1、計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用LOGO第第5 5章章 IPIP地址及劃分子網與地址及劃分子網與VLANVLAN計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用第第5 5章章 IPIP地址及劃分子網與地址及劃分子網與VLANVLAN【學習目標】【學習目標】 劃分子網與VLAN（虛擬局域網）是網絡最基本的應用之一。學習本章后，應能深刻理解IP地址、廣播域、沖突域、VLAN基本概念與作用；熟練掌握劃分子網方法、可網管交換機與管理計算機連接及使用方法，體驗單交換機劃分VLAN過程，為將來學習專業核心課程網絡組建與互聯和高級路由交換技術奠定基礎。【重點難點】【重點難點】nIP地址結構及

2、特殊IP地址含義；n子網及子網掩碼基本概念，子網劃分方法；nVLAN基本概念、可網管交換機與管理計算機連接及使用方法，單交換機劃分VLAN方法。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用第第5 5章章 IPIP地址及劃分子網與地址及劃分子網與VLANVLAN本章內容本章內容5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.2 5.2 虛擬局域網相關知識虛擬局域網相關知識5.3 5.3 任務案例任務案例1 1劃分子網劃分子網5.4 5.4 任務案例任務案例2 2登錄可網管交換機登錄可網管交換機5.5 5.5 任務案例任務案例3 3單交換機劃分單交換機劃分VLANVLAN5.6 5.6 知

3、識拓展知識拓展：ARPARP（地址解析協議）基本知識（地址解析協議）基本知識計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識本節概述本節概述 計算機網絡中，存在著成千上百萬臺計算機，人們是計算機網絡中，存在著成千上百萬臺計算機，人們是如何區分網絡中的計算機的呢？是通過計算機專用的如何區分網絡中的計算機的呢？是通過計算機專用的“身份身份證號證號”IP地址。地址。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識本節學習內容本節學習內容5.1.1 IP5.1.1 IP地址及作用地址及作用5.1.2 IP5

4、.1.2 IP地址結構及表示地址結構及表示5.1.3 IP5.1.3 IP地址的分類地址的分類5.1.4 5.1.4 特殊特殊IPIP地址地址5.1.5 5.1.5 子網模式下的子網模式下的IPIP地址結構地址結構5.1.6 5.1.6 什么是子網掩碼什么是子網掩碼5.1.7.5.1.7.用子網掩碼求出網絡用子網掩碼求出網絡IDID5.1.8IP5.1.8IP地址類別與子網掩碼關系地址類別與子網掩碼關系5.1.9 5.1.9 子網劃分方法子網劃分方法計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.1 IP5.1.1 IP地址及作用地址及作

5、用 為了使接入Internet的眾多計算機主機在通信時能夠相互識別，接入Internet中的每一臺主機都被分配有一個唯一的標識32位二進制地址，該地址稱為IP地址（Internet Protocol）。 IP地址是通過IP協議來實現的。IPv4（v4是版本號）協議保證了一個IP地址在Internet中對應唯一的一臺主機；每臺主機都必須有IP地址，每個IP地址都具有唯一性與通用地址格式。 所有IP地址都由國際組織NIC（Network Information Center）負責統一分配的，目前全世界共有三個這樣的網絡信息中心：InterNIC（負責美國及其他地區）；ENIC（負責歐洲地區）；AP

6、NIC（負責亞太地區）。我國申請IP地址要通過APNIC。APNIC的總部設在日本東京大學。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.2 IP5.1.2 IP地址結構及表示地址結構及表示IP地址的結構 在日常生活中要找某個地方，首先要知道這個地方的地址。實際上地址的表達方式中就包含了某種層次結構。 例如，河北工業職業技術學院的地址是“河北省石家莊市紅旗大街626號”，該地址所包含的層次結構是：第一層，所在省份河北省；第二層，所在城市石家莊；第三層，所在街道紅旗大街；第四層，門牌號626號。 類似地，IP地址也采用了層次結構的表達方式

7、。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.2 IP5.1.2 IP地址結構及表示地址結構及表示IP地址的結構1. IP1. IP地址的結構地址的結構 IP地址結構包含了兩方面：網絡ID和主機ID，即IP地址=網絡ID主機地址 網絡ID（又稱網絡號），用于標識某個網段。在相同的一個網段中，所有IP地址的網絡ID都相同。 主機ID（又稱主機號），用于標識網段內的某個節點。在相同的一個網段中，所有IP地址的網絡ID都相同，但所有IP地址的主機ID必須不相同。 計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相

8、關知識地址相關知識5.1.2 IP5.1.2 IP地址結構及表示地址結構及表示IP地址的結構1. IP1. IP地址的結構地址的結構 說明：“主機ID用于標識網段內的某個節點”，這里的“節點”是指網絡內的一個節點，不能簡單地理解為是一臺計算機。實際上IP地址是分配給計算機網卡的，一臺計算機可以有多個網卡，就可以有多個IP地址，一個網卡就是一個節點。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.2 IP5.1.2 IP地址結構及表示地址結構及表示IP地址的結構1. IP1. IP地址的結構地址的結構例如，有兩臺計算機，它們的IP地址分別是

9、192.168.100.2和192.168.100.3（它們都屬于C類地址，后面有詳細介紹）， 則這兩臺計算機同屬于一個網絡ID，即同屬于一個網段： 網絡地址（即主機ID全為0，屬于特殊IP地址，后面有詳細介紹）是：192.168.100.0，主機ID則分別是2和3。 在一個網段內部，主機ID必須是唯一的。 計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.2 IP5.1.2 IP地址結構及表示地址結構及表示IP地址的結構1. IP1. IP地址的結構地址的結構 說明： 如果有多個IP地址的網絡ID相同，則這些IP地址的設備是處于同一個網絡

10、中，它們之間的通信通過集線器或交換機連接即可；而且這些IP地址的主機ID必須各不相同，否則，IP地址的網絡ID相同、主機ID也相同，就一定會發生IP地址沖突。 如果多個IP地址的網絡ID不相同，則這些IP地址的設備不是處在同一個網絡，它們之間的通信就需要通過路由器來實現。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.2 IP5.1.2 IP地址結構及表示地址結構及表示IP地址的表示表示2.IP2.IP地址的表示地址的表示在 TCP/IP協議中，IP地址在計算機中采用32個二進制bit表示。 例1：用二進制表示的IP地址是：1000000

11、0.00001010.00000010.00011110。 但是，使用二進制形式表示IP地址，非常不便于人們記憶。因此，通常把32位的IP地址分成四段，每8個二進制bit為一段，每段二進制分別轉換為人們習慣的十進制，并且用點隔開，這種表示IP地址的方法又稱“點分十進制表示法”。 例如，在例1中用二進制表示的IP地址，可以用十進制的128.10.2.30表示，如下圖所示。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.2 IP5.1.2 IP地址結構及表示地址結構及表示IP地址的表示表示2.IP2.IP地址的表示地址的表示 說明： 在8位二

12、進制bit中最小的值是00000000，與其對應的十進制數為0；在8位二進制bit中最大的值是11111111，與其對應的十進制數為255。所以采用“點分十進制表示法”表示IP地址時，IP地址每段數值的取值范圍是0255。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.3 IP5.1.3 IP地址的分類地址的分類由于IP地址由32個二進制數組成，一共有232=4294967296個IP地址，要想管理好這些數量龐大的IP地址是非常困難的。因此為了便于管理，Internet管理委員會將232=4294967296個IP地址分為了A、B、C、D

13、、E五類地址。 在這五類地址的每一類中，又定義了網絡ID和主機ID各占用總32位地址中的多少位。也就是說，在每一類的IP地址中規定了可以容納多少個網絡，以及在這些網絡中可以容納多少臺主機。 在五類地址中，最常用的是AC類，DE類很少用。D類地址是多播地址或組播地址，用于實驗室科研；E類地址是保留地址，以備IP地址不夠用。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.3 IP5.1.3 IP地址的分類地址的分類A A類地址類地址1. A1. A類地址類地址 A類IP地址的第1字節表示網絡ID，后3個字節表示主機ID。其中在網絡ID的第1字

14、節中，第1位為“0”，接下來的7位（第2位到第8位結束）表示網絡ID。 在A類地址的網絡中，最大網絡ID數共有271=126個，即范圍為00000001011111110，如果用十進制表示，則是在1126之間（0和127留作它用）；在每個網絡ID（網段）內，可容納的最大主機數是2242=16777214臺（可見是個龐大的網絡）。 計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.2 IP5.1.2 IP地址結構及表示地址結構及表示1. A1. A類地址類地址說明：2242中的減2是因為：n如果主機ID全為“0”（屬于特殊的IP地址），則表示

15、該地址是網絡地址；n主機ID全為“1”（屬于特殊的IP地址），即表示是廣播地址。這兩個地址屬于特殊IP地址（下面有具體介紹），一般不分配給主機，所以某個網段內的最大主機數應從所有主機數中減去網絡地址和廣播地址這兩個地址。 例如，10.1.1.1、126.1.1.1是A類地址，其網絡地址（主機ID全為0）分別表示為10.0.0.0、126.0.0.0。 如果第1位數大于126，就不屬于A類地址，如192.1.1.1就不屬于A類地址。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.2 IP5.1.2 IP地址結構及表示地址結構及表示B類地址2

16、. B2. B類地址類地址 B類地址前2個字節表示網絡ID，后2個字節表示主機ID。其中在網絡ID的第1個字節的前2位設為“10”，接下來的14位（從第3位到第16位結束）表示網絡ID。 如果用十進制表示，B類地址的第一個字節在128191之間，即表示B類網絡最大的網絡ID允許有16384個，且每個網絡ID（網段）擁有66534個主機。 例如，172.168.1.1就是B類地址，其網絡地址（主機ID全為0）是172.168.0.0。 計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.2 IP5.1.2 IP地址結構及表示地址結構及表示C類地

17、址3. C3. C類地址類地址 C類地址前3個字節表示網絡ID，后1個字節表示主機ID。其中在網絡ID的第1個字節的前兩位設為“110”，接下來的21位（從第4位到第24位結束）表示網絡ID。 C類地址是最常用的地址。 如果用十進制表示，C類地址的第1個字節在192223之間，即表示C類網絡最大的網絡ID允許有2097152個，且每個網絡ID（網段）擁有254臺主機。 例如，202.18.16.11就是C類地址，其網絡地址（主機ID全為0）是202.18.16.0，主機ID是11。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.2 IP5

18、.1.2 IP地址結構及表示地址結構及表示IP地址的五種分類方法示意圖。 計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.2 IP5.1.2 IP地址結構及表示地址結構及表示常用的A、B、C 三類IP地址可以容納的網絡ID數和主機數。 計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.4 5.1.4 特殊特殊IPIP地址地址私有地址與公有地址 特殊IP地址是為特殊目的而保留的，不能用于標識網絡設備。1.1.私有地址與公有地址私有地址與公有地址 IP地址按不同的使用范圍，可分為公有地址（

19、又稱公網地址）和私有地址（又稱私網地址）。其中“公有地址”是可以直接連接互聯網的IP地址，“私有地址”只能在某個企業或機構的內部網絡（內部局域網）中使用。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.4 5.1.4 特殊特殊IPIP地址地址私有地址與公有地址（1）私有地址。 私有地址是不能夠在互聯網上使用的地址。 也就是說，如果在一個連接互聯網的網絡節點上使用了私有IP地址，那么該節點將不能和互聯網上的任何其他節點通信，因為互聯網的其他節點會認為該節點使用了一個非法的IP地址。 在IP地址的A、B、C類地址中，分別留出了三塊IP地址空間

20、（1個A類地址段，16個B類地址段，256個C類地址段）作為私有的內部使用的地址。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.4 5.1.4 特殊特殊IPIP地址地址私有地址與公有地址 由于私有IP地址無法直接連接互聯網，因此，如果要使用私有地址將局域網連接到互聯網，則需要將私有地址轉換為公有地址。這如同一個單位的內部電話號碼，只能在單位內部通話使用，如果要與單位外部通話，則必須通過單位的總機撥出。 將私有地址轉換為公有地址的過程，稱為網絡地址轉換（NAT，Network Address Translation），通常使用路由器執行N

21、AT轉換。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.4 5.1.4 特殊特殊IPIP地址地址私有地址與公有地址（2）需要私有地址的原因。 其原因就是IP地址資源的緊缺。由于私有地址可以在局域網內部重復使用，這樣，就緩解了IP地址資源枯竭的危機。 前面已經介紹，IP地址必須是唯一的，而且接入互聯網的設備都必須有一個IP地址。IPv4協議理論上支持40億左右的公有IP地址，但事實上能夠被利用的公有IP地址非常有限。如果每一臺連接互聯網的設備都需要一個公有IP地址，那么IPv4是絕對無法分配出這么多地址的。為此，采用私有地址僅供組織內部使

22、用的方法，使組織內部主機無需唯一的公有 IP 地址，從而節約IP地址的資源。 計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.4 5.1.4 特殊特殊IPIP地址地址私有地址與公有地址（2）需要私有地址的原因。 如，某單位要管理100臺計算機，要求這些計算機都能夠連接到互聯網。 理論上，該單位需要購買100個公有IP 地址，才能在接入互聯網后確保每一臺計算機都有一個唯一的IP 地址。 而事實上，該單位最少只需要購買一個公有IP地址即可。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.

23、4 5.1.4 特殊特殊IPIP地址地址 簡單地理解，在獲得一個公有IP地址后（如61.188.2.33），將該公有IP地址配置給路由器，至此，路由器就獲得了一個獨一無二的公有IP地址。 而100臺計算機組建了一個內部局域網，局域網內部使用的是私有IP地址（192.168.1.2192.168.1.101）。再將100臺計算機組建的局域網連接至路由器。此時，如果外界要給這100臺計算機的其中一臺發送信息，會先發送到路由器上，路由器會再轉發給目標計算機，即路由器進行NAT轉換。 說明：關于路由器的NAT功能，會在今后的專業課程中專門介紹。 計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1

24、IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.4 5.1.4 特殊特殊IPIP地址地址 說明： 對于規模大的網絡，可以使用A類私有地址，可容納1600萬以上的私有地址； 對于中型網絡，可以使用B類私有地址，提供的地址超過65000個； 小型企業和家庭網絡一般使用單一的C類私有地址，最多可容納254臺主機。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.4 5.1.4 特殊特殊IPIP地址地址公有地址公有地址（3）公有地址。 與私有地址相反，用于Internet中的IP地址稱之為公有地址（Public Address）,通過公有地址可直接

25、訪問互聯網。 公有地址由InterNIC（Internet Network Information Center因特網信息中心）負責。公有地址分類如表所示。 計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.4 5.1.4 特殊特殊IPIP地址地址直接廣播地址和有限廣播地址直接廣播地址和有限廣播地址 2. 2. 直接廣播地址和有限廣播地址直接廣播地址和有限廣播地址 廣播地址是一種特殊形式的IP地址。所謂“廣播”，是指同時向某個網段上所有的主機發送信息。 廣播地址分兩種：直接廣播地址、有限廣播地址。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與

26、應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.4 5.1.4 特殊特殊IPIP地址地址直接廣播地址和有限廣播地址直接廣播地址和有限廣播地址（1）直接廣播地址。 直接廣播地址是：一個有效的網絡ID和表示主機ID部分的bit位全為“1”，即它指定了網絡ID所指定的網段中的“所有主機”。也就是說，一個直接廣播數據包將被發送到網絡ID所指定網段內的所有主機。例如，192.45.255.255就是B類地址中的一個直接廣播地址。 直接廣播數據包被發送到網絡地址為192.45.0.0網段的所有主機。類似地，168.123.255.255、202.118.26.255也都是直接廣播地址。計算機網

27、絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.4 5.1.4 特殊特殊IPIP地址地址直接廣播地址和有限廣播地址直接廣播地址和有限廣播地址（2）有限廣播地址。 有限廣播地址（又稱本地廣播地址），即IP地址中32 bit二進制數全為“1”的IP地址（255.255.255.255）。有限廣播將廣播限制在本地網絡范圍內，它用于向本地網絡中的所有主機發送有限廣播數據包。 對本機來說，IP地址255.255.255.255是指本網段內的所有主機。 當主機不知道本機所處的網絡時（如主機的啟動過程中），甚至連它自己的IP地址也還不知道時，只能采用有限廣播方

28、式，希望從網絡IP地址服務器處獲得一個IP地址。 任何情況下，路由器都會禁止轉發目的地址為有限廣播地址（255.255.255.255）的數據包，這樣的數據包僅僅會出現在本地網絡中。 說明：有限廣播的數據包里不包含自己的IP地址，而直接廣播包含自身的IP地址。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.4 5.1.4 特殊特殊IPIP地址地址3.3.“0 0”地址地址 如果IP地址中32 bit二進制數全為“0”時（0.0.0.0），代表所有的主機，即表示整個網絡。 它表示了這樣的一個集合：所有不清楚的目的網絡和目的主機。所謂“不清楚

29、”是指既不知道網絡ID，也不知道主機ID。 若主機想在本網內通信，但又不知道本網的網絡ID，那么可以利用0.0.0.0 地址。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.4 5.1.4 特殊特殊IPIP地址地址4. 4. 回送地址回送地址 127.x.x.x即是回送地址。其中x可以是任何數。回送地址是指本機，即指將信息回傳給自己。 計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.4 5.1.4 特殊特殊IPIP地址地址5. 5. 小結小結 IP地址根據網絡ID和主機ID的數量分為

30、A、B、C三類。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.5 5.1.5 子網模式下的子網模式下的IPIP地址結構地址結構 IP地址分為A、B、C、D、E五類，其中A、B、C三類地址最為常用。 通常，A類地址分配給大型服務提供商使用，B類地址分配給大公司使用，C類地址分配給一般用戶使用。但這樣的分配方式會造成大量IP地址的浪費。 例如，一個C類地址最多可容納254臺主機，但如果主機數量只有100臺，則多余的254100=154個IP地址將不能再使用，就被浪費掉了。因此，為了節省IP地址，將一個有類網絡（A、B、C類）再劃分為若干個小

31、網絡。這樣，便產生了子網與子網掩碼。“子網”是指把一個有類的網絡地址，再劃分成若干個小的網段，這些網段即稱為子網。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.5 5.1.5 子網模式下的子網模式下的IPIP地址結構地址結構 如圖所示是一個子網模式下的地址結構。 劃分子網以后，原IP地址模式變成了由三部分組成：網絡ID、子網ID和主機ID。 在原來的IP地址模式中，網絡ID部分就能夠標識一個獨立的物理網絡，而引入子網模式后，需要網絡ID子網ID才能全局唯一地標識一個獨立的物理網絡。也就是說，子網的概念延伸了原網絡ID部分，允許將一個網絡

32、分解為多個子網。 計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.6 5.1.6 什么是子網掩碼什么是子網掩碼 隨著子網的出現，使得擴展后的IP地址具有一定的內部層次結構，而且不再是按照標準地址（A類、B類、C類等）來決定IP地址中的網絡ID，需要一個新的值來定義IP地址中哪部分是網絡ID，哪部分是主機ID。這樣，子網掩碼應運而生。 子網掩碼主要用于區分IP地址中的網絡ID和主機ID。它屏蔽了IP地址的主機部分，從而分離出網絡ID和主機ID。 說明：子網掩碼可以理解為它是一部分透明，一部分不透明的紙條，不透明部分蓋住主機ID（掩住主機ID

33、），透明部分透出網絡ID。 子網掩碼的格式同IP地址一樣，是一個32位的二進制數，由連續的“1”和連續的“0”組成。為了理解的方便，也采用點分十進制表示。 子網掩碼的定義為：對應于IP地址的網絡ID部分，子網掩碼的所有位都設為“1”，且“1”必須是連續的（即在連續的“1”之間不允許有“0”出現）；對應于IP地址的主機ID部分，子網掩碼的所有位都設為“0”。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.6 5.1.6 什么是子網掩碼什么是子網掩碼 例如，IP地址為192.168.3.1，子網掩碼為255.255.255.0。將255.25

34、5.255.0寫成二進制形式，如圖所示。 圖中，子網掩碼連續“1”的部分所對應的IP地址部分便是網絡ID，連續“0”部分所對應的IP地址部分便是主機ID，即網絡ID是192.168.3（網絡地址是192.168.3.0），主機ID是1。 對應地，A、B、C類網絡也都有自己缺省的子網掩碼。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.6 5.1.6 什么是子網掩碼什么是子網掩碼 如下圖所示，A類網絡的第1個字節表示網絡ID，因此其子網掩碼是255.0.0.0。 計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相

35、關知識地址相關知識5.1.6 5.1.6 什么是子網掩碼什么是子網掩碼 下圖所示，B類網絡的前3個字節表示網絡ID，因此其子網掩碼是255. 255. 255.0。 子網掩碼還可以使用子網掩碼中“1”的位數來表示。默認情況下，A類地址為8位（8位連續是“1”），B類地址為16位（16位連續是“1”），C類地址為24位（24位連續是“1”）。 例如，A類的某個地址可表示為 12.10.10.3/8，這里的最后一個“8”是說明該地址的子網掩碼有連續8位是“1”；而199.42.26.0/28表示網絡地址是199.42.26.0，子網掩碼位數有連續28位是“1”。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技

36、術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.7 5.1.7 用子網掩碼求出網絡用子網掩碼求出網絡IDID 公式：網絡ID=IP地址and子網掩碼 即將IP地址和子網掩碼進行布爾“與（and）”運算，所得結果即為網絡ID。 例如，網絡中有一臺主機的IP地址為225.36.25.183，子網掩碼為255.255.255.240，則其網絡ID是225.36.25.176，運算過程如圖所示。 說明：布爾“與（and）”運算：1and1=1；1and0=0；0and0=0計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.8 I

37、P5.1.8 IP地址類別與子網掩碼關系地址類別與子網掩碼關系 例如：IP地址是2.1.1.1，子網掩碼是255.255.255.0，那么IP地址屬于哪一類呢？正確答案是A類。 如下圖所示，IP地址的類別是根據分類原則進行劃分的，而子網掩碼255.255.255.0只是表示了在這個A類地址中，借用了主機ID的2個字節作為子網ID。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.8 IP5.1.8 IP地址類別與子網掩碼關系地址類別與子網掩碼關系 子網的劃分，實際上就是設計子網掩碼的過程，即向IP地址中原來表示主機ID的bit位借位，作為子

38、網ID。 由于C類地址最常用，這里僅介紹C類地址的劃分方法。 對于C類地址，它默認的子網掩碼是255.255.255.0，即默認可用主機數最大是2552=253，即減去網絡地址（255.255.255.0）和廣播地址（255.255.255.255）這兩個特殊地址。 但是，如果在一個小型局域網中，主機數量達不到253個，則可以根據要求，將C類地址的主機ID進行再劃分，成為若個子網。也就是說，在一個C類地址主機ID的8位bit中，借位進行劃分子網。這便是C類地址的子網劃分。 子網劃分實際上就是確定子網掩碼。確定子網掩碼就是要確定向原來表示主機ID的bit位要借多少位，即確定子網掩碼連續“1”的個

39、數。 注意：子網的bit位必須是由左到右進行定義，即中間不能跳位，要連續為“1”。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.8 IP5.1.8 IP地址類別與子網掩碼關系地址類別與子網掩碼關系 要進行子網劃分，選擇一個可用的子網掩碼，就需要考慮及推斷由這個子網掩碼所決定的子網數量、有效主機數量等。下面五個問題是選擇子網掩碼時需要考慮及回答的問題：（1）要劃分多少個子網?（2）每個子網中有多少個主機數?（3）每個子網的網絡地址（即每個網段的第一個地址）是什么?（4）每個子網的廣播地址（即每個網段的最后一個地址）是什么?（5）每個子網中

40、有效主機范圍是什么? 說明：每個子網的網絡地址是每個子網的第一個地址，每個子網的廣播地址是每個子網的最后一個地址。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.8 IP5.1.8 IP地址類別與子網掩碼關系地址類別與子網掩碼關系1. 1. 確定劃分子網數量確定劃分子網數量 公式：劃分子網數量=2x2 其中x是向原表示主機ID所借的位數（主機位的從左到右），即掩碼中連續“1”的個數。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.8 IP5.1.8 IP地址類別與子網掩碼關系地址類別

41、與子網掩碼關系 1. 1. 確定劃分子網數量確定劃分子網數量 例1：如圖所示，IP地址192.168.5.1，子網掩碼是255.255.255.192；該子網掩碼劃分了多少個子網？ 圖中可看出，完整的子網掩碼是255.255.255.192，即在C類地址表示主機ID的8個bit中，從左到右借用2個bit位（網掩碼“1”的個數在主機位中是2位），即劃分了222=2個子網。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.8 IP5.1.8 IP地址類別與子網掩碼關系地址類別與子網掩碼關系 C類地址子網劃分表，表中列出了所有子網劃分的可能。計算

42、機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.8 IP5.1.8 IP地址類別與子網掩碼關系地址類別與子網掩碼關系2. 2. 確定每個子網中的主機數量確定每個子網中的主機數量公式：每個子網中主機數量=2y2。其中，y是非掩碼位的位數，即子網掩碼中“0”的個數；減2是因為要減掉子網的網絡地址和廣播地址。例2：例1中主機位的子網掩碼“11000000”中，“0”的個數決定了每個子網可以有262=642=62臺主機。3. 3. 確定每個子網的網絡地址確定每個子網的網絡地址每個子網的網絡地址（每個子網的開始地址）是以掩碼塊大小做增量計算的。其中，掩

43、碼塊大小=256十進制的子網掩碼。例3：例1中子網掩碼是255.255.255.192，則掩碼塊大小=256192=64。因此，第一個子網網絡地址是192.168.10.64，第二個子網網絡地址是192.168.10.128。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.8 IP5.1.8 IP地址類別與子網掩碼關系地址類別與子網掩碼關系4. 4. 確定每個子網的廣播地址確定每個子網的廣播地址 公式：每個子網的廣播地址=下個子網號1。 例4：在例1中，有兩個廣播地址： 第一個廣播地址：下個子網網絡地址1=1281=127，即192.16

44、8.5.127； 第二個廣播地址：下個子網網絡地址1=（12864）1=191，即192.168.5.191。 注意：最后子網的廣播地址將總是255。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.8 IP5.1.8 IP地址類別與子網掩碼關系地址類別與子網掩碼關系5. 5. 確定有效主機范圍確定有效主機范圍公式：有效主機范圍=每個子網的網絡地址1每個子網的廣播地址1即有效主機范圍是介于各個子網之間的取值，并減去全“0”和全“l”的主機ID。例5：例1中的有效主機范圍是：第一個子網主機地址范圍是192.168.5.65 192.168.1

45、0.126；第二個子網主機地址范圍是192.168.5.129 192.168.10.190。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.8 IP5.1.8 IP地址類別與子網掩碼關系地址類別與子網掩碼關系6. 6. 小結小結 IP地址192.168.5.1，子網掩碼255.255.255.192，總結例1和例5，子網劃分結果如下：（1）根據子網掩碼可分兩個子網；（2）兩個子網的最大主機數可有：262=62個；（3）兩個子網的網絡地址分別是：掩碼增量=256192=64，即第一個子網號是192.168.5.64, 第二個子網號是192

46、.168.5.128；（4）廣播地址：由于廣播地址=下個子網網絡地址1，因此兩個子網的廣播地址分別是192.168.5.127 和192.168.5.191；（5）有效主機范圍： 第一個子網主機地址范圍是：192.168.5.65192.168.5.126； 第二個子網主機地址范圍是：192.168.5.129192.168.5.190。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.1 IP5.1 IP地址相關知識地址相關知識5.1.8 IP5.1.8 IP地址類別與子網掩碼關系地址類別與子網掩碼關系 最終劃分子網后的網絡拓撲圖計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.2 5.

47、2 虛擬局域網相關知識虛擬局域網相關知識本節概述本節概述 目前，交換機中大量使用了虛擬局域網（目前，交換機中大量使用了虛擬局域網（VLAN）技術。）技術。 VLAN技術在后面有專門的專業課介紹，這里僅僅介紹技術在后面有專門的專業課介紹，這里僅僅介紹VLAN相關基本概念。一提到相關基本概念。一提到VLAN，一定會涉及廣播域及廣播，一定會涉及廣播域及廣播風暴問題。風暴問題。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.2 5.2 虛擬局域網相關知識虛擬局域網相關知識本節學習內容本節學習內容5.2.1 5.2.1 廣播域與廣播風暴廣播域與廣播風暴5.2.2 VLAN5.2.2 VLAN基本概念

48、基本概念5.2.3 VLAN5.2.3 VLAN主要功能主要功能5.2.4 VLAN5.2.4 VLAN劃分方法分類劃分方法分類5.2.5 5.2.5 單交換機劃分單交換機劃分VLANVLAN步驟步驟計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.2 5.2 虛擬局域網相關知識虛擬局域網相關知識5.2.1 5.2.1 廣播域與廣播風暴廣播域與廣播風暴什么是廣播域什么是廣播域 交換機雖然解決了沖突域的問題，即交換機隔離了沖突域，但交換機沒有隔離廣播域，交換機的所有端口依然處在同一個廣播域。 1. 1. 什么是廣播域什么是廣播域 在第4章中已介紹了什么是沖突域。沖突域是指所有設備所共享的介質范

49、圍。一個集線器的所有端口同處于一個沖突域，一個交換機的每一個端口是一個沖突域。 而廣播域指的是能接收到廣播數據包的主機范圍（廣播數據包通常采用廣播地址發送，即主機ID全為“1”的地址）。 處于同一個網絡的所有設備位于同一個廣播域。也就是說，所有的廣播信息會播發到網絡的每一個端口（即使交換機也不能阻止廣播信息的傳播）。 從廣播域的定義和交換機的特性可以看出，交換機的所有端口雖然在不同的沖突域，但仍然同處一個廣播域。 計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.2 5.2 虛擬局域網相關知識虛擬局域網相關知識5.2.1 5.2.1 廣播域與廣播風暴廣播域與廣播風暴什么是廣播域什么是廣播域

50、在第4章已經介紹過，交換機的工作原理是依據MAC地址表做數據幀單點轉發，因此，在轉發數據時，每個端口所連接的計算機之間不受影響。但如果交換機在MAC地址表中沒有找到 MAC地址與端口映射，就需要發送廣播給交換機端口連接的所有計算機，以此獲得目標MAC地址與端口的映射關系。 也就是說，連接在交換機上的設備同處一個廣播域，但不屬于同一個沖突域，交換機的每個端口是一個沖突域，如圖所示。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.2 5.2 虛擬局域網相關知識虛擬局域網相關知識5.2.1 5.2.1 廣播域與廣播風暴廣播域與廣播風暴什么是廣播風暴什么是廣播風暴2. 2. 什么是廣播風暴什么是廣

51、播風暴 廣播風暴是指大量廣播數據充斥了網絡，占用了大量的網絡帶寬，導致了網絡無法正常運行，甚至造成了網絡的徹底癱瘓。理解幀的傳輸方式可幫助理解“廣播風暴”。幀的傳輸方式： 有單播幀（Unicast Frame） 多播幀（Multicast Frame） 廣播幀（Broadcast Frame） 計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.2 5.2 虛擬局域網相關知識虛擬局域網相關知識5.2.1 5.2.1 廣播域與廣播風暴廣播域與廣播風暴什么是廣播風暴什么是廣播風暴（1）單播幀：單播幀也稱“點對點”通信。單播幀的接收和傳遞只在兩個節點之間進行。 幀的目的MAC地址就是對方的MAC地址

52、，網絡設備（指交換機和路由器）根據幀中的目的MAC地址，將幀轉發出去，如圖所示。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.2 5.2 虛擬局域網相關知識虛擬局域網相關知識5.2.1 5.2.1 廣播域與廣播風暴廣播域與廣播風暴什么是廣播風暴什么是廣播風暴 （2）多播幀：多播幀可以理解為一個人向多個人（但不是所有人）說話。多播幀能夠提高通話的效率。 多播幀占網絡中的比重并不大，主要應用于網絡設備內部通信、網上視頻會議和網上視頻點播等。多播幀示意圖如圖所示。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.2 5.2 虛擬局域網相關知識虛擬局域網相關知識5.2.1 5.2.1 廣播域與

53、廣播風暴廣播域與廣播風暴什么是廣播風暴什么是廣播風暴 （3）廣播幀：可以理解為一個人對在場所有人說話。廣播幀能夠提高通話效率，信息一下子就可以傳遞到全體。 在廣播幀中，幀中的目的MAC地址是“FF.FF.FF.FF.FF.FF”，代表網絡上所有設備網卡的MAC地址，如圖所示。 計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.2 5.2 虛擬局域網相關知識虛擬局域網相關知識5.2.1 5.2.1 廣播域與廣播風暴廣播域與廣播風暴什么是廣播風暴什么是廣播風暴 廣播幀在網絡中是必不可少的，它在網絡中起著非常重要的作用，是作為發現未知設備的主要手段。 例如，交換機就是利用廣播手段進行MAC地址學習

54、的。同單播和多播相比，廣播幾乎占用了子網內網絡的所有帶寬。網絡中不能長時間出現大量的廣播幀，否則就會出現所謂的“廣播風暴”，這如同在會場上只能有一個人發言，如果所有人都同時發言的話，就會造成會場一片混亂。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.2 5.2 虛擬局域網相關知識虛擬局域網相關知識5.2.1 5.2.1 廣播域與廣播風暴廣播域與廣播風暴引起廣播風暴主要原因引起廣播風暴主要原因 3. 3. 引起廣播風暴主要原因引起廣播風暴主要原因 引起廣播風暴的原因有很多，主要原因有以下幾點。（1）網卡損壞造成：設備損壞的網卡，會不停地向交換機發送大量的數據包，產生了大量無用的數據包，導致

55、了廣播風暴的產生。（2）網絡環路造成：網絡環路的產生，一般是由于一條物理網絡線路的兩端，同時接在了一臺網絡設備中。例如，將一條雙絞線，兩端插在同一個交換機的不同端口上，便導致了典型的網絡環路。（3）網絡病毒造成：網絡病毒的傳播，會損耗大量的網絡帶寬，引起網絡堵塞，引起廣播風暴。 （4）黑客軟件造成：黑客軟件對內部網絡進行攻擊，也會引起廣播風暴。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.2 5.2 虛擬局域網相關知識虛擬局域網相關知識5.2.2 VLAN5.2.2 VLAN基本概念基本概念 廣播風暴能導致網絡性能下降，甚至網絡癱瘓，那么怎樣才能夠避免廣播風暴呢？ 首先想到的就是減少廣播

56、域內的主機數量，縮小廣播域。 虛擬局域網（VLAN，Virtual Local Area Network），是一種專門為隔離二層廣播報文設計的VLAN技術，是將局域網從邏輯上劃分為不同的網段，而不是從物理上劃分網段的技術。它是從邏輯上把網絡資源和網絡用戶，按照一定的原則進行劃分，把一個物理上的網絡劃分成多個小的邏輯網絡，這些小的邏輯網絡就形成了各自小的廣播域，從而隔離了大的廣播域。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.2 5.2 虛擬局域網相關知識虛擬局域網相關知識5.2.2 VLAN5.2.2 VLAN基本概念基本概念 下面是VLAN劃分廣播域的一個說明，分兩部分。 如圖所示的

57、是第一部分：如果將兩個部門財務處、開發部的網絡獨立，則這兩個部門不能互訪，為了使這兩個部門能相互訪問，將這兩個部門的網絡設在一個網絡中，且采用交換機將它們連接在一起，以便相互訪問，但又產生了其他問題：增大了廣播域和廣播流量，即出現了廣播風暴問題。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.2 5.2 虛擬局域網相關知識虛擬局域網相關知識5.2.2 VLAN5.2.2 VLAN基本概念基本概念 如圖所示是第二部分：采用VLAN技術，使原來兩個部門的一個物理網絡，從邏輯上分為兩個網絡，即分隔了廣播域，形成各自小的廣播域，使廣播報文不能跨越廣播域傳送。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基

58、礎與應用5.2 5.2 虛擬局域網相關知識虛擬局域網相關知識5.2.2 VLAN5.2.2 VLAN基本概念基本概念 又例如：如果財務處設在1樓，辦公室設在3樓，開發部的一部分設在3樓，另一部分設在6樓。 對于這種分布在不同物理位置的部門，采用VLAN技術，可不改變任何布線、插拔交換機端口，即可輕松地對各部門進行廣播域隔離。 有圖所示中，將與財務處連接的交換機端口劃到財務處的VLAN1中；將與辦公室連接的交換機端口劃到辦公室的VLAN2中；將與開發部連接的交換機端口劃到開發部的VLAN3中，即可分隔廣播域了，非常簡單方便，無需做任何物理改變。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.

59、2 5.2 虛擬局域網相關知識虛擬局域網相關知識5.2.2 VLAN5.2.2 VLAN基本概念基本概念 VLAN相關概念總結如下：（1）VLAN是一個在物理網絡上，根據用途、工作組、應用等進行邏輯劃分的虛擬局域網絡，與用戶的物理位置沒有關系。（2）VLAN中的網絡用戶通過交換機進行通信。一個VLAN中的成員看不到另一個VLAN中的成員。（3）VLAN技術主要應用于交換機，但并不是所有交換機都具有此功能，只有支持VLAN協議的交換機才可使用此功能。（4）一個VLAN內的主機想要同另一個VLAN內的主機進行通信時，必須通過三層設備（如路由器）才能實現。因為不同VLAN邏輯上就是不同的網絡，不同的

60、網絡連接應采用路由器連接。計算機網絡計算機網絡技術基礎與應用技術基礎與應用5.2 5.2 虛擬局域網相關知識虛擬局域網相關知識5.2.3 VLAN5.2.3 VLAN主要功能主要功能 VLAN主要功能有以下幾方面。（1）提高通信效果。同一個交換機上的設備，如果處于不同的VLAN，彼此也不能互相通信。這樣，通信流量被局限于本地的VLAN中，不會對其他VLAN產生干擾。（2）控制廣播風暴。處于同一個VLAN中的所有設備屬于同一個廣播域，處于不同VLAN中的設備，即使是在同一個交換機上，也不屬于同一個廣播域，從而在規模較大的網絡中，消除了廣播域產生的條件。 （3）確保網絡安全。不同VLAN間無法隨意