当前课程知识点:网络技术与应用 > 第5讲 IP和网络互连 > 5.2 网际协议 > 5.2-1 IP-分类编址
IP地址的编址方法有两种
一种是分类编址 还有一种是无分类编址
下面 我们先来学习分类编址当中的IP地址分类方法
IP地址分类分层的原因
IP地址配置原则
以及IP地址分类的缺陷
网络互连的核心是网际协议IP
现在网际协议IP有两个版本
一个是IPV4
还有一个是IPV6
IPV4是用32位二进制数表示IP地址
IPV6是用128位二进制数表示IP地址
如果 用128位二进制数表示IP地址
地球上所有的沙子都能分到一个IP地址
那么现在IPV6表示IP地址的方法
只是在实验性的网络中使用
因此下面主要讨论IPV4版本的IP地址的表示
32位二进制数怎么来表示IP地址呢
比如说 这是一个32位的二进制数
为了方便表示
把这32位二进制数以8位也就是1个字节为单位
分成4段
然后 每一段之间用小数点隔开
为了便于记忆 把每一个8位直接转换成十进制数
然后 用十进制数表示IP地址
这个32位二进制数表示的IP地址
可以表示成93.165.219.201
具体给某个网络里面的终端分配IP地址的时候
有什么规律呢
先来看两个生活当中的例子
首先看一下大家熟悉的10位学号的表示
这是一个10位十进制数表示的学号
前面三位表示的是专业号
中间4位表示的是入学年份
后面三位表示的是个人编号
这是10位十进制数表示的学号
我们再来看一下用18位十进制数表示的身份证号
身份证号里前6位是地址码
中间8位是出生日期
接下来3位表示的是顺序码
最后一位是校验码
从这个里面可以看出来
学号也好身份证也好
不单纯是一个顺序号
其中有许多的信息
比如说地区信息 集团信息等
对于网络里面也是这样子的
比如说这有两个网络
在不同网络里面的终端也需要表示是哪个网络的终端
因为每个网络可能有单位性质的
某一个单位构建的网络或者某个地区构建的网络
因此 在表示IP地址的时候
也可以用某几位表示网络号
某几位表示主机号
也就是由主机号和网络号这样两部分组成
我们把主机号和网络号表示IP地址的方式
称为分层编址
具体的IP地址有多少位是网络号多少位是主机号呢
分类编址把IP地址分成不同的类
每一类的IP地址的网络号和主机号还不一样
比如说把32位二进制位用8个二进制位表示一个字节
表示成4个字节
A类地址是怎么表示网络号和主机号的呢
A类地址的最高位用0表示
然后接下来用7位二进制数表示网络号
用24位二进制数表示主机号
它的地址范围是0.0.0.0到127.255.255.255
第二类是B类地址
B类地址的最高位只能是1了
因为最高位0已经表示A类地址了
接下来一位是0表示是B类地址
然后 用接下来的14位来表示网络号
用16位来表示主机号
它表示的地址范围是128.0.0.0到191.255.255.255
从数量上可以看出来 A类地址适合大型网络
B类地址适合大型或中型网络
还有一类是C类地址
C类地址的最高位也只能是1
接下来的第二位也只能是1
因为这两位是0已经表示了A类地址或B类地址了
然后第三位为0来表示C类地址
用21位二进制数表示网络号
用8位二进制数表示主机号
它的地址范围是192.0.0.0到233.255.255.255
接下来 有D类地址和E类地址
D类地址是一个组播地址
它的高四位是1110表示
它的地址范围是这样子的
E类地址是保留地址
最高位是11110 这样来表示
它的地址范围是240.0.0.0到247.255.255.255
在这五类地址当中
把A B C这三类称为单播地址
这三类单播地址当中 由网络号和主机这样两部分组成的
单播地址中主机号为全0网络地址不能分配给具体终端使用
因为它有特殊的用处
是作为所处网络的一个网络地址
比如说 192.1.1.0是一个C类地址
因为低8位全是0的
所以它表示的是一个网络地址
不能把这个地址分配给某个终端使用
主机号为全1也不能把它分配给某个终端使用
它表示的是一个直接的广播地址
比如192.1.1.255就是一个C类的广播地址
还有第一个非常特殊的地址
就是32位全1的地址
那么它就表示一个受限的广播地址
限于终端所在的网络进行广播
其它还有一些比较特殊的地址
比如说A类地址当中全0表示IP地址无法确定
IP地址无法确定的地址有什么用呢
就是在终端没有分配IP地址之前
可以作为IP分组的源地址
这个后面会介绍到
还有127.x.x.x是回送测试地址
这两个地址在后面的具体内容中还会涉及到
组播地址中有一些著名组播地址
常用的地址称为著名组播地址
比如说224.0.0.1表示网络中所有支持组播的终端和路由器
224.0.0.2表示网络中所有支持组播的路由器
224.0.0.9表示网络中所有运行RIP进程的路由器
这些著名组播地址在后面的学习过程当中也会涉及到
刚才说 IP地址分成A类 B类 C类 D类 E类地址
为什么IP地址要分类呢
主要是为了适应网络规模的不同
比如说这是一个网络
这是另外一个网络
这两个网络当中的终端数量可能是不同的
也就是网络规模是不同的
根据网络当中终端的数量申请不同类型的IP地址
比如终端数量小于等于2的8次方减2这样一个数量的话
那么可以申请C类地址
如果终端数量大于在2的8次方减2 小于等于2的16方减2
这样一个范围里面
可以申请B类地址
如果终端数量大于2的16次方减2小于等于2的24次方减2
这样一个范围里面的话
可以申请一个大型的网络地址 就是A类地址
那么分类的原因知道了
那么为什么还要分层呢
就是网络分层有什么好处
第一个网络分层的原因是根据IP地址确定
终端连接的网络
网络互连就是把不同类型的网络互连在一起
互连设备要知道IP地址是属于哪个网络的
比如这是两个不同的以太网
这是以太网1 这是一个PSTN
还有这个是以太网2
这三个网络由两个路由器互连起来
以太网1的网络地址是192.1.1.0
如果终端A的IP地址是192.1.1.1
那么可以根据分层的思路
可以确定终端A的IP地址的网络号是192.1.1.1
终端A是属于以太网1的
第一个原因是可以根据IP地址可以确定终端连接的网络
第二个 可以减少路由项的需要
比如说 这是R1的路由表
这里面给出了以太网1和以太网2当中每一个终端的路由
也就是说以太网1和2当中的4个终端都有一项路由项
那么在这个里面可以看到
路由表前面两项的下一跳和输出端口是一样的
后面两项的下一跳和输出端口也是一样的
可以把这两个路由项分别合为一项
路由表当中用一个网络地址表示一个路由项
同样可以得出R2的路由表
两个以太网分别占一个路由项
不需要每一个终端占用一个路由项了
现在给出的是两个终端
如果是20个 200个终端 路由项的节省就非常可观了
这是第二个原因
网络地址可以减少路由项的条件是这样子的
一是网络地址表示的是一组连续的终端的IP地址
比如 192.1.1.0表示的是192.1.1.0到192.1.1.255
这样一组连续的IP地址
第二个 通往这一组终端的下一跳的路由器都要相同
那它才能合为一个路由项
这是分层的原因
下面我们看一下IP地址的配置原则
这是由路由器连接的两个网络
在配置IP地址的时候 每一个传输网络都要有一个网络地址
比如以太网的网络地址是192.1.1.0
PSTN的网络地址是192.1.2.0
然后 连接在同一传输网络上的终端
必须要配置相同网络号 不同主机号的IP地址
终端A的IP地址和终端C的IP地址的网络号是要相同的
主机号是不同的 主机号一个是1一个是2
对于路由器来说 怎么配置呢
每一个接口连接的网络可能是不一样的
对于每一个接口需要配置一个IP地址
这个IP地址的网络号
一定要和它所连接的网络的网络号相同
比如 路由器端口1配置的是192.1.1.254
它的网络号跟所在的网络是一样的
它的主机号配置的是254
它2号端口跟PSTN的网络号是相同的
那么在这里特别指出的是
IP地址不是终端或路由器的标识符
而是终端或路由器接口的标识符
接口指的是终端或路由器与网络之间的连接点
因为终端和路由器可能有多个接口
比如刚才说的路由器有两个端口
这两个端口分别连接不同的网络
需要分配不同的IP地址
也就是说每个接口都要有一个独立的标识符 IP地址
最后来看一下
IP地址分类编址方法有什么样的缺陷
一开始进行分类主要是适应不同规模的网络
看似完美 事实上有很多的缺陷
第一个 IP地址浪费非常的严重
假设有一个连接4000个终端的以太网
要给它分配IP地址
因为终端数量大于2的8次方减2小于2的16次方减2
这样一个范围里面
因此 去申请一个B类地址
但是B类地址一共有2的16次方减2个有效IP地址
但是它只用了4000个
也就是说 超过90%的有效地址被浪费了
原因是单播IP地址的A类 B类 C类地址
每一类的IP地址的网络号和主机号是固定的
第二个 这种分类编址方法不能更有效减少路由项
比如 这由路由器互连起来的四个以太网
中间有一个PSTN 这样一个网络
我们来看一下左边这两个以太网
一个是192.1.0.0 这是网络地址
下面是192.1.1.0 这是下面一个以太网的网络地址
右边这两个网络一个是192.1.4.0 一个是192.1.5.0
这是四个以太网的网络地址
看一下这四个以太网在路由器1和路由器2当中的路由项
路由项的每一个网络有一项路由项
我们来看一下这个里面
前面的路由器2前面的两项的输出端口和下一跳的IP地址
是一样的
那么我们来看一下前面这两个网络地址有什么规律
192.1.0.0和192.1.1.0两个网络地址有什么特点
我们把这一组地址展开成二进制数
比如 192.1.0.0到192.1.0.255
这是一组IP地址
然后 192.1.1.0到192.1.1.255这是另一组IP地址
这一组IP地址当中可以看到
低9位从全0到全1
512个IP地址是连续的
如果把高23位作为网络号
低9位作为主机号的话
那么这一组IP地址可以表示成由23位网络号
9位主机号的这样一个网络地址
但是 在分类编址当中
没有9位主机号的地址类型
因此就无法进行两个路由项的合并
第三个缺点是C类地址的使用效率非常低
C类地址的高三位是110
用21位表示网络号
低8位表示主机号
它的C类网络地址有2的21次方个
它的地址范围是192.0.0.0一直到223.255.255.255
所以C类网络地址的数量是最多的
但是大部分网络连接的终端数量可能都大于2的8次方减2个
因此 真正申请C类地址的单位很少
那么这类地址的使用效率就非常的低
这是分类编址的几个缺陷
下面简单做个小结
IP地址是分层的 分为网络号和主机号
IP地址又是分类的
在分类编址当中 把IP地址分为5类
其中 A B C三类称为单播地址
每一类都有固定的网络号和主机号
网络号和主机号的位数不同
固定主机号和网络号位数带来一系列的问题
那么怎么来解决这些问题
后面的无分类编址就能解决这些问题
-课程先导语
--先导语
-1.1 网络内涵
--网络内涵
-1.2 互联网发展过程
--互联网发展过程
-1.2 互联网发展过程--作业
-1.3 交换方式
--电路交换
-- 虚电路交换
--数据报交换
--三种交换方式比较
--html
-1.3 交换方式--作业
-1.4 计算机网络体系结构和协议
--分层结构
--OSI体系结构
-1.4 计算机网络体系结构和协议--作业
-第一讲内容的启示
--html
-例题分析
--例题分析
-测验--作业
-本讲内容简介
-2.1 数据传输系统
-2.1 数据传输系统--作业
-2.2 信号
--2.2 信号
-2.2 信号--作业
-2.3 编码和调制
--2.3-1 编码
--2.3-2 调制
-2.3 编码和调制--作业
-2.4 差错控制
-2.4 差错控制--作业
-2.5 传输媒体
--2.5 传输媒体
-2.5 传输媒体--作业
-2.6 Packet Tracer6.2使用说明
-第二讲内容的启示
--html
-例题分析
--例题分析
-测验--作业
-以太网发展过程与内容简介
-以太网发展过程与内容简介--作业
-3.1 总线形以太网
-3.1 总线形以太网--作业
-3.2 网桥与冲突域分割
-3.2 网桥与冲突域分割--作业
-3.3 交换式以太网与VLAN
-3.3 交换式以太网与VLAN--作业
-3.4 以太网标准
-3.4 以太网标准--作业
-第三讲内容的启示
--html
-例题分析
--例题分析
-案例设计
--案例设计
-测验--作业
-本讲内容简介
--无线局域网
-4.1 无线局域网概述
-4.1 无线局域网概述--作业
-4.2 无线局域网应用方式
-4.2 无线局域网应用方式--作业
-4.3 无线局域网MAC层
-4.3 无线局域网MAC层--作业
-4.4 终端接入无线局域网过程
-4.4 终端接入无线局域网过程--作业
-4.5 无线局域网设计和分析
-第四讲内容的启示
--html
-例题分析
--例题分析
-测验--作业
-本讲内容简介
-- IP与网络互连
-5.1 网络互连机制
-5.1 网络互连机制--作业
-5.2 网际协议
-5.2 网际协议--作业
-5.3 IP分组传输过程
-5.3 IP分组传输过程--作业
-5.4 路由表建立过程
-5.4 路由表建立过程--作业
-5.5 IP over以太网
-5.5 IP over以太网--作业
-5.6 三层交换机与VLAN间通信过程
-5.7 Internet控制报文协议
-5.7 Internet控制报文协议--作业
-第五讲内容启示
--html
-案例设计
--案例设计
-例题分析
-测验--作业
-本讲内容简介
--本讲内容简介
-6.1 Internet接入控制机制
-6.1 Internet接入控制机制--作业
-6.2 以太网和ADSL接入技术
-6.2 以太网和ADSL接入技术--作业
-6.3 家庭局域网接入方式与无线路由器
-6.3 家庭局域网接入方式与无线路由器--作业
-6.4 接入综合演示实验
-6.4 接入综合演示实验--作业
-第六讲内容的启示
--html
-例题分析
--第六讲 例题分析
-测验--作业
-本讲内容简介
--传输层
-7.1 传输层服务特性
--传输层服务特性
-7.1 传输层服务特性--作业
-7.2 端口号
--端口号
-7.3 用户数据报协议UDP
-7.3 用户数据报协议UDP--作业
-7.4 传输控制协议TCP
--TCP特点和格式
-- TCP的几点说明
-7.4 传输控制协议TCP--作业
-第七讲内容启示
--html
-例题分析
--例题分析
-测验--作业
-本讲内容简介
-- 应用层
-8.1 应用结构
--应用结构
-8.1 应用结构--作业
-8.2 域名解析
-8.2 域名解析--作业
-8.3 动态主机配置协议
-8.3 动态主机配置协议--作业
-8.4 万维网
-- 万维网
-8.4 万维网--作业
-8.5 电子邮件
--html
-8.6 文件传输协议
--html
-例题分析
--例题分析
-案例设计
--CH8 案例设计
-应用层启示
--html
-测验--作业
-本讲内容简介
-9.1 网络安全概述
-9.1 网络安全概述--作业
-9.2 网络安全基础
-9.2 网络安全基础--作业
-9.3 病毒检测与防御技术
-9.3 病毒检测与防御技术--作业
-9.4 以太网安全技术
-9.4 以太网安全技术--作业
-9.5 无线局域网安全技术
-9.5 无线局域网安全技术--作业
-9.6 防火墙
-9.6 防火墙--作业
-9.7 安全协议
--9.7 安全协议
-9.7 安全协议--作业
-例题分析
--例题分析
-防火墙演示实验
-- 防火墙演示实验
-案例设计
--案例设计
-网络安全的启示
--html
-测验--作业
-附录1:综合应用分析
--综合应用分析
-附录2:Cisco实际设备网络构建与配置
-期末考试--考试试题