子網劃分及ARP尋址

原創 A___lei 2019-07-08 13:08

IP地址

它們可唯一標識 IP 網絡中的每臺設備，每臺主機（計算機、網絡設備、外圍設備）必須具有唯 一的IP地址
IP地址由兩部分組成:

子網劃分及ARP尋址

IPv4地址格式：點分十進制記法

子網劃分及ARP尋址

IP地址分類

子網劃分及ARP尋址

公式：
計算網絡數：2^可變的網絡ID
計算網絡主機的最大數量：2^主機ID位-2

八位二、十進制表

00000000 0
00000001 1
00000010 2
00000100 4
00001000 8
00010000 16
00100000 32
01000000 64
10000000 128

A類地址：

00 000 000 - 01 111 111
前8位網絡ID,後24位爲主機ID
A類地址的10進制網絡數範圍是：1-126
每個網絡中主機數：2^24-2=16777214
0xxxxxxx.主機ID.主機ID.主機ID
網絡ID最小值00000001 1
網絡ID最大值01111111 127 但127是迴環地址 所以是126
默認子網掩碼：255.0.0.0
私網地址：10.0.0.0

B類地址：
10 000 000 - 10 111 1111
前16位網絡ID，後16位主機ID
10xxxxxx.xxxxxxxx.主機ID.主機ID
B類地址的10進制範圍是：28-191
網絡數：16384
主機數：2^16-2:65534
網絡ID最小值10000000 128
網絡ID最大值10111111 191
默認子網掩碼：255.255.0.0
私網地址：172.16.0.0-172.31.0.0

C類地址：
11 000 000 - 11 011 111
前24位網絡ID，後8位主機ID
110xxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.主機ID
C類地址的10進制範圍是：192-223
網絡數：2^21=2097152
主機數：2^8-2=254
網絡ID最小值11000000 192
網絡ID最大值11011111 223
默認子網掩碼：255.255.255.0
私網地址：192.168.0.0-192.168.255.0

D類地址
11 100 000 - 11 101 111
用於多播（組播）
1110xxxx.主機ID.主機ID.主機ID
D類地址的10進制範圍是：224-239
網絡數：16
主機數：2^24-2=16777214
網絡ID最小值11100000 224
網絡ID最大值11101111 239

E類地址
11 110 000-11 111 111
保留位，多用於實驗室
11110xxx.主機ID.主機ID.主機ID
E類地址的10進制範圍是 240-254
網絡數：8
主機數：2^24-2=16777214
網絡ID最小值11110000 240
網絡ID最大值11111111 254 E類地址
11 110 000-11 111 111
保留位，多用於實驗室
11110xxx.主機ID.主機ID.主機ID
E類地址的10進制範圍是 240-254
網絡數：8
主機數：2^24-2=16777214
網絡ID最小值11110000 240
網絡ID最大值11111111 254

子網劃分及ARP尋址

子網劃分及ARP尋址

特殊IP地址
1、0.0.0.0 0.0.0.0不是一個真正意義上的IP地址。它表示一個集合：所有不清楚的主 機和目的網絡。
2、255.255.255.255 限制廣播地址。對本機來說，這個地址指本網段內(同一廣播域)的所有主機
3、127.0.0.1～127.255.255.254 本機迴環地址，主要用於測試。在傳輸介質上永遠不應該出現目的地址爲 “127.0.0.1”的 數據包。
4、224.0.0.0到239.255.255.255 組播地址，224.0.0.1特指所有主機，224.0.0.2特指所有路由器。 224.0.0.5指OSPF 路由器，地址多用於一些特定的程序以及多媒體程序
5、169.254.x.x 如果Windows主機使用了DHCP自動分配IP地址，而又無法從DHCP服務器獲 取地址，系統會爲主機分配這樣地址。

子網掩碼

子網掩碼(subnet mask)又叫網絡掩碼、地址掩碼、子網絡遮罩，它是一種用來指明一個IP地址的哪些位標識的是主機所在的子網，以及哪些位標識的是主機的位掩碼。子網掩碼不能單獨存在，它必須結合IP地址一起使用。子網掩碼只有一個作用，就是將某個IP地址劃分成網絡地址和主機地址兩部分。

子網劃分及ARP尋址

無類域間路由（CIDR）

二十進制表

00000000 0
10000000 128
11000000 192
11100000 224
11110000 240
11111000 248
11111100 252
11111110 254
11111111 255

十進制地址：8.8.8.8
二進制表示：00001000 00001000 00001000 00001000

十進制地址：255.255.255.240
二進制表示 ：11111111 11111111 11111111 11111100

CIDR格式
8.8.8.0/28 主機數14
8.8.8.0/24 主機數254
8.8.8.8/30 主機數2

主機數：2^8-2=254
網絡ID：IP地址和子網掩碼做二進制與運算

練習1：
IP地址：172.16.100.200
子網掩碼：255.255.224.0

    a.用cidr表示法該如何表示（如192.168.0.5/24)
        子網掩碼二進制表示：255.255.1110 0000 .0
        172.172.16.100.200/19

    b.網絡id是多少
        二進制表示IP地址：172.16. 01100100.11001000
        二進制表示十進制：255.255.11100000.00000000
        二進制與運算：       172.16. 01100000.00000001
        網絡id：                   172.16.96.0/19

    c.網絡主機數有多少
        網絡主機數：2^(32-19)-2=8190
    d.網絡主機的範圍是多少
        172.16.011 00000.00000000——172.16.011 11111.11111110
        網絡主機範圍172.16.96.1/19——172.16.127.254/19

練習2：
IP地址：220.199.211.100
子網掩碼：255.255.248.0

    a.用cidr表示法該如何表示（如192.168.0.5/24)
        子網掩碼二進制表示：255.255.11111000.0
        子網掩碼十進制表示：220.199.211.100/21
    b.網絡id是多少
        IP地址二進制表示：    220.199.11010 011.100
        子網掩碼二進制表示：255.255.11111 000.0
        二進制與運算：                     220.199.11010000.0/21
        網絡id：                       220.199.208.0/21
    c.網絡主機數有多少
        網絡主機數：2^11-2=2046
    d.網絡主機的範圍是多少    
        220.199.1101 0000.000000001——220.199.1101 1111.11111110 
        網絡主機範圍：220.199.208.1/21——220.199.215.254/21

練習3：
IP地址：114.203.188.10/20

    a.子網掩碼？
        子網掩碼二進制表示：255.255.11110000.00000000
        子網掩碼十進制表示：255.255.240.0
    b.網絡ID
    IP地址二進制表示：    114.203.10111100.00001010
    子網掩碼二進制表示：255.255.11110000.00000000
    二進制與運算：                     114.203.10110000.0
        網絡id：                     114.203.176.0/20
    c.主機數？
        2^12-2=4094
    d.主機範圍
    114.203.1011 0000.00000001——114.203.1011 1111.11111110
        網絡主機範圍：114.203.176.1/20--114.203.191.254/20

201.133.199.100/24 ->>201.133.11000111.100
201.133.188.100/24 ->>201.133.10111100.100
是否在一個網絡？

201.133.199.100/24  ->>201.133.11000111.100
201.133.188.100/24  ->>201.133.10111100.100
不在

201.133.199.100/20
201.133.188.100/206
是否在一個網絡？

過程：
201.133.199.100/20
IP地址：     201.133.11000111.100
子網掩碼： 255.255.11110000.100
與運算：     201.133.11000000.100
網絡ID：     201.133.192.0/20

201.133.188.100/206
IP地址：    201.133.10111100.100
子網掩碼：255.255.11110000.100
與運算：    201.133.10110000.100
網絡ID：    201.133.176.0/20

網絡ID：     201.133.192.0/20
網絡ID：    201.133.176.0/20
不在一個網絡

201.133.199.100/17
201.133.188.100/17
是否在一個網絡？

過程：
201.133.199.100/17
IP地址：     201.133.11000111.100
子網掩碼： 255.255.11110000.100
與運算：     201.133.11000000.100
網絡ID：201.133.128.0/17

201.133.188.100/17
IP地址：    201.133.10111100.100
子網掩碼：255.255.11110000.100
與運算：    201.133.10110000.100
網絡ID：201.133.128.0/17

網絡ID：201.133.128.0/17
網絡ID：201.133.128.0/17
在一個網絡

A:201.133.199.100/24
B:201.133.188.100/16

        A---->B   A: 201.133.199.0  B: 201.133.188.0   (不在一網段)
        B---->A   B:201.133.0.0     A:201.133.0.0   (在同一網段)

        a.201.133.199.100/24 -> 201.133.188.100/24 判斷不在一個網絡內
        b.A發送ARP廣播，問誰是201.133.199.99(網關IP)，我是201.133.199.100，MAC是MACA
        c.網關回答A，我是201.133.199.99，我的mac是Macrouter1
        d.IPA，IPB| MACrouter1 MACA
        e.route 路由判斷，判斷出2口是去往201.133.188.100/16的網絡ID。
        f.route發送ARP廣播，問誰是201.133.188.100（B的IP），我是201.133.188.99,MAC是MACrouter2
        g.B迴應給router.我是201.133.188.100，我的mac是MacB
        h.route 封包 IPA,IPB |MACB  MACROUTER2

圖解

子網劃分及ARP尋址

子網劃分及ARP尋址

如果網絡內路由沒有開啓，網關也沒有配置，

A拿自己的mac匹配B不成功。找路由但是網關，沒有網關，所以A無響應（不會發起ARP），顯示網絡不可達。
B拿自己的mac匹配A成功，發起ARP廣播，B會一直髮起ARP廣播尋找A，但是沒有人迴應，顯示目的不可達。

主機Bping主機A，目標主機不能到達（B認爲A和自己在一個網絡內）
子網劃分及ARP尋址
抓取到的ARP包
子網劃分及ARP尋址
主機Aping主機B ，沒有網關，網絡不可達沒有ARP包
子網劃分及ARP尋址

有網關沒路由

設置網關後，A給網關：201.133.199.1，發起ARP請求，網關回應了他，但是網關出不去，沒有找到通往B的路由
201.133.199.100 ->ping201.133.188.100

子網劃分及ARP尋址

子網劃分及ARP尋址
設置網關後 B依舊在發起ARP請求，因爲他判斷A和自己是一個網段，所以不會找網關。
201.133.188.100 ->201.133.199.100
子網劃分及ARP尋址

子網劃分及ARP尋址

子網劃分

子網劃分：將一個大的網絡分割爲多個小網絡，每個小網絡的主機ID變少，網絡ID變多，原來的大網絡的網絡ID向主機ID位借位
160.200.0.0/16 向右借一位
子網數：
160.200.0 0000000.0/17 --> 160.200.0.0/17
160.200.1 0000000.0/17 --> 160.200.128.0/17

公式：
1.計算網絡數：2^可變的網絡ID
2.計算網絡中的主機最大數量：2^主機ID位-2
3.劃分子網的數量=2^網絡ID向主機ID借的位數

練習：160.200.0.0/16 將其劃分爲16個子網（對最大的子網劃分32個子子網）

    a.劃分子網的netmask
        2^n=16 n=4
        255.255.240.0

    b.每個子網的主機數？
        2^(32-20)=4094

    c.最小，最大的子網的網絡ID？
        最小子網ID：160.200.0000 0000.0     -->  160.200.0.0/20
        最大子網ID：160.200.1111 0000.0     --> 160.200.240.0/20

    d.最大的子網的的IP範圍。
        最大子網最小主機地址：160.200.1111 0000.00000001    --> 161.160.200.240.1/20
        最大子網最大主機地址：160.200.1111 1111.111111110    -->  160.200.255.254/20
        最大的子網的的IP範圍： 161.160.200.240.1/20  ~ 160.200.255.254/20

e.對最大的子網劃分32個子子網。還是以上4個要求
    最大子網ID： 160.200.240.0/20  

    e.1 劃分子網的netmask
        2^n=32 n=5
        二進制表示子網掩碼：255.255.11111111.1 0000000
        子網掩碼：                  255.255.255.128

    e.2 每個子網的主機數？
        2^7-2=126

    e.3 最小，最大的子網的網絡ID？
        最小網絡ID：160.200.1111 0000.0 0000001   ---> 160.200.240.0/25
        最大網絡ID：160.200.1111 1111.1 1111110      ---> 160.200.255.128/25

    e.4 最大的子網的的IP範圍。
        最大子網最小主機地址：160.200.1111 1111.1 0000001  --> 160.200.255.129/25  
        最大子網最大主機地址：160.200.1111 1111 .1 1111110  --> 160.200.255.254/25
        最大的子網的的IP範圍： 160.200.255.129/25  ~  160.200.255.254/25

優化IP地址的分類：

220.78.10101000.0   168
220.78.10101001.0   169
220.78.10101010.0   170
220.78.10101011.0   171
220.78.10101100.0   172
220.78.10101101.0   173
220.78.10101110.0   174
220.78.10101111.0   175

220.18.10101000.0   /21(前五位一樣，加一起21位)

220.78.168.0/21

子網劃分及ARP尋址

子網劃分：將一個大的網絡分割爲多個小網絡，每個小網絡的主機ID變少，網絡ID變多，原來的大網絡的網絡ID向主機ID位借位
超網劃分：將多個小網絡合併成一個大網絡，每個網絡主機ID變多，網絡ID變少，原來的主機ID位向網絡ID位借位。其目的是節約路由器的記錄數

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