2024年必威体育精装版四级网络工程师复习资料之.docVIP

第3章IP地址的规划和设计措施

3.1基础知识

3.1.1IP地址的概念与划分地址新措施的研究

3.1.2标准分类的IP地址

3.1.3划分子网的三级地址结构

3.1.4无类域间路由（CIDR）技术

3.1.5专用IP地址与内部网络地址规划措施

3.2实训任务

3.2.1任务一：IP地址规划措施

3.2.2任务二：子网地址规划措施

3.2.3任务三：可变长度子网掩码（VLSM）地址的规划措施

3.2.4任务四：CIDR地址规划措施

3.2.5任务五：内部网络专用IP地址规划和网络地址转换NAT措施

3.2.6任务六：IPv6地址规划基本措施

学习目标

了解地址规划的基本要求

掌握IP地址的标准分类

掌握子网地址规划措施

掌握VLSM地址规划措施

掌握CIDR地址规划措施

掌握内部网络IP地址规划与地址转换NAT基本措施

了解IPv6地址特点

3.1基本知识

3.1.1IP地址的概念和划分地址新技术的研究

IP地址概念与划分地址新技术的研究历程大体能够分为四个阶段

标准分类的IP地址

第一阶段是在IPv4协议制定的早期，时间大体在1981年左右。那时候网络的规模比较小，用户一般是通过终端，通过大型计算机或中小型计算机接入ARPANET。IP地址设计的最初目标是希望每个IP地址都能唯有唯一地、确切地识别一个网络与一台主机。IP地址是由网络号与主机号组成的，长度是32bit，用点分十进制措施表示，这么就组成了标准分类的IP地址。常用的A类、B类、C类IP地址采取包括“网络号-主机号”的两层结构层次（RFC1812）。

A类地址的网络号长度是7bit，实际允许分派A类地址的网络只能有126个。B类地址的网络号长度是14bit，因此允许被分派B类地址的只能有16384个。以为早期的ARPANET是一个研究性的网络，虽然把美国几乎所大学、学院和某些研究机构，连同其他国家的某些大学接入ARPANET,总数也不会超出16000个。A类、B类与C类地址的总数在当初是没有问题的。理论上说，理论上说各类IP地址加起来超出了20亿，不过实际上其中有数百万个地址被浪费了。

划分子网的三级地址结构

第二阶段是在标准分类的IP地址基础上，增加子网号的三级地址机构。

标准分类的IP地址在使用过程中，显现出的第一个就是地址有效利用率问题。

A类地址的主机号长度是24bit，虽然对于一个大的机构来说，一个网络中不也许有1600万个结点。虽然有这么的网络，那么网络中路由器的路由表太大了，处理负荷也太重了。

B类地址的主机号长度为16bit，一个网络中允许有6.5万个结点。不过实际上在使用B类地址的网络中有50%的主机数不超出50台。

C类地址主机号长度为8bit，实际允许分派给主机和路由器的地址数不超出256个，这个数又太小。

按照标准分类的IP地址，假如是只有2台主机的网络，它只有连接到Internet上，就需要申请一个C类IP地址。那么这个C类IP地址的有效利用率只有2/255=0.78%。而有256台主机的网络，它需要申请一个B类IP地址，那么这个B类IP地址有效利用率只有256/65535=0.39%。IP地址的有效利用率问题总是存在的，并且人们发觉B类IP地址无效消耗问题更为突出。

人们以为A类与B类IP地址设计不合理，对IP地址的匮乏表示强烈的担忧。1991年研究人员提出了子网subnet和掩码mask的概念。组成子网就是将一个大的网络划提成几个较小的子网络，将老式的“网络号-主机号”的两级结构，变为“网络号-子网号-主机号”的三级结构。

组成超网的无类域间路由（CIDR）技术

第三个阶段是1993年提出了无类域间路由（ClasslessInterDomainRouting,CIDR）技术（RFC1519）。

无类域间路由的出现是希望处理Internet扩展中存在的两个问题：

32位IP地址空间也许在第40亿台主机接入Internet前就耗尽。

伴随越来越多的网络地址出现，主干网的路由表增大，路由器负荷增加，服务质量下降。

假如希望IP地址空间利用率能接近50%。那么能够采取的措施有两个：一是拒绝任何申请B类IP地址的要求，除非它的主机数已经接近6万。另外一个措施是为它分派多个C类IP地址。这种措施带来一个新的问题，那就是假如分派给它一个B类IP地址的话，在主干路由表中只需要保存1条该网络的路由统计；假如分派给这个网络16个C类IP地址，那么虽然它们的途径相同，在主干路由表中也需要保存16条该网络的路由统计。这将给主干路由器带来额外的负荷。Internet的主干路由器项已经从几千条增加到几万条，因此，无类域间路由技术需要在提升IP地址利用率与减少主干路由器负荷两个方面取得平衡。优化的地址结构不但能够改