Chapter4IPAddressesIPaddressstructureClassfuladdressingSpecialaddressesPrivateaddressesSubnettingandmaskSupernettingClasslessaddressing

1IPAddressIPaddressAuniversalidentifierUniquelydefinesahostorarouterontheInternetHostidentifierName：whatweseekAddress：whereitisRoute：howtogetthere建設北路一環路NetworkdeviceNetworkinterface

2Networkid4.1IPAddressStructure32-bitbinaryaddressHierarchicaladdressing32bitsHostid

3IPAddressPresentationDecimalpointnotation（點分十進制）8bits101011000000011001111010110011008bits8bits8bits1726122204...10101100128二進制數權值加權結果+1726432168421128032084002726252423222120

4Binary

DecimalBinaryDecimalDecimalBinary100111026+23+22+21=64+8+4+2=786078391994210quotientremainder0111001

54.2ClassfulIPClassAClassBClassCClassDClassE121811bits110NetidHostid1724bits0NetidHostid114161bits10NetidHostid12411bits1110Multicast124bits1111Reserved11110.0.0.0~127.255.255.255128.0.0.0~191.255.255.255192.0.0.0~223.255.255.255224.0.0.0~239.255.255.255240.0.0.0~255.255.255.255Net=27，Host=224Net=214，Host=216Net=221，Host=28

6Exercises確定一個IP地址的類提取Netid和Hostid0.0.0.0128.0.0.0192.0.0.0224.0.0.0240.0.0.0ClassAClassBClassCClassDClassE127.255.255.255191.255.255.255223.255.255.255239.255.255.255255.255.255.2550128127191192223224239240255Example:142.34.2.17,208.57.128.30,238.6.0.1NoNo標識網絡連接

7Solution142.34.2.17二進制10001110.00100010.00000010.00010001十進制142:（128,191）ClassBNetid=142.34Hostid=2.17B類NetidHostid

8Solution（cont.）208.57.128.30十進制208:（192,223）ClassCNetid=208.57.128Hostid=30238.6.0.1十進制238:（224,239）ClassDNetid：無Hostid：無

94.3SpecialAddressesSpecialAddressNetidHostidSourceorDestinationNetworkaddressSpecificAll0snoneDirectbroadcastaddressSpecificAll1sDestinationLimitedbroadcastaddressAll1sAll1sDestinationThishostonthisnetworkAll0sAll0sSourceSpecifichostonthisnetworkAll0sSpecificDestinationLoopbackaddress127anyDestinationSpecific——neitherall1snorall0s

10NetworkAddress網絡地址SpecificAll0sNetidHostid123.50.16.90123.0.0.0123.65.7.34123.90.123.4ClassA216.45.7.0216.45.7.64ClassC216.45.7.20216.45.7.126149.14.0.0149.14.27.8ClassB149.14.45.9149.14.67.64標識網絡

11Directbroadcastaddress直接廣播地址216.45.7.20216.45.7.0216.45.7.64216.45.7.126149.14.27.8149.14.0.0149.14.67.64149.14.45.9Destination216.45.7.255SpecificAll1sNetidHostidNetidHostidDestination216.45.7.255標識對特定網絡的廣播

12Limitedbroadcastaddress受限廣播地址216.45.7.20216.45.7.0216.45.7.64216.45.7.126149.14.27.8149.14.0.0149.14.67.64149.14.45.9255.255.255.255Destination255.255.255.255Destination255.255.255.255Destination255.255.255.255blocked標識對本地網絡的廣播

13Thishostonthisnetwork本網絡上的本主機?.?.?.?216.45.7.0216.45.7.1260.0.0.0Source：0.0.0.0Destination：255.255.255.255BootstrapServer（DHCPServer）

14Specifichostonthisnetwork本網絡上的特定主機216.45.7.20216.45.7.0216.45.7.64216.45.7.126Destination0.0.0.64SpecificAll0sNetidHostidDestination0.0.0.64HostidNetid

15Loopbackaddress回送地址216.45.7.20216.45.7.0127.X.Y.ZProcess1Process2TCPorUDPIPDestination127.X.Y.ZNetworkAccess測試本機器軟件

16MultihomedDevicesMultihomedhost（多接口主機）CanbeattachedtooneormorenetworksOneinterfaceoneIPaddressRouter（路由器）MustconnecttomorethanonenetworksOneinterfaceoneIPaddress205.67.7.0123.0.0.0141.14.0.0123.5.16.90141.14.22.9123.7.9.11141.14.6.80205.67.71.2

17Unicast,Multicast,andBroadcastAddressUnicast（單播）Communication：one-to-one，SourceordestinationaddressEverynodeintheInternetmusthasatleastoneuniqueunicastaddressExample：ClassA,B,andCMulticast（多播）Communication：one-to-many，OnlydestinationaddressAnodeintheInternetcanhasoneormoremulticastaddressExample：ClassDBroadcast（廣播）Communication：one-to-all，OnlydestinationaddressExample：directorlimitedbroadcastaddress

184.4PrivateAddressesPrivatenetwork（私有網，專用網）不需接入Internet，但需要用TCP/IP通信AddressingScheme申請，并使用A、B、C類地址不申請，直接使用A、B、C類地址不申請，直接使用私有地址Privateaddress（私有地址，專用地址）類私有地址總數A10.0.0.0~10.255.255.2551*AB172.16.0.0~172.31.255.25516*BC192.168.0.0~192.168.255.255256*C全網唯一本網唯一全網不唯一

19NumberofNetworksandHosts網絡信息中心為每個網絡分配唯一的netid該網絡的管理機構為運行TCP/IP的主機和路由器分配網內唯一的hostidClassNetwork#Host#pernetworkA27-2=126224-2=16777214B214=16384216-2=65534C221=209715228-2=254

20SampleInternet222.13.16.0220.3.6.0201.2.5.0124.0.0.0134.18.0.0129.8.0.0222.13.16.3222.13.16.1222.13.16.23129.8.14.12129.8.0.1220.3.6.1220.3.6.2134.18.1.1134.18.1.7134.18.6.1134.18.4.9201.2.5.1201.2.5.2124.42.51.45124.42.5.45124.42.33.77

21思考路由器的一個接口接在兩個IP網上的可能性路由器的多個接口接在一個IP網上的可能性可能不可能Net1Net2IP分組的選路：基于IP網絡的選路IP地址——網絡層，標識網絡連接邏輯而非物理

224.5Subnetting&MaskClassfulIPAddressing（分類IP編址）FixedsizeofthreetypesofnetworksC類：少于255臺主機的網絡B類：介于255~65535臺主機的網絡A類：超過65535臺主機的網絡Alargewasteinaddressspace只有兩、三臺主機的網絡，也至少要用256個IP地址A、B類浪費嚴重，少有達上萬臺主機的大型IP網絡Solution：ClasslessIPaddressing（無類IP編址）Subnetting子網劃分

Supernetting超網劃分

23Subnetting子網劃分AgivenIPnetworkisdividedintoasetofsubnetsOneormorephysicalnetworksformingasubsetofanIPnetworkTwo-levelmodelThree-levelmodel32bitsNetidHostidSubnetidHostidphysicalnetworkphysicalnetworkvariableRFC950anorganization(asite)

24Subnet141.14.2.20141.14.2.21141.14.2.105Subnet141.14.7.0Subnet141.14.2.0Subnet141.14.22.0141.14.7.45141.14.7.44141.14.7.96141.14.22.64141.14.22.9141.14.22.8TotherestoftheInternet2222777722222222Network141.14.0.0Analogy：Telephonenumber

25Mask（掩碼）Subnetting更適合于物理網的實際大小不能再用首字節判定網絡大小字節邊界沒有意義，僅用在點分十進制表示法中Mask（掩碼）Identifythesizeofanetworkorasubnet32-bitbinarynumber1：Netid（網絡）orNetid+Subnetid（子網）0：Hostid（主機）11001010011100110000110000000000202.115.12.0111111111111111111111111

00000000111111111111111111111111

11000000MaskNetidSubnetidHostid

26KeyTermsNetworkPhysicalnetwork：LAN、WAN——OSI’sL1&L2IPnetwork——OSI’sL3Majornetwork：classA,B,andCSubnetMaskSubnetmask：Netid+SubnetidDefaultmask：NetidNetworkMask

27SpecialAddressesintheSubnetNotall0sor1sNotall0sor1sNetidHostidSubnetidNetidHostidNotall0sor1sNetid+SubnetidHostidNotall0sor1sNotall0sor1s理論上實際上SubnetaddressSubnetbroadcastaddressNetworkaddressNetworkbroadcastaddress

28KeyTerms（cont.）網絡號vs.網絡地址網絡號（Netid）：IP地址的一個組成部分網絡地址（Netaddress）：一個IP地址子網號vs.子網地址子網號（Subnetid）：IP地址的一個組成部分子網地址（Subnetaddress）：一個IP地址主機號vs.主機地址主機號（Hostid）：IP地址的一個組成部分主機地址（Hostaddress）：一個IP地址

29KeyTerms（cont.）網絡地址（Networkaddress）特定Netid全0Subnetid+全0Hostid子網地址（Subnetaddress）特定（Netid+Subnetid）全0Hostid主機地址（Hostaddress）特定（Netid+Subnetid）+特定Hostid全1網絡廣播地址全1子網廣播地址直接廣播地址

30Contiguousvs.NoncontiguousMaskNoncontiguousMaskex：111111011110111011110111011111100、1混雜在一起使網絡構成和路由選擇變得復雜——不實用ContiguousMaskex：11111111111111111111111111000000推薦使用

31MaskPresentationDecimalpointnotation255.255.255.192Netid+Subnetid=26bits，Hostid=6bitsBit-countnotation/26Thenumberofbit1用網絡（含子網）地址和掩碼表示一個網絡202.115.12.64255.255.255.192202.115.12.64/26128，192，224，240，248，252，254，255/1，/2，/3，/4，/5，/6，/7，/8prefix（前綴）

32ANDoperationNetworkaddress=IPaddress&MaskHostaddress=IPaddress&MaskAddressrange={Networkaddress，Networkaddress+Mask}Ex：IPaddress=200.6.12.55，Mask=255.255.248.0Networkaddress=Hostaddress=Addressrange=200.6.12.55&255.255.248.0=200.6.12.55&0.0.7.255={200.6.8.0，Total：2048200.6.8.00.0.4.55200.6.15.255}200.6.12.5511111111111111111111100000000000Mask11001000000001100000110000110111200.6.8.01100100000000110000010000000000000000000000000000000011111111111Mask0.0.4.5500000000000000000000010000110111

33NetworkandSubnetPresentationMajornetwork20.0.0.0255.0.0.020.0.0.0/8160.2.0.0255.255.0.0160.2.0.0/16200.15.12.0255.255.255.0200.15.12.0/24Subnet20.1.0.0255.255.0.020.1.0.0/16160.2.4.0255.255.252.0160.2.4.0/22200.15.12.64255.255.255.192

200.15.12.64/26

34Exercises最小的IP子網的掩碼是多少？分別以255.255.255.224和255.255.255.248為掩碼值時，以下IP地址中哪些是子網地址？哪些是子網廣播地址？哪些是主機地址？X.Y.Z.0，X.Y.Z.8，X.Y.Z.15，X.Y.Z.31，X.Y.Z.96128，192，224，240，248，252，254，255/1，/2，/3，/4，/5，/6，/7，/827，26，25，24，23，22，21，0IP地址+掩碼

確定一個IP網絡255.255.255.252

35SolutionX.Y.Z.0,X.Y.Z.8,X.Y.Z.15,X.Y.Z.31,X.Y.Z.960000000000001000000011110001111101100000255.255.255.224224:11100000子網地址:X.Y.Z.0,X.Y.Z.96子網廣播地址:X.Y.Z.31主機地址:X.Y.Z.8,X.Y.Z.15子網中IP地址個數=25=320=0x32,96=3x3231=1x32

-1Rules：1、IP子網中IP地址個數NIP=2n,n=2,3,4,…2、子網地址中子網id所在字節值

=nxNIP,n=0,1,2,…

36Solution（cont.）X.Y.Z.0,X.Y.Z.8,X.Y.Z.15,X.Y.Z.31,X.Y.Z.96255.255.255.248248:11111000子網地址:X.Y.Z.0,X.Y.Z.8,X.Y.Z.96子網廣播地址:X.Y.Z.15,X.Y.Z.31主機地址:無子網中IP地址個數=23=8

37UsingIPAddressWhereamI，位置Whatsizeisthisnetwork網絡大小WherecanIgooutside路徑

38SubnettingExample1一個具有A類地址的組織需要至少1000個子網，試找出子網掩碼和每個子網的配置。分析至少需要1000個子網理論上，考慮全0和全1的subnetid，至少1002個子網29（512）<1002<210（1024），子網位數=10A類地址主機位數=A類網主機位數–10=24–10=14255.255.192.0MaskNetidHostid11111111111111111100000000000000Subnetid將hostid中的某些0改為1

39RangeofAddressesinExample1

40Discussion地址類別，Netid位數子網數，Subnetid位數主機數，Hostid位數地址類別，Netid位數主機數，Hostid位數子網數，Subnetid位數#Netid+#Subnetid+#Hostid=32A類：#Netid=8，#Subnetid+#Hostid=24B類：#Netid=16，#Subnetid+#Hostid=16C類：#Netid=24，#Subnetid+#Hostid=8

41SubnettingExample2一個具有A類地址的組織的每個子網最多需要分配1000個IP地址，試找出子網掩碼。分析最多需要分配1000個IP地址考慮全0和全1的Hostid，至少要1002個IP地址29（512）<1002<210（1024），主機位數=10A類地址子網位數=A類網主機位數–10=24–10=14255.255.252.0MaskNetidHostid11111111111111111111110000000000Subnetid

42Discussion子網數量Subnetid位數是否考慮全0和全1的Subnetid，根據題目要求考慮：實際子網數+2不考慮：實際子網數主機數量Hostid位數必須考慮全0和全1的Hostid實際主機數（主機地址數）+2理論實際區分：主機地址vs.IP地址

43HowtoSubnetting?Fixlengthsubnetting（定長子網劃分）共享同一IP網絡前綴的子網大小相同劃分依據：子網數量與子網內主機數量折中特點：劃分簡單，地址分配較浪費Variablelengthsubnetting（變長子網劃分）共享同一IP網絡前綴的子網大小不同劃分依據：子網內的主機數量特點：靈活、高效利用地址空間變長子網掩碼（Variable-LengthSubnetMask，VLSM）

44SubnettingExample3每個物理網絡所需的IP地址數量Net1=Net2=3+3+2=8Net3=50+1+2=53Net4=40+1+2=43Net5=60+1+2=63Net1Net2Net3Net4Net525臺主機3臺主機40臺主機60臺主機50臺主機25+3+2=30本子網內主機數+本子網內路由器接口數+2

45Example3——定長劃分Mask=每個IP子網的實際IP數量：64IP地址總空間：5*64=320Net1Net2Net3Net4Net5308436353255.255.255.192 Net1:10.1.0.0/26Net2:10.1.0.64/26 Net3:10.1.0.128/26Net4:10.1.0.192/26 Net5:10.1.1.0/26

46Example3——變長劃分Net1Mask=Net2Mask=Net3Mask=Net4Mask=Net5Mask=IP地址總空間：32+8+64+64+64=232Net1Net2Net3Net4Net5308436353/27/29/26/26/26Net1:10.1.0.0/27Net2:10.1.0.32/29 Net4:10.1.0.128/26Net3:10.1.0.64/26 Net5:10.1.0.192/26VLSM

47Discussion1Net1：10.1.0.0/2710.1.0.0~10.1.0.31Net2：10.1.0.32/2910.1.0.32~10.1.0.39Net3：10.1.0.64/2610.1.0.64~10.1.0.127Net4：10.1.0.128/2610.1.0.128~10.1.0.191Net5：10.1.0.192/2610.1.0.192~10.1.0.255掩碼中0bit個數=32-27=5子網中IP地址個數=25=32問題：Net3的IP地址范圍能否是10.1.0.40~10.1.0.103？40 00101000103 0110011164 01000000127 01111111不是

48Discussion2為Net4分配IP地址10.1.0.128/26（10.1.0.128~10.1.0.191）分析需要分配IP地址的設備：路由器、主機可以分配的IP地址：10.1.0.129~10.1.0.190解答路由器接入Net4的接口IP地址：10.1.0.129Net4中的主機IP地址：10.1.0.130~10.1.0.190

49AssignIPAddressNet4Net2Net2：10.1.0.32/29Net4：10.1.0.128/2610.1.0.32~10.1.0.3910.1.0.128~10.1.0.19110.1.0.33~10.1.0.3810.1.0.129~10.1.0.190IP地址=10.1.0.33掩碼=255.255.255.248IP地址=10.1.0.34，掩碼=255.255.255.248IP地址=10.1.0.129，掩碼=255.255.255.192IP地址=10.1.0.130掩碼=255.255.255.192默認網關=10.1.0.129

504.6SupernettingSupernetting將幾個C類網合并成一個更大的地址范圍Method將Netid中的某些1改為032bitsSupernetidNetidHostidNetidHostidHostid

51Discussion子網構成：主機號子網號使用：地址分配一個物理網絡超網構成：網絡號主機號使用：地址申請一個組織（含多個物理網絡）該組織可在超網地址范圍內，使用子網技術為內部的每個物理網絡分配適當的IP地址空間使用：路由聚合，即CIDR合分分類（Classful）分類（Classful）

52Supernet超網表示：X.Y.32.0255.255.252.0或X.Y.32.0/22超網的網絡地址思考：超網的網絡地址能否是X.Y.33.0X.Y.32.0:XY0010000000000000X.Y.33.0:XY0010000100000000X.Y.34.0:XY0010001000000000X.Y.35.0:XY0010001100000000Mask:255.255.1111110000000000

53Exercises某公司需要600個I