8.1 本章目标

• 了解IP地址的用途和种类
• 了解分类编址和无分类编址区别
• 掌握IP地址、子网掩码、网关概念及使用
• 掌握子网划分及超网划分方法
• 掌握无分类编址的改变和使用

8.2 IP地址的用途和种类

• 分类编址：造成地址的浪费，以及地址不够用；
• 无分类编址：通过技术手段控制，根据需求，需要多少个地址，就分配多少的地址；

8.3 分类编址：IP地址的分类及怎样判别IP属于哪一类

• A类地址：

  • 32个二进制地址中，第一位二进制位一定为0；
  • 用十进制判断属于哪类地址时，A类地址第一字节数值范围为0-127；

• B类地址：

  • 32个二进制地址中，第一位和第二位一定是10；
  • 用十进制判断属于哪类地址时，B类地址第一字节数值范围为128-191；

• C类地址：

  • 32个二进制地址中，第一、二、三位一定是110；
  • 用十进制判断属于哪类地址时，C类地址第一字节数值范围为：192-223；

• D类地址：

  • 32个二进制地址中，第一、二、三、四位一定是1110；
  • 用十进制判断属于哪类地址时，D类地址第一字节数值范围为：224-239；

• E类地址：

  • 32个二进制地址中，第一、二、三、四位一定是1111；
  • 用十进制判断属于哪类地址时，E类地址第一字节数值范围为240-255；

8.4 分类编址：IP地址的地址快概念理解及地址快范围划分方法

地址空间：
        在某个IP地址分类中理论上可以拥有的地址总数，这种总数是无法当做IP地址来分配

地址块------A-E类地址网络的数量
        划分地址块主要用来给不同规模的企业分配IP地址，不同Net-id标识不同的地址块

8.5 分类编址：IP地址的地址快概念理解及地址快范围划分方法复习

8.6 分类编址：IP地址中的特殊地址详解

环回地址主要用来测试本地主机的TCP协议或IP协议有没有问题

8.7 分类编址：IP地址中的单播、组播、广播简析

• 单播：一对一
• 多播：D类地址（224-239）
• 广播：直接广播地址，受限广播地址

8.8 分类编址：通过IP地址和掩码计算网络地址详解

掩码：
掩码是一个32位的二进制数，当用掩码和IP地址逐位做“与”（and）运算操作时，就可以得出该IP地址的网络地址

规律：
IP地址中的位所对应的掩码是1时，就会保留它们自己的值（0或1）
IP地址中的位所对应的掩码是0时，输出端得到的是相应的结果为0

8.9 分类编址：基于IP划分子网-子网掩码

借主机位

现有一个网络号为172.16.0.0的网络，请回答在不考虑子网时，其属于A类、B类、还是C类网络？其默认掩码是什么？如果要求划分4个子网，请给出4个子网号是什么？同时回答出在这4个子网中所能分配的IP地址范围？在这4个子网中每个子网网络号是什么？直接广播地址是什么？

8.10 分类编址：（实战）基于IP划分子网-子网掩码

算子网数：2^m m代表要借的host位数
算子网主机数：2^n-2代表主机位数

8.11 分类编址：构建超网

• 借网络位使子网掩码相同
• 借网络位
• 超网(supernetting)是与子网类似的概念–IP地址根据子网掩码被分为独立的网络地址和主机地址。但是，与子网把大网络分成若干小网络相反，它是把一些小网络组合成一个大网络–超网

8.12 无分类编址：实战-1

8.13 无分类编址：实战-2

        无类域间路由
        CIDR（无类别域间路由，Classless Inter-Domain Routing）是一个在Internet上创建附加地址的方法，这些地址提供给服务提供商（ISP），再由ISP分配给客户。CIDR将路由集中起来，是一个IP地址代表主要骨干提供商服务的几千个IP地址，从而减轻Internet路由器的负担。

        基本信息
        英文缩写: CIDR (Classless InterDomain Routing)
        中文译名: 无类别域间路由选择
        分 类: 网络与交换
        读 音：“sider”
        解 释: 现行的IPv4（网际协议第4版）的地址已经耗尽，这是一种为解决地址耗尽而提出的一种措施。它是将好几个IP网络结合在一起，使用一种无类别的域际路由选择算法，可以减少由核心路由器运载的路由选择信息的数量。所有发送到这些地址的信息包都被送到如MCI或Sprint等ISP。1990年，Internet上约有2000个路由。五年后，Internet上有3万多个路由。如果没有CIDR，路由器就不能支持Internet网站的增多。 CIDR采用8~30位可变网络ID，而不是A-B-C类网络ID所用的固定的8、16和24位。
        基本思想
        适当分配多个合适的IP地址，使得这些地址能够进行聚合，减少这些地址在路由表中的表项数。
        如，给某个网络分配16个C类地址，采用适当的方法分配这些地址，使得16个地址能够聚合成一个地址。
        “无分类”指不考虑IP地址所属的类别，路由的策略完全基于整个32bit IP地址的掩码来操作。CIDR 如何工作
        CIDR 对原来用于分配A类、B类和C类地址的有类别路由选择进程进行了重新构建。CIDR用 13-27位长的前缀取代了原来地址结构对地址网络部分的限制（3类地址的网络部分分别被限制为8位、16位和24位）。在管理员能分配的地址块中，主机数量范围是32-500,000，从而能更好地满足机构对地址的特殊需求。
        CIDR 地址中包含标准的32位IP地址和有关网络前缀位数的信息。以CIDR地址222.80.18.18/25为例，其中“/25”表示其前面地址中的前25位代表网络部分，其余位代表主机部分。
        CIDR建立于“超级组网”的基础上，“超级组网”是“子网划分”的派生词，可看作子网划分的逆过程。子网划分时，从地址主机部分借位，将其合并进网络部分；而在超级组网中，则是将网络部分的某些位合并进主机部分。这种无类别超级组网技术通过将一组较小的无类别网络汇聚为一个较大的单一路由表项，减少了Internet路由域中路由表条目的数量。
        基础实例
        例如一个ISP被分配了一些C类网络,这个ISP准备把这些C类网络分配给各个用户群,已经分配了三个C类网段给用户,如果没有实施CIDR技术.ISP的路由器的路由表中会有三条下连网段的路由条目,并且会把它通告给Internet上的路由器.通过实施CIDR技术,我们可以在ISP的路由器上把这三个网段198.168.1.0,198.168.2.0,198.168.3.0汇聚成一条路由198.168.0.0/16.这样ISP路由器只向Internet通告198.168.0.0/16这一条路由,大大减少了路由表的数目.从而为网络路由器节省出了存储空间。 值得注意的是,使用CIDR技术汇聚的网络地址的比特位必须是一致的,如上例所示.如果上例所示的ISP连接了一个172.178.1.0网段,这些网段路由将无法汇聚,无法实现CIDR技术。

8.14 无分类IP编址：划分子网实战

8.15 无分类IP编址：可变长子网掩码（VLSM）实战-1

        定义
        VLSM（Variable Length Subnet Mask，可变长子网掩码）规定了如何在一个进行了子网划分的网络中的不同部分使用不同的子网掩码。这对于网络内部不同网段需要不同大小子网的情形来说很有效。
        简介
        VLSM其实就是相对于类的IP地址来说的。A类的第一段是网络号（前八位），B类地址的前两段是网络号（前十六位），C类的前三段是网络号（前二十四位）。而VLSM的作用就是在类的IP地址的基础上，从它们的主机号部分借出相应的位数来做网络号，也就是增加网络号的位数。各类网络可以用来再划分子网的位数为：A类有二十四位可以借，B类有十六位可以借，C类有八位可以借（可以再划分的位数就是主机号的位数。实际上不可以都借出来，因为IP地址中必须要有主机号的部分，而且主机号部分剩下一位是没有意义的，所以在实际中可以借的位数是在上面那些数字中再减去2，借的位作为子网部分）。
        这是一种产生不同大小子网的网络分配机制，指一个网络可以配置不同的掩码。开发可变长度子网掩码的想法就是在每个子网上保留足够的主机数的同时，把一个子网进一步分成多个小子网时有更大的灵活性。如果没有VLSM，一个子网掩码只能提供给一个网络。这样就限制了要求的子网数上的主机数。另外，VLSM是基于比特位的，而类网络是基于8位组的。
        在实际工程实践中，能够进一步将网络划分成三级或更多级子网。同时，能够考虑使用全0和全1子网以节省网络地址空间。某局域网上使用了27位的掩码，则每个子网可以支持30台主机（2^{5-2=30）；而对于WAN连接而言，每个连接只需要2个地址，理想的方案是使用30位掩码（2}5-2=30），然而同主类别网络相同掩码的约束，WAN之间也必须使用27位掩码，这样就浪费28个地址。

14.24.74.0/24
00001110 00011000 01001010 00000000
先借2个主机位（前26位为net位）可以划分出4个子网
00001110 00011000 01001010 00000000 /26
00001110 00011000 01001010 01000000 /26
00001110 00011000 01001010 10000000 /26
00001110 00011000 01001010 11000000 /26

A：将00001110 00011000 01001010 00000000 /26与
00001110 00011000 01001010 01000000 /26给A
即A的两个子网范围：14.24.74.0/26-14.24.74.63/26;14.24.74.64/26-14.24.74.127/26

B：将00001110 00011000 01001010 10000000 /26 分给B
00001110 00011000 01001010 10000000 /26 借一位主机位
00001110 00011000 01001010 10000000 /27
00001110 00011000 01001010 10100000 /27
即B的两个子网的范围：
00001110 00011000 01001010 10000000 /27
14.24.74.128/27-14.24.74.159/27
00001110 00011000 01001010 10100000 /27
14.24.74.160/27-14.2474.190/27

C：将00001110 00011000 01001010 11000000 /26分给C
将00001110 00011000 01001010 11000000 /26借两位
00001110 00011000 01001010 11000000 /28
00001110 00011000 01001010 11010000 /28
00001110 00011000 01001010 11100000 /28
00001110 00011000 01001010 11110000 /28
C的三个子网的范围：
00001110 00011000 01001010 11000000 /28
14.24.74.192/28-14.24.74.207/28
00001110 00011000 01001010 11010000 /28
14.24.74.208/28-14.24.74.223/28
00001110 00011000 01001010 11100000 /28
14.24.74.224/28-14.24.74.239/28

D：将00001110 00011000 01001010 11110000 /28分给D
00001110 00011000 01001010 11110000 /28借2个主机位
即
00001110 00011000 01001010 11110000 /30
14.24.74.240/30-14.24.74.243/30
00001110 00011000 01001010 11110100 /30
14.24.74.244/30-14.24.74.247/30
00001110 00011000 01001010 11111000 /30
14.24.74.248/30-14.24.74.251/30
00001110 00011000 01001010 11111100 /30
14.24.74.252/30-14.24.74.255/30

8.16 无分类IP编址：可变长子网掩码（VLSM）实战-2

70.12.100.128/26
01000110 00001100 01100100 10000000 /26
借一位：
01000110 00001100 01100100 10000000/27
01000110 00001100 01100100 10100000/27
将01000110 00001100 01100100 10000000/27分给中心：即
70.12.100.128/27-70.12.100.159/27
将01000110 00001100 01100100 10100000/27分给东、西：
01000110 00001100 01100100 10100000/27
借一位：01000110 00001100 01100100 10100000/28
01000110 00001100 01100100 10110000/28
东：01000110 00001100 01100100 10100000/28即：
70.12.100.160/28-70.12.100.175/28
西：01000110 00001100 01100100 10110000/28
70.12.100.176/28-70.12.100.191/28