网1的IP地址,而将余下的部分进一步划分为两半。由于202.60.31.127第4个字节是全1,被保留作为广播地址,不能使用权用,子网1与子网2、子网3的地址空间交界点在202.60.31.128,可以使用子网掩码255.255.255.192。子网2与子网3的地址空间的计算过程为:


3-6.jpg


   现在我欠可以将平分后的两个较小的地址空间分配给子网2与子网3。对于子网2来说,第一个可用的地址是202.60.31.129,最后的一个可用的地址 202.60.31.190。子网2的第一个可用的地址是202.60.31.129到202.60.31.190。


   因为下一个地址202.60.31.191中191是全1的地址,需要留做广播地址。接下来的一个地址是202.60.31.192,它是子网3的第一个地址。那么,子网3的IP地址应该是从202.60.31.193到202.60.31.254。所以,采用变长子网的划分的三个子网的IP地址分别为:


子网1:202.60.31.1 ~ 202.60.31.126;


子网2:202.60.31.129 ~ 202.60.31.190;


子网3:202.60.31.193 ~ 202.60.31.254。


   其中:子网1使用的子网掩码为255.255.255.128,允许使用的IP地址数为126个;子网2与子网3的子网掩码为255.255.255.129(两个子网相同的掩码),它们可以使用的IP地址数分别为61个。该方案可以满足公司的要求。


5、无类域间路由的超网掩码


1、为什么在研究无类域间路由技术?


A、IP地址的有效利用率问题。


   即使我们在划分子网地址空间,IP地址的有效利用率问题总是存在的,并且我们会发现B类IP地址空间无效消耗问题比较突出。


B、路由器工作交率问题。


   希望IP地址空间的利用率能够接近50%。一种拒绝任何申请B类IP地址空间的要求,除非它的主机数量已经接近6万台。


   另外一种方法是为它分配多个C类IP地址。这种方法带来一个新的问题,那就是如果分配给它一个B类IP地址的话,那么在主干路由表中只需要保存1条该网络的路由纪录;如果分配给这个网络16个C类IP地址,那么即使它们的路径相同,在主干路由表中也需要保存16条该路由纪录。这将给主干路由器带来额外负荷。


   因此,无类域间路由技术需要在提高IP地址利用率与减少主干路由器负荷两个方面取得平衡。无类域间路由技术也称超网技术。


2、无类域间路由技术支持多个C类IP地址在逻辑上归并到单一的网络中,并且在路由表中使用一项来标识这些C类的IP地址。


   例如:一个公司需要为254个以上的主机或路由由器分配地址。那么他们就需要申请两个完整的C类IP地址如215.60.30.0与215.60.31.0,选择255.255.254.0作为子网掩码,这样就可以将两个C类IP地址空间合并起来使用。


   在通常的子网划分过程中,我们是借用IP地址中的主机号位,作为子网的子网号,而在无类域间路由的地址空间分配中,采用与其相反的思路,我们是借用了IP地址中的网络号位,通过选择合适的超网掩码,使得多个C类IP空间在逻辑上属于同一个网络。下图给出了子网掩码与超网掩码的区别。同时,我们也可以看出:借用网络号位数的多少取决于需要将多少个C类IP地址合并在一个超网中。


3-9.jpg

3-10.jpg


  

(a)    划分子网



3-11.jpg



3-12.jpg

  

(b)构成超网


   我们可以用例子中两个C类IP地址215.60.30.0与215.60.31.0与子网掩码255.255.254.0的运算过程来说明这个问题。


   已知第1个C类IP地址空间为215.60.30.0,子网掩码255.255.254.0,求它的网络地址:


3-13.jpg

   已知第2个C类IP地址空间为215.60.31.0,子网掩码255.255.254.0,求它的网络地址:


3-14.jpg

   计算结果,两个子网的网络地址都是215.60.30.0,说明它们同属于一个逻辑的网络。


 


 “IP地址/ 数字” 是什么意思?


答:数字是子网掩码位(数),例如 192.168.5.12 / 21  ,说明子网掩码由21个1组成,即 子网掩码是:


11111111 11111111 11111000 00000000  ,也就是255.255.248.0.

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