5.3 IP地址
5章网络层-IP地址划分及路由选择在线教学直播回放
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5.3.1 网络地址概念
•回顾：名字、地址（在哪里）与路径（如何找到）区别？
•MAC地址（网卡地址）-物理地址-链路层地址
•IP地址-网络层地址，路由器寻址用，逻辑地址，可由网管人员/软件设置
•网络接口：IP标识主机或路由器与网络的接口，分配给网络接口的逻辑地址
网络接口与IP地址的关系
IP地址发展阶段划分
5.3.2 标准分类IP地址
IP地址分配
•① IP地址是分配给网络接口的
•②为多归属主机的每一个网络接口分配相应的IP地址（路由器）
•③为一个网络接口分配多个IP地址，多网化或二级地址管理（服务器）
IP地址的分类
IP地址采用分层结构，IPv4由分组头和数据组成
•C类IP地址是从：192.0.0.0～223.255.255.255；
•网络号长度为21位，允许有221=2097152个；
•主机号长度为8位，每个C类网络的主机地址数最多为28=256个，一个地址块实际允许连接254个主机或路由器；
•C类IP地址适用于一些小公司与普通的研究机构。
5.3.3 划分子网的三级地址结构
1.IP地址的有效利用率与路由器的工作效率问题
•子网（subnet） 将一个大的网络划分成几个较小的网络，而每一个网络都有其自己的子网地址；
借用主机号的一部分作为子网的子网号，划分出更多子网IP地址，对外部路由器的寻址没有影响。
•超网（supernet）
将一个组织所属的几个C类网络合并成为一个更大地址范围的逻辑网络。
2.子网划分实例
划分前 划分后
对路由器寻址没有影响，三个子网应放何种设备？
解析：
•第一级网络号定义了网点的位置，即哪一个网络-地理行政区划
•子网号定义了物理子网；网络中的那个区域-局域网
•主机号定义了主机和路由器到物理网络的连接-主机
•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。
子网掩码表示方法：32位 网络号与子网号置1，主机号置0。用于从IP地址中提出子网号-本地控制路由器
3.默认子网掩码
•A类 255.0.0.0
•B类 255.255.0.0
•C类 255.255.255.0
•学校目前使用C类 作为掩码
掩码运算 ：判断网络号与主机号
二进制的IP地址与掩码按位进行“与” 运算的过程，用于判别是否划分子网、是否在同一子网内。
IP地址的比较
| 类 | 网络号/位 | 主机号/位 | IP地址分布 |
| A | 0/7 | 24 | 1.0.0.0～127.255.255.255 |
| B | 10/14 | 16 | 128.0.0.0～191.255.255.255 |
| C | 110/21 | 8 | 192.0.0.0～223.255.255.255 |
| D | 1110/28 | 多播地址28位 | 224.0.0.0～239.255.255.255 |
| 意义 | 划分子网数 | 接入主机数 | 二进制数—十进制数 |
3.子网划分设计题
•例：一个大型跨国公司的管理者从网络管理中心获得 一个A类IP地址121.0.0.0，需要划分1000个子网。
分析：
（1）计算借用的主机号位数
需要有1 000个物理网络，加上主机号全 0和全1的两种特殊地址，子网数量至少为1002；
2x≥1002 x=10
选择子网号的位长为10，可以用来分配的子网最多为1024，满足用户要求。
（2）计算子网掩码地址
（3）写出个子网IP地址的分布区间
先写出二进制IP然后计算出对应的十进制IP
（4）绘制拓扑图
4.可变长度子网掩码VLSM技术
特殊情况下，子网划分时考虑不同的子网长度，关键在于子网掩码选择。
划分为子网的CRID网络，各个子网长度/接入主机数量是不同的。
•阅读教材224-227页，设计子网划分办法
•是局域网IP地址划分的技术依据
5.3.4 CIDR：无类别域间路由
•可变子网掩码基础上，提出无类别域间路由CIDR，已成为IP地址划分Internet标准协议，特征：
•剩余IP地址按大小块来分配
•网络前缀/主机号标示，不能从地址本身判断网络号长度。
200.16.23.1/20 =11001000 00010000 00010111 00000001
•网络前缀相同且连续的IP地址组成一个CIDR地址块
•CIDR由块起始地址与前缀组成200.16.23.0/20
主机号全为0、1的地址不能使用
例题解析
210.16.23.1/20
-前20位是网络号，剩下是主机号，可接入主机数212（4096）个，多用于C类地址
´主机号全为0的地址-210.16.23.0，全为1地址-210.16.23.255，可用地址210.16.23.1-254´自己阅读教材相关内容，熟悉表5-3，很实用
例题1：
一个B类地址划分为64个子网的例子
划分技术思路：子网数量划分取决于网络号位数、可接入主机数量取决于可利用的主机号位数。子网地址就是计算子网掩码地址-网络号全为1、主机号全为0的IP地址数。
划分子网计算：
①借用主机位计算：2x=64
② X=6
③借用6位主机位，画出地址图与地址分布
例题2 校园网CRID地址块划分
2x≥8,掩码，地址块，借用主机3位，网络位为23、可分成8个子网。分布
划分CIDR地址块后的校园网结构
注意：局域网设计中通常考虑用户网络数量需求，科学划分子网，望认真阅读教材子网数量划分习题
补充资料：CIDR及对应的掩码
| CIDR | 对应的掩码 |
| /8 | 255.0.0.0 |
| /9 | 255.128.0.0 |
| /10 | 255.192.0.0 |
| /11 | 255.224.0.0 |
| /12 | 255.240.0.0 |
| /13 | 255.248.0.0 |
| /14 | 255.252.0.0 |
| /15 | 255.254.0.0 |
| /16 | 255.255.0.0 |
| /17 | 255.255.128.0 |
| /18 | 255.255.192.0 |
| /19 | 255.255.224.0 |
| /20 | 255.255.240.0 |
| /21 | 255.255.248.0 |
| /22 | 255.255.252.0 |
| /23 | 255.255.254.0 |
| /24 | 255.255.255.0 |
| /25 | 255.255.255.128 |
| /26 | 255.255.255.192 |
| /27 | 255.255.255.224 |
| /28 | 255.255.255.240 |
| /29 | 255.255.255.248 |
| /30 | 255.255.255.252 |
5.3.5 网络地址转换NAT
NAT概念
一种内部专用IP地址与一个外部全局IP地址一一对应的技术。
基本结构
无线路由器结构：DHCP+NAT
ISP使用NAT技术的结构示意图
NAT工作过程示意图
