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IP 地址与 VLAN 的划分

IP 地址与 VLAN 的划分. 5.1 IP 地 址. 教学目标： 了解 IP 地址的作用 掌握 IP 地址的层次结构 掌握广播地址和网络地址 学会子网编址方法 重点难点： 规划子网 在局域网上划分子网. 为什么要使用 IP 地址？. 屏蔽各种物理网络的地址差异 每种物理网络都有各自的技术特点，其物理地址也各不相同 统一物理地址的表示方法不现实 互联网对各网络地址的“统一”通过 IP 地址在 IP 层完成. IP 地址.

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IP 地址与 VLAN 的划分

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  1. IP地址与VLAN的划分

  2. 5.1 IP 地 址 • 教学目标： • 了解IP地址的作用 • 掌握IP地址的层次结构 • 掌握广播地址和网络地址 • 学会子网编址方法 • 重点难点： • 规划子网 • 在局域网上划分子网

  3. 为什么要使用IP地址？ • 屏蔽各种物理网络的地址差异 • 每种物理网络都有各自的技术特点，其物理地址也各不相同 统一物理地址的表示方法不现实 • 互联网对各网络地址的“统一”通过IP地址在IP层完成

  4. IP地址 IP地址是网络层的逻辑地址，用于标识数据报的源地址和目标地址。在Internet中，一个IP地址可唯一性地标识出网络上的每个主机。目前主流的 IPv4协议采用的IP地址长度为4个字节，即32bit。在书写时，通常用4段十进制数表示（称为点分形式）：每段由0~255的数字组成，段与段之间 用小数点分隔。 例如： 二进制形式的IP地址：10101100 10101000 00000000 00011001点分形式的IP地址：172.168.0.25

  5. IP地址的直观表示法 点分十进制标记法 将4B的二进制数值转换成4个十进制数值 每个十进制数值小于等于255 4个十进制数值间用“.”隔开

  6. 点分十进制标记法举例 二进制IP地址 用点分十进制表示法表示成？ 202.93.120.44

  7. IP地址的组成 IP地址的长度为32位二进制数 网络号NETID 标识互联网中一个特定网络 主机号HOSTID 标示网络中主机的一个特定连接

  8. IP编址方式携带了位置信息 1.优点 给出IP地址就能知道它位于哪个网络 路由简单 2.缺点 主机在网络间移动，IP地址必须跟随变化

  9. 主机在网络间移动

  10. IP地址的分类

  11. (1) A类地址　001.hhh.hhh.hhh～127.hhh.hhh.hhh A类地址用第一段数字表示网络ID，并规定最左位为“0”，即凡是以0开始的IP地址均属于A类网络。因此取值范围是 00000001～01111111，即1～127。由于127.hhh.hhh.hhh属于保留地址，用于本地回送测试，所以A类地址可标识的网络数量 为126个。 A类地址用后三段数字（24位）表示主机ID，所以每个A类网络中的主机数量最多为16777214（224-2）。可见，A类地址适用于大型网络。

  12. (2) B类地址　128.000.hhh.hhh～191.255.hhh.hhh B类地址用前面16位来表示网络ID，并规定最前面两位为“10”，即凡是以10开始的IP地址均属于B类网络。因此第一段数字的取值范围是10000000～10111111，十进制表示为128～191。B类地址用后两段数字（16位）表示主机ID，所以每个B类网络中的主机数量最多为65534（216-2）。B类地址适用于中等大小的网络。

  13. (3) C类地址　192.000.000.hhh～223.255.255.hhh C类地址用前面24位来表示网络ID，并规定最前面三位为“110”，即凡是以110开始的IP地址均属于C类网络。因此第一段数字的取值范围是11000000～11011111，十进制表示为192～223。C类地址用最后一段数字（8位）表示主机ID，所以每个C类网络中的主机数量最多为254（28-2）。C类地址通常用于校园网或企业局域网等小型网络。

  14. (4) D类地址　224.000.000.000～239.255.255.255D类地址也称为多播地址，用于多重广播，最前面四位为“1110”，即凡是以1110开始的IP地址均属于D类地址。因此第一段数字的取值范围是11100000～11101111，十进制表示为224～239。 • (5) E类地址　240.000.000.000～255.255.255.255E类地址是一个通常不用的实验性地址，保留作为以后使用。E类地址的最高位为“11110”，即凡是以11110开始的IP地址均属于E类地址。因此第一段数字的取值范围是11110000～11110111，十进制表示为240～247。

  15. IP地址分类的优越性 既能适应不同的网络规模又具有一定的灵活性 常用的A、B、C 3类IP地址可以容纳的网络数和主机数

  16. 网络地址 构成 一个有效的网络号和一个全“0”的主机号 举例 IP地址为202.93.120.44的主机所处的网络为202.93.120.0，主机号为44

  17. 广播地址 1.直接广播 主机向其他网络的所有节点广播信息 构成：一个有效的网络号和一个全“1”的主机号 举例：202.93.120.255 发送直接广播前需要知道目的网络的网络号 2.有限广播 (1)将广播限制在最小的范围内 标准的IP编址：广播将被限制在本网络之中 子网编址：广播被限制在本子网之中 (2)构成：255.255.255.255 (3)发送有限广播前不需要知道网络号

  18. 回送地址 1.回送地址：127.0.0.0 2.作用 网络软件测试 本地机器进程间通信 3.含有网络号127的数据报不可能出现在网络上

  19. 编址实例

  20. IP分配需注意的问题 1.小型网络使用C类地址，中型网络使用B类地址，大型网络使用A类地址 2.主机 连接到同一网络中所有主机的IP地址共享同一netid 3.路由器 路由器可以连接多个物理网络 每个连接都拥有自己的IP地址 每个连接IP地址的netid应与这个网络的netid相同

  21. 子网与子网掩码 • 子网    子网就是把一个大网分割开来而生成的较小网络。在Internet或TCP/IP网络中，通过路由器连接的网段就是子网，同一子网的IP地址必须具有相同的网络地址。 • 子网掩码    子网掩码也是一组32位的二进制数，形式上与IP地址一样。同一子网中的子网掩码相同，其作用是确定IP地址中的网络地址。     通过子网掩码，可以区分出一个IP地址的网络地址和主机地址。方法：子网掩码中的1对应的IP地址位为网络地址；网掩码中的0对应的IP地址位为主机地址。

  22. 子网编址 问题的提出： IP地址能适应于不同的网络规模 个人电脑普及使小型网络（特别是小型局域网络）越来越多 浪费IP地址（即使采用C类地址） 子网编址的作用：克服IP地址浪费

  23. 子网地址和子网广播地址 1.子网地址 以二进制全“0”结尾 2.子网直接广播地址 以二进制全“1”结尾 3.有限广播地址 32位全为“1” 广播被限制在本子网内 4.二进制全“0”或全“1”的子网号不能分配

  24. 子网编址方法 1.IP地址具有层次结构：网络号和主机号 2.子网编址方法 将IP地址的主机号部分进一步划分成子网部分和主机部分 从标准IP地址的主机号部分“借”位并把它们指定为子网号部分 在“借”用时必须给主机号部分剩余2位 在“借”用时至少要借用2位

  25. C类网络的子网划分

  26. 子网表示法举例（1） • (1) 标准子网掩码A、B、C三类网络都有一个标准子网掩码（缺省子网掩码），即固定的子网掩码。A类IP地址的标准子网掩码是255.0.0.0，写成二进制是11111111 00000000 00000000 00000000，即前8位用于IP地址的网络部分，其余24位是主机部分。B类IP地址的标准子网掩码是255.255.0.0，写成二进制是11111111 11111111 00000000 00000000，即前16位用于IP地址的网络部分，其余16位是主机部分。C类IP地址的标准子网掩码是255.255.255.0，写成二进制是11111111 11111111 011111111 00000000，即前24位用于IP地址的网络部分，其余8位是主机部分。

  27. 子网表示法举例（1） 1.借用B类IP地址的8位表示子网 子网掩码：255.255.255.0 子网号：25

  28. (2) 非标准子网掩码（定制子网掩码）　　用标准的子网掩码划分的A、B、C类网络，每一类网络中的主机数是固定的，造成了地址空间的很大浪费。为了提高IP地址的使用效率，通过定制子网掩码 从主机地址高位中再屏蔽出子网位，可将一个网络划分为子网。 方法：从主机位最高位开始借位变为新的子网位，剩余的部分仍为主机位。通过这种划分方法，可建 立更多的子网，而每个子网的主机数相应地有所减少。定制子网掩码的方法是：把所有的网络位和子网位用1来标识，主机位用0来标识。即通过子网掩码屏蔽掉IP地址中的主机位，保留网络ID和子网号。

  29. 子网表示法举例（2） 2.借用B类IP地址的4位表示子网 子网掩码：255.255.240.0 子网号：1

  30. 实践：子网与子网掩码 1.子网通过“子网掩码”表示 2.在局域网上划分子网： 结合IP地址和其子网掩码

  31. 实践：子网规划 IP地址分配前需进行子网规划 选择的子网号部分应能产生足够的子网数 选择的主机号部分应能容纳足够的主机 路由器需要占用有效的IP地址

  32. 实践：在局域网上划分子网 1.子网编址的初衷是为了避免小型或微型网络浪费IP地址 2.将一个大规模的物理网络划分成几个小规模的子网有时是有益的 各个子网在逻辑上独立 没有路由器的转发，子网之间的主机不能相互通信

  33. 局域网上划分子网举例（1）

  34. 局域网上划分子网举例（2） 以配置该计算机为例

  35. 配置计算机的IP地址和子网掩码

  36. 利用ipconfig查看网络配置

  37. 测试子网划分、IP分配和计算机配置是否正确 1.处于同一子网的计算机是否能够通信？ 利用ping命令（如利用IP地址为192.168.1.17的计算机去ping IP地址为192.168.1.19的计算机） 观察ping命令输出结果 2.处于不同子网的计算机是否能够通信？ 利用ping命令（如利用IP地址为192.168.1.17的计算机去ping IP地址为192.168.1.162的计算机） 观察ping命令输出结果

  38. 5.1 交换式局域网与虚拟局域网 ——随着计算机性能的提高及通信量的增加，传统局域网已不 堪负荷，交换局域网技术应运而生。

  39. 克服传统以太网的问题 • 传统以太网中的一些问题 • 传统以太网使用共享介质，虽然总线带宽为10Mbps，但网络节点增多时，网络的负荷加重，冲突和重发增加，网络效率下降、传输延时增加，造成总线带宽为30~40%； • 服务器端使用16位网卡（速率10MBPS），使得服务器的网络输入/输出成为整个网络的瓶颈；

  40. 解决方案 • 升级到高速网络，如100BASE-T(快速以太网)、 FDDI 、1000BASE-T(千兆位以太网)、ATM； • 发挥现有网络技术，采用网络分段、优化服务器、增加路由器，提高子网的网络性能； • 使用局域网交换机，将“共享介质局域网”改为“交换式局域网”；

  41. 共享式以太网（Switching Ethernet） • 共享式以太网 • 采用了以共享集线器为中心的星型连接方式，但其实际上是总线型的拓扑结构； • 当网络规模不断扩大时，网络中的冲突就会大大增加，而数据经过多次重发后，延时也相当大，造成网络整体性能下降。在网络节点较多时，以太网的带宽使用效率只有30%～40%。

  42. 共享式以太网存在的主要问题 1.覆盖的地理范围有限 以太网覆盖的地理范围随网络速度的增加而减小 2.网络总带宽容量固定 以太网的固定带宽被网络中的所有节点共同拥有 节点增加，冲突概率增大，带宽浪费也越严重 3.不能支持多种速率 以太网的传输介质是共享的

  43. 交换式以太网 • 交换式以太网 • 采用交换机作为中央设备的以太网成为交换式以太网； • 交换机提供了多个通道，允许多个用户之间同时进行数据传输 ；

  44. 交换式以太网的工作原理 • 交换机对数据的转发是以网络节点计算机的MAC地址为基础的。 • 交换机会监测发送到每个端口的数据帧，通过数据帧中的有关信息（源节点的MAC地址、目的节点的MAC地址），就会得到与每个端口所连接的节点MAC地址，并在交换机的内部建立一个“端口-MAC地址”映射表。建立映射表后，当某个端口接收到数据帧后，交换机会读取出该帧中的目的节点MAC地址，并通过“端口-MAC地址”的对照关系，迅速的将数据帧转发到相应的端口。

  45. 以太网交换机的工作过程

  46. 交换式以太网的特点一 • 交换式以太网保留了现有以太网的基础设施，而不必把现有的设备淘汰掉。 • 以太网交换机可以与现有的以太网集线器相结合，实现各类广泛的应用。交换机可以用来将超载的网络分段，或者通过交换机的高速端口建立服务器群或者网络的主干，所有这些应用都维持现有的设备不变。

  47. 交换式以太网的特点二 • 以太网交换技术是一种基于以太网的技术，对用户有较好的熟悉度，易学易用。 • 使用以太网交换机，可以支持虚拟局域网应用，使网络的管理更加灵活。 • 交换式以太网可以使用各种传输介质，支持三类/五类UTP、光缆以及同轴电缆，尤其是使用光缆，可以使交换式以太网作为网络的主干。

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