一、IP地址
1、IP地址的定义
现在有2种IP地址，IPv4和IPv6。IPv4是当前广泛使用的，IPv6是正在扩展中的。
IPv4有32位正整数的二进制表示。
例如：
IP不是以主机的个数来配置的，而是根据设备上的网卡（NIC）进行配置，每一块网卡都会设置一个或多个IP地址。
一个路由器可以包含多个IP地址
2、IPv4的分类编址方法
- 网络层如何识别一个设备的信息，就像人一样，有身份证来查。
-
网络号和主机号管理的方式
A、B、C类地址都是单播地址，只有单播地址可以分配给网络中的主机（或路由器）的各接口。
主机号为“全0”的地址是网络地址，不能分配给主机（或路由器）的各接口。
主机号为“全1”的地址是广播地址，不能分配给主机（或路由器）的各接口。
随着更多的中小网络加入因特网，IPv4分类编址方法不够灵活、容易造成大量IPv4地址资源浪费的 缺点就暴露出来了。分类编址方法不够灵活且容易造成大量地址浪费，划分子网编址方法对其进行改进 （“打补丁”）。
- 与IPv4地址类似，子网掩码也是由32比特构成的。
- 用左起多个连续的比特1对应IPv4地址中的网络号和子网号；
- 之后的多个连续的比特0对应IPv4地址中的主机号。
3、IPv4划分子网编址的方法
3.1、确定需求
- 子网数量：需要划分多少个子网。
- 每个子网的主机数量：每个子网需要支持多少台设备。
3.2、 了解IP地址和子网掩码
-
IP地址：由网络号和主机号组成。
-
子网掩码：用于区分网络号和主机号，由连续的
1和0组成。- 例如，
255.255.255.0（或/24）表示前24位是网络号，后8位是主机号。
- 例如，
3.3、 选择子网掩码
-
根据子网数量和每个子网的主机数量选择合适的子网掩码。
-
使用公式计算：
- 子网数量：
2^n，其中n是子网掩码中借用的主机位数。 - 主机数量：
2^m - 2，其中m是剩余的主机位数（减去2是因为网络地址和广播地址不能用于主机）。
- 子网数量：
3.4、 划分子网的步骤
示例：将 192.168.1.0/24 划分为4个子网，每个子网至少支持50台主机。
-
确定子网数量：
- 需要4个子网，
2^2 = 4，所以需要借用2位主机位。
- 需要4个子网，
-
确定新的子网掩码：
- 原掩码为
/24，借用2位后，新掩码为/26（24 + 2）。 - 子网掩码为
255.255.255.192。
- 原掩码为
-
计算每个子网的地址范围：
-
每个子网的主机位数为
32 - 26 = 6，每个子网支持2^6 - 2 = 62台主机。 -
子网地址范围：
- 子网1：
192.168.1.0/26（192.168.1.0到192.168.1.63） - 子网2：
192.168.1.64/26（192.168.1.64到192.168.1.127） - 子网3：
192.168.1.128/26（192.168.1.128到192.168.1.191） - 子网4：
192.168.1.192/26（192.168.1.192到192.168.1.255）
- 子网1：
-
-
分配子网：
- 将每个子网分配给不同的部门或用途。
4、IPv4地址的无分类编址方法
IPv4地址的无分类编址方法（Classless Inter-Domain Routing，CIDR）是一种灵活的地址分配方式，用于替代传统的分类编址（Classful Addressing）。CIDR通过可变长度子网掩码（VLSM）实现更高效的地址分配，减少浪费。
4.1、关键概念
-
CIDR表示法：
- 格式：
IP地址/前缀长度 - 示例：
192.168.1.0/24，表示前24位为网络部分，后8位为主机部分。
- 格式：
-
前缀长度：
- 表示网络部分的位数，决定了网络的大小。
- 前缀长度越长，网络越小，主机数量越少。
-
子网掩码：
- 用于区分网络和主机部分。
- 示例：
/24对应的子网掩码为255.255.255.0。
-
地址块大小：
- 可用主机数 = 2(32−前缀长度)−22(32−前缀长度)−2（减去网络地址和广播地址）。
- 示例：
/24有256个地址，254个可用主机。
4.2、优点
- 高效利用地址：减少地址浪费。
- 灵活分配：适应不同规模的网络需求。
- 路由聚合：简化路由表，提高效率
二、超网
构造超网（Supernetting）是将多个连续的较小网络合并为一个更大的网络的过程。这一过程通常用于减少路由表中的条目数量，从而优化路由效率。
1、合并子网的核心计算步骤
-
确认子网的连续性：
- 子网的地址范围必须是连续的。
- 例如，
192.168.0.0/24和192.168.1.0/24是连续的。
-
检查子网的前缀长度：
- 所有子网的前缀长度必须相同。
- 例如，
/24的子网只能与其他/24的子网合并。
-
确定合并后的前缀长度：
- 合并后的前缀长度比原子网的前缀长度更短。
- 每减少1位前缀长度，网络规模扩大一倍。
- 公式：新前缀长度=原子网前缀长度−log2(子网数量)新前缀长度=原子网前缀长度−log2(子网数量)
-
验证二进制对齐：
- 子网的地址范围必须在二进制边界上对齐。
- 例如，
192.168.0.0/24和192.168.1.0/24可以合并，因为它们在二进制边界上对齐。
-
计算合并后的网络地址：
- 合并后的网络地址是第一个子网的网络地址。
- 例如，
192.168.0.0/24和192.168.1.0/24合并为192.168.0.0/23。
-
验证合并后的地址范围：
- 确保合并后的地址范围覆盖所有原子网的地址范围。
2、合并子网的具体计算方法
示例 1：合并两个 /24 子网
- 子网1：
192.168.0.0/24 - 子网2：
192.168.1.0/24
步骤：
-
确认连续性：
192.168.0.0/24的范围是192.168.0.0到192.168.0.255。192.168.1.0/24的范围是192.168.1.0到192.168.1.255。- 两个子网是连续的。
-
检查前缀长度：
- 两个子网的前缀长度均为
/24。
- 两个子网的前缀长度均为
-
确定合并后的前缀长度：
-
子网数量为 2，因此：
新前缀长度=24−log2(2)=24−1=23新前缀长度=24−log2(2)=24−1=23 -
合并后的前缀长度为
/23。
-
-
验证二进制对齐：
-
将
192.168.0.0和192.168.1.0转换为二进制：192.168.0.0：11000000.10101000.00000000.00000000192.168.1.0：11000000.10101000.00000001.00000000
-
前23位相同，符合二进制对齐。
-
-
计算合并后的网络地址：
- 合并后的网络地址是第一个子网的网络地址：
192.168.0.0/23。
- 合并后的网络地址是第一个子网的网络地址：
-
验证地址范围：
192.168.0.0/23的范围是192.168.0.0到192.168.1.255，覆盖了两个子网。
结果：
- 合并后的超网：
192.168.0.0/23。
示例 2：合并四个 /25 子网
- 子网1：
192.168.0.0/25 - 子网2：
192.168.0.128/25 - 子网3：
192.168.1.0/25 - 子网4：
192.168.1.128/25
步骤：
-
确认连续性：
- 四个子网的地址范围是连续的。
-
检查前缀长度：
- 所有子网的前缀长度均为
/25。
- 所有子网的前缀长度均为
-
确定合并后的前缀长度：
-
子网数量为 4，因此：
新前缀长度=25−log2(4)=25−2=23新前缀长度=25−log2(4)=25−2=23 -
合并后的前缀长度为
/23。
-
-
验证二进制对齐：
-
将
192.168.0.0和192.168.1.128转换为二进制：192.168.0.0：11000000.10101000.00000000.00000000192.168.1.128：11000000.10101000.00000001.10000000
-
前23位相同，符合二进制对齐。
-
-
计算合并后的网络地址：
- 合并后的网络地址是第一个子网的网络地址：
192.168.0.0/23。
- 合并后的网络地址是第一个子网的网络地址：
-
验证地址范围：
192.168.0.0/23的范围是192.168.0.0到192.168.1.255，覆盖了四个子网。
结果：
- 合并后的超网：
192.168.0.0/23。
三、路由聚合
1. 定义
路由聚合通过将多个连续的子网合并为一个更大的网络地址块，减少路由表中的条目数量。将多个路由条目合并为一个更通用的条目。
2. 目的
减少路由表大小：降低内存和CPU消耗。
提高路由效率：加快路由查找速度。
简化网络管理：降低配置和维护复杂度。
3. 工作原理
CIDR（无类别域间路由）：支持将多个IP地址块合并为一个。
最长前缀匹配：路由器根据最长匹配原则选择最佳路由。
4.示例解析过程
5.如何判断是子网还是超网
- 先判断该网段的类型，是A类、B类、C类网络
- 默认A类子网掩码的位数是8，B类子网掩码的位数是16，C类⼦网掩码的位数是24
- 然后判断子网掩码的位数
- 比默认子网掩码多，就是子网
- 比默认子网掩码少，就是超网
6、区分超网和路由聚合
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