HCIE | 子网编址及子网划分详解

IP地址可以看作是一个用来标识网络设备所属的位置信息的参数，有点像电话号码的意思（电话有国家代码+区号+子区号+号码= +86 029 89187787），IP地址的表示方式为点分十进制方式，那么IP编址是指通过合理的方式将IP地址划分的更加有序准确，方便后期做一些路由汇总、聚合操作。

IP报文头部格式

IP报文头部信息用于指导网络设备对报文进行路由和分片。同一个网段内的数据转发通过链路层即可实现，而跨网段的数据转发需要使用网络设备的路由功能。分片是指数据包超过一定长度时，需要被划分成不同的片段使其能够在网络中传输。

IP报文头部长度为20到60字节，报文头中的信息可以用来指导网络设备如何将报文从源设备发送到目的设备。

IP报文主要参数值含义

DS Field

标记IP报文优先级（QOS时会使用提供差分服务模型，实现网络流量优化）

Identification、flags、Fra

分片标识符（报文超过接口最大MTU值需要进行分片，而它标识着分片的参数值

Time to Live

TTL 生存时间 255<=1(TTL=0认为报文失效，无法再次传递出去)

作用：

• 1、表示数据包在网络中传递的距离
• 2、防止数据包在三层网络出现环路风险
• 3、取值为（0-255），没经过一次路由TTL减一，0为不可达。

Protocol ID

用于表示IP的上层传输层协议的类别。

常用协议ID：

• 1、ICMP=1
• 2、TCP=6
• 3、UDP=17
• 4、OSPF=89

Source IP Address Destination IP Address

源和目的IP地址是分配给主机的逻辑地址，用于在网络层标识报文的发送方和接收方。根据源和目的IP地址可以判断目的端是否与发送端位于同一网段，如果二者不在同一网段，则需要采用路由机制进行跨网段转发。

IP地址分类及地址范围

A类地址

规定前8Bit为网络位，其中高第1bit为0，即0000 0000，后24bit为主机位，可提供IP数为2^24，可用地址数量为(2^24)-2

B类地址

规定前16Bit为网络位，其中高第1bit为1，即1000 0000，后16bit为主机位，可提供IP数为2^16，可用地址数量为(2^16)-2

C类地址

规定前24Bit为网络位，其中高第1,2bit为11，即1100 0000，后8bit为主机位，可提供IP数为2^8，可用地址数量为(2^8)-2;

D类地址

作为组播IP地址，其中高第1,2,3bit为111，即1110 0000

E类地址

作为保留地址，其中高第1,2,3,4bit为1111，即1111 0000

IP地址类型

私网地址

不能被公网路由，仅作为局域网地址，在局域网内通信

• A类私有地址 10.0.0.0--10.255.255.255
• B类私有地址 172.16.0.0--172.31.255.255
• C类私有地址192.168.0.0--192.168.255.255

保留地址

• 127.0.0.0---127.255.255.255 测试地址，用于测试TCP/IP协议是否正常
  • ping 127.0.0.1时，数据封装ICMP,封装IP但不封装MAC，原因是127.0.0.1是测试本设备的TCP/IP协议，并不会由物理端口发送出去。
• 0.0.0.0 特殊地址 不可用
  • 在路由协议中此地址不可配置到接口上，表示默认路由，代表所有网段
  • 表示一个无效IP地址，DHCP时，主机没有配置IP时使用0.0.0.0,封装在IP层的S.IP位置
• 255.255.255.255 全向广播地址IP
  • 某些协议需要通过广播方式泛洪报文寻址（如DHCP需要泛洪广播报文找DHCP服务器）
• 169.254.0.0
  • 临时地址，用于DHCP客户端没有获取不到地址时，系统会自动获取一个临时地址

子网掩码

作用：区分IP地址的网络位和主机位

• A类标准掩码：255.0.0.0
• B类标准掩码：255.255.0.0
• C类标准掩码：255.255.255.0

VLSM可变长子网掩码

作用：用来提高IP子网中IP地址的利用率

实现：通过借用主机位的方式，增加网络号的个数，从而实现将子网进一步在分割。

网关

作用：用来转发来自不同网段的数据包

部署时间及位置：

• 在同一广播域内的同网段主机不需要配置网关，在不同广播域内的不同网段主机需要配置网关。
• 通常网关位于核心DHCP服务器或SVI转发