第4章ip编址
计算机网络IP地址及编址方式
IP IP 地址是一个三二位地标识符。
地址是一个三二位地标识符。
一零零零零零零零零零零零一零一一零零零零零零一一零零零一一一一一一零零零零零零零零零零零一零一一零零零零零零一一零零零一一一一一一二八.一一.三.三一一二八 一一 三 三一点分十制记法三二位地IP地址:网络号用来标识主机所连接地网络主机号用来标识连接在这个网络地不同主机主机号网络号由多个互连地网络组成地互连网网络网络网络网络路由器三二位IP 地址网络号主机号应各占多少位呢？有多个IP 地址4IP地址及编址方式一. 分类编址host-id 二四 位A 类地址-id 八 位零host-id 一六 位B 类地址C 类地址host-id 八 位-id 二四 位零一一D 类地址一一一零多 播 地 址E 类地址保 留 为 今 后 使 用一一一一-id 一六 位零一B类A类地址空间太大,而C类又太小,地址空间浪费很大!5IP地址及编址方式二. 划分子网为了充分利用A类与B类地址空间从主机号借用若干位作为子网号sub-id,而主机号host-id也就相应减少了若干位。
划分子网后IP地址就变成了三级结构:子网号网络号主机号采用划分子网方法仍然有大量C类地址块由于容纳主机数太少而无法被充分利用。
构成超网:将多个C类地址块合起来形成一个更大地地址块分配给某个网络。
无分类编址方式:无分类域间路由选择CIDR(ClasslessInter-DomainRouting)。
给定一个IP地址如何知道它地网络前缀？无分类地两级编址:网络前缀主机号用不定长地网络前缀来替代原来地网络号,唯一标识互连网地某个网络主机号全为零地地址为该网络地IP地址在分类编址,给定一个IP 地址,就确定了它地网络号与主机号。
零一OPTION 零二O PTION 但无分类编址网络前缀不定长,IP 地址本身并不能确定其网络前缀与主机号。
IPv4编址原理
网络位
主机位
IP地址
哪个网段
本网段中哪台主机
子网掩码：用于区分IP地址中的网络位和主机位
二、掩码长度的表示方法
A类默认子网掩码 255 . 0 . 0 . 0 8位掩码长度 B类默认子网掩码 255 . 255 . 0 . 0 16位掩码长度 C类默认子网掩码 255 . 255 . 255 . 0 24位掩码长度
答案：ACD
扩展练习
已知202.101.224.69的子网掩码为255.255.255.0，基于计算机二进制的思 维，求该IP地址所在网段的网络地址、广播地址、可用IP地址数量。
网络位
主机位
11001010.01100101.11100000.01000101 11111111.11111111.11111111.00000000
8bit
网络位
8bit
8bit
8bit
主机位
8bit
主机位
8bit
网络位
8bit
组播地址
8bit
保留地址
8bit
主机位
8bit
主机位
8bit
主机位
8bit
8bit
四、私有地址
私有地址（RFC 1918）
A类私有地址 B类私有地址 C类私有地址
10.0.0.0网段 172.16.0.0-172.31.0.0网段
8bit
A类地址（1-126） 0 NNNNNNN
8bit
B类地址（128-191） 1 0NNNNNN
8bit
C类地址（192-223） 1 1 0NNNNN
8bit
D类地址（224-239） 1 1 1 0NNNN
TCPIP协议族4-9131415章答案
TCPIP协议族4-9131415章答案第4章IP地址：分类编址8.试把以下的IP 地址从二进制记法转换为点分十进制记法。
a.0 1111111 11110000 01100111 11111101b.10101111 11000000 11110000 00011101c.11011111 10110000 00011111 01011101d.11101111 11110111 11000111 00011101e.11110111 11110011 10000111 11011101解我们把每一组8 位换成其等效十进制数，并增加隔开的点：a.127.240.103.253b.175.192.240.29c.223.176.31.93d.239.247.199.29e.247.243.135.22111.试找出以下IP 地址的netid 和hostid：a.114.34.2.8b.19.34.21.5c.23.67.12.1d.127.23.4.0解以上IP 地址都是 A 类地址，故前8 位为netid，后24 位为hostid解a.创建500 个子网，这表示我们应当在这个场所的前缀上增加9 个1（log 5002 9），子网前缀是/17，所以子网掩码是：255.255.128.0.b.每一个子网有232 17215个地址.c.第一个子网的第一个地址是：16.0.0.0/17，最后一个地址是：16.0.127.255/17.前缀长度是17，这表示我们必须保留前17 位不变，然后把剩下的15 位置为0，所以第一个地址是16.0.0.0/17；为了找出最后一个地址，我们需要把232 17215 -1 （用点分十进制表示为127.255）与第一个地址相加，得到结果16.0.127.255/17.d.最后一个子网的第一个地址是：16.249.128.0/17，最后一个地址是：16.249.255.255/17.由于要500 个子网，而前缀长度是17，其网络号要加上500-1=499 为16.00000000.0| 0000000.016.11111001.1 |0000000.0………………………………16.249.128.06.某组织分配到地址块130.56.0.0/16。
IP编址
IP编址TCP/IP协议栈中的IP协议为标识主机而采用的地址格式，该地址由32位(4B)无符号二进制数表示。
这种互联网上通用的地址叫做IP地址，IP地址由IP地址管理机构进行统一管理和分配，以保证互联网上运行的设备(如主机、路由器等)不会产生地址冲突。
在互联网上，主机可以利用IP地址来标识。
但是，一个IP地址标识一台主机的说法并不准确。
严格地讲，IP地址指定的不是一台计算机，而是计算机到一个网络的连接。
因此，具有多个网络连接的互联网设备就应具有多个IP地址。
在图2-7中，路由器分别与两个不同的网络连接，因此它应该具有两个不同的IP地址。
装有多块网卡的多宿主主机，如图2-7所示，由于每一块网卡都可以提供一条物理连接，因此它也应该具有多个IP地址。
在实际应用中，还可以将多个IP地址绑定到一条物理连接上，使一条物理连接具有多个IP地址。
1. IP地址的组成互联网是具有层次结构的，一个互联网包括了多个网络，每一个网络又包括了多台主机。
与互联网的层次结构对应，互联网使用的IP地址也采用了层次结构，如图2-8所示。
⑴组成IP地址由网络号(Net id)和主机号(Host id)两个层次组成。
网络号用来标识互联网中的一个特定网络，而主机号则用来表示该网络中主机的一个特定连接。
因此，IP地址的编址方式明显地携带了位置信息。
如果给出一个具体的IP地址，立刻就可以知道它位于哪个网络，这给IP互联网的路由选择带来很大好处。
⑵优点给出IP地址就能知道它位于哪个网络，因此路由比较简单。
⑶缺点主机在网络间移动，IP地址必须跟随变化。
事实上，由于IP地址不仅包含了主机本身的地址信息，而且还包含了主机所在网络的地址信息，因此，在将主机从一个网络移到另一个网络时，主机IP地址必须进行修改以正确地反映这个变化。
在图2-9中，如果具有IP地址202.100.100.11的计算机需要从网络1移动到网络2，那么，当它加入网络2后，必须为它分配新的IP地址(如202.102.224.67)，否则就不可能与互联网上的其他主机正常通信。
IP地址的网络编址和子网划分
IP地址的网络编址和子网划分网络编址和子网划分是计算机网络中的重要概念和技术，用于将IP地址分配给不同的网络和子网。
本文将介绍IP地址的网络编址原理和子网划分方法。
一、IP地址的网络编址原理在计算机网络中，每个设备都需要一个唯一的标识符来进行通信，这个标识符就是IP地址。
IP地址由32位二进制数表示，分为网络地址和主机地址两部分。
网络地址用于标识网络，主机地址用于标识网络中的设备。
IP地址的网络编址原理是将一个大的IP地址空间划分为多个较小的子网，每个子网可以根据需要分配给不同的网络或者子网络。
网络地址的长度由IP地址的前面连续的1的个数决定，而主机地址的长度则由剩余的0的个数决定。
二、子网划分方法1. 子网掩码子网掩码用于标识IP地址中的网络地址和主机地址的边界。
它是一个32位的二进制数，与IP地址进行按位与运算，可以得到网络地址。
子网掩码的长度决定了网络地址和主机地址的划分方式。
常用的子网掩码长度有24位、16位和8位，分别对应于常见的子网划分方式。
2. 形成子网的规则在进行子网划分时，需要满足以下两个规则：a. 网络地址不能以0开头，也不能以255结尾。
b. 主机地址中全0和全1分别表示网络地址和广播地址，不能分配给实际的主机。
根据这两个规则，可以确定每个子网的起始IP地址和结束IP地址。
在划分子网时，一般需要保留一个IP地址作为网络地址，一个IP地址作为广播地址。
三、实际应用举例假设有一个公司拥有一个IP地址空间为192.168.0.0/16，需要将其划分为多个子网，分别供不同的部门使用。
根据需要，我们可以将192.168.0.0/16划分为四个子网，每个子网可以容纳256台设备，如下所示：- 子网1：192.168.0.0/24，可用IP地址范围为192.168.0.1-192.168.0.254- 子网2：192.168.1.0/24，可用IP地址范围为192.168.1.1-192.168.1.254- 子网3：192.168.2.0/24，可用IP地址范围为192.168.2.1-192.168.2.254- 子网4：192.168.3.0/24，可用IP地址范围为192.168.3.1-192.168.3.254每个子网中的IP地址可以按照需要进行分配，例如子网1可以分配给公司的行政部门使用，子网2可以分配给销售部门使用，以此类推。
TCPIP协议族第3版答案(清华大学出版社)
表 6.3 习题 14 的路由表
掩码
网络地址
下一跳
接口
/27
202.14.17.224
-
m1
/18
145.23.192.0
-
m0
默认
默认
130.56.12.4
m2
解
我们知道路由器 R1 有三个接口：m0 、m1 和 m2，还知道有两个网络直接连接到路由器
R1，有一个默认路由器连接到因特网的其余部分。图 1-1 给出了拓扑图。
8.目的地址为 145.14.192.71 的分组到达图 6.11 中的路由器。试说明该分组是怎样被转发的。
解
掩码是/18。应用这个掩码后，得出子网地址是 145.14.192.0。这个分组通过输出接口 m3 交付给 ARP，是直接交付的。
14.如果表 6.3 是路由器 R1 的路由表，试找出网络的拓扑。
3.当协议是 IP 而硬件是以太网时，AR P 分组的长度是多少？ 解
由图 7.4 可知 AR P 分组的长度为：4+ 4 + 6 + 4 + 6 + 4 = 28B 7.以太网的广播地址是什么？解
以太网使用全 1 地址（ FF : FF: FF: FF : FF: FF16）作为广播地址。
8.某路由器的 IP 地址是 125.45.23.12 而所在的以太网物理地址是 23：45：AB：4F：67： CD，它收到了一个分组，分组中的目的 IP 地址是 125.11.78.10 而所在的以太网的物理地 址是 AA： BB：A2：4F：67：CD。试给出这个路由器发出的 AR P 请求分组中的各项目。 假定不划分子网。
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本资料由彭方举同学提供，希望大家都能考出好成绩
TCPIP习题答案
2 c. 每个公司需要 4 个地址，这就表示，后缀长度是 2（ 2 4 ） 。因此，前缀长度是 32-2=30.
这些地址是： 第 1 个家庭：150.80.125.0/30-----150.80.125.3/30 第 2 个家庭：150.80.125.4/30-----150.80.125.7/30 …… 第 2048 个家庭：150.80.156.252/30-----150.80.156.255/30 总数 = 2048 × 4 = 8 192 分配给 ISP 的地址数：65 536 ISP 分配出的地址数：40 192 剩下的可用地址数：25 344 11．某 ISP 分配到 120.60.4.0/20 开始的地址块，这个 ISP 想把这些地址分配给 100 个 组 织 ， 而每一个组织只分配给 8 个地址。试设计这些地址子块，并给每个子块的斜线记法。经过这 样的分配后，还剩下多少个地址可以使用。 解
d. 掩码 255.255.255.240，比 C 类地址默认掩码（255.255.255.0）多出了 4 个 1，所以子网数 为 2 16 .
4
杭州 电子 。管理员想创建 500 个子网。 5.某组织分配到地址块 16.0.0.0/8 科技 大学 a. 找出子网掩码。 图形 b. 找出每个子网的地址数。 图像 研 c. 找出第一个子网的第一个和最后一个地址。
210 1024 .
b. 掩码 255.255.192.0，比 B 类地址默认掩码（255.255.0.0）多出了 2 个 1，所以子网数为
第4章 网络层5——路由选择协议
“链路状态”说明本路由器都和哪些路由器相邻，以及该链路的 “度量”(metric) 。 度量包括费用、距离、时延、带宽等
当链路状态发生变化时，路由器才用洪泛法向所有路由器 发送此信息。
链路状态数据库(link-state database)
各路由器之间频繁地交换链路状态信息，所有路 由器最终都能建立一个链路状态数据库。
每一个区域都有一个32位的区域标识符（用点分 十进制表示）。
区域不能太大，在一个区域内的路由器最好不超 过 200 个。
OSPF 划分为两种区域：主干区域和非主干区 域。主干区域(backbone area)，标识符规定为 0.0.0.0，用于连通非主干区域。
至其他自治系统 自治系统 AS
R1 网1 R2 网2 R3 R5
Traceroute（tracert）：跟踪分组从源点到 终点的路径
通过发送小的数据包到目的设备直到其返回， 来测量其需要多长时间。 输出结果包括测试的时间(ms)和设备IP地址。
PING 的应用举例
Traceroute 的应用举例
4.5 因特网的路由选择协议
静态路由选择策略 — 即非自适应路由选择 ，特点是简单和开销较小，但不能及时适应 网络状态的变化。 动态路由选择策略 — 即自适应路由选择， 特点是能较好适应网络状态的变化，但实现 起来较为复杂，开销比较大。
1. 工作原理
RIP 是一种分布式的基于距离向量的路由选 择协议。
RIP 协议要求网络中的每一个路由器都要维 护从它自己到其他目的网络的距离记录。
“距离”的定义
RIP认为一个好的路由是通过的路由器数目少， 即“距离短”。
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第4章习题
1. 试把IP地址114.34.
2.8从点分十进制记法转换为二进制记法。
2. 试把IP地址114.34.2.8从点分十进制记法转换为十六进制记法。
3. 试把IP地址01111111 11110000 01100111 011111101从二进制记法转换为点分十进制记法。
4. 下列哪一个不属于同一个网络（不划分子网）？解释为什么。
130.4.8.0 130.5.34.12 130.4.78.5 130.4.76.11
5. IP地址为128.23.67.3的主机给IP地址为128.45.23.7的主机发送报文。
试问这个报文要经过任何路由器吗？
6. IP地址为195.23.6
7.3的主机给IP地址为195.23.67.7的主机发送报文。
试问这个报文要经过任何路由器吗？假定不划分子网。
7. 试画出IP地址为8.0.0.0的网络，它通过路由器连接到IP地址为131.45.0.0的网络。
试选择路由器的每一个接口的IP地址。
在每一个网络上还要画出几个主机并标出它的IP地址。
每个网络是什么类？
8. 路由器的IP地址是108.5.18.20。
它发送一个直接广播分组给该网络上的所有主机。
在这个分组中使用什么源IP地址和目的IP地址？
9. IP地址为108.67.18.70的主机发送受限广播分组给该网络上的所有主机。
在这个分组中使用什么源IP地址和目的IP地址？
10. IP地址为123.27.19.24的主机使用“在这个网络上的特定主机”这一特殊地址，给IP地址为123.67.89.56的主机发送报文。
试问源地址和目的地址是什么？
11. 不知道自己IP地址的A类主机打算向引导服务器发送报文以找出其IP地址。
试问源地址和目的地址是什么？
第5章习题
1. 在C类子网中，我们知道某主机的IP地址为18
2.44.82.16，掩码为255.255.255.192。
这个子网的第一个地址（网络地址）和最后一个地址（广播地址）是什么？
2. 试找出产生62个A类子网的掩码。
3. 使用掩码255.255.192.0时，A类子网的最大数目是多少？
4. 对于A类子网掩码25
5.192.0.0，问其中用于定义子网的“1”的数目是多少？
5. 某机构分配到A类地址块1
6.0.0.0。
管理员想创建500个子网。
1) 找出子网掩码
2) 找出每个子网的地址数
3) 找出第一个子网的第一个和最后一个地址
4) 找出最后一个子网的第一个和最后一个地址
6. 把下列掩码写成/n 格式：
1) 255.255.255.0
2) 255.0.0.0
3) 255.255.224.0
4) 255.255.240.0
7. 试找出以下地址块的地址范围。
1) 123.56.77.32/29
2) 200.17.21.128/27
3) 17.34.16.0/23
4) 180.34.64.64/30
8. 某ISP分配到从150.80.0.0/16开始的地址块。
这个ISP想给下面的一些用户分配地址块：
1) 第一组有200个中等公司，每个公司需要128个地址
2) 第二组有400个小公司，每个公司需要16个地址
3) 第三组有2048个家庭，每个家庭需要4个地址
试设计这些地址子块，并给出每个子块的斜线记法。
经过这样的分配后，还剩下多少地址可以使用？
第6章习题
1. IP地址为137.23.56.23的主机把分组发送给IP地址为137.23.67.9的主机。
试问这是直接交付还是间接交付？假定不划分子网。
2. 使用表6-1（PPT第60张片子上的路由表），
1) 若路由器R1接收到目的地址为111.45.32.16的分组，试确定下一跳地址。
2) 若路由器R1接收到目的地址为194.17.21.45的分组，试确定下一跳地址。
3) 若路由器R1接收到目的地址为220.7.14.7的分组，试确定下一跳地址。
3. 试写出下图中路由器R3的路由表。
第7章习题
1. 某路由器的IP地址是125.45.23.12，它在以太网上的物理地址为2345AB4F67CD，它收到了一个分组，分组中的目的IP地址是125.11.78.10。
试给出这个路由器发出的ARP请求分组中的各项目。
假定不划分子网。
2. 在习题1中，假定目的主机在以太网上的物理地址为AABBA24F67CD，试给出目的主机发送的ARP响应分组中的各项目。
3. 将习题1的结果封装成数据链路层的帧，试填充所有的字段。
4. 将习题2的结果封装成数据链路层的帧，试填充所有的字段。
5. 某以太网物理地址是9845234F67CD的无盘主机已被引导。
试给出这个主机发出的RARP 分组中的各项目。
6. 试给出回答习题5而发出的RARP分组中的各项目。
假定发出请求的主机的IP地址是200.6
7.89.33。
试为服务器选择合适的物理地址和逻辑地址。
假定服务器与发出请求的主机在同一个网络上。