IP地址管理

一. IP相关概念

• 它们可唯一标识 IP 网络中的每台设备
• 每台主机（计算机、网络设备、外围设备）必须具有唯一的地址

1. IP地址由两部分组成:      

                网络ID：

                        标识网络

                        每个网段分配一个网络ID

                主机 ID：

                        标识单个主机

                        由组织分配给各设备

          2. IP地址分类（IPv4 32位）

             A类：

               0 000 0000 - 0 111 1111: 0-127      前八位表示A类网络ID，第一位0固定，其他七位可变

               网络数：128                     其中 0.0.0.0表示本地地址，127.0.0.1表示本地回环地址，因此0.x.x.x 和127.x.x.x 网段不可分配给其他主机使用，可用网段为 1-126

               每个网络中的主机数：2^24-2        每个网段中的 x.0.0.0 地址(表示网段号)和 x.255.255.255地址 (表示本网段广播地址) 不可分配

               默认子网掩码：255.0.0.0

               私网地址：10.0.0.0

            B类：

              10 00 0000 - 10 11 1111：128-191   前十六位表示网络ID，其中前两位 10 固定，其他十四位可变

              网络数：2^14

              每个网络中的主机数：2^16-2

              默认子网掩码：255.255.0.0

              私网地址：172.16.0.0-172.31.0.0

           C类：

              110 0 0000 - 110 1 1111: 192-223   前24位表示网络ID，其中前三位110 固定，其余21位可变

              网络数：2^21

              每个网络中的主机数：2^8-2

              默认子网掩码：255.255.255.0

              私网地址：192.168.0.0-192.168.255.0

           D类：组播（不能给主机用）

              1110 0000 - 1110 1111: 224-239

           E类：（保留地址）

              240-255

           特殊地址：

             0.0.0.0

                 0.0.0.0不是一个真正意义上的IP地址。它表示一个集合：所有不清楚的主机和目的网络。

             255.255.255.255

                 限制广播地址。对本机来说，这个地址指本网段内(同一广播域)的所有主机

             127.0.0.1～127.255.255.254

                 本机回环地址，主要用于测试。在传输介质上永远不应该出现目的地址为“127.0.0.1”的 数据包。

             224.0.0.0到239.255.255.255

                 组播地址，224.0.0.1特指所有主机，224.0.0.2特指所有路由器。224.0.0.5指OSPF 路由器，地址多用于一些特定的程序以及多媒体程序

             169.254.x.x

               如果Windows主机使用了DHCP自动分配IP地址，而又无法从DHCP服务器获取地址，系统会为主机分配这样地址

 

        3. 无类网络地址（IP地址不按类别划分，即网络ID，主机ID不确定；打破了有类地址的局限性）

                

             CIDR: 无类域间路由表示法    IP/网络ID位数

             netmask(子网掩码): 32位二进制数，网络ID位数，netmask对应位为1，主机ID位数，netmask对应位为0；即netmask可以判断网络ID的位数，通常用十进制表示

                        10000000：128 ；11000000：192；11100000：224；11110000：240；11111000：248；11111100：252；11111110：254；11111111：255

             划分子网：一个大网络（主机ID位数多，网络ID位数少）划分成多个小网络（主机ID位数少，网络ID位数多），网络ID位向主机ID位借N位，划分成2^N个小网

             合并超网：多个小网合并成一个大网，主机ID位向网络ID位借位（优化路由表IP地址管理）

       

        4. 计算公式

       

            1）网络（网段）数量=2^可变网络ID位数
             2）一个网络的主机数量=2^主机ID位数-2=2^(32-网络ID位数)-2
             3）网络ID=IP与子网掩码netmask (ip 和 子网掩码进行二进制与运算)
             4)  划分子网数=划分成2^N个（网络ID位向主机ID位借N位）

二. 例题

          1.  200.222.123.23/26
                  1)netmask? 255.255.255.192
                  2)主机数？2^(32-26)-2=62
          2. 求 A 172.20.222.123/20 和B 172.20.230.100/20 的netid（网络ID）
                  解题思路： 将A 和 B网络转化位二进制表示，并与11111111.11111111.11110000.00000000做与运算
                  结果： A：netid=172.20.208.0      B：netid=172.20.224.0
          3.  A 192.168.1.100/16 与 B 192.168.2.100/24 是否在同一网段？
               A-->B ：A访问B时，并不知道B网络的子网掩码，默认按自己的子网掩码判断是否处于同一网段；结论：在同一网段
               B-->A： B访问A时，并不知道A网络的子网掩码，默认按自己的子网掩码判断是否处于同一网段；结论：不在同一网段
          4. 192.168.199.111/21
             1) 网络ID:192.168.192.0            
             2) netmask:255.255.248.0
             3) 主机数:2^11-2=2046
             4) min ip,max ip (主机ID全为0或全为1要排除)
                  192.168.11000 000.00000001 192.168.192.1/21
                  192.168.11000 111.11111110 192.168.199.254/21
          5.  222.111.188.123  netmask:255.255.255.192
             1）网络ID:222.111.188.64
             2）CIDR:222.111.188.123/26
             3）主机数：2^(32-26)-2=62
             4）Min IP,222.111.188.65 Max IP:222.111.188 126
                        222.111.188.01 000001 222.111.188.65
                        222.111.188.01 111110 222.111.188 126
          6. 10.0.0.0/8 划分32个子网给32个省公司使用
            1）新的子网netmask：255.248.0.0
                        32=2^N
                        N=5
                        新子网网络ID位数：8+5=13
                        255.248.0.0
            2) 新的子网：min netid,max netid
                 10.00000 000.0.0 10.0.0.0/13 min netid
                 10.11111 000.0.0 10.248.0.0/13 max netid
            3) 新的子网存放最多的主机数是多少？
                主机ID=32-13=19
                2^19-2=52万
            4）max netid IP:min ip ,max ip ?
               10.11111 000.0.1           minip:10.248.0.1
               10.11111 111.255.254   maxip:10.255.255.254
          7.  河南省10.248.0.0/13，划分17个子网给17个地市使用
            1）新的子网netmask:255.255.11000000.0    255.255.192.0
                    新子网网数位数：
                             2^N>=17,N=5
            2) 新的子网：min netid,max netid
                   10.11111 000.00 000000.0  10.248.0.0/18  1
                   10.11111 100.00 000000.0  10.252.0.0/18  17    第17个子网
                   10.11111 111.11 000000.0  10.255.192.0/18
            3) 新的子网存放最多的主机数是多少？
                  主机ID位=32-18=14
                  2^14-2=16000
            4）max netid IP:min ip ,max ip ?
                  10.252.0.0/18
                  10.11111 100.00 000000.1                minip:10.252.0.1/18
                  10.11111 100.00 111111.11111110  maxip:10.252.63.254/18
          8.  合并 192.168.000000 01.0/24 ；192.168.000000 10.0/24 子网
                   192.168.0.0/22