ICode9
精准搜索请尝试： 精确搜索
首页
编程语言>
数据库
系统相关
互联网
其他分享
Python
Java
JavaScript
android
PHP
首页 > 其他分享> 文章详细

计算机网络（四）—— 网络层（3）：IPv4地址

2021-07-10 09:51:54  阅读：1609  来源： 互联网

标签：子网 网络层 计算机网络 255.255 地址 IPv4 IP地址 子网掩码


 

 

  • 3. IPv4地址
    • 3.1 IPv4地址概述
      • 3.1.1 课后练习
    • 3.2 分类编址的IPv4地址
      • 3.2.1 课后练习
    • 3.3 划分子网的IPv4地址
      • 3.3.1 课后练习
    • 3.4 无分类编址的IPv4地址
      • 3.4.1 课后练习
    • 3.5 IPv4地址的应用规划
      • 3.5.1 定长的子网掩码FLSM
      • 3.5.2 变长的子网掩码VLSM
      • 3.5.3 总结
      • 3.5.4 课后练习

 

3. IPv4地址

3.1 IPv4地址概述

  ■ 在TCP/IP体系中，IP地址是一个最基本的概念，我们必须把它弄清楚。
  ■ IPv4地址就是给因特网(Internet)上的每一台主机(或路由器）的每一个接口分配一个在全世界范围内是唯一的32比特的标识符。
  ■ IP地址由因特网名字和数字分配机构ICANN(Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)进行分配。
    ⋄ \diamond ⋄ 我国用户可向亚太网络信息中心APNIC(Asia Pacitic Network information Center)申请IP地址，需要缴费。
    ⋄ \diamond ⋄ 2011年2月3日，互联网号码分配管理局IANA(由ICANN行使职能）宣布，IPv4地址已经分配完毕。
    ⋄ \diamond ⋄ 我国在2014至2015年也逐步停止了向新用户和应用分配IPv4地址。同时全面开展商用部署IPv6。
  ■ lPv4地址的编址方法经历了如下三个历史阶段：

在这里插入图片描述
  ■ 32比特的IPv4地址不方便阅读、记录以及输入等，因此IPv4地址采用点分十进制表示方法以方便用户使用。
   例：
在这里插入图片描述
   练习：

在这里插入图片描述
   8位无符号二进制整数转十进制：

在这里插入图片描述
   十进制整数转8位无符号二进制数： 除2取余法、凑值法。

3.1.1 课后练习

  1. 构成IPv4地址的比特数量和构成以太网MAC地址的比特数量分别是( B )
    A. 16，24   B. 32，48   C. 64，96  D. 128，192
   分析： 构成IPv4地址的比特数量为32，构成以太网MAC地址的比特数量为48。

  2. IPv4编址方法的三个历史阶段不包含( C )
    A. 分类编址   B. 划分子网   C. 路由选择  D. 无分类编址
   分析： IPv4编址方法的三个历史阶段为分类编址、划分子网、无分类编址。

  3. 某个IPv4地址的二进制形式为11000000111111100000111111110000，则点分十进制形式为( A )
    A. 192.254.15.240   B. 240.15.254.192   C. 96.128.51.120  D. 120.51.128.96
   分析：
在这里插入图片描述

3.2 分类编址的IPv4地址

  分类编址的IPv4地址分为A、B、C、D、E五类，如下图所示。

在这里插入图片描述
  注意事项： 1. 只有A类、B类和C类地址可分配给网络中的主机或路由器的各接口；
        2. 主机号为“全0”的地址是网络地址，不能分配给主机或路由器的各接口；
        3. 主机号为“全1"”的地址是广播地址，不能分配给主机或路由器的各接口。
 

  • A类地址
    在这里插入图片描述

 

  • B类地址
    在这里插入图片描述
     
  • C类地址
    在这里插入图片描述
      例： 下列IP地址中，只能作为IP分组的源IP地址但不能作为目的IP地址的是( A )
          A. 0.0.0.0  B. 127.0.0.1  C. 20.10.10.3  D. 255.255.255.255
         分析： 地址0.0.0.0是一个特殊的IPv4地址，只能作为源地址使用，表示“在本网络上的本主机”。封装有DHCP Discovery报文的IP分组的源地址使用0.0.0.0；
            以127开头且后面三个字节非“全0”或“全1”的IP地址是一类特殊的IPv4地址，既可以作为源地址使用，也可以作为目的地址使用，用于本地软件环回测试，例如常用的环回测试地址127.0.0.1；
            地址255.255.255.255是一个特殊的IPv4地址，只能作为目的地址使用，表示“只在本网络上进行广播（各路由器均不转发)”。
            综上所述，选项A正确。
    在这里插入图片描述
      总结：
    在这里插入图片描述

3.2.1 课后练习

  1. 分类编址的IPv4地址共分( C )
    A. 3类  B. 4类  C. 5类   D. 6类
   分析： 分类编址的IPv4地址分为A、B、C、D、E五类。

  2. 在IPv4地址的分类编址阶段，A类网的数量为( B )
    A. 2 7 ^7 7-1  B. 2 7 ^7 7-2  C. 2 7 ^7 7+1   D. 2 7 ^7 7+2
   分析： 在IPv4地址的分类编址阶段，A类网的数量为2 ( 8 − 1 ) ^{(8-1)} (8−1)-2 = 126。

  3. 在IPv4地址的分类编址阶段，每个B类网包含的IP地址数量为( C )
    A. 2 8 ^8 8  B. 2 8 ^8 8-2  C. 2 16 ^{16} 16   D. 2 16 ^{16} 16-2
   分析： 在IPv4地址的分类编址阶段，每个B类网包含的IP地址数量为2 16 ^{16} 16 = 65536。

  4. 在IPv4地址的分类编址阶段，每个C类网可分配给主机或路由器接口的IP地址数量为( B )
    A. 2 8 ^8 8  B. 2 8 ^8 8-2  C. 2 16 ^{16} 16   D. 2 16 ^{16} 16-2
   分析： 在IPv4地址的分类编址阶段，每个C类网可分配给主机或路由器接口的IP地址数量为 2 8 ^8 8-2 = 254。

  5. 以下属于C类IPv4地址，但又不能分配给主机的是( B )
    A. 196.2.3.8  B. 192.0.0.255  C. 191.255.255.252   D. 126.255.255.255
   分析： 以下属于C类IPv4地址，但又不能分配给主机的是192.0.0.255，因为最后一个8位组是全1，代表这个IP是广播，不能分给主机使用。

3.3 划分子网的IPv4地址

  ■ 为新增网络申请新的网络号会带来以下弊端：
    ⋄ \diamond ⋄ 需要等待时间和花费更多的费用
    ⋄ \diamond ⋄会增加其他路由器中路由表记录的数量
    ⋄ \diamond ⋄浪费原有网络中剩余的大量P地址

  ■ 32比特的子网掩码可以表明分类lIP地址的主机号部分被借用了几个比特作为子网号
    ⋄ \diamond ⋄ 子网掩码使用连续的比特1来对应网络号和子网号
    ⋄ \diamond ⋄ 子网掩码使用连续的比特0来对应主机号
    ⋄ \diamond ⋄ 将划分子网的IPv4地址与其相应的子网掩码进行逻辑与运算就可得到IPv4地址所在子网的网络地址

在这里插入图片描述
  ■ 给定一个分类的IP地址和其相应的子网掩码，就可知道子网划分的细节：
    ⋄ \diamond ⋄ 划分出的子网数量
    ⋄ \diamond ⋄ 每个子网可分配的IP地址数量
    ⋄ \diamond ⋄ 每个子网的网络地址和广播地址
    ⋄ \diamond ⋄ 每个子网可分配的最小和最大地址

  例1： 已知某个网络的地址为218.75.230.0，使用子网掩码255.255.255.128对其进行子网划分，请给出划分细节。
     分析：

在这里插入图片描述在这里插入图片描述
  例2： 已知某个网络的地址为218.75.230.0，使用子网掩码255.255.255.192对其进行子网划分，请给出划分细节。
     分析：
在这里插入图片描述
  例3： 某主机的IP地址为180.80.77.55，子网掩码为255.255.252.0，如该主机向其所在子网发送广播分组，则目的地址可以是( D )
      A. 180.80.76.0  B. 180.80.76.255  C. 180.80.77.255  D. 180.80.79.255
     分析：

在这里插入图片描述
  ■ 默认的子网掩码是指在未划分子网的情况下使用的子网掩码。

在这里插入图片描述

3.3.1 课后练习

  1. 已知某个网络的地址为192.168.0.0，使用子网掩码255.255.255.128对其进行子网划分，可划分出的子网数量为( A )
    A. 2  B. 4  C. 8  D. 16
   分析： 子网掩码255.255.255.128中的128二进制表示为1000 0000，一个比特1表示从主机号中借用一个比特作为子网号，划分出的子网数量为 2 1 ^1 1 = 2。

  2. 已知某个网络地址为10.0.0.0，使用子网掩码255.255.192.0对其进行子网划分，则每个子网包含的地址数量为( C )
    A. 2 10 ^{10} 10  B. 2 10 ^{10} 10-2  C. 2 14 ^{14} 14  D. 2 14 ^{14} 14-2
   分析： 子网掩码255.255.192.0中的192二进制表示为1100 0000，14个比特0表示每个子网包含的地址数量为 2 14 ^{14} 14。

  3. 已知某个网络地址为172.16.0.0，使用子网掩码255.255.224.0对其进行子网划分，则所划分出的最后一个子网的广播地址是( B )
    A. 172.16.0.255   B. 172.16.255.255   C. 172.0.255.255    D. 172.255.255.255
   分析： 子网掩码255.255.224.0中的224二进制表示为1110 0000，网络地址为172.16.0.0所划分出的最后一个子网的广播地址是172.16.255.255。

  4. 已知某个网络地址为192.168.1.0，使用子网掩码255.255.255.128对其进行子网划分，则所划分出的第一个子网的广播地址是( A )
    A. 192.168.1.127  B. 192.168.1.128  C. 192.168.1.254  D. 192.168.1.255
   分析： 子网掩码255.255.255.128中的128二进制表示为1000 0000，所划分出的第一个子网的广播地址是192.168.1.0111 1111，即192.168.1.127。

  5. 某主机的IP地址是166.66.66.66，子网掩码为255.255.192.0，若该主机向其所在子网发送广播分组，则目的地址可以是( D )
    A. 166.66.66.255   B. 166.66.255.255   C. 166.255.255.255   D. 166.66.127.255
   分析： 由子网掩码255.255.192.0（11111111.11111111.11000000.00000000）可知网络为连续的1，那么主机位为连续的0，也就是14位，然后题目要发送广播分组，所以求的是广播地址，广播地址的主机位也是全为1，所以主机166.66.66.66所在的广播地址就是 166.66.01(111111.11111111），括号里面的是主机号，主机号全为1就是广播地址，即166.66.127.255。

3.4 无分类编址的IPv4地址

  ■ 划分子网在一定程度上缓解了因特网在发展中遇到的困难，但是数量巨大的C类网因为其地址空间太小并没有得到充分使用，而因特网的IP地址仍在加速消耗，整个IPv4地址空间面临全部耗尽的威胁。
  ■ 为此，因特网工程任务组IETF又提出了采用无分类编址的方法来解决IP地址紧张的问题，同时还专门成立IPv6工作组负责研究新版本lP以彻底解决IP地址耗尽问题。
  ■ 1993年，IETF发布了无分类域间路由选择CIDR(Classless Inter-Domain Routing)的RFC文档：RFC 1517~1519和1520。
    ⋄ \diamond ⋄ CIDR消除了传统的A类、B类和C类地址，以及划分子网的概念；
    ⋄ \diamond ⋄ CIDR可以更加有效地分配IPv4的地址空间，并且可以在新的IPv6使用之前允许因特网的规模继续增长。
  ■ CIDR使用“斜线记法”，或称CIDR记法。即在IPv4地址后面加上斜线“/”，在斜线后面写上网络前缀所占的比特数量。

在这里插入图片描述
  ■ CIDR实际上是将网络前缀都相同的连续的IP地址组成一个“CIDR地址块”。
  ■ 我们只要知道CIDR地址块中的任何一个地址，就可以知道该地址块的全部细节：
    ⋄ \diamond ⋄ 地址块的最小地址
    ⋄ \diamond ⋄ 地址块的最大地址
    ⋄ \diamond ⋄ 地址块中的地址数量
    ⋄ \diamond ⋄ 地址块聚合某类网络(A类、B类或C类)的数量
    ⋄ \diamond ⋄ 地址掩码（也可继续成为子网掩码）

  例1： 请给出CIDR地址块128.14.35.7/20的全部细节（最小地址，最大地址，地址数量，聚合C类网数量，地址掩码)。
     分析：

在这里插入图片描述
  ■ 路由聚合（构造超网）的方法是找共同前缀；
  ■ 网络前缀越长，地址块越小，路由越具体；
  ■ 若路由器查表转发分组时发现有多条路由可选，则选择网络前缀最长的那条，这称为最长前缀匹配，因为这样的路由更具体。

  例1： 在子网192.168.4.0/30中，能接收目的地址为192.168.4.3的IP分组的最大主机数是( C )
      A. 0 B. 1 C. 2 D. 4
     分析：

在这里插入图片描述
  题目中给定IP分组的目的地址为192.168.4.3，是该网络的广播地址，因此该网络上的所有主机都能收到。由于该网络只有两个可分配的IP地址，因此网络中的主机数量最大为2，那么可以收到该IP分组的最大主机数就是2。

  例2： 某路由表中有转发接口相同的4条路由表项，其目的网络地址分别为35.230.32.0/21、35.230.40.0/21、35.230.48.0/21和35.230.56.0/21，将该4条路由聚合后的目的网络地址为( C )
      A. 35.230.0.0/19  B. 35.230.0.0/20  C. 35.230.32.0/19  D. 35.230.32.0/20
     分析：

在这里插入图片描述

3.4.1 课后练习

  1. 某个IPv4地址的CIDR表示形式为126.166.66.99/22，则以下描述错误的是( D )
    A. 网络前缀占用22个比特  B. 主机编号占用10个比特  C. 所在地址块包含地址数量2 10 ^{10} 10  D. 126.166.66.99是所在地址块中的第一个地址
   分析： 某个IPv4地址的CIDR表示形式为126.166.66.99/22，则网络前缀占用22个比特，主机编号占用10个比特，所在地址块包含地址数量2 10 ^{10} 10。

在这里插入图片描述
  2. CIDR地址块10.0.0.0/10中的最后一个地址是( A )
    A. 10.63.255.255  B. 10.255.255.255  C. 10.0.255.255  D. 10.0.0.255
   分析： CIDR地址块10.0.0.0/10中的最后一个地址是10.63.255.255。

在这里插入图片描述
  3. 某个网络所分配到的地址块为172.16.0.0/29，能接收目的地址为172.16.0.7的IP分组的最大主机数是( C )
    A. 4  B. 5  C. 6  D. 7
   分析： 某个网络所分配到的地址块为172.16.0.0/29，能接收目的地址为172.16.0.7的IP分组的最大主机数是6。

在这里插入图片描述
  4. 某路由表中有转发接口相同的2条路由表项，其目的网络地址分别为202.118.133.0/24和202.118.130.0/24，将这2条路由聚合后的目的网络地址为( A )
    A. 202.118.128.0/21  B. 202.118.128.0/22  C. 202.118.130.0/22  D. 202.118.132.0/20
   分析： 某路由表中有转发接口相同的2条路由表项，其目的网络地址分别为202.118.133.0/24和202.118.130.0/24，将这2条路由聚合后的目的网络地址为202.118.128.0/21。

在这里插入图片描述
  5. 地址172.16.2.160属于下面哪一个地址块( C )
    A. 172.16.2.64/26  B. 172.16.2.96/26  C. 172.16.2.128/26  D. 172.16.2.192/26
   分析： 地址172.16.2.160属于172.16.2.128/26地址块。

在这里插入图片描述

3.5 IPv4地址的应用规划

  • 定长的子网掩码FLSM(Fixed Length Subnet Mask)
     ■ 使用同一个子网掩码来划分子网
     ■ 每个子网所分配的IP地址数量相同，造成IP地址的浪费
  • 变长的子网掩码VLSM(Variable Length Subnet)
     ■ 使用不同的子网掩码来划分子网
     ■ 每个子网所分配的IP地址数量可以不同，尽可能减少对IP地址的浪费

3.5.1 定长的子网掩码FLSM

  例1： 假设申请到的C类网络为218.75.230.0，请使用定长的子网掩码给下图所示的小型互联网中的各设备分配IP地址。

在这里插入图片描述
  例2： 假设申请到的C类网络为218.75.230.0，请使用定长的子网掩码给下图所示的小型互联网中的各设备分配IP地址。
  应用需求：将C类网络218.75.230.0划分成5个子网，每个子网上可分配的IP地址数量不得少于各自的需求。

在这里插入图片描述

3.5.2 变长的子网掩码VLSM

  例： 假设申请到的地址块为218.75.230.0/24，请使用变长的子网掩码给下图所示的小型互联网中的各设备分配IP地址。

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

3.5.3 总结

在这里插入图片描述

3.5.4 课后练习

  1. 在一条点对点的链路上，为了减少地址的浪费，地址掩码应该指定为( A )
    A. 255.255.255.252  B. 255.255.255.248  C. 255.255.255.240  D. 255.255.255.196
   分析： 255.255.255.252减去一个广播地址一个网络地址，就剩2个IP，两个IP分在链路两端的设备上。252到255，可以有两台主机，用其他的就浪费了，比如240到255，可以有14台主机！

在这里插入图片描述
  2. 若将某个C类网络划分出5个子网，每个子网最多20台主机，则使用的子网掩码是( B )
    A. 255.255.255.192  B. 255.255.255.224  C. 255.255.255.240  D. 255.255.255.248
   分析： 从网络划分，需要划分5个子网，就是2^3=8>5，因此需要借3位，默认是255.255.255.0，借了三位，也就是最后那个0（00000000）变成了（11100000），所以就是224了，故答案为255.255.255.224。

  3. 下面有关FLSM与VLSM的说法中，错误的是( D )
    A. FLSM使用同一个子网掩码来划分子网
    B. VLSM可以使用不同的子网掩码来划分子网
    C. 使用FLSM划分的子网，每个子网所分配的IP地址数量相同
    D. 使用VLSM划分子网，只能划分出偶数个子网
   分析： 下面有关FLSM与VLSM的说法中，错误的是使用VLSM划分子网，只能划分出偶数个子网。

 

标签：子网,网络层,计算机网络,255.255,地址,IPv4,IP地址,子网掩码
来源： https://blog.51cto.com/u_15178976/3033960

本站声明： 1. iCode9 技术分享网（下文简称本站）提供的所有内容，仅供技术学习、探讨和分享；
2. 关于本站的所有留言、评论、转载及引用，纯属内容发起人的个人观点，与本站观点和立场无关；
3. 关于本站的所有言论和文字，纯属内容发起人的个人观点，与本站观点和立场无关；
4. 本站文章均是网友提供，不完全保证技术分享内容的完整性、准确性、时效性、风险性和版权归属；如您发现该文章侵犯了您的权益，可联系我们第一时间进行删除；
5. 本站为非盈利性的个人网站，所有内容不会用来进行牟利，也不会利用任何形式的广告来间接获益，纯粹是为了广大技术爱好者提供技术内容和技术思想的分享性交流网站。

关于我们 | 联系我们 | 留言反馈

专注分享技术，共同学习，共同进步。侵权联系[81616952@qq.com]

Copyright (C)ICode9.com, All Rights Reserved.

ICode9版权所有