网络基础第1章IP地址和子网规划(家庭网络的建设【含无线】、IP地址规划)全解.doc

第1章 IP地址和子网规划 【学习目标】 掌握IP地址的格式和分类 掌握子网划分的方法 了解IP报文转发基本原理 了解VLSM与CIDR 了解IPv6的特点 了解IPv6地址的标识方法、构成和分类 了解IEEE EUI-64格式转换原理 了解邻居发现协议的作用及地址解析、地址自动配置的工作原理 掌握IPv6地址的配置 【重点难点】 IP地址的格式和分类 子网划分的方法 VLSM与CIDR 1.1 IP协议概述 TCP/IP协议栈的网络层位于网络接口层和传输层之间，其主要功能就是标识大规模网络中的每一个节点并将数据投递到正确的目的节点。 由RFC791定义的IP是TCP/IP网络层的核心协议，IP协议不关心数据包的内容，不能保证数据包是否能成功地到达目的地，也不维护任何关于前后数据包的状态信息。面向连接的可靠服务由传输层的TCP协议实现。IP协议的主要作用如下： （1）标识节点和链路：IP为每个链路分配一个全局唯一的网络号，为每一个节点分配一个全局唯一的IP地址，用以标识每个节点。 （2）寻址和转发：IP路由器根据所掌握的路由信息，确定节点所在网络的位置，选择适当的路径将IP包转发到目的节点。 （3）适应各种数据链路：为工作在多样化的链路和介质上，IP必须具备适应各种链路的能力，如可根据链路的MTU（Maximum Transfer Unit，最大传输单元）对IP包进行分片、重组。 1.2 IP地址 连接到Internet上的设备必须有一个全球唯一的IP地址，该地址与链路类型、设备硬件无关，故亦称逻辑地址。每台主机可以有多个网卡，也可以同时拥有多个IP地址。 Internet上的每个节点既有IP地址，也有物理地址（即MAC地址）。MAC地址是设备生产厂家固化在网卡上的，每个网卡的MAC地址也是全球唯一的。为什么还需要IP地址呢？因为MAC地址是固化在设备上的，不便于修改，不能够方便地根据客户的需求定义网络设备地址，而IP地址只是逻辑地址，可按照用户的需求规划和分配。 （1）IP地址格式 在计算机内部，IP地址采用32位二进制数表示，为便于表示与记忆，通常采用点分十进制方式标识。即将32位的IP地址分成4段，每段8位二进制位，用一个十进制数表示，组间用“.”分割，如图2-1所示。 图2-1 由于理论上总共有232个IP地址，每一台路由器都存储每一节点的路由信息几乎是不可能的，所以IP地址采用分层结构。IP地址由两部分组成：网络号、主机号，如图2-2所示。 图2-2 网络号用于区分不同的IP网络，即该IP地址所属的IP网段，一个网络中所有设备的IP地址具有相同的网络号。主机号用于标识该网络内的一个IP节点。在一个网段内部，主机号是唯一的。这样，路由器只需要存储每个网段的路由信息即可。 例如图2-3所示的网络由两个网络构成，每个网络中有3台主机。网络之间通过路由器连接。路由器只要记录左侧的网络地址为192.168.2.0，通过接口E0/0连接；右侧的网络地址为10.0.0.0，通过接口E0/1连接。 图2-3 （2）IP地址分类 为更好的管理和使用IP地址资源，IP地址被划分为A、B、C、D、E五类。每类地址的网络号和主机号在32位地址中所占位数不同，因而每类的网络数和主机数都有很大区别。IP地址的分类如图2-4所示。 图2-4 ①A类IP地址的第一个八位段以0开始。A类地址的网络号为第一个八位段（取值范围为1~126），后面的3个八位段为主机号。所以A类地址的范围为1.0.0.0~126.255.255.255，其中网络号为127的有特殊用途，如127.0.0.1用于主机环回测试。 ②B类IP地址的第一个八位段以10开始。B类地址的网络号为前2个八位段（第一个八位段取值为128~191），后面的2个八位段为主机号。所以B类地址的范围为128.0.0.0~191.255.255.255。 ③C类IP地址的第一个八位段以110开始。C类地址的网络号为前3个八位段（第一个八位段取值为192~223），后面的一个八位段为主机号。所以C类地址的范围为192.0.0.0~223.255.255.255。 ④D类地址的第一个八位段以1110开始。D类地址通常用于组播地址。 ⑤E类地址的第一个八位段以11110开始，保留用于研究。 （3）特殊用途的IP地址 虽然IP地址可用于唯一标识一台主机或网络设备，但并不是每一个IP地址都用于该目的。一些特殊的IP地址被用于各种各样的其他用途，如表2-1所示。 表2-1 网络号 主机号 地址类型 用途 Any 全0 网络地址 标识一个网段 Any 全1 广播地址 特定网络的所有节点 127 Any 回环地址 回环测试 全0 所有网络 路由器用于指定默认路由 全1 全网广播地址 全