子网划分及ARP寻址

原创

A___lei 2018-03-06 14:17:04 ©著作权

文章标签 子网划分 文章分类 运维

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IP地址

它们可唯一标识 IP 网络中的每台设备，每台主机（计算机、网络设备、外围设备）必须具有唯一的IP地址 IP地址由两部分组成:

IPv4地址格式：点分十进制记法

IP地址分类

**公式：计算网络数：2^可变的网络ID 计算网络主机的最大数量：2^主机ID位-2 **

八位二、十进制表

00000000 | 0 ---|--- 00000001 | 1 00000010 | 2 00000100 | 4 00001000 | 8 00010000 | 16 00100000 | 32 01000000 | 64 10000000 | 128

** A类地址：**

00 000 000 - 01 111 111
前8位网络ID,后24位为主机ID A类地址的10进制网络数范围是：1-126 每个网络中主机数：2^24-2=16777214 0xxxxxxx.主机ID.主机ID.主机ID 网络ID最小值00000001 1 网络ID最大值01111111 127 但127是回环地址所以是126 默认子网掩码：255.0.0.0 私网地址：10.0.0.0

** B类地址：** 10 000 000 - 10 111 1111 前16位网络ID，后16位主机ID 10xxxxxx.xxxxxxxx.主机ID.主机ID B类地址的10进制范围是：28-191 网络数：16384 主机数：2^16-2:65534 网络ID最小值10000000 128 网络ID最大值10111111 191 默认子网掩码：255.255.0.0 私网地址：172.16.0.0-172.31.0.0

** C类地址：** 11 000 000 - 11 011 111 前24位网络ID，后8位主机ID 110xxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.主机ID C类地址的10进制范围是：192-223 网络数：2^21=2097152 主机数：2^8-2=254
网络ID最小值11000000 192 网络ID最大值11011111 223 默认子网掩码：255.255.255.0 私网地址：192.168.0.0-192.168.255.0

** D类地址** 11 100 000 - 11 101 111 用于多播（组播） 1110xxxx.主机ID.主机ID.主机ID D类地址的10进制范围是：224-239 网络数：16 主机数：2^24-2=16777214 网络ID最小值11100000 224 网络ID最大值11101111 239

** E类地址 ** 11 110 000-11 111 111 保留位，多用于实验室 11110xxx.主机ID.主机ID.主机ID E类地址的10进制范围是 240-254 网络数：8 主机数：2^24-2=16777214 网络ID最小值11110000 240 网络ID最大值11111111 254 E类地址 11 110 000-11 111 111 保留位，多用于实验室 11110xxx.主机ID.主机ID.主机ID E类地址的10进制范围是 240-254 网络数：8 主机数：2^24-2=16777214 网络ID最小值11110000 240 网络ID最大值11111111 254

** 特殊IP地址** 1、0.0.0.0 0.0.0.0不是一个真正意义上的IP地址。它表示一个集合：所有不清楚的主机和目的网络。 2、255.255.255.255 限制广播地址。对本机来说，这个地址指本网段内(同一广播域)的所有主机 3、127.0.0.1～127.255.255.254 本机回环地址，主要用于测试。在传输介质上永远不应该出现目的地址为 “127.0.0.1”的数据包。 4、224.0.0.0到239.255.255.255 组播地址，224.0.0.1特指所有主机，224.0.0.2特指所有路由器。 224.0.0.5指OSPF 路由器，地址多用于一些特定的程序以及多媒体程序 5、169.254.x.x 如果Windows主机使用了DHCP自动分配IP地址，而又无法从DHCP服务器获取地址，系统会为主机分配这样地址。

子网掩码

子网掩码(subnet mask)又叫网络掩码、地址掩码、子网络遮罩，它是一种用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网，以及哪些位标识的是主机的位掩码。子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。

无类域间路由（CIDR）

二十进制表

00000000
10000000	128
11000000	192
11100000	224
11110000	240
11111000	248
11111100	252
11111110	254
11111111	255

十进制地址：8.8.8.8
二进制表示：00001000 00001000 00001000 00001000

十进制地址：255.255.255.240 二进制表示：11111111 11111111 11111111 11111100

CIDR格式 8.8.8.0/28 主机数14 8.8.8.0/24 主机数254 8.8.8.8/30 主机数2

主机数：2^8-2=254 网络ID：IP地址和子网掩码做二进制与运算

练习1： IP地址：172.16.100.200 子网掩码：255.255.224.0

	a.用cidr表示法该如何表示（如192.168.0.5/24)
		子网掩码二进制表示：255.255.1110 0000 .0
		172.172.16.100.200/19

	b.网络id是多少
		二进制表示IP地址：172.16. 01100100.11001000
		二进制表示十进制：255.255.11100000.00000000
		二进制与运算：       172.16. 01100000.00000001
		网络id：                   172.16.96.0/19

	c.网络主机数有多少
		网络主机数：2^(32-19)-2=8190
	d.网络主机的范围是多少
		172.16.011 00000.00000000——172.16.011 11111.11111110
		网络主机范围172.16.96.1/19——172.16.127.254/19

练习2： IP地址：220.199.211.100 子网掩码：255.255.248.0

	a.用cidr表示法该如何表示（如192.168.0.5/24)
		子网掩码二进制表示：255.255.11111000.0
		子网掩码十进制表示：220.199.211.100/21
	b.网络id是多少
		IP地址二进制表示：    220.199.11010 011.100
		子网掩码二进制表示：255.255.11111 000.0
		二进制与运算：						220.199.11010000.0/21
		网络id：                       220.199.208.0/21
	c.网络主机数有多少
		网络主机数：2^11-2=2046
	d.网络主机的范围是多少	
		220.199.1101 0000.000000001——220.199.1101 1111.11111110 
		网络主机范围：220.199.208.1/21——220.199.215.254/21

练习3： IP地址：114.203.188.10/20

	a.子网掩码？
		子网掩码二进制表示：255.255.11110000.00000000
		子网掩码十进制表示：255.255.240.0
	b.网络ID
	IP地址二进制表示：    114.203.10111100.00001010
	子网掩码二进制表示：255.255.11110000.00000000
	二进制与运算：						114.203.10110000.0
		网络id：                     114.203.176.0/20
	c.主机数？
		2^12-2=4094
	d.主机范围
	114.203.1011 0000.00000001——114.203.1011 1111.11111110
		网络主机范围：114.203.176.1/20--114.203.191.254/20

201.133.199.100/24 ->>201.133.11000111.100 201.133.188.100/24 ->>201.133.10111100.100 是否在一个网络？

201.133.199.100/24  ->>201.133.11000111.100
201.133.188.100/24  ->>201.133.10111100.100
不在

201.133.199.100/20 201.133.188.100/206 是否在一个网络？

过程：
201.133.199.100/20
IP地址：     201.133.11000111.100
子网掩码： 255.255.11110000.100
与运算：     201.133.11000000.100
网络ID：     201.133.192.0/20

201.133.188.100/206
IP地址：    201.133.10111100.100
子网掩码：255.255.11110000.100
与运算：    201.133.10110000.100
网络ID：    201.133.176.0/20

网络ID：     201.133.192.0/20
网络ID：    201.133.176.0/20
不在一个网络

201.133.199.100/17 201.133.188.100/17 是否在一个网络？

过程：
201.133.199.100/17
IP地址：     201.133.11000111.100
子网掩码： 255.255.11110000.100
与运算：     201.133.11000000.100
网络ID：201.133.128.0/17

201.133.188.100/17
IP地址：    201.133.10111100.100
子网掩码：255.255.11110000.100
与运算：    201.133.10110000.100
网络ID：201.133.128.0/17

网络ID：201.133.128.0/17
网络ID：201.133.128.0/17
在一个网络

A:201.133.199.100/24 B:201.133.188.100/16

		A---->B   A: 201.133.199.0  B: 201.133.188.0   (不在一网段)
		B---->A   B:201.133.0.0     A:201.133.0.0   (在同一网段)
	
		a.201.133.199.100/24 -> 201.133.188.100/24 判断不在一个网络内
		b.A发送ARP广播，问谁是201.133.199.99(网关IP)，我是201.133.199.100，MAC是MACA
		c.网关回答A，我是201.133.199.99，我的mac是Macrouter1
		d.IPA，IPB| MACrouter1 MACA
		e.route 路由判断，判断出2口是去往201.133.188.100/16的网络ID。
		f.route发送ARP广播，问谁是201.133.188.100（B的IP），我是201.133.188.99,MAC是MACrouter2
		g.B回应给router.我是201.133.188.100，我的mac是MacB
		h.route 封包 IPA,IPB |MACB  MACROUTER2

图解

如果网络内路由没有开启，网关也没有配置，

A拿自己的mac匹配B不成功。找路由但是网关，没有网关，所以A无响应（不会发起ARP），显示网络不可达。
B拿自己的mac匹配A成功，发起ARP广播，B会一直发起ARP广播寻找A，但是没有人回应，显示目的不可达。

主机Bping主机A，目标主机不能到达（B认为A和自己在一个网络内）抓取到的ARP包主机Aping主机B ，没有网关，网络不可达没有ARP包

** 有网关没路由 **

设置网关后，A给网关：201.133.199.1，发起ARP请求，网关回应了他，但是网关出不去，没有找到通往B的路由 201.133.199.100 ->ping201.133.188.100

设置网关后 B依旧在发起ARP请求，因为他判断A和自己是一个网段，所以不会找网关。 201.133.188.100 ->201.133.199.100

子网划分

子网划分：将一个大的网络分割为多个小网络，每个小网络的主机ID变少，网络ID变多，原来的大网络的网络ID向主机ID位借位 160.200.0.0/16 向右借一位子网数： 160.200.0 0000000.0/17 --> 160.200.0.0/17
160.200.1 0000000.0/17 --> 160.200.128.0/17

**公式： 1.计算网络数：2^可变的网络ID 2.计算网络中的主机最大数量：2^主机ID位-2 3.划分子网的数量=2^网络ID向主机ID借的位数 **

练习：160.200.0.0/16 将其划分为16个子网（对最大的子网划分32个子子网）

	a.划分子网的netmask
		2^n=16 n=4
		255.255.240.0

	b.每个子网的主机数？
		2^(32-20)=4094
		
	c.最小，最大的子网的网络ID？
		最小子网ID：160.200.0000 0000.0     --> 	160.200.0.0/20
		最大子网ID：160.200.1111 0000.0     --> 160.200.240.0/20

	d.最大的子网的的IP范围。
		最大子网最小主机地址：160.200.1111 0000.00000001    --> 161.160.200.240.1/20
		最大子网最大主机地址：160.200.1111 1111.111111110    -->  160.200.255.254/20
		最大的子网的的IP范围： 161.160.200.240.1/20  ~ 160.200.255.254/20
		
e.对最大的子网划分32个子子网。还是以上4个要求
	最大子网ID： 160.200.240.0/20  
	
	e.1 划分子网的netmask
		2^n=32 n=5
		二进制表示子网掩码：255.255.11111111.1 0000000
		子网掩码：                  255.255.255.128
		
	e.2 每个子网的主机数？
		2^7-2=126
		
	e.3 最小，最大的子网的网络ID？
		最小网络ID：160.200.1111 0000.0 0000001   ---> 160.200.240.0/25
		最大网络ID：160.200.1111 1111.1 1111110      ---> 160.200.255.128/25

	e.4 最大的子网的的IP范围。
		最大子网最小主机地址：160.200.1111 1111.1 0000001  --> 160.200.255.129/25  
		最大子网最大主机地址：160.200.1111 1111 .1 1111110  --> 160.200.255.254/25
		最大的子网的的IP范围： 160.200.255.129/25  ~  160.200.255.254/25

优化IP地址的分类：

220.78.10101000.0   168
220.78.10101001.0   169
220.78.10101010.0   170
220.78.10101011.0   171
220.78.10101100.0   172
220.78.10101101.0   173
220.78.10101110.0   174
220.78.10101111.0   175

220.18.10101000.0   /21(前五位一样，加一起21位)

220.78.168.0/21