2016.7.8 電腦網路複習要點第四章之劃分子網和構造超網

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1.從兩級IP地址到三級IP地址：

**兩級IP地址設計的不合理之處：

①IP地址空間的利用率有時很低；

②給每一個物理網路分配一個網路號，會使路由表變得太大因而使得網路效能變壞；

③兩級IP地址不夠靈活；

 

2.劃分子網：1985年起在IP地址中又增加一個“子網號欄位”使得兩級IP地址變為三級IP地址；

（1）一個擁有許多物理網路的單位，可將所屬的物理網路劃分為若干個子網；劃分子網純屬一個單位內部的事物，本單位以外的網路看不見這個網路是有多少個子網組成，因為這個單位對外仍然表現為一個網路；

 

（2）劃分子網的方法是從網路的主機號借用若干位作為子網號subnet-id，當然主機號就相應的減少了同樣的位元；

 

（3）IP地址={<網路號>,<子網號>,<主機號>}

 

（4）凡是從其他網路發送給本網路某個主機的IP資料報，仍然是根據IP資料報的目的網路號找到串連在本單位網路上的路由器；但此路由器在收到IP資料報後，再按目的網路號和子網號找到目的子網，把IP資料報交付給目的主機；

 

（5）總之，劃分子網後IP地址就變成了三級結構，劃分子網只是把IP地址的主機號這部分進行再劃分，而不改變IP地址原來的網路號；

 

3.子網路遮罩：

（1）由於IP資料報的首部無法看出源主機或目的主機所串連的網路是否進行了子網的劃分，IP資料包的首部沒有包含任何關於子網劃分的資訊；使用子網路遮罩，路由器可以轉寄IP資料報到相應的子網中去；

 

（2）子網路遮罩是路由器用來尋找目的主機所在的子網的IP地址的；

 

（3）路由器把三級IP地址的子網路遮罩和收到的資料報的目的IP地址逐位相“與”（AND），得出所要求的子網的網路地址；

 

（4）不管網路有沒有劃分子網，只要把子網路遮罩和IP地址進行逐位的“與”運算，就立即得到網路地址來；

 

（5）網際網路的標準規定：所有的網路都必須使用子網路遮罩，同時在路由器的路由表中也必須有子網路遮罩這一欄；如果一個網路不劃分子網，那麼該網路的子網路遮罩就使用預設子網路遮罩；

 

（6）預設子網路遮罩：

A類地址的預設子網路遮罩：255.0.0.0

B類地址的預設子網路遮罩：255.255.0.0

C類地址的預設子網路遮罩：255.255.255.0

（7）子網路遮罩是一個網路或一個子網的重要屬性：路由器和相鄰路由器交換路由資訊時，必須把自己所在網路（或子網）的子網路遮罩告訴相鄰路由器；

 

（8）採用固定長度子網時，所劃分的所有子網的子網路遮罩都是相同的；

（9）子網數是根據子網號subnet-id計算出來的，若subnet-id有N位，則共有2的N次方種可能的排序；除去全0和全1這兩種情況，就得出表中的子網數；

（10）若使用較少位元的子網號，則每一個子網上可串連的主機數就較多；若使用較多位元的子網號，則子網的數目較多但每個子網上可串連的主機數就較少；

（11）劃分子網增加了靈活性，但卻減少了能夠串連在網路上的主機總數；

 

（12）同樣的IP地址和不同的子網路遮罩可以得出相同的網路地址，但是，不同的掩碼的效果是不同的；子網號和主機號不同的劃分方法，可劃分的子網數和每一個子網中的最大主機數都是不同的；

 

4.使用子網時分組的轉寄：

**由表必須包含以下三項內容：目的網路地址，子網路遮罩和下一跳地址；

**劃分子網後，分組轉寄的演算法：

（1）從收到的資料報的首部提取目的IP地址D；

（2）先判斷是否為直接交付，對路由器直接連接的網路逐個進行檢查：用各網段的子網路遮罩和D逐位相“與”（AND）操作，看結果是否和相應的網路地址匹配；若匹配，則把分組進行直接交付（當然還需要把D轉換為物理地址，把資料報封裝在MAC幀中發送出去），轉寄任務結束；否則就是間接交付，執行（3）；

（3）若路由表中有目的地址為D的特定主機路由，則把資料報傳送給路由器中所指明的下一跳路由器；否則，執行（4）；

（4）對路由表中的每一行（目的網路地址，子網路遮罩，下一跳地址），用其中的子網路遮罩和D逐位相“與”（AND操作），其結果為N；若N與該行的目的網路地址匹配，則把資料報傳送給該行指明的下一跳路由器；否則，執行（5）；

（5）若路由表中有一個預設路由，則把資料報傳送給路由表中所指明的預設路由器；否則，執行（6）；

（6）報告轉寄分組出錯；

 

5.無分類編址CIDR（構成超網）：

（1）變長子網路遮罩VLSM：指明在一個劃分子網的網路中可同時使用幾個不同的子網路遮罩；

（2）無分類域間路由CIDR：

**CIDR消除了傳統的A類，B類，C類地址以及劃分子網的概念，因而可以更加有效分配IPv4的地址空間；

**CIDR把32位的IP地址劃分為兩部分，前面的部分是“網路首碼”用來指明網路，後面的部分則用來指明主機；

**IP地址={<網路首碼>,<主機號>}

**CIDR還使用“斜線記法”或稱“CIDR記法”，即在IP地址後面加上斜線“/”，然後寫上網路首碼所佔的位元；128.14.35.7/24

**CIDR把網路首碼都相同的連續IP地址組成一個“CIDR地址塊”，我們只要知道CIDR地址塊中的任何一個地址，就可以知道這個地址塊的起始地址（即最小地址）和最大地址，以及地址塊中的地址數；

（3）CIDR使用32位的位址遮罩，位址遮罩有一串1和一串0組成，而1的個數就是網路首碼的長度；斜線記法中，斜線後面的數字就是位址遮罩中1的個數；

 

（4）128.14.35.7/20=10000000  00001110  00100011  00000111  //紅色表示網路首碼：20位

（5）斜線記法除了可以表示IP地址外，還可以表示這個地址的網路首碼有幾位，剩下的就是主機位；通過簡單的計算，還可以得出這個地址塊中的最下地址和最大地址；

（6）求地址塊中最小地址和最大地址：

**找出位址遮罩中1和0的交界處發生在地址中的哪一個位元組；

**把這一位元組的十進位數用二進位表示出來；

** 把主機號數（32-網路首碼號數）的那幾位，全部置0就是最小地址，全部置0就是最大地址；

 

（7）路由彙總：一個CIDR地址塊中很多地址，在路由表中利用CIDR地址塊來尋找目的網路；路由彙總也稱為構造超網

（8）CIDR記法有很多種形式：10.0.0.0/10可簡寫為：10/10；在網路首碼的後面加一個星號*：00001010  00*，*號表示IP地址中的主機號；

（9）構成超網的方法：就是將網路首碼縮短。網路首碼越短，其地址塊所包含的地址數就越多；

 

（10）最長首碼匹配：

**路由表中每個項目由“網路首碼”和“下一跳地址”組成，但是在尋找路由表時，可能會得到不止一個匹配結果；

**應當從匹配結果中選擇具有最長網路首碼的路由；這叫做最長首碼匹配，這是因為網路首碼越長，其地址塊就越小，因而路由就越具體；

（11）使用二叉線索尋找路由表：

**為了使路由器更加有效尋找最長網路首碼，通常把無分類編址的路由表存放在一種層次的資料結構中，然後自上而下的按層次進行尋找；

**常用二叉線索，這種特殊結構的樹，IP地址中從左至右的位元值決定了從根節點逐層向下延伸的路徑，而二叉線索中的各個路徑就代表路由表中存放的各個地址；

**從二叉線索的根節點自頂向下的深度最多是32層，每一層對應於IP地址中的一位；一個IP地址存入二叉線索的規則很簡單：先檢測IP地址左邊的第一位，如為0，則第一層的結點就在根節點的左下方；如為1，則在右下方，然後再檢查地址的第二位，構造第二層的結點；

**二叉線索只是提供了一種可以快速在路由表中找到匹配的葉結點的機制；

 

2016.7.8 電腦網路複習要點第四章之劃分子網和構造超網