網絡知識介紹

1、 基本知識介紹

1．1 網絡中的每一個主機或路由器至少有一個IP地址；

   在Internet中不允許有兩個設備具有同樣的IP地址；

1．2 IP地址采用分層結構；

   IP地址是由網絡號（net ID）與主機號（host ID）兩部分組成的。

1.3 IP地址的分類

   IP地址長度為32位，點分十進制（dotted decimal）地址；

   采用x.x.x.x的格式來表示，每個x為8位，每個x的值為0～255（例如 202.113.29.119）；

   根據不同的取值范圍，IP地址可以分為五類；

   IP地址中的前5位用于標識IP地址的類別：

     A類地址的第一位為0；

     B類地址的前兩位為10；

     C類地址的前三位為110；

     D類地址的前四位為1110；

     E類地址的前五位為11110。

2、一個C類地址劃分為幾個子網

   一個C類地址是由24位的網絡號與8位的主機號組成。如果一個單位得到一個C類IP地址，那么它可以在一個單獨的網絡中為254個主機與路由器分配IP地址。但是，如果該組織希望有更多的子網，那么他們同樣需要進行子網地址劃分的工作。

   例如：一個機關網絡的管理者從網絡管理中心獲得一個C類IP地址：212.26.220.0，該機關網絡是由5個子網組成。

   該網絡需要有5個子網，如果考慮到2個作為保留的特殊地址，那么需要子網號的總數為7。顯然，選擇子網號位長為3即可滿足用戶要求。

   劃分子網后的地址結構如下面所示。我們選擇使用子網掩碼255.255.255.224，那么子網劃分后的IP地址的子網號為3位，主機號為5位，其結構應該為：3位的子網號表示該機關網絡允許有6個子網，5位的主機號表示每個子網上可以有30臺主機。

子網掩碼：255.255.255.0

C類地址：

（a）未劃分子網

子網掩碼：255.255.255.224

C類掩址：

（b）劃分子網

使用在以上子網劃分的方案中，該機關網絡可用的IP地址為：

子網1：212.26.220.33～212.26.220.62

子網2：212.26.220.65～212.26.220.94

子網3：212.26.220.97～212.26.220.126

子網4：212.26.220.129～212.26.220.158

子網5：212.26.220.161～212.26.220.190

子網6：212.26.220.193～212.26.220.222

理解：子網id的變化為：001 010 011 100 101 110 六種（除去000 和 111） 

    子網主機id的變化為： 00001 00010 00011 00100 00101 00110 00111 01000 ... 11110 30種 (除去 00000 和 11111)

那么：各子網的范圍是 子網id + 子網主機id最小值 ---- 子網id + 子網主機id最大值。

3、如何根據主機的IP地址判斷是否屬于同一個子網

   在很多情況下需要根據兩個主機的IP地址判斷是否屬于同一個子網。判斷兩臺主機是不是在同一個子網中，其標準是看它們的子網地址是不是相同。在比較中需要將它們的地址用二進制形式表示。

   例如，主機1與主機2的IP地址分別為156.26.27.71、156.26.27.110的主機，子網掩碼為255.255.255.192判斷它們是不是在同一個子網上。

   解決的方法是：首先用二進制方式寫出它們的IP地址：

主機1：10010010.00011010.00011011.01000111

主機2：10010010.00011010.00011011.01101110

   在一個子網中，所有的主機都具有相同的子網掩碼。當我們知道子網中一臺主機的IP地址與子網掩碼，將IP地址與子網掩碼按位做與（AND）運算，其結果即為為該主機所在子網的子網號?？梢詫⒅鳈C1的IP地址與子網掩碼按位做與運算：

主機1的IP地址：10010010.00011010.00011011.01000111

子網掩碼：11111111.11111111.11111111.11000000

與運算結果：10010010.00011010.00011011.01000000

   同樣，我們也可以對主機2的IP地址156.26.27.110與子網掩碼的二進制數，按位做與運算：

主機2的IP地址：10010010.00011010.00011011.01101110

子網掩碼：11111111.11111111.11111111.11000000

與運算結果：10010010.00011010.00011011.01000000

   從與運算的結果看，它的子網也是0001101101。這就說明：主機1與主機2的網絡號與子網號都相同，因此它們屬于同一個子網。

   但是，也不是所有IP地址在表面很相近的主機一定是屬于同一個子網的。

   例如：主機3與主機4的IP地址分別為156.26.101.88、156.26.101.132，使用子網掩碼也是255.255.255.192。首先用二進制方式寫出它們的IP地址：

主機3：10010010.00011010.01100101.01011000

主機4：10010010.00011010.01100101.10101110

   根據以上方法進行比較，發現主機3的子網地址為0110010101，而主機4的子網地址為0110010110。那么，盡管二者的網絡號相同，但是由于子網號不同，可以判斷兩臺主機不在同一個子網中。

   相同的子網掩碼，不一定是一個子網。

4、可變長度子網掩碼

   在某種情況下，需要我們在子網劃分時，子網號的長度是不同的。IP協議允許使用變長子網的劃分。

   例如某個公司申請了一個整個C類202.60.31.0的IP地址空間。該公司有100名員工在銷售部門工作，50名員工在財務部門工作，50名員工在設計部門工作。要求我們為銷售部門、財務部門與設計部門分別組建子網。

   針對這種情況，我們可以通過可變長度子網掩碼（VLSM）技術，將一個C類IP地址分為3個部分，其中子網1的地址空間是子網2與子網3的地址空間的兩倍。那么，我們首先可以使用子網掩碼為255.255.255.128將一個C類IP地址劃分為兩半。在二進制計算中，運算過程是：

   運算結果表明：我們可以將202.60.31.1～202.60.31.126作為了網1的IP地址，而將余下的部分進一步劃分為兩半。由于202.60.31.127第4個字節是全1，被保留作為廣播地址，不能使用權用，子網1與子網2、子網3的地址空間交界點在202.60.31.128，可以使用子網掩碼255.255.255.192。子網2與子網3的地址空間的計算過程為：

   現在我欠可以將平分后的兩個較小的地址空間分配給子網2與子網3。對于子網2來說，第一個可用的地址是202.60.31.129，最后的一個可用的地址 202.60.31.190。子網2的第一個可用的地址是202.60.31.129到202.60.31.190。

   因為下一個地址202.60.31.191中191是全1的地址，需要留做廣播地址。接下來的一個地址是202.60.31.192，它是子網3的第一個地址。那么，子網3的IP地址應該是從202.60.31.193到202.60.31.254。所以，采用變長子網的劃分的三個子網的IP地址分別為：

子網1：202.60.31.1 ～ 202.60.31.126；

子網2：202.60.31.129 ～ 202.60.31.190；

子網3：202.60.31.193 ～ 202.60.31.254。

   其中：子網1使用的子網掩碼為255.255.255.128，允許使用的IP地址數為126個；子網2與子網3的子網掩碼為255.255.255.129（兩個子網相同的掩碼），它們可以使用的IP地址數分別為61個。該方案可以滿足公司的要求。

5、無類域間路由的超網掩碼

1、為什么在研究無類域間路由技術？

A、IP地址的有效利用率問題。

   即使我們在劃分子網地址空間，IP地址的有效利用率問題總是存在的，并且我們會發現B類IP地址空間無效消耗問題比較突出。

B、路由器工作交率問題。

   希望IP地址空間的利用率能夠接近50%。一種拒絕任何申請B類IP地址空間的要求，除非它的主機數量已經接近6萬臺。

   另外一種方法是為它分配多個C類IP地址。這種方法帶來一個新的問題，那就是如果分配給它一個B類IP地址的話，那么在主干路由表中只需要保存1條該網絡的路由紀錄；如果分配給這個網絡16個C類IP地址，那么即使它們的路徑相同，在主干路由表中也需要保存16條該路由紀錄。這將給主干路由器帶來額外負荷。

   因此，無類域間路由技術需要在提高IP地址利用率與減少主干路由器負荷兩個方面取得平衡。無類域間路由技術也稱超網技術。

2、無類域間路由技術支持多個C類IP地址在邏輯上歸并到單一的網絡中，并且在路由表中使用一項來標識這些C類的IP地址。

   例如：一個公司需要為254個以上的主機或路由由器分配地址。那么他們就需要申請兩個完整的C類IP地址如215.60.30.0與215.60.31.0,選擇255.255.254.0作為子網掩碼，這樣就可以將兩個C類IP地址空間合并起來使用。

   在通常的子網劃分過程中，我們是借用IP地址中的主機號位，作為子網的子網號，而在無類域間路由的地址空間分配中，采用與其相反的思路，我們是借用了IP地址中的網絡號位，通過選擇合適的超網掩碼，使得多個C類IP空間在邏輯上屬于同一個網絡。下圖給出了子網掩碼與超網掩碼的區別。同時，我們也可以看出：借用網絡號位數的多少取決于需要將多少個C類IP地址合并在一個超網中。

(a)    劃分子網

（b）構成超網

   我們可以用例子中兩個C類IP地址215.60.30.0與215.60.31.0與子網掩碼255.255.254.0的運算過程來說明這個問題。

   已知第1個C類IP地址空間為215.60.30.0，子網掩碼255.255.254.0，求它的網絡地址：

   已知第2個C類IP地址空間為215.60.31.0，子網掩碼255.255.254.0，求它的網絡地址：

   計算結果，兩個子網的網絡地址都是215.60.30.0，說明它們同屬于一個邏輯的網絡。

 “IP地址/ 數字” 是什么意思？

答：數字是子網掩碼位（數），例如 192.168.5.12 / 21  ，說明子網掩碼由21個1組成，即 子網掩碼是：

11111111 11111111 11111000 00000000  ，也就是255.255.248.0.