項目二

規(guī)劃IP地址項目二

規(guī)劃IP地址

IP地址是網(wǎng)絡設備通信時的唯一標識，類似于人的身份證號碼，網(wǎng)絡中的每個設備都有一個IP地址，它們使用該IP地址進行互聯(lián)互通。隨著萬物互聯(lián)時代的到來，IPv4地址已不能滿足日益增長的地址需求，而IPv6的龐大地址空間能解決這一問題。截至2023年12月底，我國IPv6活躍用戶高達7.78億，應用規(guī)模不斷擴大?！卷椖棵枋觥?/p>

在項目一的基礎上對集團網(wǎng)絡進行優(yōu)化，根據(jù)圖1-1（某集團的網(wǎng)絡拓撲圖）、表2-1（網(wǎng)絡設備連接表）和表2-2（網(wǎng)絡設備IP地址分配表）的內(nèi)容和要求，給網(wǎng)絡中所有設備接口配置IP地址。深圳區(qū)域使用172.16.0.0/16網(wǎng)段，杭州區(qū)域使用192.168.0.0/16網(wǎng)段，為了節(jié)省IP資源，做到合理分配，設備間互聯(lián)地址使用30位掩碼。深圳區(qū)域服務器區(qū)（VLAN200）使用172.16.1.0/24網(wǎng)段，杭州區(qū)域服務器區(qū)（VLAN200）使用192.168.1.0/24網(wǎng)段。深圳區(qū)域的財務部（VLAN10）有30名員工，工程部（VLAN20）有不少于90名員工，軟件部（VLAN30）和系統(tǒng)集成部（VLAN40）兩個部門都有120名員工，根據(jù)需要進行IP地址劃分；杭州區(qū)域的行政部（VLAN10）至少有90臺主機，銷售部（VLAN20）至少有200臺主機。把IP地址填入網(wǎng)絡設備IP地址分配表中對應的空白處。虛擬局域網(wǎng)（VirtualLocalAreaNetwork，VLAN）網(wǎng)關使用所在網(wǎng)段最后一個可用IP地址?！局R梳理】【項目目標】6學時任務1

計算IPv4地址

試根據(jù)該集團的網(wǎng)絡地址需求規(guī)劃IP地址，遵循避免IP地址浪費和資源濫用的原則，給每個VLAN分配合理的IP地址，并補全表2-2中的“IP地址”列?！救蝿彰枋觥俊救蝿辗治觥?/p>

首先，識讀表2-1和表2-2，梳理深圳和杭州區(qū)域的業(yè)務部門及對應的VLAN，可在圖1-1中標出VLAN信息和對應的IP地址；其次，在網(wǎng)絡拓撲圖中標出已知接口的IP地址；最后，根據(jù)任務要求對各VLAN進行子網(wǎng)劃分，因為各VLAN的主機數(shù)不盡相同，所以采用可變長子網(wǎng)掩碼劃分方式進行IP地址計算，滿足合理分配IP地址的要求?！局R準備】--

IPv4地址的組成1.IPv4地址的定義IP地址由32位二進制數(shù)組成，而且在互聯(lián)網(wǎng)范圍內(nèi)是唯一的，通常寫成點分十進制。例：二進制：11001000011001111110000101000000點分十進制：200.103.225.64

一個IP地址由網(wǎng)絡位（也稱網(wǎng)絡號/網(wǎng)絡ID）、主機位(也稱主機號/主機ID)兩部分組成。網(wǎng)絡號標識了主機所在的邏輯網(wǎng)絡，主機號則用來識別該網(wǎng)絡中的一臺主機。（32位二進制的)IP=網(wǎng)絡位+主機位【知識準備】--

IPv4地址的組成【知識準備】--IPv4地址的組成2.二進制數(shù)與十進制數(shù)之間的換算

十進制數(shù)轉換為二進制數(shù)的方法如下：1個十進制數(shù)可轉換為8位二進制數(shù)，首先繪制8個橫杠，8個橫杠對應的權位值從右往左依次是1、2、4、8、16、32、64、128。將十進制數(shù)從最左側開始減權位值128，夠減時在橫杠上寫1，使用差值往右減權位值；不夠減時在橫杠上寫0，使用被減數(shù)往右減權位值，依此類推。

二進制數(shù)轉換為十進制數(shù)的方法剛好相反，將二進制數(shù)中1所對應的權位值相加取和，即十進制數(shù)。圖2-1

十進制數(shù)轉換為二進制數(shù)也可使用計算器進行計算【知識準備】--

IPv4地址的分類

IPv4地址根據(jù)使用情況可以分為A、B、C、D、E這5類，其中常規(guī)的是A、B、C這3類，D、E類用途比較特殊。D類為多播地址，一般用于多路廣播用戶；E類為保留地址，留待特殊用途。（1）A類：1.0.0.0～126.255.255.255（2）B類：128.0.0.0～191.255.255.255（3）C類：192.0.0.0～223.255.255.255（4）D類：224.0.0.0～239.255.255.255（5）E類：240.0.0.0～255.255.255.254要判斷某IPv4地址屬于A、B、C、D、E類中的哪一類，可以看點分十進制的第一個數(shù)字，如果該數(shù)字為1～126，則為A類地址；如果該數(shù)字為128～191，則為B類地址；如果該數(shù)字為192～223，則為C類地址；如果該數(shù)字為224～239，則為D類地址；如果該數(shù)字為240～255，則為E類地址?！局R準備】--

IPv4地址的分類

IPv4地址根據(jù)性質(zhì)可以分為公有地址和私有地址。計算機可以通過公有地址直接訪問互聯(lián)網(wǎng)。私有地址是由各個組織機構自由支配的IP地址。私有地址不能直接訪問互聯(lián)網(wǎng)，必須經(jīng)過網(wǎng)絡地址轉換（NetworkAddressTranslation，NAT）技術轉換成公有地址。私有地址范圍如下。（1）A類：10.0.0.0～10.255.255.255（2）B類：172.16.0.0～172.31.255.255（3）C類：192.168.0.0～192.168.255.255

【知識準備】--

子網(wǎng)掩碼

子網(wǎng)掩碼的格式與IPv4地址一樣，子網(wǎng)掩碼的網(wǎng)絡位全是1，主機位全是0。IPv4地址和子網(wǎng)掩碼成對存在。子網(wǎng)掩碼分為兩類，一類是默認子網(wǎng)掩碼，另一類是自定義子網(wǎng)掩碼。1.默認子網(wǎng)掩碼：（1）A類：255.0.0.0（/8）（2）B類：255.255.0.0（/16）（3）C類：255.255.255.0（/24）【知識準備】--

子網(wǎng)掩碼

2．自定義子網(wǎng)掩碼自定義子網(wǎng)掩碼是將一個網(wǎng)絡劃分為幾個子網(wǎng)，需要每個子網(wǎng)使用不同的網(wǎng)絡位或子網(wǎng)位，可以認為將主機位分為了兩個部分：子網(wǎng)位和子網(wǎng)主機位。自定義子網(wǎng)掩碼形式如下。（1）未劃分子網(wǎng)的IP地址：網(wǎng)絡位+主機位。（2）劃分子網(wǎng)后的IP地址：網(wǎng)絡位+子網(wǎng)位+子網(wǎng)主機位。子網(wǎng)掩碼=若干位連續(xù)1+若干位連續(xù)0，其中1的個數(shù)是對應IP地址的網(wǎng)絡位的位數(shù)【知識準備】--

IP地址的相關計算

1．判斷兩個IP地址是否屬于同一個網(wǎng)段

兩臺計算機直連的條件下，相同網(wǎng)段的IPv4地址可以相互通信。要判斷兩個IP地址是否屬于同一個網(wǎng)段，可以比較兩個IP地址的網(wǎng)絡位是否相同，網(wǎng)絡位相同則兩個IP地址屬于同一個網(wǎng)段。

練一練：已知PC1的IP地址為172.18.75.27，子網(wǎng)掩碼為255.255.240.0；PC2的IP地址為172.18.82.23，子網(wǎng)掩碼為255.255.240.0，試判斷PC1與PC2是否屬于同一個網(wǎng)段。【知識準備】--

IP地址的相關計算

2．計算IP地址所在網(wǎng)段的網(wǎng)絡地址網(wǎng)絡地址=IP的網(wǎng)絡位不變，主機位全為0廣播地址=IP的網(wǎng)絡位不變，主機位全為1可用主機地址范圍=網(wǎng)絡地址+1~廣播地址-1

通常網(wǎng)絡地址代表IP地址所在的網(wǎng)段練一練：已知某計算機的IP地址為192.168.10.138，子網(wǎng)掩碼為255.255.255.192，求其所在網(wǎng)段的網(wǎng)絡地址、廣播地址和可用主機地址范圍。

子網(wǎng)劃分是通過改變子網(wǎng)掩碼將一個大網(wǎng)絡劃分為若干小網(wǎng)絡的過程，其目的是提高網(wǎng)絡地址空間的利用率，同時減少網(wǎng)絡中的廣播風暴。子網(wǎng)劃分主要包括以下3個步驟。進制轉換將IP地址和子網(wǎng)掩碼轉換成32位二進制數(shù)，標出網(wǎng)絡位和主機位。計算子網(wǎng)地址根據(jù)子網(wǎng)掩碼和IP地址，可以計算出每個子網(wǎng)的網(wǎng)絡地址、廣播地址和可用主機地址范圍。借用主機位從主機位中借用若干位作為子網(wǎng)位，剩余部分則作為主機位。這個借用過程需要計算希望劃分的子網(wǎng)數(shù)量和每個子網(wǎng)所需的主機數(shù)量，這樣才能決定子網(wǎng)位和主機位的位數(shù)。123【知識準備】--

子網(wǎng)劃分【知識準備】--

子網(wǎng)劃分

子網(wǎng)劃分可以分為等長子網(wǎng)掩碼劃分和可變長子網(wǎng)掩碼劃分。1．等長子網(wǎng)掩碼劃分的計算

練一練：將B類地址172.18.0.0/16劃分為8個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)的主機數(shù)量相同。求每個子網(wǎng)的網(wǎng)絡地址、廣播地址和可用主機地址范圍?！局R準備】--

子網(wǎng)劃分

2．可變長子網(wǎng)掩碼劃分

練一練：企業(yè)有銷售部、市場部、研發(fā)部、財務部和人力資源部共5個部門，每個部門的計算機數(shù)量分別是60、35、22、5、5。使用192.168.1.0/24的網(wǎng)絡進行子網(wǎng)劃分，求每個子網(wǎng)的網(wǎng)絡地址、廣播地址和可用主機地址范圍。

要求合理規(guī)劃IP地址，盡量減少地址浪費。規(guī)劃深圳公司的IP地址，劃分172.16.0.0/16網(wǎng)段。深圳區(qū)域服務器區(qū)（VLAN200）使用172.16.1.0/24網(wǎng)段，財務部（VLAN10）有30名員工，工程部（VLAN20）至少有90名員工，軟件部（VLAN30）和系統(tǒng)集成部（VLAN40）兩個部門都有120名員工，即各個VLAN需要的主機數(shù)量。步驟1：規(guī)劃IP地址。ping命令的使用格式是：ping+空格+對端設備IP地址。步驟2：組建雙機互聯(lián)網(wǎng)絡。【任務實施】配置IPv4地址實現(xiàn)雙機互聯(lián)【任務拓展】制作雙絞線

T568A的線序是綠白、綠、橙白、藍、藍白、橙、棕白、棕T568B的線序是橙白、橙、綠白、藍、藍白、綠、棕白、棕直通線兩頭都是T568B交叉線一頭是T568A，另一頭是T568B直通線的測試：測試直通線時，主測試儀的指示燈和遠程測試儀的指示燈均應該從1到8逐個按序閃亮交叉線的測試：測試交叉線時，主測試儀的指示燈應該從1到8逐個按序閃亮，而遠程測試儀的指示燈應該是按照3、6、1、4、5、2、7、8的順序逐個閃亮【任務拓展】制作雙絞線

剝線剝線理線剪線插線壓線測線2學時任務2

配置IPv6地址【任務描述】

假設集團引入IPv6技術，網(wǎng)絡設備同時使用IPv4地址和IPv6地址，其中杭州區(qū)域向網(wǎng)絡運營商申請了2001:10:10:20::/64網(wǎng)段的IPv6地址。試給圖1-1中的PC3和PC4分別分配該網(wǎng)段的IPv6地址，并使用eNSP模擬這兩臺計算機的IPv6通信。【任務分析】

計算機獲取IP地址的方式有兩種，一種是手動配置，另一種是自動獲取。手動配置即網(wǎng)絡管理員手動給計算機設置IP地址。自動獲取是指計算機從動態(tài)主機配置協(xié)議（DynamicHostConfigurationProtocol，DHCP）服務器中獲取IP地址。IPv6地址的配置方式也有手動配置和自動獲取兩種?！局R準備】--IPv6地址的組成1.IPv6的表達方式IPv6地址由128位二進制數(shù)組成，通常用8組，每組4個十六進制數(shù)表示，如冒號十六進制數(shù)：BC70:0000:0000:0000:DC12:0000:000A:00C2。壓縮格式：BC70:0:0:0:DC12:0:A:C2壓縮格式（雙冒號）：BC70::DC12:0:A:C2（::代表12個0）需要注意的是，“::”只能出現(xiàn)一個一個IPv6地址由網(wǎng)絡ID和接口ID組成，IPv6地址的前綴長度決定了該IPv6地址中用于定義該地址所在網(wǎng)絡的網(wǎng)絡ID的位數(shù)。IPv6地址前綴的書寫方法采用斜線記法，用“IPv6地址/十進制數(shù)表示的前綴長度位數(shù)”表示，如34DD:0:0:AB40:0:0:0:0的60位前綴可記為34DD:0:0:AB40::/60?！局R準備】--IPv6地址的組成2．IPv6數(shù)據(jù)報格式IPv6數(shù)據(jù)報的報頭長度為40字節(jié)（320位），數(shù)據(jù)報格式由8部分組成，如圖所示。任播地址只能作為目的地址，不能作為源地址。任播地址單播地址由3部分組成：全局路由前綴、子網(wǎng)ID和接口ID。由國際注冊服務和互聯(lián)網(wǎng)服務提供商分配的。多播地址用來標識一組接口

多播地址單播地址【知識準備】--IPv6地址的分類圖2-7

IPv6地址中基于IEEEEUI-64生成接口ID的規(guī)則【知識準備】--IPv6地址的分類單播地址還可以分為：（1）全球單播地址：等同于IPv4的公有地址，全球單播地址的前3位是001，即前綴為2000::/3，地址范圍是2000::～3FFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF。（2）鏈路本地地址：僅用于與同一本地鏈路上的設備進行通信，路由器不會轉發(fā)任何以鏈路本地地址為源地址或目的地址的數(shù)據(jù)包。鏈路本地地址的前綴是FE80::/10。（3）唯一本地地址：相當于IPv4中的私有地址，僅在內(nèi)部網(wǎng)絡中使用，前綴是FC00::/7。（4）回環(huán)地址：表示節(jié)點本身，前綴是::1/128。（5）未指定地址：表示地址未指定，或者在寫默認路由時代表所有路由，前綴是::/128。（6）內(nèi)嵌IPv4地址：IPv4映射的IPv6地址，僅用于擁有IPv4和IPv6雙協(xié)議棧節(jié)點的本地范圍，其中前80位設為0，后16位設為1，再加上IPv4地址。例如，0000:0000:0000:0000:0000:FFFF:202.103.224.10轉換成0000:0000:0000:0000:0000:FFFF:CA67:E00A。雙棧技術是指網(wǎng)絡設備同時使用IPv4和IPv6，即計算機既能使用IPv4網(wǎng)絡通信，也能使用IPv6網(wǎng)絡通信。01雙棧技術隧道技術是指在IPv6分組進入IPv4網(wǎng)絡時，在隧道的入口處（路由器）將IPv6分組封裝成IPv4分組；當IPv4分組離開IPv4網(wǎng)絡時，在隧道的出口處（路由器）再將IPv6分組取出轉發(fā)給目標節(jié)點02隧道技術協(xié)議翻譯技術是指相互翻譯IPv6報頭和IPv4報頭，實現(xiàn)IPv4/IPv6協(xié)議和地址的轉換。03協(xié)議翻譯技術單擊此處添加標題【知識準備】--IPv4-IPv6過渡機制【知識準備】--IPv4-IPv6過渡機制表2-9

3種過渡技術的對比過渡技術優(yōu)點缺點雙棧技術概念易于理解，網(wǎng)絡規(guī)劃相對簡單，在IPv6邏輯網(wǎng)絡中可以充分發(fā)揮IPv6的所有優(yōu)點節(jié)點設備要求較高，網(wǎng)絡升級改造將涉及網(wǎng)絡中的所有節(jié)點，增加了網(wǎng)絡的復雜度隧道技術非常容易實現(xiàn)，只要求在隧道的入口處和出口處進行修改，對其他部分沒有要求IPv4計算機與IPv6計算機不能直接通信，無法解決IPv4地址短缺的問題協(xié)議翻譯技術不需要進行IPv4、IPv6節(jié)點設備的升級改造IPv4節(jié)點訪問IPv6節(jié)點的實現(xiàn)方法比較復雜，網(wǎng)絡設備進行協(xié)議轉換、地址轉換的處理開銷較大，一般在其他互通方式無法使用的情況下使用步驟1：組建雙機互聯(lián)網(wǎng)絡，配置IPv6地址。啟動eNSP，新建拓撲，拓撲中只需要兩臺計算機，使用Auto方式進行設備連線，如圖2-8所示，兩臺PC的IPv6地址配置如圖2-9所示?！救蝿諏嵤渴謩优渲肐Pv6地址圖2-8

手動配置IPv6地址拓撲圖圖2-9手動配置IPv6地址【任務實施】手動配置IPv6地址圖2-10手動配置IPv6地址測試步驟2：測試。PC1切換到“命令行”選項卡，輸入“ping+空格+PC2的IPv6地址”，出現(xiàn)TTL值說明配置成功，兩臺計算機連通，如圖2-10所示。兩臺計算機同時配置IPv4地址，進行ping測試，兩臺計算機也可以連通，因為計算機同時開啟了IPv4和IPv6。【任務實施】手動配置IPv6地址【任務拓展】使用自動獲取方式配置IPv6地址組建圖2-11所示的網(wǎng)絡拓撲圖，PC1和AR1的GE0/0/0接口手動配置2001:10:10:10::/64網(wǎng)段的IPv6地址，PC2和AR1的GE0/0/1接口配置2001:10:10:20::/64網(wǎng)段的IPv6地址。其中，AR1的GE0/0/1接口的IPv6地址手動配置，并在AR1開啟IPv6動態(tài)主機配置協(xié)議（DynamicHostConfigurationProtocolforIPv6，DHCPv6），提供自動分配IPv6地址服務，PC2通過DHCP自動獲取IPv6地址。圖2-11

動態(tài)獲取IPv6地址的網(wǎng)絡拓撲圖步驟1：組建網(wǎng)絡拓撲。啟動eNSP，新建拓撲，拓撲中只需要2臺計算機和1臺AR2220路由器，使用Auto方式連接3臺設備。PC1和PC2的IPv6地址配置如圖2-12所示。圖2-12

PC1和PC2的IPv6地址配置【任務拓展】使用自動獲取方式配置IPv6地址（1）路由器開啟IPv6功能。<Huawei>//<>是用戶模式，[]是系統(tǒng)模式<Huawei>system-view//由用戶模式進入系統(tǒng)模式[Huawei]ipv6//開啟IPv6功能步驟2：配置路由器。路由器啟動后，雙擊路由器即可進入路由器“命令行”選項卡進行配置，具體配置如下:【任務拓展】使用自動獲取方式配置IPv6地址542301[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]quit//退出接口配置[Huawei]interfaceG0/0/01//配置AR1的GE0/0/1接口[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]ipv6enable//接口開啟IPv6功能[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]ipv6address2001:10:10:20::164//接口配置IPv6地址[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ipv6address2001:10:10:10::264//接口配置IPv6地址[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]ipv6enable //接口開啟IPv6功能[Huawei]interfaceG0/0/0 //配置AR1的GE0/0