一、概述

1、什么是IP地址?IP地址有什么作用?

? ? ? ? IP是什么?在我們的三層網(wǎng)絡(luò)當中通常使用IP來標識一個節(jié)點或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的接口。也可以用于IP報文在網(wǎng)絡(luò)中的尋址,這里就要提到一個路由的概念。

? ? ? ? 在前期可以先把IP理解為一個地址,比如在網(wǎng)上購物時需要填寫收貨地址,在點外賣時需要填寫收貨地址,對方才可以順利有效地將包裹或外賣送到指定地點。IP在我們的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境當中就類似于這樣的一個作用。

舉個例子:我們在填寫地址的時候不可能直接就填寫家里的門牌號,或者小區(qū)名稱,因為對方可能不是本地人或者小區(qū)內(nèi)的人員,如果只填寫門牌號或小區(qū)名稱對方無法順利有效地將包裹或外賣順利的送到我們指定的地點,我們需要給他一個范圍比如我們購物時需要填寫xxx省xxx市xxx縣xxx小區(qū)xxx單元xxx門牌號,對方在收到地址信息時,雖然不知道應該怎么去我們的小區(qū)單元,但是至少知道去往這個小區(qū)單元的第一步該如何走,那么就可以將包裹先送到這個省,在由相關(guān)人員將這個包裹送到市一步步往下進行傳遞最后到達我們的目的地。

2、什么是網(wǎng)絡(luò)號?什么又是主機位?

? ? ? ? IP地址就與我們上面舉的例子類似,當在網(wǎng)絡(luò)當中想要將某一個IP報文送到某一指定終端設(shè)備或某一網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上時,也是通過一步一步的往下進行傳遞通過不同設(shè)備之間的傳遞來到達我們的最終目的地,當然IP當中并沒有什么省、市、縣或小區(qū)的概念,而是通過網(wǎng)絡(luò)號和主機位以及子網(wǎng)掩碼來劃分一個范圍的作用與購物中填寫的省市縣作用一致,網(wǎng)絡(luò)號就類似于省、市、縣這種比較龐大的范圍,而最后的主機位就類似于我們的小區(qū)或門牌號,比較精確的一個地點。子網(wǎng)掩碼主要是區(qū)分我們IP當中的網(wǎng)絡(luò)部分和主機部分,在之后的子網(wǎng)劃分當中會詳細與大家講解這里無需過多了解,只需要知道網(wǎng)絡(luò)號與主機位的作用即可。

二、IP地址組成以及表現(xiàn)形式

1、IP地址的表示形式

• 一個IPv4地址有32bit
• 通常IPv4地址采用"點分十進制"的表現(xiàn)形式
• IPv4的地址范圍:0.0.0.0~255.255.255.255

2、IP地址的構(gòu)成

? ? ? ? 前面我們已經(jīng)介紹了IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號和主機位以及子網(wǎng)掩碼是如何來組成一個完整的IP地址,并簡單闡述了網(wǎng)絡(luò)號和主機位的作用。這里就不過多贅述

3、IP尋址

• 網(wǎng)絡(luò)部分:用來標識一個網(wǎng)絡(luò),代表IP地址所屬的網(wǎng)絡(luò),前面說了網(wǎng)絡(luò)部分就類似于省、市、縣的概念。
• 主機部分:用來區(qū)分在一個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的不同主機終端,能唯一標識網(wǎng)段上的某臺設(shè)備或某一接口,前面說了主機部分就類似于小區(qū)門牌號的概念。

三、IP地址的分類

1、有類的分類

? ? ? ? 在早期的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境當中,我們將IP地址分成了五大類,A、B、C、D、E類等,D和E是特殊的地址,D類用于組播,E類用于研究。ABC三類用于分配主機使用。

? ? ? ? 那么怎么去區(qū)分我們的ABC三類的IP地址呢?

? ? ? ? 我們可以通過不同的子網(wǎng)掩碼和網(wǎng)絡(luò)部分來區(qū)分不同類型的IP地址

• A類:8bit 0.0.0.0~127.255.255.255/8
• B類:16bit 128.0.0.0~191.255.255.255/16
• C類:24bit 192.0.0.0~223.255.255.255/24

2、什么是網(wǎng)段?什么又是網(wǎng)絡(luò)號和廣播地址?

? ? ? ? 在我們網(wǎng)絡(luò)當中通常把一個網(wǎng)絡(luò)號所定義的范圍稱為一個網(wǎng)段

舉個例子:我們在網(wǎng)上購物時通常需要填寫xxx省xxx市xxx縣xxx小區(qū)xxx單元那么在這個地址當中紅色區(qū)域當中的就是這個地址的網(wǎng)段。

什么是網(wǎng)段?什么是網(wǎng)絡(luò)號?

? ? ? ? 通過我們上面舉的例子我們就可以理解IP地址中的網(wǎng)段,比如有一個地址為192.168.10.1/24,這是一個C類地址那么主機位為最后的8bit,或者也可以看子網(wǎng)掩碼,子網(wǎng)掩碼為24說明前IP地址前24位為網(wǎng)絡(luò)部分,后8位為主機部分。那么這個IP地址的網(wǎng)段就為192.168.10.0/24,在網(wǎng)絡(luò)當中我們會使用一個網(wǎng)絡(luò)號來標識一個網(wǎng)段,那么我們也可以稱這個地址的網(wǎng)絡(luò)號為:192.168.10.0。

? ? ? ? 假如有一個地址為10.0.0.10/8那么它的網(wǎng)絡(luò)號為多少?

????????我們通過網(wǎng)絡(luò)部分以及子網(wǎng)掩碼判斷出這是一個A類的地址,那么它的網(wǎng)絡(luò)部分就為前8位,主機部分就為后24位,那它的網(wǎng)絡(luò)范圍就是10.0.0.0~10.255.255.255,它的網(wǎng)絡(luò)號為10.0.0.0。

什么是廣播地址?

? ? ? ? 在網(wǎng)絡(luò)當中,IP地址的最后一個地址會被用來當作廣播地址,看到這里大家可能有些了解了,網(wǎng)絡(luò)號不就是IP地址的第一個地址嗎,廣播地址不就是IP地址的最后一個地址嗎,事實確實就是如此,廣播地址用于向該網(wǎng)絡(luò)中的所有主機發(fā)送數(shù)據(jù)的特殊地址,在配置地址時網(wǎng)絡(luò)號以及廣播地址都不能被配置為地址,所以正常一個網(wǎng)絡(luò)IP地址都需要減少兩個地址用來當作網(wǎng)絡(luò)號和廣播地址,比如一個C類的地址:192.168.10.0/24它的可用范圍為192.168.10.0~192.168.10.255一共256個可用地址,第一個地址192.168.10.0用來當作網(wǎng)絡(luò)號,最后一個地址192.168.10.255用來當作廣播地址,所以這個IP地址的可用地址等于256-2=254。這樣我們就知道了一個C類地址的最大可用地址為254個而不是256個。

3、什么是私網(wǎng)IP地址?什么又是公網(wǎng)IP地址?

• 公網(wǎng)IP地址:IP地址是由IANA組織統(tǒng)一分配管理的,以保證任何一個IP地址在Internet上的唯一性。這里的IP地址是指公網(wǎng)IP地址,公網(wǎng)的IP地址不能夠配置在私網(wǎng)上,同樣私網(wǎng)的IP地址也不能夠在公網(wǎng)上進行傳遞。
• 私網(wǎng)IP地址:實際上一些網(wǎng)絡(luò)不需要連接到Internet,比如一個大學的封閉實驗室內(nèi)的網(wǎng)絡(luò),只要同一網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的IP地址不沖突即可。在IP地址空間里,A、B、C三類地址中各預留了一些地址專門用于上述情況,稱為私網(wǎng)IP地址。
  • A類預留地址:10.0.0.0~10.255.255.255
  • B類預留地址:172.16.0.0~172.31.255.255
  • C類預留地址:192.168.0.0~192.168.255.255

4、無類的分類

? ? ? ? 前面我們說了有類的地址分為了A、B、C、D、E這五種IP地址,但是由于網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展導致了IP地址的短缺,在IPv6并未開發(fā)出來的時代,我們使用無類的IP地址配合NAT地址轉(zhuǎn)換技術(shù)暫時解決了IP地址不夠用的情況,但這只是暫時的并沒有完全解決地址不夠的情況,直到IPv6的誕生才解決了這一情況,那么什么是無類的IP地址呢?

? ? ? ? 前面我們使用網(wǎng)絡(luò)部分以及子網(wǎng)掩碼來劃分了三類IP地址,那么無類地址就是沒有了這三類的概念,通過改變子網(wǎng)掩碼來劃分地址,比如10.255.255.1/8這本來是一個A類的地址,并且地址數(shù)量非常龐大可以支持一個市區(qū)的使用,我們可以通過修改它的子網(wǎng)掩碼使它變成一個C類的地址,10.255.255.1/24那么它的網(wǎng)絡(luò)號就從10.0.0.0/8變成了10.255.255.0/24,這樣做的好處有什么呢?

我們可以通過這樣的配置將一個比較龐大的網(wǎng)絡(luò)號劃分成多個子網(wǎng),每一個子網(wǎng)分配給一個獨立的廣播域,如此一來我們的廣播域的規(guī)模就會變得更小、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃更加合理、管理起來也更加方便、IP地址得到了合理的利用。這一行為也就是我們的子網(wǎng)劃分。

四、計算子網(wǎng)練習

? ? ? ? 這里我們使用一些比賽的題目來當作練習子網(wǎng)劃分

1. 由于公司IP地址為統(tǒng)一規(guī)劃，原有無線網(wǎng)段IP地址為 172.16.0.0/22,為了避免地址浪費需要對IP地址進行重新分配；要求如下：未來公司預計部署AP50臺；辦公無線用戶VLAN10預計300人，來賓用戶VLAN20預計不超過30人。

? ? ? ? 這個題目當中需要我們將172.16.0.0/22這個網(wǎng)段劃分三個子網(wǎng)出來供無線用戶以及無線AP使用,通常我們進行子網(wǎng)劃分時都是先從需求最大的地址開始劃分,這里VLAN10用戶需要300個子網(wǎng)IP數(shù),我們就先給VLAN10用戶進行劃分。

? ? ? ? 一個24位掩碼的網(wǎng)段的可用地址數(shù)為254顯然不夠我們的VLAN10用戶的需求,那么我們就需要往前進行借位,借到23位。

VLAN10

• 網(wǎng)絡(luò)號:172.16.0.0/23
• 子網(wǎng)可用地址范圍:172.16.0.1~172.16.1.254
• 廣播地址:172.16.1.255

? ? ? ? 接下來就是給VLAN20的用戶以及無線AP進行劃分,這里VLAN20不超過30人,就表示VLAN20最大上限為30,但是我們不可能就劃分30個子網(wǎng)數(shù)給VLAN20,因為我們設(shè)備可能還需要管理地址或以后進行擴充所以通常我們都會給超出所需的地址。

VLAN20

• 網(wǎng)絡(luò)號:172.16.2.0/26
• 子網(wǎng)可用地址范圍:172.16.2.1~172.16.2.62
• 廣播地址:172.16.2.63

無線AP

• 網(wǎng)絡(luò)號:172.16.2.65
• 子網(wǎng)可用地址范圍:172.16.2.66~172.16.2.126
• 廣播地址:172.16.2.127

這里我們劃分了三個子網(wǎng)用來給無線終端用戶以及無線AP使用,如果不進行子網(wǎng)劃分的話,則會浪費大量的地址數(shù)量,雖然每劃分一個子網(wǎng)就會浪費兩個地址數(shù),但這種浪費是可容忍的。

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