任務(wù)3

劃分IP子網(wǎng)3.1任務(wù)描述某公司業(yè)務(wù)不斷拓展，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模日益龐大，不同部門設(shè)備混雜，導(dǎo)致廣播域過(guò)大、管理混亂、現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)已難以滿足日益增長(zhǎng)的管理與安全需求。公司現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)將不同部門劃分到不同子網(wǎng)，使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更清晰、層次更分明，便于管理和維護(hù)。子網(wǎng)劃分意義為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的高效分配、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)，亟需對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行子網(wǎng)劃分，提高IP地址分配效率和網(wǎng)絡(luò)可管理性。子網(wǎng)劃分需求0102033.2任務(wù)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)理解子網(wǎng)劃分的基本概念；掌握IP地址的工作原理與數(shù)制的轉(zhuǎn)化；掌握IP地址分類；掌握子網(wǎng)掩碼的結(jié)構(gòu)和作用。能力目標(biāo)能夠完成二進(jìn)制與十進(jìn)制互換；能夠規(guī)劃并分配子網(wǎng)地址空間。素質(zhì)目標(biāo)培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)、守規(guī)、求真、務(wù)實(shí)的態(tài)度和作風(fēng)，培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任感。創(chuàng)新目標(biāo)靈活高效地規(guī)劃IP地址。3.3知識(shí)準(zhǔn)備3.3.1有類編址：IP地址簡(jiǎn)介有類編址

有類編址是一種IP地址的編址方式，是按照網(wǎng)絡(luò)號(hào)的長(zhǎng)度將IP地址劃分為A、B、C、D、E五類。有類編址方式能夠快速、有效地確定數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中的路由。有類編址將IP地址被劃分為A、B、C、D、E五類。IPv4地址限制

IPv4地址由32位二進(jìn)制組成，總數(shù)約43億，限制了可分配地址數(shù)量。

IP地址是由IP協(xié)議為網(wǎng)絡(luò)上每臺(tái)計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備提供的一種統(tǒng)一的地址格式。IP地址的分配確保了網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)網(wǎng)絡(luò)和主機(jī)都有一個(gè)邏輯地址，這有助于屏蔽物理地址的差異，從而幫助用戶在聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)上高效且方便地找到并訪問(wèn)所需的資源。IP地址分為IPv4地址和IPv6地址。本章提到的IP地址均指IPv4地址。IP地址3.3.1有類編址：數(shù)制轉(zhuǎn)換進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制二進(jìn)制每位值為2的n次冪，從右至左權(quán)重遞增，累加得十進(jìn)制數(shù)。二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制舉例，如左圖(a)示例。進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制將十進(jìn)制數(shù)反復(fù)除以2取余，直到商小于1時(shí)結(jié)束。將得到的所有余數(shù)逆序輸出，即為該十進(jìn)制數(shù)對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)。十進(jìn)制轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制舉例，如左圖(b)所示。3.3.1有類編址：IP地址分類IP地址的基本構(gòu)成IP地址為32位二進(jìn)制數(shù)，由網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)組成，分別標(biāo)識(shí)網(wǎng)段和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。3.3.1有類編址：IP地址分類有類編址分類IP地址分為A、B、C、D、E五類。A類、B類和C類地址為可分配IP地址，每類地址支持的網(wǎng)絡(luò)數(shù)和主機(jī)數(shù)不同；D類地址為組播地址；E類地址保留，用于實(shí)驗(yàn)和特殊用途。地址結(jié)構(gòu)特征A類首字節(jié)最高位固定為0，B類高兩位為10，C類高三位為110，D類高四位為1110，E類高四位為1111。每類地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)包含不同的字節(jié)數(shù)，各類IP地址可以通過(guò)第一個(gè)字節(jié)中的比特位進(jìn)行區(qū)分。3.3.1有類編址：IP地址分類A類地址范圍0.0.0.0～127.255.255.255，二進(jìn)制首比特為0，網(wǎng)絡(luò)號(hào)8位，主機(jī)號(hào)24位。B類地址范圍128.0.0.0～191.255.255.255，二進(jìn)制前兩位為10，網(wǎng)絡(luò)號(hào)16位，主機(jī)號(hào)16位。C類地址范圍192.0.0.0～223.255.255.255，二進(jìn)制前三位為110，網(wǎng)絡(luò)號(hào)24位，主機(jī)號(hào)8位。D類地址范圍224.0.0.0～239.255.255.255，二進(jìn)制前四位為1110，用于組播通信。E類地址范圍240.0.0.0～255.255.255.255，二進(jìn)制前四位為1111，當(dāng)前保留未分配。3.3.1有類編址：私有地址和特殊地址私有地址概述私有地址為私網(wǎng)專用，不支持公網(wǎng)通信。涵蓋A、B、C類IP段。特殊地址說(shuō)明127.0.0.0至127.255.255.255為環(huán)回地址(用于測(cè)試本機(jī)TCP/IP協(xié)議棧，常用127.0.0.1)，0.0.0.0表示本網(wǎng)絡(luò)上的本主機(jī)，255.255.255.255為受限廣播地址。3.3.2無(wú)類編址無(wú)類編址起源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展與設(shè)備激增，IP地址需求猛漲，資源緊張催生無(wú)類編址策略。無(wú)類編址優(yōu)勢(shì)相比有類編址更靈活，支持VLSM和CIDR，提高地址利用率，適應(yīng)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)需求。3.3.2無(wú)類編址：子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼的概念子網(wǎng)掩碼：32位二進(jìn)制數(shù)，連續(xù)的1位標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)位（包括子網(wǎng)位），連續(xù)的0位標(biāo)識(shí)主機(jī)位。與IP地址按位邏輯“與”(AND)運(yùn)算得到網(wǎng)絡(luò)地址。子網(wǎng)掩碼的作用定義IP地址中哪些位屬于網(wǎng)絡(luò)/子網(wǎng)部分，哪些位屬于主機(jī)部分。劃分子網(wǎng)的核心工具。子網(wǎng)掩碼的注意事項(xiàng)同一子網(wǎng)內(nèi)主機(jī)地址必須唯一；子網(wǎng)掩碼決定了子網(wǎng)大小和主機(jī)容量；規(guī)劃需合理避免沖突和浪費(fèi)。3.3.2無(wú)類編址：變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼采用變長(zhǎng)子網(wǎng)掩碼是允許在同一個(gè)主網(wǎng)絡(luò)地址空間內(nèi)，對(duì)不同的子網(wǎng)使用不同長(zhǎng)度的子網(wǎng)掩碼，解決固定長(zhǎng)度子網(wǎng)劃分導(dǎo)致的IP地址浪費(fèi)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的地址分配。通過(guò)從主機(jī)位中借出n位作為子網(wǎng)位，可劃分2n個(gè)子網(wǎng)(需考慮是否保留全0全1子網(wǎng)，現(xiàn)代設(shè)備通?？捎?。如下圖中所示的網(wǎng)段192.168.1.0，其缺省掩碼長(zhǎng)度為24。通過(guò)將一位主機(jī)位借給網(wǎng)絡(luò)位，該位轉(zhuǎn)變?yōu)樽泳W(wǎng)位，可取值0或1，因此可劃分兩個(gè)子網(wǎng)。將剩余的主機(jī)位都設(shè)置為0，即可得到劃分后的子網(wǎng)地址；將剩余的主機(jī)位都設(shè)置為1，即可得到子網(wǎng)的廣播地址。3.3.3子網(wǎng)劃分：子網(wǎng)劃分的原則IP地址規(guī)劃是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的核心環(huán)節(jié)，直接影響網(wǎng)絡(luò)性能、可擴(kuò)展性、管理效率、路由協(xié)議效能（如聚合）及安全性。合理的子網(wǎng)劃分至關(guān)重要。IP地址空間的分配，應(yīng)遵循：唯一性連續(xù)性適用性易于管理遵循CIDR標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模與需求，合理分配地址塊，實(shí)現(xiàn)地址空間的高效利用，避免地址浪費(fèi)，確保網(wǎng)絡(luò)高效運(yùn)行，并保持網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性、靈活性及層次分明的結(jié)構(gòu)。此外，分配應(yīng)符合路由協(xié)議需求，促進(jìn)路由聚合，縮短路由表長(zhǎng)度，提升路由效率，并加快路由收斂速度。3.3.3子網(wǎng)劃分：子網(wǎng)劃分步驟確定需求需要?jiǎng)澐侄嗌賯€(gè)子網(wǎng)（物理或邏輯）？每個(gè)子網(wǎng)最大需要容納多少臺(tái)主機(jī)？(強(qiáng)調(diào)最大，考慮未來(lái)增長(zhǎng))選擇或計(jì)算子網(wǎng)掩碼根據(jù)子網(wǎng)數(shù)量需求，確定需要借用的子網(wǎng)位數(shù)；根據(jù)主機(jī)數(shù)量需求，確定每個(gè)子網(wǎng)需要的主機(jī)位數(shù)。計(jì)算子網(wǎng)數(shù)量根據(jù)子網(wǎng)掩碼，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中的子網(wǎng)數(shù)量，列出所有可能的網(wǎng)絡(luò)地址。分配子網(wǎng)地址將步驟3得到的子網(wǎng)地址塊分配給具體的物理網(wǎng)絡(luò)或部門。分配主機(jī)地址在子網(wǎng)內(nèi)分配唯一IP，確保主機(jī)網(wǎng)絡(luò)號(hào)相同。文檔和維護(hù)記錄子網(wǎng)劃分的詳細(xì)信息，以便將來(lái)維護(hù)和擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)。3.3.3子網(wǎng)劃分：子網(wǎng)劃分舉例具體例子192.168.3.0/24劃分為4個(gè)子網(wǎng)。IP地址結(jié)構(gòu)變化由網(wǎng)絡(luò)位+主機(jī)位變?yōu)椋壕W(wǎng)絡(luò)位+子網(wǎng)位+主機(jī)位。3.3.3子網(wǎng)劃分：子網(wǎng)劃分舉例3.4任務(wù)實(shí)施

某公司計(jì)劃進(jìn)行子網(wǎng)劃分以滿足不同部門的需求。試采用192.168.0.0/16網(wǎng)段，根據(jù)實(shí)際需要為以下部門劃分子網(wǎng)：

1.人