IP地址的规划和设计方法(二)

五，IP地址规划方法
(1)IP地址规划的基本步骤
网络地址规划需要按以下6步进行：
a)判断用户对网络与主机数的需求；
  b)计算满足用户需求的基本网络地址结构；
c)计算地址掩码；
d)计算网络地址；
  e)计算网络广播地址；
f)计算网络主机地址。
(2)地址规划的基本方法
a)步骤一：判断网络与主机数量的需求
根据网络总体设计中物理拓扑设计是参数，确定以下两个主要数据：
1)网络中最多可能使用的子网数量Nnet；
  2)网络中最大网段已有的和可能扩展的主机数量Nhost。
b)步骤二：计算满足用户需求的基本网络地址结构参数
1)选择subnetID字段的长度值X，要求Nnet≤2的x次方
。例如子网数Nnet为10，那么选择subnetID字段的长度值X=4,2的4次方
=16，大于最多可能使用的子网数量10，符合要求。
2)选择hostID字段的长度值Y，要求Nhost≤2的Y次方
。例如，子网主机数量Nhost为12，那么选择hostID字段的长度值Y=4,2的4次方
=16，大于最多可能有的主机数量12，符合要求。
注意：hostID字段的值为全0表示的是该网络的netID,hostID字段的值为全1表示的是该网络的广播地址，因此Y=4时，最多可用的主机号只有14个。符合本例的用户需求。
3)根据X+Y的值可以确定需要申请哪一类IP地址。
因为在子网划分中，X+Y值表示出subnetID与hostID长度的和，例如本例中X=4、Y=4，总长度为8，那么一个C类地址段就可以满足要求。如果超过8bit则需要申请2个C类地址或一个B类地址。
c)步骤三；计算地址掩码
根据子网掩码的定义，没有划分子网的C类网络的地址掩码是255.255.255.0。
划分子网之后的地址掩码是将一个标准的32位IP地址中高于hostID(Y位以上）的高位置置1即可，也就是需要将标准IP地址的第4个8bit中的前4bit位置1，如果用十进制表示则为128+64+32+16=240。那么该地址掩码为255.255.255.240。如果这个C类地址为192.168.1.0，那么也可以简单地表示为192.168.1.0/28。
d)步骤四：计算网络地址
  由于地址设计时选择hostID长度Y=4，那么每个子网中最多有14个主机。也就是说相邻子网的主机地址增量值为16。那么本例中第一个网络号为192.168.1.0，那么下一个网络号在此基础上增加16。
需要注意的是，最初在描述划分子网的RFC文档中规定不使用第一个和最后一个地址，即本例中不使用192.160.1.0与192.160.1.240地址号，但是如果TCP/IP协议设定允许的话，也可以使用。
e)步骤五：计算网络广播地址
根据规律，一个子网的定向广播地址是比下一个子网地址号小1的地址号。
f)步骤六：计算网络的主机地址
按照地址使用的规律，剔除网络地址与广播地址之外的网络地址都是主机可以使用的IP地址。
六，子网地址规划方法
(1)子网地址规划的基本方法和步骤
1创建子网需要执行以下三个步骤：
a)确定所需要的netID数。
1)每个子网需要一个netID。
2)每个广域网连接需要一个netID。
b)确定所需要的hostID数
1)每个主机需要一个hostID。
2)路由器的每个连接需要一个hostID。
c)基于以上要求，需要创建以下内容
1)为整个网络设定一个子网掩码；
2)为每个物理网段设定一个不同的subnetID；
3)为每个子网确定主机的合法地址空间。
2子网地址规划需要回答以下5个基本问题：
a)这个被选定的子网掩码可以产生多少个子网？
b)每个子网内部可以有多少个合法是subnetID？
c)这些合法是主机地址是什么？
d)每个子网的广播地址是什么？
e)每个子网内部合法的netID是什么？
(2)子网地址规划示例
1)用户需求
a)一个校园网获得一个B类IP地址156.26.0.0），要进行子网划分。
b)该校园网将由近210个网络组成。
c)为了便于管理，要求根据目前的情况进行子网划分。
2).确定子网号subnetID的长度
a)考虑到校园网的子网数量在254个之内，因此一个可行的子网划分方案是取子网号的长度为8位。这样的子网掩码为255.255.255.0。
b)由于主机号hostID不能使用全0或全1，因此校园网只能拥有254个子网，每个子网只能有254台主机。
c)在确定子网长度时，应该权衡子网数与每个子网中主机与路由器数这两个方面的因素，不能简单地追求子网数量，一定是满足基本要求，并考虑留有一定的余量。
3)确定子网地址
在以上的子网划分方案中，校园网可用的IP地址为：
子网1：256.26.1.1~156.26.1.254
子网2：256.26.2.1~256.26.2.254
子网3：256.26.3.1~256.26.3.254

……

子网254：256.26.254.1~256.26.254.254

七，可变长度子网掩码（VLSM)地址规划方法

(1)可变长度子网掩码（VLSM）地址规划的基本原则

IP协议允许使用变长子网的划分(RFC1009).在某种情况下，需要在子网划分时可以设计子网号长度是不同。

VLSM(Variable Length Subnet Mask，可变长度子网掩码)，是在标准的掩码上面再划分的子网的网络号码，无

类路由器选择网络可以使用VLSM，而有类路由选择网络中不能使用VLSM。

(2)可变长度子网掩码（VLSM)地址规划的案例

1)用户需求

a)某公司申请了一个整个C类202.60.31.0的IP地址空间。

b)该公司有100名员工在销售部门工作，50名员工在财务部门工作。

c)要求网络管理员为销售部门、财务部门与设计部门分别组建子网。
2)选择可变长度子网掩码
a)针对这种情况，可以通过可变长度子网掩码（VariableLengthSubnetMask，VLSM）技术将一个C类IP地址分为3个部分，其中子网1的地址空间是子网2和子网3地址空间的2倍。

划分的子网为：

b)计算子网1地址空间
首先可以使用子网掩码为255.255.255.128，将一个C类IP地址划分为两半。在二进制运算中，运算过程是：
主机的IP地址：11001010.00111100.00011111.00000000（202.60.31.0）
子网掩码：11111111.11111111.11111111.1000000（255.255.255.128）

与运算结果：11001010.00111100.00011111.00000000（202.60.31.0）

运算结果表明：可以将202.60.31.1~202.60.31.126作为子网1的IP地址。，而将余下的部分进一步划分为两半。由于202.60.31.127第4个字节为全1，被保留作为广播地址，不能使用；子网1与子网2，子网3的空间交界点在202.60.31.128；子网1使用子网掩码255.255.255.128。

第一次借位：

c)计算子网2和子网3地址空间
子网1与子网2的地址空间的计算过程为：
主机的IP地址：11001010.00111100.00011111.00000000（202.60.31.0）
子网掩码：11111111.11111111.11111111.1000000（255.255.255.128）
与运算结果：11001010.00111100.00011111.00000000（202.60.31.0）
可以将平分后的两个较小的地址空间平分给子网2和子网3，第一个可用的地址是202.60.31.129，最后一个可用的地址是202.60.31.190。因此子网2可用的地址是202.60.31.129~202.60.31.190。
因为下一个地址202.60.31.191中191是全1的地址，需要留作广播地址。接下来的地址是202.60.31.192,它是子网3的第一个地址。那么子网3的IP地址该是从202.60.31.192~202.60.31.254。

第二次借位：

3)确定三个子网的IP地址空间
采用变长子网划分的三个子网的IP地址分别为：
a)子网1地址空间为：202.60.31.1~202.60.31.126。
子网掩码为：255.255.255.128。
b)子网2址空间为：202.60.31.129~202.60.31.190。
子网掩码为：255.255.255.192。
c)子网2址空间为：202.60.31.193~202.60.31.254。
子网掩码为：255.255.255.192。
子网1允许使用的主机号是126个；子网2和子网3可以使用的主机号均为61个。本方案可以满足该公司的要求。

整个方案的网络结构为：

八，CIDR地址规划方法
(1)CIDR地址规划方法示例
a)用户需求
如果一个校园网管理中心获得了200.24.16.0/20的地址块，它希望将它划分为8个等长的较小的地址块。
b)确定CIDR地址中
借用主机号的长度
借用CIDR地址中12位的前三位（2的3次方
=8），可以实现进一步划分为8个等长的较小地址块的目的。
c)地址块的划分
划分的例子：
校园地址：200.24.16.0/20
计算机系地址：200.24.16.0/23
自动化系地址：200.24.18.0/23
电子系地址：200.24.20.0/23
物理系地址：200.24.22.0/23
生物系地址：200.24.24.0/23
中文系地址：200.24.26.0/23
化学系地址：200.24.28.0/23
数学系地址：200.24.30.0/23
(2)对划分结构的分析
a)从上面的例子可以看出，对于计算机系来说，它被分配了200.24.16.0/23的地址块，它的地址块的网络前缀为23为的“11001000000110000001000”；地址块的最小起始地址是
200.24.16.0；地址块可分配的地址数为29
个。对于自动化系来说，它被分配了200.24.18.0/23的地址块。它的地址的网络前缀为23为的"11001000000110000001001";
地址块的最小开始地址是200.24.18.0/23.；地址块中可分配的地址数为29
个。同样，8个系都获得了同等大小的地址空间。
b)分析计算机系和自动化系的网络前缀：
计算机系的网络前缀：11001000000110000001000
自动化系的网络前缀：11001000000110000001001
两个系分配到的网络前缀的前20位是相同的，并且8个地址块的网络前缀的前20个是相同的。这个结论说明了CIDR地址的一个重要的特点：地址聚合（addressaggregation)和路由聚合（routeaggregation)的能力。
c)划分CIDR地址块后的校园网结构
划分CIDR地址块后的校园网结构，在这个结构中练就到Internet的主路由器向外部网络发送一个通告，来表明：它将接收所以目的地址的前20为与200.24.16.0/20相符的分组。那么外部网络并不需要知道在200.24.16.0/20内部还有8个系一级的网络存在。
(3)无类域间路由CIDR接收通常用在将多个C类IP地址归并到单一的网络中，并且在路由表中使用一项来表示这些C类IP地址。
CIDR技术的主要应用：
a)构建超网
b)路由聚合

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