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 > 5.2-2 IP-无分类编址
分类编址的本意是为了适应不同规模的网络
但是在实际的应用过程当中
网络规模大小不一 多种多样
如果非要把它归到三种不同类型
最后带来一系列的问题
网络的发展过程就是在不断地发现问题和解决问题的过程
无分类编址就很好地解决了分类编址带来的一系列问题
下面就来学习无分类编址
学习无分类编址的编址机制
CIRD地址块及其应用
还有最长前缀匹配以及默认路由项
分类编址把IP地址分成不同的类别
看似完美的思想
因为它把网络号主机号的位数固定并且分成三种类别
因此在应用过程当中造成IP地址严重浪费
路由项无法有效精简
以及C类网络地址使用效率低等这样一些问题
解决这个问题的唯一办法就是
就是使得表示网络号和主机号的位数可随意改变
无分类编址就是一种允许改变IP地址中的网络号
和主机位数的编址方法
在分类编址当中
A类地址 B类地址和C类地址都是有一定的IP地址的范围
也就是每类地址有一个标识
比如A类地址最高位是0
那么就可以识别出A类地址
它的网络号是多少 主机号是多少
如果说不进行分类 IP地址的网络号和主机号
的位数可以随便改变的话
那怎么来识别IP地址当中的网络号的二进制数呢
如果从IP地址本身来说 是无法识别的
因此无分类编码是通过子网掩码
指明IP地址中作为网络号的二进制数
子网掩码表示的方法和IP地址的方法是一样的
其中值为1的二进制数对应IP地址当中
作为网络号的二进制数
比如说有个IP地址是5.1.1.2
它的子网掩码是255.0.0.0
那么我们可以把IP地址和子网掩码展开成二进制数
可以看到子网掩码的高8位是全1
低24位是全0
因此 它对应的网络号就是高8位
就是IP地址当中的5
这个IP地址的网络号就是5
网络地址就是5.0.0.0
通常把IP地址和子网掩码的表示方法
还可以简单地表示成5.1.1.2/8
也就是说多少位是网络号
把位数跟在IP地址后面就行了
在一些考试当中 还会出现这样的表示方法
把IP地址低位的连续的0省略掉
比如说5.0.0.0/8可以表示成5/8
5.1.0.0/16可以直接表示成5.1/16
这样的表示方法通常在一些考试中出现
那么有了无分类编址以后
在前面分类编址当中的一些问题就可以解决了
首先是IP地址浪费的问题
前面讲了 比如有一个4000个终端的以太网
要给它分配IP地址
那么如果分类编址的话
前面讨论了
90%以上的有效IP地址被浪费掉了
但是如果采用无分类编址的话
它的网络号可以采用20位
主机号用12位
这个网络地址就包含有2的12次方减2个
也就是4094个有效IP地址
那么用4000个分配到4000个终端 94个用于扩展
非常的合理
这是IP地址浪费的问题
对于C类地址利用率不高的问题也就迎刃而解了
下面再来看一下怎么样有效地精简路由项的问题
先来看一个网络中的新概念
叫CIDR地址块
这是前面讨论过的一个网络拓扑图
这网络当中的IP地址以及网络地址都带有相应的网络号
比如192.1.1.0/24表示它的网络号是24位
前面说过R1的路由表和R2的路由表
路由表中表示的网络号都要加上表示网络地址的位数
在这个路由表当中
左边这两个网络的网络地址 前面分类编址分析过
这两块IP地址的每块分别是255个 加起来一共512个
这512个IP地址是连续的 从全0到全1
可以表示成192.1.0.0/23
也就是说用23位来表示一个网络的前缀
用9位表示主机号
有了高23位网络前缀的概念后
IP地址的格式变成了 网络前缀 主机号
这样的IP地址块称为无类别域间路由
就是CIDR 英文单词的第一个字母的缩写
这个地址块表示的是IP地址的集合
可以分配给同一个网络 也可以分配给不同网络中
如果把它分配给单个网络的话
这个地址块中主机号全0的IP地址
就是该网络的网络地址
那么 主机号为全1的IP地址是网络的直接广播地址
网段前缀为全0的IP地址就是主机地址
下面看一下CIDR地址块的用途
首先 可以聚合路由项
我们来看一下R2的路由表
前面的两项路由项下一跳的IP地址和输出端口都是一样的
根据前面的讨论
可以把这样的路由项合并成CIDR地址块表示
比如192.1.0.0/23
然后 同样的道理
在R1路由表当中
后面两项路由项的下一跳IP地址和输出端口
也是一样的
同样 也可以用一个CIDR地址块表示
这样有效地精简了路由器的路由项
CIDR的第二个用途就是可以把它划分为多个网络地址
我们来看一个例子
比如 有一个地址块是192.1.2.0/24
需要把它分配给6个子网
每一个子网所连接的终端如右表表示
表中可以看出来
子网1是20台 子网2是12台
那么我们现在要把这样一个地址块分配给6个网络
怎么来分配呢
我们来看一下
地址块的高24位作为网络前缀
低8位作为主机号
低8位可以表示2的8次方个IP地址
下面来看一下分配过程
首先在网络当中找主机数量最多的 也就是子网3
一共45台
45台终端需要多少个二进制位表示呢
应该是2的6次方 就是6个二进制位
2的6次方是64 2的5次方是32
5位二进制数表示不了45台终端
6位二进制数可以有一点余量
因此可以用6位二进制数表示
那么 下面看一下分配IP地址的过程
高24位是相同的 从8到1表示低8位的二进制位
右边表示它的IP地址数量
首先看终端数量最多的是子网3
我们现在要用6位二进制数来表示
剩下8位还有2位是空余的
所以把高2位 就是第7位和第8位分成4段
00 01 10 11
把00端分给子网3 它有64个地址块可以表示45台
接下来终端数量比较多的是子网4和子网1
子网4是27台 子网1是20台
这两个网络分别都要用5位二进制数表示主机数
把01地址块分成两块
第6位一个是0一个是1
用0地址块分配给子网4
第6位为1的地址块 分配给子网1
这两个地址块的IP地址都是32个
接下来主机数量比较多的子网2是12台
子网6是11台
那么 11台和12台要用多少个二进制位表示呢
只要有4位二进制位表示就可以了
因此把第8 7位为10的地址块分为4个地址段
是00 01 10 11
第6位和第5位分成4个地址段
然后 把第6位和第5位为00的分给子网2
第6位和第5位为01分给子网6的11台
接下来是最少的子网5 是5台
5台终端需要多少个二进制位来表示它呢
只要有3个二进制位就行了
我们可以把接下来的第5位分成两段
一个是0 一个是1
把第5位为0的地址段分配给子网5
可以表示8台可以满足5台的需要
剩下都是剩余的IP地址
可以分配给其他需要的网络来使用
因此 从这里可以看出来
CIDR地址块分配给多个不同的网络使用
因为它的网络号是可以变的
网络的前缀的位数可以不断增加
大大减少了IP地址的浪费
最后分配完以后
各个子网的IP地址的范围就可以用这样一个表格表示了
从刚才的例子可以看出来
网络前缀位数为n位的CIDR地址块
由2的32次方减n个IP地址组成
然后 如果把这个地址块分配给两个网络的话
地址块可以划分为两个网络前缀位数为n+1的CIDR地址块
然后 每一个地址块可以由2的32减n减1次方个IP地址组成
如果把刚才的6个网络连接成这样一个网络拓扑图的话
路由器R1的路由表当中
只要有一项路由项就行了
而因为6个网络连接在R2的不同端口当中
因此它有6个路由项
如果现在子网6想提高访问外网的访问速度
又不想改变原来的连接结构
那么它可以从子网6和R1之间直接拉线
这样的话R1里的路由项就增加了直接到子网6的路由项
这个时候 如果有一个目的终端的IP地址是192.1.2.150
到了路由器R1的时候
第一项路由项和第二项路由项都是符合的
这个时候选择哪个路由项呢
它就选择后面的路由项
这也是子网6直接拉连线的目的
这个里面就是最长前缀匹配
就是用最长的前缀作为它的路由
还有一种情况
比如 这样一个网络拓扑图当中
路由器R2连接着三个局域网
通过R1连接到Internet上去
路由器R2三个内部连接的网络有这样三项直连的路由项
它可以通过R1访问Internet
在Internet当中 有许多的网络
如果这些网络都在R2当中写上相应的路由项
那么R2的路由项就非常的多
这个时候 可以设置一个默认的路由项
因为通往这些网络的下一跳路由器都是唯一的途径R1
可以加一个默认路由项
目的网络是全0 子网掩码也是全0
下一跳是R1的IP地址193.1.1.2
如果这个时候 有一个目的IP地址是192.1.6.150
这个IP地址跟前面的三项路由项都是不匹配的
因此选择最后一个默认路由项
通过R1送到Internet上去
最后 对无分类编址做一个简单的小结
刚才讨论的CIDR地址块的IP地址结构
由网络前缀和主机号组成的
CIDR地址块是一组具有相同网络前缀的IP地址集合
多个CIDR地址块可以聚合成一个CIDR地址块
一个CIDR地址块可以分解成多个网络地址
通过无分类编址可以看到
很好地解决了前面分类编址带来的一些问题
-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
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-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
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-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