划分子网和构造超网的学习
1.劃分子網(wǎng)
標(biāo)準(zhǔn)的劃分方法的缺點(diǎn)：
- IP 地址空間的利用率有時(shí)很低。
- 給每一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)分配一個(gè)網(wǎng)絡(luò)號(hào)會(huì)使路由表變得太大因而使網(wǎng)絡(luò)性能變壞。
- 兩級的 IP 地址不夠靈活
最終提出解決的辦法：劃分子網(wǎng)，兩級地址變?yōu)槿壍刂?/p>
1.1 劃分子網(wǎng)的基本思路
- 劃分子網(wǎng)純屬一個(gè)單位內(nèi)部的事情。單位對外仍然表現(xiàn)為沒有劃分子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)。
- 從主機(jī)號(hào)借用若干個(gè)位作為子網(wǎng)號(hào) subnet-id，而主機(jī)號(hào) host-id 也就相應(yīng)減少了若干個(gè)位。
? IP地址 ::= {<網(wǎng)絡(luò)號(hào)>, <子網(wǎng)號(hào)>, <主機(jī)號(hào)>}
1.1.1劃分子網(wǎng)后變成了三級結(jié)構(gòu)
- 當(dāng)沒有劃分子網(wǎng)時(shí)，IP 地址是兩級結(jié)構(gòu)。
- 劃分子網(wǎng)后 IP 地址就變成了三級結(jié)構(gòu)。
- 劃分子網(wǎng)只是把 IP 地址的主機(jī)號(hào) host-id 這部分進(jìn)行再劃分，而不改變 IP 地址原來的網(wǎng)絡(luò)號(hào) net-id。
1.2子網(wǎng)掩碼
1.2.1問題引出
202.196.32.3
11010100 11001000 00100000 00000011
1.2.2字碼掩碼規(guī)則
- 從一個(gè) IP 數(shù)據(jù)報(bào)的首部并無法判斷源主機(jī)或目的主機(jī)所連接的網(wǎng)絡(luò)是否進(jìn)行了子網(wǎng)劃分。
- 使用子網(wǎng)掩碼(subnet mask)可以找出 IP 地址中的子網(wǎng)部分。
一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中子網(wǎng)掩碼是指他的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和子網(wǎng)號(hào)對應(yīng)的位數(shù)全為一，然后對應(yīng)的主機(jī)號(hào)位置為0
而這個(gè)子網(wǎng)掩碼和給定的IP地址做逐位與運(yùn)算或AND運(yùn)算
運(yùn)算完成后得到的網(wǎng)絡(luò)地址就是子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址
子網(wǎng)掩碼就相當(dāng)于把IP地址中的主機(jī)號(hào)給過濾掉 ，剩下的就是網(wǎng)絡(luò)號(hào)和子網(wǎng)號(hào)。
1.2.3 子網(wǎng)掩碼是一個(gè)重要屬性
- 子網(wǎng)掩碼是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)或一個(gè)子網(wǎng)的重要屬性。
- 路由器在和相鄰路由器交換路由信息時(shí)，必須把自己所在網(wǎng)絡(luò)（或子網(wǎng)）的子網(wǎng)掩碼告訴相鄰路由器。
- 路由器的路由表中的每一個(gè)項(xiàng)目，除了要給出目的網(wǎng)絡(luò)地址外，還必須同時(shí)給出該網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼。
- 若一個(gè)路由器連接在兩個(gè)子網(wǎng)上就擁有兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址和兩個(gè)子網(wǎng)掩碼。
不同的子網(wǎng)掩碼得出相同的網(wǎng)絡(luò)地址。但不同的掩碼的效果是不同的。
1.3使用子網(wǎng)時(shí)分組的轉(zhuǎn)發(fā)
- 在不劃分子網(wǎng)的兩級 IP 地址下，從 IP 地址得出網(wǎng)絡(luò)地址是個(gè)很簡單的事。
- 劃分子網(wǎng)的情況下，從 IP 地址卻不能唯一地得出網(wǎng)絡(luò)地址來， 這是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)地址取決于那個(gè)網(wǎng)絡(luò)所采用的子網(wǎng)掩碼，但數(shù)據(jù)報(bào)的首 部并沒有提供子網(wǎng)掩碼的信息。
- 因此分組轉(zhuǎn)發(fā)的算法也必須做相應(yīng)的 改動(dòng)。
(1) 從收到的分組的首部提取目的 IP 地址 D。
(2) 先用各網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼和 D 逐位相“與”，看是否和 相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)地址匹配。若匹配，則將分組直接交付。 否則就是間接交付，執(zhí)行(3)。
(3) 若路由表中有目的地址為 D 的特定主機(jī)路由，則將分組傳送給指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(4)。
(4) 對路由表中的每一行的子網(wǎng)掩碼和 D 逐位相“與”，若其結(jié)果與該行的目的網(wǎng)絡(luò)地址匹配，則將分組傳送 給該行指明的下一跳路由器；否則，執(zhí)行(5)。
(5) 若路由表中有一個(gè)默認(rèn)路由，則將分組傳送給路由表 中所指明的默認(rèn)路由器；否則，執(zhí)行(6)。
(6) 報(bào)告轉(zhuǎn)發(fā)分組出錯(cuò)。
判斷是否直接交付
判斷目的的IP和我源主機(jī)是不是在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上。
[外鏈圖片轉(zhuǎn)存失敗,源站可能有防盜鏈機(jī)制,建議將圖片保存下來直接上傳(img-wHVhoP2M-1590216924215)(http://q783x3y6t.bkt.clouddn.com/mxs/image-20200331163639816.png)]
1.4劃分子網(wǎng)實(shí)例
? 問題1:已分配了一個(gè)C類地址：192.168.5.0，假設(shè)需要20個(gè)子 網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)有5臺(tái)主機(jī),試確定各子網(wǎng)地址和子網(wǎng)掩碼。
∵ 24＜20＜25
∴ 選擇5位作為子網(wǎng)地址，共可提供30個(gè)子網(wǎng)地址。
檢查剩余的位數(shù)能否滿足每個(gè)子網(wǎng)中主機(jī)臺(tái)數(shù)的要求：
∵ 23＞5+2
∴ 可以滿足每子網(wǎng)5臺(tái)主機(jī)的要求。
∵ 11111000 = 248
∴ 子網(wǎng)掩碼為255.255.255.248。
問題2：一個(gè)大型跨國公司的管理者從網(wǎng)絡(luò)管理中心獲得一個(gè) A類IP地址121.0.0.0；需要?jiǎng)澐?000個(gè)子網(wǎng)，請給出該所有子網(wǎng) 的IP地址范圍。
分析：
該公司需要有1000個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)，加上主機(jī)號(hào)全 0和全1的兩 種特殊地址，子網(wǎng)數(shù)量至少為1002。 選擇子網(wǎng)號(hào)的位長為10，可以用來分配的子網(wǎng)最多為1010個(gè)， 也就是1024個(gè)，滿足用戶要求 。
問題3：
主機(jī)1的IP地址為156.26.27.71
主機(jī)2的IP地址為156.26.27.110
子網(wǎng)掩碼為255.255.255.192
判斷它們是不是在同一個(gè)子網(wǎng)上
2.無分類編址CIDR（構(gòu)造超網(wǎng)）
2.1互聯(lián)網(wǎng)仍然面臨三個(gè)必須盡早解決的問題：
(1) B 類地址在 1992 年已分配了近一半，眼看就要在 1994 年 3 月全部分配完畢！
(2) 互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)上的路由表中的項(xiàng)目數(shù)急劇增長（從幾千個(gè) 增長到幾萬個(gè)）。
(3) 整個(gè) IPv4 的地址空間最終將全部耗盡。
使用變長子網(wǎng)掩碼 VLSM 可進(jìn)一步提高 IP 地址資源的利用 率。
在 VLSM 的基礎(chǔ)上又進(jìn)一步研究出無分類編址方法，它的正式名字是無分類域間路由選擇 CIDR (Classless Inter-Domain Routing)。
2.2 CIDR 最主要的特點(diǎn)
CIDR 消除了傳統(tǒng)的 A 類、B 類和 C 類地址以及劃分子網(wǎng)的 概念，因而可以更加有效地分配 IPv4 的地址空間。 CIDR使用各種長度的“網(wǎng)絡(luò)前綴”(network-prefix)來代替分 類地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和子網(wǎng)號(hào)。
IP 地址從三級編址（使用子網(wǎng)掩碼）又回到了兩級編址。
2.3無分類的兩級編址的記法是：
IP地址::=<網(wǎng)絡(luò)前綴>,<主機(jī)號(hào)>IP地址 ::= {<網(wǎng)絡(luò)前綴>, <主機(jī)號(hào)>} IP地址::=<網(wǎng)絡(luò)前綴>,<主機(jī)號(hào)>
-
CIDR 還使用“斜線記法”(slash notation)，它又稱為CIDR記法，即在 IP 地址面加上一個(gè)斜線“/”，然后寫上網(wǎng)絡(luò)前綴所占的位數(shù)（這個(gè)數(shù)值對應(yīng)于三級編址中子網(wǎng)掩碼中 1 的個(gè)數(shù)）。
-
CIDR 把網(wǎng)絡(luò)前綴都相同的連續(xù)的 IP 地址組成“CIDR 地址塊”。
我們只需要知道CIDR地址塊中的任何一個(gè)地址，就可以知道這個(gè) 地址塊的起始地址和最大地址。
2.4 CIDR 地址塊
- 128.14.32.0/20 表示的地址塊共有 2(12)2^(12)2(12)?地址（因?yàn)樾本€后面的 20 是網(wǎng)絡(luò)前綴的位數(shù)，所以這個(gè)地址的主機(jī)號(hào)是 12 位）。
- 這個(gè)地址塊的起始地址是 128.14.32.0。
- 在不需要指出地址塊的起始地址時(shí)，也可將這樣的地址塊簡稱為“/20 地址塊”。
- 128.14.32.0/20 地址塊的最小地址：128.14.32.0
- 128.14.32.0/20 地址塊的最大地址：128.14.47.255
- 全 0 和全 1 的主機(jī)號(hào)地址一般不使用
2.5 路由聚合
- 一個(gè) CIDR 地址塊可以表示很多地址，這種地址的聚合常稱為路由聚合，它使得路由表中的一個(gè)項(xiàng)目可以表示很多個(gè)（例如上千個(gè)）原來傳統(tǒng)分類地址的路由。
- 路由聚合也稱為構(gòu)成超網(wǎng)(supernetting)。
- CIDR 雖然不使用子網(wǎng)了，但仍然使用“掩碼”這一名詞（但不叫子網(wǎng)掩碼）。
- 對于 /20 地址塊，它的掩碼是 20 個(gè)連續(xù)的 1。 斜線記法中的數(shù)字就是掩碼中1的個(gè)數(shù)。
2.6 CIDR 記法的其他形式
-
10.0.0.0/10 可簡寫為 10/10，也就是將點(diǎn)分十進(jìn)制中低位連續(xù)的 0 省略。
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10.0.0.0/10 相當(dāng)于指出 IP 地址 10.0.0.0 的掩碼是 255.192.0.0，即
11111111 11000000 00000000 00000000
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網(wǎng)絡(luò)前綴的后面加一個(gè)星號(hào) * 的表示方法
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如 00001010 00*，在星號(hào) * 之前是網(wǎng)絡(luò)前綴，而星號(hào) * 表示 IP 地址中的主機(jī)號(hào)，可以是任意值。
2.7 構(gòu)成超網(wǎng)
前綴長度不超過 23 位的 CIDR 地址塊都包含了多個(gè) C 類地址。
這些 C 類地址合起來就構(gòu)成了超網(wǎng)。
CIDR 地址塊中的地址數(shù)一定是 2 的整數(shù)次冪。
網(wǎng)絡(luò)前綴越短，其地址塊所包含的地址數(shù)就越多。而在三級結(jié)構(gòu)的IP地址中，劃分子網(wǎng)是使網(wǎng)絡(luò)前綴變長。
的表示方法
- 如 00001010 00*，在星號(hào) * 之前是網(wǎng)絡(luò)前綴，而星號(hào) * 表示 IP 地址中的主機(jī)號(hào)，可以是任意值。
2.7 構(gòu)成超網(wǎng)
前綴長度不超過 23 位的 CIDR 地址塊都包含了多個(gè) C 類地址。
這些 C 類地址合起來就構(gòu)成了超網(wǎng)。
CIDR 地址塊中的地址數(shù)一定是 2 的整數(shù)次冪。
網(wǎng)絡(luò)前綴越短，其地址塊所包含的地址數(shù)就越多。而在三級結(jié)構(gòu)的IP地址中，劃分子網(wǎng)是使網(wǎng)絡(luò)前綴變長。
總結(jié)
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