子网划分及ARP寻址

原創 A___lei 2019-07-08 13:08

IP地址

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IP地址
IP地址由两部分组成:

子网划分及ARP寻址

IPv4地址格式：点分十进制记法

子网划分及ARP寻址

IP地址分类

子网划分及ARP寻址

公式：
计算网络数：2^可变的网络ID
计算网络主机的最大数量：2^主机ID位-2

八位二、十进制表

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

A类地址：

00 000 000 - 01 111 111
前8位网络ID,后24位为主机ID
A类地址的10进制网络数范围是：1-126
每个网络中主机数：2^24-2=16777214
0xxxxxxx.主机ID.主机ID.主机ID
网络ID最小值00000001 1
网络ID最大值01111111 127 但127是回环地址 所以是126
默认子网掩码：255.0.0.0
私网地址：10.0.0.0

B类地址：
10 000 000 - 10 111 1111
前16位网络ID，后16位主机ID
10xxxxxx.xxxxxxxx.主机ID.主机ID
B类地址的10进制范围是：28-191
网络数：16384
主机数：2^16-2:65534
网络ID最小值10000000 128
网络ID最大值10111111 191
默认子网掩码：255.255.0.0
私网地址：172.16.0.0-172.31.0.0

C类地址：
11 000 000 - 11 011 111
前24位网络ID，后8位主机ID
110xxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.主机ID
C类地址的10进制范围是：192-223
网络数：2^21=2097152
主机数：2^8-2=254
网络ID最小值11000000 192
网络ID最大值11011111 223
默认子网掩码：255.255.255.0
私网地址：192.168.0.0-192.168.255.0

D类地址
11 100 000 - 11 101 111
用于多播（组播）
1110xxxx.主机ID.主机ID.主机ID
D类地址的10进制范围是：224-239
网络数：16
主机数：2^24-2=16777214
网络ID最小值11100000 224
网络ID最大值11101111 239

E类地址
11 110 000-11 111 111
保留位，多用于实验室
11110xxx.主机ID.主机ID.主机ID
E类地址的10进制范围是 240-254
网络数：8
主机数：2^24-2=16777214
网络ID最小值11110000 240
网络ID最大值11111111 254 E类地址
11 110 000-11 111 111
保留位，多用于实验室
11110xxx.主机ID.主机ID.主机ID
E类地址的10进制范围是 240-254
网络数：8
主机数：2^24-2=16777214
网络ID最小值11110000 240
网络ID最大值11111111 254

子网划分及ARP寻址

子网划分及ARP寻址

特殊IP地址
1、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。
2、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
3、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。
4、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
5、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。

子网掩码

子网掩码(subnet mask)又叫网络掩码、地址掩码、子网络遮罩，它是一种用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网，以及哪些位标识的是主机的位掩码。子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。

子网划分及ARP寻址

无类域间路由（CIDR）

二十进制表

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

十进制地址：8.8.8.8
二进制表示：00001000 00001000 00001000 00001000

十进制地址：255.255.255.240
二进制表示 ：11111111 11111111 11111111 11111100

CIDR格式
8.8.8.0/28 主机数14
8.8.8.0/24 主机数254
8.8.8.8/30 主机数2

主机数：2^8-2=254
网络ID：IP地址和子网掩码做二进制与运算

练习1：
IP地址：172.16.100.200
子网掩码：255.255.224.0

    a.用cidr表示法该如何表示（如192.168.0.5/24)
        子网掩码二进制表示：255.255.1110 0000 .0
        172.172.16.100.200/19

    b.网络id是多少
        二进制表示IP地址：172.16. 01100100.11001000
        二进制表示十进制：255.255.11100000.00000000
        二进制与运算：       172.16. 01100000.00000001
        网络id：                   172.16.96.0/19

    c.网络主机数有多少
        网络主机数：2^(32-19)-2=8190
    d.网络主机的范围是多少
        172.16.011 00000.00000000——172.16.011 11111.11111110
        网络主机范围172.16.96.1/19——172.16.127.254/19

练习2：
IP地址：220.199.211.100
子网掩码：255.255.248.0

    a.用cidr表示法该如何表示（如192.168.0.5/24)
        子网掩码二进制表示：255.255.11111000.0
        子网掩码十进制表示：220.199.211.100/21
    b.网络id是多少
        IP地址二进制表示：    220.199.11010 011.100
        子网掩码二进制表示：255.255.11111 000.0
        二进制与运算：                     220.199.11010000.0/21
        网络id：                       220.199.208.0/21
    c.网络主机数有多少
        网络主机数：2^11-2=2046
    d.网络主机的范围是多少    
        220.199.1101 0000.000000001——220.199.1101 1111.11111110 
        网络主机范围：220.199.208.1/21——220.199.215.254/21

练习3：
IP地址：114.203.188.10/20

    a.子网掩码？
        子网掩码二进制表示：255.255.11110000.00000000
        子网掩码十进制表示：255.255.240.0
    b.网络ID
    IP地址二进制表示：    114.203.10111100.00001010
    子网掩码二进制表示：255.255.11110000.00000000
    二进制与运算：                     114.203.10110000.0
        网络id：                     114.203.176.0/20
    c.主机数？
        2^12-2=4094
    d.主机范围
    114.203.1011 0000.00000001——114.203.1011 1111.11111110
        网络主机范围：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
是否在一个网络？

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
是否在一个网络？

过程：
201.133.199.100/20
IP地址：     201.133.11000111.100
子网掩码： 255.255.11110000.100
与运算：     201.133.11000000.100
网络ID：     201.133.192.0/20

201.133.188.100/206
IP地址：    201.133.10111100.100
子网掩码：255.255.11110000.100
与运算：    201.133.10110000.100
网络ID：    201.133.176.0/20

网络ID：     201.133.192.0/20
网络ID：    201.133.176.0/20
不在一个网络

201.133.199.100/17
201.133.188.100/17
是否在一个网络？

过程：
201.133.199.100/17
IP地址：     201.133.11000111.100
子网掩码： 255.255.11110000.100
与运算：     201.133.11000000.100
网络ID：201.133.128.0/17

201.133.188.100/17
IP地址：    201.133.10111100.100
子网掩码：255.255.11110000.100
与运算：    201.133.10110000.100
网络ID：201.133.128.0/17

网络ID：201.133.128.0/17
网络ID：201.133.128.0/17
在一个网络

A:201.133.199.100/24
B:201.133.188.100/16

        A---->B   A: 201.133.199.0  B: 201.133.188.0   (不在一网段)
        B---->A   B:201.133.0.0     A:201.133.0.0   (在同一网段)

        a.201.133.199.100/24 -> 201.133.188.100/24 判断不在一个网络内
        b.A发送ARP广播，问谁是201.133.199.99(网关IP)，我是201.133.199.100，MAC是MACA
        c.网关回答A，我是201.133.199.99，我的mac是Macrouter1
        d.IPA，IPB| MACrouter1 MACA
        e.route 路由判断，判断出2口是去往201.133.188.100/16的网络ID。
        f.route发送ARP广播，问谁是201.133.188.100（B的IP），我是201.133.188.99,MAC是MACrouter2
        g.B回应给router.我是201.133.188.100，我的mac是MacB
        h.route 封包 IPA,IPB |MACB  MACROUTER2

图解

子网划分及ARP寻址

子网划分及ARP寻址

如果网络内路由没有开启，网关也没有配置，

A拿自己的mac匹配B不成功。找路由但是网关，没有网关，所以A无响应（不会发起ARP），显示网络不可达。
B拿自己的mac匹配A成功，发起ARP广播，B会一直发起ARP广播寻找A，但是没有人回应，显示目的不可达。

主机Bping主机A，目标主机不能到达（B认为A和自己在一个网络内）
子网划分及ARP寻址
抓取到的ARP包
子网划分及ARP寻址
主机Aping主机B ，没有网关，网络不可达没有ARP包
子网划分及ARP寻址

有网关没路由

设置网关后，A给网关：201.133.199.1，发起ARP请求，网关回应了他，但是网关出不去，没有找到通往B的路由
201.133.199.100 ->ping201.133.188.100

子网划分及ARP寻址

子网划分及ARP寻址
设置网关后 B依旧在发起ARP请求，因为他判断A和自己是一个网段，所以不会找网关。
201.133.188.100 ->201.133.199.100
子网划分及ARP寻址

子网划分及ARP寻址

子网划分

子网划分：将一个大的网络分割为多个小网络，每个小网络的主机ID变少，网络ID变多，原来的大网络的网络ID向主机ID位借位
160.200.0.0/16 向右借一位
子网数：
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.计算网络数：2^可变的网络ID
2.计算网络中的主机最大数量：2^主机ID位-2
3.划分子网的数量=2^网络ID向主机ID借的位数

练习：160.200.0.0/16 将其划分为16个子网（对最大的子网划分32个子子网）

    a.划分子网的netmask
        2^n=16 n=4
        255.255.240.0

    b.每个子网的主机数？
        2^(32-20)=4094

    c.最小，最大的子网的网络ID？
        最小子网ID：160.200.0000 0000.0     -->  160.200.0.0/20
        最大子网ID：160.200.1111 0000.0     --> 160.200.240.0/20

    d.最大的子网的的IP范围。
        最大子网最小主机地址：160.200.1111 0000.00000001    --> 161.160.200.240.1/20
        最大子网最大主机地址：160.200.1111 1111.111111110    -->  160.200.255.254/20
        最大的子网的的IP范围： 161.160.200.240.1/20  ~ 160.200.255.254/20

e.对最大的子网划分32个子子网。还是以上4个要求
    最大子网ID： 160.200.240.0/20  

    e.1 划分子网的netmask
        2^n=32 n=5
        二进制表示子网掩码：255.255.11111111.1 0000000
        子网掩码：                  255.255.255.128

    e.2 每个子网的主机数？
        2^7-2=126

    e.3 最小，最大的子网的网络ID？
        最小网络ID：160.200.1111 0000.0 0000001   ---> 160.200.240.0/25
        最大网络ID：160.200.1111 1111.1 1111110      ---> 160.200.255.128/25

    e.4 最大的子网的的IP范围。
        最大子网最小主机地址：160.200.1111 1111.1 0000001  --> 160.200.255.129/25  
        最大子网最大主机地址：160.200.1111 1111 .1 1111110  --> 160.200.255.254/25
        最大的子网的的IP范围： 160.200.255.129/25  ~  160.200.255.254/25

优化IP地址的分类：

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(前五位一样，加一起21位)

220.78.168.0/21

子网划分及ARP寻址

子网划分：将一个大的网络分割为多个小网络，每个小网络的主机ID变少，网络ID变多，原来的大网络的网络ID向主机ID位借位
超网划分：将多个小网络合并成一个大网络，每个网络主机ID变多，网络ID变少，原来的主机ID位向网络ID位借位。其目的是节约路由器的记录数

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