深圳移动官网网站建设,iphone网站,北京改网站,做网站前应该怎么处理目录 网络互联概述网络的定义与分类网络的定义网络的分类 OSI模型和DoD模型网络拓扑结构总线型拓扑结构星型拓扑结构环型拓扑结构 传输介质同轴电缆双绞线光纤 介质访问控制方式CSMA/CD令牌 网络设备网卡集线器交换机路由器总结 IP地址A、B、C类IP地址特殊地址形式 子网与子网掩… 目录 网络互联概述网络的定义与分类网络的定义网络的分类 OSI模型和DoD模型网络拓扑结构总线型拓扑结构星型拓扑结构环型拓扑结构 传输介质同轴电缆双绞线光纤 介质访问控制方式CSMA/CD令牌 网络设备网卡集线器交换机路由器总结 IP地址A、B、C类IP地址特殊地址形式 子网与子网掩码CIDR无域间路由技术 子网划分实例VLSM可变长子网掩码CIDR与VLSM的区别 网络互联概述
网络的定义与分类
网络的定义
所谓网络互联就是把分散分布的各个小网连接起来以构成更大规模的网络系统实现网络间的数据通信、资源共享和协同工作。 基本上来说所谓计算机网络就是利用通信线路和通信设备把计算机连接起来的计算机集合。 计算机网络的目的是实现资源共享可以是打印机、文件、数据库或某个程序、实时通信如QQ、电子邮件或视频会议等
网络的分类
按照网络所覆盖的范围分类
分类定义特点覆盖范围局域网Local Area NetworkLAN通常指在一个较小的地理范围内存在的网络如一个房间、一栋建筑物或者一个单位内通常由一个单位或个人所拥有网络中传输速率很高10~1000Mbps通常很少在局域网内对用户收费。直径1km以下城域网Metropolitan Area NetworkMAN通俗地讲就是分布在一个城市里的网络有时城域网也归类到广域网中1~10km广域网Wide Area NetworkWAN是指分布在不同城市、国家或州的网络数据需要传输的距离远因此线路铺设费用高10km以上
一个计算机网络可以分为资源子网和通信子网两部分。 资源子网中主要是各种计算机可以是常见的PC也可以是大型的服务器通常服务器是服务的提供者而PC等则是资源的使用者 通信子网中包含各种通信设备常见的通信设备有集线器、交换机、路由器还有电信部门中的各种广域网设备和通信线路最常见的通信线路就是双绞线和光纤电话线也可以是通信线路的一部分。
OSI模型和DoD模型
目前有各种各样的网络协议常见的有TCP/IP、IPX/SPX、NetBEUI、AppleTalk等不过最重要的是要记住计算机间只有使用同一网络协议才能通信。网络协议是指为了实现计算机间的通信而设计的一组规则。网络协议3要素语法、语义、语序网络协议分层使得网络协议的各层功能相互独立又相互依赖各层完成各自的功能上层不需要知道下层是如何工作的一层的变化不影响另一层的功能下层为上层服务上层依赖下层完成其功能。ISOInternational Organization for Standardization国际标准化组织制定了大家普遍接受的网络协议七层模型Open System Interconnect即OSI模型开放式互联模型。
物理层这是整个OSI参考模型的最底层它的任务就是提供网络的物理连接。物理层建立在物理介质上它提供的是机械和电气接口主要包括电缆、物理端口和附属设备如双绞线、同轴电缆、接线设备(如网卡等)、RJ-45 接口、串口和并口等都是工作在这个层次的。数据链路层数据链路层建立在物理传输能力的基础上以帧为单位传输数据它的主要任务就是进行数据封装和建立数据链接。具体地讲数据链路层的功能包括建立与释放数据链路连接构成数据链路的数据单元分裂数据链路连接、定界与同步以及检测和恢复流量控制和差错等方面。 封装的数据信息中地址段含有发送节点和接收节点的地址控制段用来表示数据链接的类型数据段含实际要传输的数据差错控制段用来检测传输中帧出现的错误。 网络层网络层属于OSI中的较高层次。从它的名字可以看出它解决的是网络与网络之间的通信问题而不是同一网段内部的事。网络层的主要功能是提供路由即选择到达目标主机的最佳路径并沿该路径传送数据包。传输层传输层解决的是数据在网络之间的传输质量问题它属于较高层。传输层用于提高网络层服务质量提供可靠的端到端的数据传输。会话层会话层利用传输层来提供会话服务。会话可能是一个用户通过网络登录到一台主机或一个正在建立的用于传输文件的会话。会话层的功能主要有会话连接到传输连接的映射、数据传送、会话连接的恢复和释放、会话管理、令牌管理和活动管理。表示层表示层用于数据的表示方式如用于文本文件的ASCII和EBCDIC等。如果通信双方使用不同的数据表示方法它们就不能互相理解。表示层就是用于屏蔽这种不同之处。表示层的功能主要有数据语法转换、语法表示数据加密和数据压缩。应用层这是OSI参考模型的最高层它解决的也是最高层次即程序应用过程中的问题它直接面对用户的具体应用。应用层包含用户应用程序执行通信任务所需要的协议和功能如电子邮件和文件传输等。在这一层中TCP/IP协议中的FTP、SMTP、POP 等协议得到了充分应用。
TCP/IP有自己的四层模型即DoD模型。 在DoD模型中应用层涵盖了OSI模型的应用层、表示层、会话层传输层、网络互联层与OSI模型中的传输层、网络层一一对应网络访问层则涵盖了OSI模型中的数据链路层和物理层。
网络拓扑结构
所谓网络拓扑结构是指计算机是以何种方式连接在一起的。常见的局域网拓扑结构主要有三种总线型、星型、环型。
总线型拓扑结构 所有的计算机连接在同一根总线上如同有线电视。总线型结构中使用的传输介质通常是同电缆粗缆或者细缆。 优点安装简便节省线缆。某一节点的故障一般不会影响到整个网络的通信。 缺点只要有一段线路发生故障整个网络就会瘫痪而且故障点排查很困难某一节点发出的信息可以被所有其他节点收到安全性低当网络的规模发生变化时增减计算机机要先新开网络同轴电缆制作较为麻烦随着集线器和双绞线价格的降低总线型网络已经基本不再使用。
星型拓扑结构 在星型结构中所有的计算机都连接到一个中央设备上。 优点一台计算机所使用的线路如果有故障不会影响到其他计算机故障排除也容易得多容易在网络中增加新的节点通信数据必须经过中心节点中转易于实现网络监控而且由于有集中点管理也集中了工作量要小得多。 缺点中央点的设备故障将会导致整个网络的瘫痪由于需要中央点设备成本较高不过像集线器这样的设备价格很低一般用户都能够承受。 星型结构有一些变种如树型拓扑结构就是由星型结构构成。树型结构实际上是一种层次化的星型结构 优点能够快速将多个星型网络连接在一起易于扩充网络规模。 缺点层级越高的节点故障导致的网络问题越严重。
环型拓扑结构 环型拓扑结构中所有的计算机连成一个封闭的环信号的传输是以接力棒的形式进行的。 优点节省线缆成本低采用令牌的方式使得网络中没有冲突存在,因此适合于网络负载比较大的场合。 缺点增加新的节点比较麻烦必须先中断原来的环才能插入新节点以形成新环所有的计算机共享一个环路数据必须经过所有的节点因此一个节点发生故障会导致整个网络的故障。
传输介质
同轴电缆
同轴电缆的中央是一条单根的铜导线在铜线外是塑料绝缘层绝缘层外有一层铜导线编制的金属网金属网不仅是电路中的一条导线而且起着屏蔽作用有助于减少外部干扰最外一层是防护套起着保护作用。 同轴电缆有粗缆和细缆之分。粗缆就是通常所说的10Base-5细缆就是 10Base-2它们的传输速率都是10Mbps粗缆的传输距离是500m细缆的传输距离是185m。同轴线制作起来相对比较麻烦价格中等屏蔽性能好但由于需要接地并且线的直径较大安装起来不是很容易传输速率仅仅为10Mbps。所以现在的网络已经基本上不使用同轴电缆了。
双绞线 双绞线中的线是双双绞在一起的,在绝缘材料里共有 4 对双绞线同一对线中的两芯线在同一电流回路中任何时候电流的大小相等方向相反。双绞可以减小这一对线对另一对线的电磁干扰,同时也可以减少别的线对产生的电磁干扰对自己的影响。正因为这样在制作双绞线时保证正确的线序是至关重要的。 双绞线有屏蔽双绞线Shielded Twisted PairSTP和非屏蔽双绞线Unshielded Twisted PairUTP之分。由于屏蔽双绞线STP价格高线体积大需要接地安装不便速率也不比非屏蔽双绞线高所以STP现在已经不是很常用了而 UTP则相当普及。
双绞线的分类
按照等级分常用的有3类、5类、6类。
等级速率/Mbps传输距离/m常见用途31010010Base-T5100100100Base-TX610001001000Base-T
按照网线类型分网络线有直通线和交叉线之分。 简单来说直通网线和交叉网线的主要区别在于线缆两端端接时采用的线序标准不同。直通网线的两端均采用T-568A线序标准或T-568B线序标准而交叉网线的一端采用T-568A线序标准另一端采用T-568B线序标准。 T568A排线顺序从左到右依次为白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕。 T568B排线顺序从左到右依次为白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕。
区别
直通就是网络线两头线序的排列是相同的一一对应而交叉线则是线的一端的1、2芯对应另一端的3、6芯。直通网线和交叉网线的应用范围并不相同直通网线常用来连接不同的设备交叉网线用来连接相同的设备。
网线类型常见应用直通线计算机与集线器、计算机和交换机、路由器和集线器、路由器和交换机之间的连接交叉线计算机与计算机、集线器和集线器、交换机和交换机、路由器和计算机之间的连接 光纤
光纤是利用光的全反射原理用光来传输数据的。光纤由纤芯、包层和涂敷层三部分构成。 纤芯光纤的中心部分折射率高于包层光波主要在纤芯中传输。 包层环绕纤芯的区域折射率低于纤芯以提供反射面或光隔离。 涂覆层光纤的最外层结构能够保护光纤表面不受潮湿气体和外力擦伤赋予光纤提高抗微弯性能降低光纤的微弯附加损耗功能。 光纤的分类 光缆的分类 { 按应用场合分 { 室内光缆 室外光缆 按传输性能分 { 单模光缆 多模光缆 按加强筋和护套等是否含金属材料分 { 金属光缆 非金属光缆 按护套形式分 { 塑料护套 综合护套 铠装光缆 按敷设方式分 { 架空 直埋 水下光缆 按成缆结构方式分 { 层绞式 骨架式 束管式 叠带式 光缆的分类\begin{cases} 按应用场合分 \begin{cases} 室内光缆 \\ 室外光缆 \\ \end{cases} \\ 按传输性能分 \begin{cases} 单模光缆 \\ 多模光缆 \\ \end{cases} \\ 按加强筋和护套等是否含金属材料分 \begin{cases} 金属光缆 \\ 非金属光缆 \\ \end{cases} \\ 按护套形式分 \begin{cases} 塑料护套 \\ 综合护套 \\ 铠装光缆 \\ \end{cases} \\ 按敷设方式分 \begin{cases} 架空 \\ 直埋 \\ 水下光缆 \\ \end{cases} \\ 按成缆结构方式分 \begin{cases} 层绞式 \\ 骨架式 \\ 束管式 \\ 叠带式 \\ \end{cases} \\ \end{cases} 光缆的分类⎩ ⎨ ⎧按应用场合分{室内光缆室外光缆按传输性能分{单模光缆多模光缆按加强筋和护套等是否含金属材料分{金属光缆非金属光缆按护套形式分⎩ ⎨ ⎧塑料护套综合护套铠装光缆按敷设方式分⎩ ⎨ ⎧架空直埋水下光缆按成缆结构方式分⎩ ⎨ ⎧层绞式骨架式束管式叠带式 光纤通信的优缺点 优点 (1)频带宽、通信容量大 (2)损耗低、中继距离长 (3)保密性能好 (4)抗电磁干扰 缺点 (1)光纤怕弯曲容易折断 (2)光纤连接困难 (3)光纤通信过程中怕水、怕冰 光纤 VS 铜线 一般我们可以通过电缆和光纤两种方式来接入网络而我们所说的电缆就是通过铜线来传播电信号而光纤主要是传播光信号。 传播速度光纤 ≈ 2.3 × 1 0 8 m / s ≈2.3×10^8m/s ≈2.3×108m/s铜线 ≈ 2 × 1 0 8 m / s ≈2×10^8m/s ≈2×108m/s 传输时延光纤电-光-电铜线 传输距离光纤单模光纤最大传输距离可达100km铜线不超过100m 信号质量光纤铜线 价格光纤铜线
介质访问控制方式
当多台计算机连接在同一传输介质上时不可避免地会产生冲突必须有一种机制来解决这种冲突这就是介质访问控制的目的。介质访问控制是OSI中第二层数据链路层/MAC子层完成的功能有两种介质访问控制方法。
CSMA/CD
CSMA/CDCarrier Sense Multiple Access/Collision Detection意为带冲突检测的多路访问其工作原理可以概括为 “先听后发、边听边发、冲突停止、等待重发”。计算机在开始发送数据前先检查线路上是否有载波信号存在如果有就先放弃过一段时间再尝试重发如果线路空闲计算机就开始发送信号在发送的过程中为了保证信号正确还一边监听是否有冲突产生一旦产生冲突计算机就停止发送信号随机等待一段时间重新开始尝试发送信号。 在CSMA/CD中计算机实际上是执行竞争原则计算机何时能够“抢”到传输介质将是无法预计的。优缺点 优点原理比较简单技术上易实现网络中各工作站处于平等地位 不需集中控制不提供优先级控制。 缺点网络负载增大时发送时间增长发送效率急剧下降。
令牌
和CSMA/CD不一样使用令牌控制介质的访问时计算机在访问介质前要先得到一个令牌。令牌在一个封闭的环中按照一个特定的方向旋转如果计算机没有数据发送时令牌就直接传给下一计算机如果有数据要发送计算机就把令牌拿下把数据发送出去等到确认对方计算机已经收到后把令牌交给下一计算机。每台计算机拿到令牌后可以发送数据的时间是有限的以防止某台计算机长期占住令牌。令牌的机制实际上就是轮流机制由于网络中始终只有一个令牌存在因此网络中不会有冲突存在。 当网络中的计算机数量一定时每台计算机等待令牌的最大时间是可以预测的今牌介质访问控制方式在IBM的令牌环网Token Ring中采用。优缺点 优点在一般情况下这一类网络不会出现冲突问题。 缺点令牌可能损坏或丢失以致所有的站点都在等待并不存在的令牌。相反地网络中也有可能出现两个或多个令牌导致站点在错误的时间发送数据。而上述问题往往是源自硬件的错误尤其是网卡。
网络设备
理解集线器、交换机与路由器 通信子网中有各种各样的网络设备包括网卡、集线器、交换机、路由器等。通常来说网卡、集线器、交换机主要用于构建局域网而路由器则不仅可以用于局域网更多的是用于广域网中。
网卡
网卡(Network Interface CardNIC)也称为网络适配器是计算机和传输介质连接的传输接口它把计算机要发送的数据转换成不同传输介质上所需要的信号。所有的网卡都有一个地址称为MAC地址。MAC地址是共48位的二进制位或是12位的十六进制位 它被写在卡上的一块只读存储器ROM中。 在网络上的每一个计算机都必须拥有一个独一无二的MAC地址没有任何两块被生产出来的网卡拥有同样的地址。这是因为电气电子工程师协会IEEE负责为网络接口控制器网卡销售商分配唯一的MAC地址。MAC地址分成两个部分例如0x0080c81c299612位的十六进制位中的0080c8为网卡生产厂家的编号1c2996为网卡的编号。MAC地址是网卡用来判断数据是否发送给自己的重要依据网卡只会把目的MAC地址为自己的MAC地址的数据广播或组播帧也会接收接收下来交给网络层处理。由于网卡负责帧的发送和接收介质访问控制也是通过网卡来实现的所以说网卡是OSI七层中的第二层即数据链路层设备。 网卡的分类 网卡的分类 { 按速率分 { 10 M b p s 100 M b p s 1000 M b p s 按总线类型分 { I S A 总线已基本不用了 P C I 总线 P C M C I A 总线主要用在笔记本电脑上 按所接的介质类型分 { 双绞线 光纤 无线网卡 网卡的分类\begin{cases} 按速率分 \begin{cases} 10Mbps \\ 100Mbps \\ 1000Mbps \\ \end{cases} \\ 按总线类型分 \begin{cases} ISA总线已基本不用了 \\ PCI总线 \\ PCMCIA总线主要用在笔记本电脑上 \\ \end{cases} \\ 按所接的介质类型分 \begin{cases} 双绞线 \\ 光纤\\ 无线网卡 \\ \end{cases} \\ \end{cases} 网卡的分类⎩ ⎨ ⎧按速率分⎩ ⎨ ⎧10Mbps100Mbps1000Mbps按总线类型分⎩ ⎨ ⎧ISA总线已基本不用了PCI总线PCMCIA总线主要用在笔记本电脑上按所接的介质类型分⎩ ⎨ ⎧双绞线光纤无线网卡
集线器
集线器也称为Hub主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大以扩大网络的传输距离同时把所有节点集中在以它为中心的节点上使用集线器构成的网络物理上是星型拓扑结构。它工作于OSI参考模型第一层即“物理层”。 之所以这样说是因为它只是简单地将某个端口收到的信号即0和1物理层信号从其他所有的端口复制出去并不关心0和1的含义。正因为如此如果有一台计算机发送信号其他接口上所有计算机(甚至连在其他集线器上的计算机)将能够同时接收到信号。 计算机A发送信号左边的Hub不仅把信号传给计算机B和计算机C还传给了右边的Hub右边的Hub收到信号后又会把信号传给计算机 D和计算机E。这也意味着A发送信号时其他的计算机(包括B、C、D、E)在此刻不能同时发送信号如果它们也同时发送信号就会发生冲突。 所以说集线器连接起来的网络在同一个冲突域Collsion Domain中即集线器不能隔离冲突域。
用集线器构建起来的网络在任何时候只能有一台计算机在发送数据这样网络如果有多台计算机则每一台计算机发送数据的机会就被平均了所以集线器连接的计算机是共享同一网络带宽的。正是因为Hub的这个特点所以Hub并不适合于构建大型网络如果网络中有1000台计算机即使采用100Mbps设备每台计算机的带宽仅为100Kbps这样的性能没有谁可以接受。集线器与网卡、网线等传输介质一样属于局域网中的基础设备采用CSMA/CD介质访问控制机制。
交换机
用集线器组成的网络是星型结构有着很好的维护性然而不足的是计算机共享网络带宽。为了解决带宽的不足可以用交换机代替集线器交换机远比集线器智能。交换机工作在数据链路层是OSI七层的第二层设备。交换机能够识别帧的内容交换机是依赖于一张MAC地址与端口的映射表称为 CAM表即Context AddresMap表来进行工作的。 数据中包含了目的MAC和源MAC源MAC就是发送数据帧的计算机的网卡地址目的MAC就是接收数据的计算机的网卡地址因此可以用这些MAC地址表示发送者和接收者。交换机刚开机时这张MAC地址与端口的映射表是空的当计算机A想发送数据给B时数据的目的MAC为B的MAC源MAC为A的MAC交换机并不知道计算机B是接在哪个端口上所以数据会从端口2,3,4发送出去以保证计算机B能够接收到然而由于交换机是从端口1收到 A 发送的数据即在中的源MAC是A的MAC 地址所以交换机就把A的MAC记录在端口1上当其他计算机例如计算机B要发送数据给A时数据的目的MAC为A的MAC源MAC为B的MAC交换机已经知道A的MAC在端口1了所以这时数据只会从端口1发送出去而不会从端口3、4发送出去同时由于交换机是从端口2收到 B发送的数据交换机也会往表中添加一条记录指明B的MAC在端口2上下次计算机A发送数据给B时数据只会从端口2发送出去了而不是像以前一样从其他所有的端口发送出去。 交换机的工作原理实际上是当一台计算机发送过一次数据帧时就被交换机记录了如果有其他的计算机向这台计算机发送数据时数据只会从特定端口转发出去而不会从其他端口转发。从以上的分析中知道如果交换机已经完成了MAC地址与端口映射表的建立计算机A发送数据给B时端口3、4并无数据存在这就意味着计算机C可以同时发送数据给D、A和C不会因为同时发送数据而产生冲突即它们不在同一冲突域。这一点和集线器有着很大的不同交换机所接的计算机可以独占网络的带宽。交机的这个特性可以概括为交换机可以隔离冲突域交换机的每一个端口就是一个小冲突域。MAC地址与端口的映射表中的记录实际上是有一定的时效性的通常为300s如果一条记录在300s内没有得到更新记录就会被删除。这样的好处是防止CAM表被迅速占满同时也是为了使得计算机从一个端口移动到另一端口上后还可以正常工作。当交换机收到目的MAC为0xFFFFFFFFFFFF广播地址的数据顿时它会把该数据帧从所有的端口转发出去也就是说交换机不能隔离广播域Broadcast Domain。不幸的是在以太网中经常会有目的MAC为0xFFFFFFFFFFFF的数据存在ARP就是一个例子因此如果拓扑结构中是用交换机来构成大型网络的则在网络中只要一台计算机发送一个广播包其他的计算机就不得不接收如果网络中的计算机数量较多网络中就会充斥着大量的广播包从而影响正常的数据帧的传输。因此大型的网络仅仅采用交换机来构建也是不合适的。
路由器
路由器天生可以隔断广播域当然也就隔离了冲突域因此一个网络中的广播就被限制在本地不会扩散到另一个网络中。 路由器隔离了广播却带来了新的问题两个网络因为路由器的隔离而不能直接互相通信了因此路由器还需要把它们连接起来。路由器是网络互联的关键设备路由器的作用是把数据包从一个网络经过合理的路径选择转发到另一个网络上。路由器依靠路由表来进行工作路由表类似我们熟悉的地图。由于路由器根据网络地址来工作所以路由器是OSI中的第三层设备即网络层设备。
总结
网络设备的主要特性
设备类型OSI层能否隔离冲突域能否隔离广播域依赖的地址集线器物理层××交换机数据链路层×√MAC地址路由器网络层√√IP 地址
IP地址
每种网络协议都有自己的网络层地址IP 地址是TCP/IP协议的网络层地址。每台计算机的网卡都有自己的MAC地址并且全世界的所有网卡的MAC地址是惟一的那么能否就只用网卡 MAC来确定标识计算机呢?答案是不行这是因为网卡的MAC地址编址是平面的也就是说网卡的MAC是没有规律的编号相邻的两个网卡一个可能在美国而另一个可能在日本发送数据的计算机如何能够找到它们呢? 要解决这个问题就是采用统一编址方案的层次型的地址。IP地址的出发点非常明确它是用逻辑地址来标识计算机如同电话号码。更重要的是IP地址的编址方法要合理使得发送者发送出的数据能够传送到接收方即IP地址要提供寻址能力。 我们先来看看电话号码。电话号码是由区号和市内电话号码组成的当拨打010-12345678时由于电话号码编址是有规律的010表示北京的电话所以程控交换机就把呼叫转到北京北京市的程控交换机知道自己所管辖区域的电话所在会把呼叫转到号码为12345678的市内电话上这个过程实际上就是寻址的过程。 如同电话由区号和市内的电话号码组成一样IP地址也由两部分组成网络地址和主机地址。网络地址相当于电话号码的区号而主机地址则相当于市内的电话号码。IP地址和电话号码不同的是IP地址采用32位固定长度的二进制位地址。为了表示方便人们采用点分十进制法即把32位IP地址分成4个字节字节之间用点分开然后将每个字节单独转换成十进制。10000000.00001011.00000011.00011111-128.11.3.31
A、B、C类IP地址
已经知道IP地址由网络地址和主机地址组成那么哪一部分是网络地址哪一部分是主机地址呢在没有采用子网掩码前人们采用了一种很有技巧或者说是很繁琐的方法来解决这一问题即对IP地址进行分类IP地址被分为 A、B、C、D、E类。
分类前导位网络地址/主机地址网络数量主机数量地址范围第一个字节范围A类0占一位前8位/后24位 2 7 − 1 2^7-1 27−1(网络地址不能全为0或1) 2 24 − 2 2^{24}-2 224−21.0.0.1~127.255.255.255起始00000001.00000000.00000000.00000001终止01111111.11111111.11111111.1111111101~127B类10占两位前16位/后16位 2 14 2^{14} 214 2 16 − 2 2^{16}-2 216−2128.0.0.1~191.255.255.254起始10000000.00000000.00000000.00000001终止10111111.11111111.11111111.111111110128~191C类110占三位前24位/后8位 2 21 2^{21} 221 2 8 − 2 2^8-2 28−2192.0.0.1~223.255.255.254起始11000000.00000000.00000000.00000001终止11011111.11111111.11111111.111111110192~223
子网内主机数量-2的原因因为主机号全为0的是网络地址不可用主机号全为1的是广播地址也不可以分配给主机所以要减去网络地址和广播地址。
特殊地址形式
特殊的IP地址包括受限广播limited broadcasting地址、直接广播directed broadcasting地址、“这个网络上的特定主机”地址与回送地址loopback address。
受限广播地址 受限广播地址又称有限广播地址该地址形式唯一即32位全为1的IP地址(255.255255.255)。此地址用来将一个分组以广播方式发送给本网络中的所有主机(本网内成员向全网广播)。路由器会将其广播功能限制在本网内部以减少网络负荷。直接广播地址 直接广播地址的形式是一个有效的网络号和一个全1的主机号用来使路由器将一个来自其他网络的分组以广播方式发送给特定网络上的所有主机。例如主机199.15.123.24要以广播方式发送一个分组给221.25.123.0 的特定网络中的所有主机则需要使用直接广播地址 221.25.123.255。“这个网络上的特定主机”地址 “这个网络上的特定主机”地址用于同一网络内部某个主机或某个路由器向另一个主机发送分组。“这个网络上的特定主机”地址的形式为一个全0的网络号和一个确定的主机号。这样的分组只能在本网内部由主机号对应的主机接收。例如主机199.158.26.25要向本网络内的IP地址为199.158.26.115的主机发送一个分组则目的地址应为0.0.0.115。回送地址 A类IP地址中的127.0.0.0是一个保留地址它即回送地址。用于网络软件测试和本地进程间通信使用。“Ping”应用程序可以发送一个将回送地址作为目的地址的分组以测试IP软件能否接收或发送一个分组。一个客户进程可以使用回送地址来发送一个分组给本机的另一个进程用来测试本地进程之间的通信状况。
子网与子网掩码
IP 地址的分类已经解决了IP地址中的网络地址和主机地址的分界问题然而随着网络的迅速发展新的问题又产生了。以A类地址为例一个A类网络中可以有 2 24 − 2 16777214 2^{24}-216777214 224−216777214个主机这样的网络太大了根本无法管理更重要的是同一网络中的主机太多太多的广播包会使得网络效率大大降低。于是人们想到了子网的划分即把一个大的网络划分成小的网络。 这仍然和电话号码很类似例如北京电信把北京划分成很多分局电话号码12345678中的 123用来表示分局。 IP地址的子网划分也是如此从主机位中借位来进行子网划分这样就形成了 “网络号子网号主机号”的三层结构。 子网号也不能全部为0或全部为1 这里有一个重要问题没有解决就是进行子网划分后如何表示从主机位中借了多少位。或者说划分子网后哪些位是网络位哪些位是主机位? 人们采取子网掩码来解决这一问题。所谓的子网掩码是和IP地址一一对应的32位二进制数如果掩码中的某位为1则和该位对应的 IP地址就是网络位如果掩码中的某位为0则和该位对应的IP地址就是主机位。
CIDR无域间路由技术
无域间路由的思想是不按标准的地址分类规则分配剩余的IP地址而是以可变大小的块方法进行分配。无域间路由技术的两个特点
无类域间路由使用“网络前缀network-prefix”形成新的无分类的二级地址结构即网络前缀 主机号。它取代了传统标准分类的IP地址与划分子网概念的“网络号主机号”的结构也不再使用子网的概念所以三级结构的IP地址又重新回到了二级结构然而它又不同于标准的IP地址的分类方法,因此是一种无分类的二级地址结构。 无类域间路由地址还可以采用“斜线记法”即在IP地址后面加一个斜线“/”然后写上网络前缀所占的比特数。例如表示前21位为网络前缀后11位是主机号则记为201.113.22.0/21。 无类域间路由将网络前缀相同的连续的IP地址组成一个“CIDR地址块”块。起始地址与块地址数就可以表示一个CIDR地址块。块起始地址是指地址块中数值最小的那个地址。例如当201.113.22.0/21表示的是一个地址块时它的起始地址是201.113.22.0地址块中的地址数是 2 11 2^{11} 211。网络前缀表示对应21位的网络号是确定的所以可以由获得这个地址块的机构分配的主机地址数有 2 32 − 21 2 11 2^{32-21}2^{11} 232−21211个。
A类、B类与C类IP 地址中主机号全为1的地址为广播地址无类域间路由中的广播地址采用同一原则。例如网络 135.35.0.0/16的广播地址就是将16位的主机号置1即135.35.255.255网络135.35.0.0/28 的广播地址应该是将4位的主机号置1即 135.35.0.15。
子网划分实例 例1某企业申请C类IP地址203.74.205.0现要划分4个子网请确定子网掩码以及每个子网的IP地址范围。 确定子网位的位数 2 n − 2 ≥ 4 2^n-2≥4 2n−2≥4得 n 3 n3 n3此时可划分6个子网题目只需4个 确定掩码
子网划分110网络地址21位子网地址3位主机地址5位
掩码11111111.11111111.11111111.11100000点分十进制表示255.255.255.224
确定子网的IP地址范围
将C类IP地址写成点分十进制203.74.205.0-11001011.01001010.11001101.00000000
由于子网位不能全部为0所以第一个子网就是指子网为001的子网而主机位还剩下5位从00001到11110 子网111001011.01001010.11001101.00100001~11001011.01001010.11001101.00111110203.74.205.33 - 203.74.205.62 子网211001011.01001010.11001101.01000001~11001011.01001010.11001101.01011110203.74.205.65 - 203.74.205.94 子网311001011.01001010.11001101.01100001~11001011.01001010.11001101.01111110203.74.205.97 - 203.74.205.126 注意通常来说子网位不能全部为0然而有的路由器在使用专门命名后是允许子网位全部为0的这样可以减少IP地址的浪费。 例2如果将172.0.35.128/25划分3个子网其中第一个子网能容纳55台主机另外两个子网分别能容纳25台主机要求网络地址从小到大依次分配给3个子网这3个子网的掩码分别为255.255.255.192、255.255.255.224和255.255.255.224可用的IP地址段分别为172.0.35.129 - 172.0.35.190、172.0.35.193 - 172.0.35.222和172.0.35.225- 172.0.35.254。 确定主机位的位数 第一个子网 2 n − 2 ≥ 55 2^n-2≥55 2n−2≥55得 n 6 n6 n6此时可容纳62台主机题目只需55台 第二个和第三个子网 2 n − 2 ≥ 25 2^n-2≥25 2n−2≥25得 n 5 n5 n5此时可容纳30台主机题目只需25台 确定掩码 将C类IP地址写成点分十进制172.0.35.128-10101100.00000000.00100011.10000000 掩码11111111.11111111.11111111.10000000点分十进制表示255.255.255.128 确定子网的IP地址范围 第一个子网网络位24位子网位2位主机位6位 10101100.00000000.00100011.10000001~10101100.00000000.00100011.10111110172.0.35.129 - 172.0.35.190 子网掩码11111111.11111111.11111111.11000000点分十进制表示255.255.255.192 第二个子网网络位24位子网位3位主机位5位 10101100.00000000.00100011.11000001~10101100.00000000.00100011.11011110172.0.35.193 - 172.0.35.222 子网掩码11111111.11111111.11111111.11100000点分十进制表示255.255.255.224 第三个子网网络位24位子网位3位主机位5位 10101100.00000000.00100011.11100001~10101100.00000000.00100011.11111110172.0.35.225- 172.0.35.254 子网掩码11111111.11111111.11111111.11100000点分十进制表示255.255.255.224 VLSM可变长子网掩码
可变长子网掩码的主要作用是将IP网段进行分割达到节省IP地址空间的目的。 某公司有A、B、C、D四个部门每个部门需要20个IP地址该公司申请了一个C类地址块192.168.134.0/24请给出合理的子网划分方案? 不使用VLSM方法划分
确定子网位的位数 2 n − 2 ≥ 4 2^n-2≥4 2n−2≥4得 n 3 n3 n3此时可划分6个子网题目只需4个 确定掩码 将C类IP地址写成点分十进制192.168.134.0-11000000.10101000.10000110.00000000 掩码11111111.11111111.11111111.00000000点分十进制表示255.255.255.0 确定子网的IP地址范围 第一个子网网络位24位子网位3位主机位5位 11000000.10101000.10000110.00100001~11000000.10101000.10000110.00111110192.168.134.33 - 172.0.35.62 子网掩码11111111.11111111.11111111.11100000点分十进制表示255.255.255.224 第二个子网网络位24位子网位3位主机位5位 11000000.10101000.10000110.01000001~11000000.10101000.10000110.01011110192.168.134.65 - 172.0.35.94 子网掩码11111111.11111111.11111111.11100000点分十进制表示255.255.255.224 第三个子网网络位24位子网位3位主机位5位 11000000.10101000.10000110.01100001~11000000.10101000.10000110.01111110192.168.134.97 - 172.0.35.126 子网掩码11111111.11111111.11111111.11100000点分十进制表示255.255.255.224 第四个子网网络位24位子网位3位主机位5位 11000000.10101000.10000110.10000001~11000000.10101000.10000110.10011110192.168.134.129 - 172.0.35.158 子网掩码11111111.11111111.11111111.11100000点分十进制表示255.255.255.224 部门A部门B部门C部门D部门子网区间192.168.134.33 - 172.0.35.62192.168.134.65 - 172.0.35.94192.168.134.97 - 172.0.35.126192.168.134.129 - 172.0.35.158子网掩码255.255.255.224255.255.255.224255.255.255.224255.255.255.224
上面就是根据网络数量划分的子网每个子网里面有5个主机位那么每个网络里面的可用IP地址数量是 2 5 − 2 32 − 2 30 2^5-232-230 25−232−230。 但是现在每个部门只需要20个IP地址就足够现在经过划分之后每个部门有30个IP地址所以造成了浪费。如果现在公司由于发展成立一个新的E部门该部门也需要20个IP地址。就需要重新划分造成工作量的增加所以第一种可扩展性不好也不推荐用这种方法第二种方案使用VLSM子网划分
使用VLSM方法划分 某公司ABCD四个部门A部门需要100个IP地址B部门需要50个IP地址C和D部门需要25个IP地址现在公司申请了一个C类地址块192.168.147.0/24请给出合理的子网划分方案 确定掩码 将C类IP地址写成点分十进制192.168.147.0/24-11000000.10101000.10010011.00000000 掩码11111111.11111111.11111111.00000000点分十进制表示255.255.255.0 根据主机数量进行划分第一次子网划分 (给A部门分配IP) 根据主机数量进行划分A需要100个IP地址 2 n − 2 ≥ 100 2^n-2≥100 2n−2≥100得 n 7 n7 n7所以需要7个主机位。 子网111000000.10101000.10010011.0|0000000192.168.147.0/25 子网211000000.10101000.10010011.1|0000000192.168.147.128/25 掩码11111111.11111111.11111111.1|0000000 根据上面的分法子网1和子网2的可用IP地址数量都为126个所以拿其中一个分配给A部门则可满足A部门的需求。这里就把子网1分配给A部门(192.168.147.0/25)。 第二次子网划分(给B部门分配IP) 根据主机数量进行划分B需要50个IP地址 2 n − 2 ≥ 50 2^n-2≥50 2n−2≥50得 n 6 n6 n6所以需要6个主机位。 由于上面给A部门分配完之后还剩下一个网络192.168.147.128/25因此在子网2的基础上继续划分。 子网211000000.10101000.10010011.1|0000000192.168.147.128/25 -在子网2的基础上进行细分 子网311000000.10101000.10010011.10|000000192.168.147.128/26 子网411000000.10101000.10010011.11|000000192.168.147.192/26 掩码11111111.11111111.11111111.11|000000 根据上面的分法子网3和子网4的可用IP地址数量都为62个所以拿其中一个分配给B部门则可满足B部门的需求。这里就把子网3分配给A部门(192.168.147.128/26)。 第三次子网划分(给C和D部门分配IP) 根据主机数量进行划分C、D需要25个IP地址 2 n − 2 ≥ 25 2^n-2≥25 2n−2≥25得 n 5 n5 n5所以需要5个主机位。 由于上面给B部门分配完之后还剩下一个网络192.168.147.192/26因此在子网4的基础上继续划分。 子网411000000.10101000.10010011.11|000000192.168.147.192/26 -在子网4的基础上进行细分 子网511000000.10101000.10010011.110|00000192.168.147.192/27 子网611000000.10101000.10010011.111|00000192.168.147.224/27 掩码11111111.11111111.11111111.111|00000 根据上面的分法子网5和子网6的可用IP地址数量都为30个均可满足C、D部门的需求。这里就把子网5分配给C部门(192.168.147.192/27)把子网6分配给D部门(192.168.147.224/27)。 部门A部门B部门C部门D部门子网区间192.168.147.1 - 192.168.147.126192.168.147.129 - 192.168.147.190192.168.147.193 - 192.168.147.222192.168.147.225 - 192.168.147.254子网掩码255.255.255.128255.255.255. 192255.255.255. 224255.255.255. 224
CIDR与VLSM的区别
CIDR是把几个标准网络合成一个大的网络VLSM是把一个标准网络分成几个小型网络子网 CIDR是子网掩码往左边移了VLSM是子网掩码往右边移了
