CCNA图文-3-IP地址详解

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摘要本文给大家介绍关于IP地址十进制和二进制之间的转换、IP地址的分类、IP子网划分、子网掩码以及公有地址和私有地址等CCNA基础知识。

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1.二进制和十进制之间的转换

IPv4地址使用32位二进制数格式,通常使用点分十进制数来表示,如202.101.123.21,对应的二进制数就是(11001010.01100101.01111011.00010101)下面是这个二进制和十进制之间的转换方法;

二进制转十进制:

11001010.01100101.01111011.00010101
第一组二进制是11001010,可以使用1×2^7+1×2^6+0×2^5+0×2^4+1×2^3+0×2^2+1×2^1+0×2^0=202,后面几组同理,但是这样计算太麻烦,有一个简便方法,因为每组二进制都是8位,而每一位对应的十进制数都是不变的;
比如:二进制11111111等于128+64+32+16+8+4+2+1=255,而我们只要记住这八位从大到小的对应的十进制就可以了(128、64、32、16、8、4、2、1),11001010就可以直接得出128+64+8+2=202,10000001=128+1=129,00010101=16+4+1=21;

十进制转换二进制:

202.101.123.21
可以使用短除法除以2直到商0,比如
202/2=101余0
101/2=50余1
50/2=25余0
25/2=12余1
12/2=6余0
6/2=3余0
3/2=1余1
1/2=0余1
然后从下往上,将余数写出来就是11001010,也就是202的二进制形式;
实际上也有简便方法,就是将IP地址对应的十进制数凑成(128、64、32、16、8、4、2、1)可以组合出的那个数,比如202=128+64+8+2,按照十进制数字表(128、64、32、16、8、4、2、1)从高位到低位,如果出现这个数字就填1,没有出现这个数字就填0,很容易就能得,202就是二进制的11001010,再比如101=64+32+4+1也就是二进制的01100101;

2.IPv4地址分类

一个IPv4地址主要有两部分组成:一部分用于标识该地址所属网络号,一部分用于标识该网络中某个特定主机。

* IPv4将IP地址分为5类:

A类:前8位用来标识网络号,后面24位用来标识主机,所以每个A类网络可以有2^24次方个IP地址,全球只有126个A类网络,2^8-2=126(规定0不允许使用,而127被用作回环测试地址)。A类网络第一个字节十进制范围是1(00000001)-126(01111110);
B类:前16位用来标识网络号,后16位用来标识主机,第一个字节十进制范围从128(10000000)-191(10111111),全球共有2^14个B类网络,每个B类网络可以容纳2^16个主机;
C类:前24位用来标识网络号,后8位用来标识主机,第一个字节十进制范围从192(11000000)-223(11011111),全球共有2^21个C类网络,每个C类网络的主机数是2^8=256个;
D类:第一个字节十进制范围从224(11100000)-239(11101111),这类地址用于组播,全球共用2^28个组播地址;
E类:第一个字节十进制范围从240-255,科研保留地址,共2^28个;

a.保留IP地址

每个网络中实际可容纳的主机数量是理论主机数量减2,这是因为有两个地址被保留:

网络地址——网络位不变,主机位全0的地址,表示网路本身,如192.168.1.0/24;
广播地址——网络位不变,主机位全1的地址,表示本网络的广播,如192.168.1.255/24(/24表示网络位是24位,也就是子网掩码为255.255.255.0);

b.私有地址

RFC1918规定了三段私有地址,作为内部组网使用,分为三类:

A类:10.0.0.0—10.255.255.255(共2^24个)
B类:172.16.0.0—172.31.255.255(共2^20个)
C类:192.168.0.0—192.168.255.255(共2^16个)

Internet上的路由不会配置这些IP地址,如果有去往这些私有地址的数据包,会被路由丢弃。

有了这些私有地址段,一些组织或团体对外只需要一个公网IP,通过端口地址转换(PAT)让内外网进行通信,如今互联网上的IPv4地址仍然没有被消耗尽,私有地址功不可没。

3.IP子网划分

a.实例一

四台PC的IP地址如下图,他们连接在一台交换机上,交换机工作正常,设备之间连线没有问题,如何让它们之间都可以正常互访?(不考虑防火墙等因素)CCNA图文-3-IP地址详解-图片1

 

问题分析:上图中A、B、C、D的网络位都是24位(子网掩码255.255.255.0),那么A和B同处在一个子网192.168.1.0,而C和D处在一个子网192.168.2.0,这个时候A和B能够互访,C和D能够互访,而AB和CD之间无法互访。

方法一:将他们改成一个子网,可以将C和D都改成192.168.1.0/24子网,反之可以将AB都改成192.168.2.0/24子网,这样四台计算机处于相同的子网中,可以相互通信。

方法二:修改四台PC的子网掩码为/22(255.255.252.0),这样他们同处在192.168.0.0子网中。

方法三:将中间的二层交换机换成三层交换机,并将A和B划分到一个VLAN里面,给这个VLAN分配一个IP地址192.168.1.254,将A和B的默认网关改成192.168.1.254,同时将C和D划分到另外一个VLAN给这个VLAN分配一个IP地址192.168.2.254,将C和D的默认网关改成192.168.2.254,这样通过三层交换机路由模块将两个不同网段连接起来,实现互访。

b.实例二

某个C类网络地址被某公司申请,网络地址是202.1.1.0/24,该公司有5个项目组,每个项目组有28台计算机,问:仅使用202.1.1.0/24,如何将这5个项目组分配到不同子网中?

问题分析:202.1.1.0/24属于C类地址,前24位是服务商提供,不能改变,所以只能调整后8位主机位,有5个项目组,所以需要从后8位中借出至少3位(2^3=8)可以分成8个子网,而剩余的5位(2^5=32)能容纳32-2=30台计算机,刚好符合5个项目组,每个项目组只有28台PC的情况。

从主机位中借出三位,网络位变成24+3=27位,子网掩码为 255.255.255.224

借出的三位可以组合成下面8种形式:

000
001
010
011
100
101
110
111

加上固定的前24位,转换成十进制就是:

202.1.1.0/27
202.1.1.32/27
202.1.1.64/27
202.1.1.96/27
202.1.1.128/27
202.1.1.160/27
202.1.1.192/27
202.1.1.224/27

在Cisco-CCNA考试中默认是不支持全0和全1的子网的,除非特别说明。

公司只有5个项目组,在不使用全0和全1的子网的前提下(不使用202.1.1.0/27和202.1.1.224/27),划分如下:

IP范围202.1.1.32-202.1.1.63,子网202.1.1.32,网关202.1.1.33,子网广播202.1.1.63,可用IP从34-62,掩码/27
IP范围202.1.1.64-202.1.1.95,子网202.1.1.64,网关202.1.1.65,子网广播202.1.1.95,可用IP从66-94,掩码/27
IP范围202.1.1.96-202.1.1.127,子网202.1.1.96,网关202.1.1.96,子网广播202.1.1.127,可用IP从97-126,掩码/27
IP范围202.1.1.128-202.1.1.159,子网202.1.1.128,网关202.1.1.129,子网广播202.1.1.159,可用IP从130-158,掩码/27
IP范围202.1.1.160-202.1.1.191,子网202.1.1.160,网关202.1.1.161,子网广播202.1.1.191,可用IP从162-190,掩码/27
IP范围202.1.1.192-202.1.1.223,子网202.1.1.192,网关202.1.1.193,子网广播202.1.1.223,可用IP从194-222,掩码/27 (暂时没有使用)

c.实例三

一台计算机的IP和子网掩码是192.168.1.160/26,问:这台计算机所在子网、子网广播、子网中第一个可用IP、子网中最后一个IP、子网一共有多少IP可用?

其实这个例子在经常划分子网的高手眼里几乎就是一眼能看出来,但是为了让新手朋友能够很好的理解,下面给出一个比较通用的步骤:CCNA图文-3-IP地址详解-图片2

 

上图中,Host对应的是主机IP的二进制表示,Mask是子网掩码的二进制表示,子网掩码26位,所以主机位全0的就是子网地址Subnet,换算成十进制就是(192.168.1.128),主机位全1的就是广播地址Broadcast,换算成十进制就是(192.168.1.191),而子网中第一个IP地址就是(192.168.1.129),最后一个IP地址自然就是(192.168.1.190),子网中一共2^6-2=62个IP地址可用。

d.实例四

将下面这组C类IP地址汇总成一条IP地址:

192.168.1.1/24
192.168.2.1/24
192.168.3.1/24
192.168.4.1/24

汇总可以减小路由表的大小,汇总的方法就是将需要汇总的IP转换成二进制,将共同的部分取出来,然后在根据共同的部分占用的位数来写出子网掩码。上面的4个IP地址转换成二进制如下图:CCNA图文-3-IP地址详解-图片3

 

不难看出,红线前面的部分对于四个IP地址来说是相同的,一共21位,所以这组IP汇总后的IP是(192.168.0.0/21)

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  • 本文由 MTnetwork 发表于 2017年7月10日 16:09:26
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