任务二、小型企业办公网络IP地址规划及配置
一、情境描述
假设你是某企业分公司的网络管理员，该企业为你们分公司分配了一个C类地址块192.168.1.0/24。公司部门组成为：市场部100人之内，总经办在7-12人之间，工程部32-60人，财务部4-6人，后勤部22-30人，人事处3-4人。请你给出合理的IP地址分配方案，满足所有部门的需求并尽量节约IP地址资源，给出每个部门子网的子网地址和子网掩码。
二、知识储备
1．IPv4子网划分
1）子网划分的原因：两级IP地址不够灵活，IP地址空间没有全部利用。
2）子网划分是把IP地址中的主机号划分成子网号和主机号两部分，从而把一个大型网络划分成许多较小的子网（subnet）。
3）默认IP地址的结构：网络号+主机号，如192.168.1.100/24表示如下：
? 网络号：192.168.1 ? 网络地址：192.168.1.0 ? 主机号：100
? 主机地址：192.168.1.100 ? 广播地址：192.168.1.255
4）子网划分后的IP地址结构：网络号+子网号+主机号，如192.168.1.100/27表示如下：
? 子网号：96
? 子网地址：192.168.1.96 ? 子网掩码：255.255.255.224 ? （子网）主机号：4
? （子网）广播地址：192.168.1.127 5）子网划分是采用变子网掩码位来实现的，注意变子网掩码必须是连续的1位或者连续的0位。确定子网号，首先必须给定子网掩码。
例如：C类地址192.168.1.100 默认子网掩码：192.168.1.100/24
11111111．11111111．11111111．00000000 =255.255.255.0 可借1位主机：192.168.1.100/25
11111111．11111111．11111111．10000000 =255.255.255.128 可借2位主机：192.168.1.100/26
11111111．11111111．11111111．11000000 =255.255.255.192 可借3位主机：192.168.1.100/27
11111111．11111111．11111111．11100000 =255.255.255.224 可借4位主机：192.168.1.100/28
11111111．11111111．11111111．11110000 =255.255.255.240 可借5位主机：192.168.1.100/29
11111111．11111111．11111111．11111000 =255.255.255.248 可借6位主机：192.168.1.100/30
11111111．11111111．11111111．11111100 =255.255.255.252 注：各类网络可以用来再划分子网的位数为为主机的位数：A类有24位可以借，B类有16位可以借，C类有8位可以借。然而实际上不可以让主机位全部都借出来，因为IP地址中必须要有主
机位的部分，而且主机位部分剩下一位是没有意义的，所以在实际中可以借的位数是主机位数再减去2。也就是说：A类有24-2=22位可以借，B类有16-2=14位可以借，C类有8-2=6位可以借。
其中：IP地址192.168.1.100与子网掩码255.255.255.224相与
１１００００００．１０１０１０００．０００００００１．０１１００１００ ^１１１１１１１１．１１１１１１１１．１１１１１１１１．１１１０００００ １１００００００．１０１０１０００．０００００００１．０１１０００００
解答：首先根据IP地址，确定192.168.1.100/27这是C类地址的子网划分，它在最后8位的原主机位借了3位为网络号，共27位掩码位。共划分为23=8个子网，去掉全0和全1子网，有效子网6个，每个子网的主机位还剩下5位，因此每个子网主机数为25=32（包括网络地址和广播地址），那么具有这种掩码的网络地址一定是32的倍数。而网络地址是该子网IP地址的开始，广播地址是子网IP地址的结束，因此网络地址是比主机地址小的最大的32的倍数的数。比100小的32的倍数的最大数是96，所以网络地址是192.168.1.96。而广播地址就是下一个网络的网络地址减1。而下一个32的倍数是128，因此可以得到广播地址为192.168.1.127。所以192.168.1.100/27的网络范围为192.168.1.96~192.168.1.127。
192.168.1.100/27子网划分具体情况如表2-1所示：
表2-1 192.168.1.100/27子网划分情况 子网掩码借3位主机 111 00000=224 111 00000=224 111 00000=224 111 00000=224 111 00000=224 111 00000=224 111 00000=224 111 00000=224 IP主机范围 192.168.1.0~31 192.168.1.32~63 192.168.1.64~95 192.168.1.96~127 192.168.1.128~159 192.168.1.160~191 192.168.1.192~223 192.168.1.224~255 所在子网 000 00000 001 00000 010 00000 011 00000 100 00000 101 00000 110 00000 111 00000
2．IP地址规划原则
1）唯一性：一个IP网络中不能有两个主机采用相同的IP地址。
2）简单性：地址分配应简单易于管理，降低网络扩展的复杂性，简化路由表的款项。
3）连续性：连续地址在层次结构网络中易于进行路由汇总，大大缩减路由表，提高路由算法的效率。
4）可扩展性：地址分配在每一层次上都要留有余量，在网络规模扩展时能保证地址总结所需的连续性
5）灵活性：地址分配应具有灵活性，可借助可变长子网掩码技术（VLSM），以满足多种路由策略的优化，充分利用地址空间
主机范围 000 00000~000 11111（0~31） 001 00000~001 11111（32~63） 010 00000~010 11111（64~95） 011 00000~011 11111（95~127） 100 00000~100 11111（128~159） 101 00000~101 11111（160~191） 110 00000~110 11111（192~223） 111 00000~111 11111（224~255） 三、任务实施
1．子网划分举例：
某个单位分配了一个C类地址：200.100.10.0。根据本单位情况，假设需要5个子网，每个子网有25台主机。请问应该如何划分：
1）对于子网划分，首先要确定子网号，要从最后8位中分出几位作为子网地址。
? 本题中根据要求需要5个子网，假设子网号n位 ? 因为2n>=5，所以n>=3（n可取值3，4，5，6，7）
2）其次是确定每个子网的主机数，检查剩余的位数能否满足每个子网中主机台数的要求
? 本题中要求每个子网有25台主机。因为当子网位为n（n可取值3，4，5，6，7）时 ? 每个子网的主机数为2（8-n）－2
? 因此2（8-n）－2>=25，所以n<=3（n可取值1，2，3）。 3）综合上面两个必要条件
? 首先满足子网数限制n>=3 ? 同时满足主机数限制n<=3 ? 所以n=3 （n必须等于3）
? 子网掩码为11111111.11111111.11111111.11100000000=255.255.255.224 4）子网地址可在32、64、96、128、160、192共6个子网上任意选择5个子网。
? 200.100.10.32~200.100.10.63 ? 200.100.10.64~200.100.10.95 ? 200.100.10.96~200.100.10.127 ? 200.100.10.128~200.100.10.159 ? 200.100.10.160~200.100.10.191 ? 200.100.10.192~200.100.10.223
2．任务解析
假设你是某企业分公司的网络管理员，该企业为你们分公司分配了一个C类地址块192.168.1.0/24。公司部门组成为：市场部100人之内，总经办在7-12人之间，工程部32-60人，财务部4-6人，后勤部22-30人，人事处3-4人。请你给出合理的IP地址分配方案，满足所有部门的需求并尽量节约IP地址资源，给出每个部门子网的子网地址和子网掩码。
第一步：计算公司需要IP地址数与分配的IP地址数是否够分配，分公司总共获得地址范围是192.168.1.1~192.168.1.254总计254个可用地址。公司需求最大的IP地址数为：
100+12+60+6+30+4=212<254-12=242 //此处证明地址还是够分配的
注：254-12是因为公司有6个部门，每个部门是一个子网地址和一个广播地址2*6=12。
第二步：每个部门需要的IP地址数分析，计算需要的子网位和主机位，图表2-2所示
表2-2计算需要的子网位和主机位 市场部：100人之内 总经办：7-12 工程部：32-60人 财务部：4-6人 后勤部：22-30人 人事部：3-4人 222222（8-n）（8-n）（8-n）（8-n）（8-n）（8-n）－2>=100，n=1 －2>=12，n=4 －2>=60，n=2 －2>=6，n=5 －2>=30，n=3 －2>=4，n=5 子网号：1位 子网号：4位 子网号：2位 子网号：5位 子网号：3位 子网号：5位 新主机号：7位 新主机号：4位 新主机号：6位 新主机号：3位 新主机号：5位 新主机号：3位 第三步：确定IP分配方案，为避免IP的重复分配现象。一个简单的方法就是从大的子网到小的子网的IP地址分配原则来分配。如表2-3所示。
表2-3 IP分配方案
部门 市场部 工程部 子网号 10000000 11000000 划分的子网 0~127，128~255 0~63，64~127，128~191，192~255 0~31，32~63，64~95，96~127， 后勤部 11100000 128~159，160~191，192~223，224~255 0~15，16~31，32~47，48~63， 总经办 11110000 64~79，80~95，96~111，112~127， 192.168.1.1224~239 192.168.1.192~223 主机号 192.168.1.0~127 192.168.1.128~191 128~143，144~159，160~175，176~191 192~207，208~223，224~239，240~255 0~7，8~15，16~23，24~31， 财务部 11111000 32~39，40~47，48~55，56~63 64~71，72~79，80~87，88~95 96~103，104~111，112~119，120~127 128~135，136~143，144~151，152~159 人事部 11111000 160~167，168~175，176~183，184~191 192~199，200~207，208~215，216~223 224~231，232~239，240~247，248~255 第四步：列出规划结果，如表2-4所示
表2-4 IP规划结果 部门 市场部 工程部 后勤部 总经办 财务部 人事部 子网地址 192.168.1.0 192.168.1.128 192.168.1.192 192.168.1.224 192.168.1.240 192.168.1.248 地址范围 192.168.1.0~192.168.1.127 192.168.1.128~192.168.1.191 192.168.1.192~192.168.1.223 192.168.1.224~192.168.1.239 192.168.1.240~192.168.1.247 192.168.1.248~192.168.1.255 子网掩码 255.255.255.128 255.255.255.192 255.255.255.224 255.255.255.240 255.255.255.248 255.255.255.248 192.168.1.248~255 192.168.1.240~247 四、归纳总结
1．C类地址均衡子网划分总结
1）给定一个C类地址：24位网络号＋8位主机号，如：192.168.1.100/24。 2）进行子网划分：
? 网络号不变：24位，如：192.168.1。
? 原主机号＝子网号＋新的主机号＝8位，如：192.168.1.100/27。
n
3）假设子网号n位，则新的主机号（8-n）位，则对应的子网数目为：2个，每个子网的
（8-n）（8-n）
IP地址数为2，每个子网可用的IP地址数为2－2。
4）原C类地址空间=子网数×每个子网的IP地址数，即256＝ 2n × 2（8-n）＝256。 5）原C类地址空间=256＝子网掩码的最后一字节的值＋子网的IP地址数。 2．IP地址规划的步骤
1）获得网络最大子网数量与最大主机数； 2）设计基本网络地址结构； 3）计算子网络掩码；
4）计算网络地址、广播地址与主机地址。
五、任务思考
1．某网络地址块192.168.4.0中有A、B、C、D和E共计5台主机，IP地址及掩码如表2-5所示。
表2-5
主机 A B C D E
IP地址 192.168.4.112 192.168.4.120 192.168.4.161 192.168.4.176 192.168.4.222 子网掩码 255.255.255.224 255.255.255.224 255.255.255.224 255.255.255.224 255.255.255.224 1）5台主机A、B、C、D、E分属几个网段？哪些主机位于同一网段？ 2）主机D的网络地址为多少？
3）若要加入第六台主机F，使它能与主机E属于同一网段，其IP地址范围是多少？ 4）若要使主机 A，B，C，D ，E在这个网上都能直接相互通信，可采取什么办法？
5）不改变 A 主机的物理位置，将其 IP 地址改为 192.155.12.168，试问它的直接广播地址和本地广播地址各是多少？若使用本地广播地址发送信息，请问哪些主机能够收到？
2．校园网在进行IP地址部署时，给某基层单位分配了一个C类地址块192.168.110.0/24，该单位的计算机数量分布如表2-6所示。要求各部门处于不同的网段，请将表2-7中的（1）～（8）处空缺的主机地址（或范围）和子网掩码填写完整，写出解答步骤。
表2-6
部门 教师机房 教研室A 教研室B 教研室C 主机数量 100台 32台 20台 25台 表2-7
部门 教师机房 教研室A 教研室B 教研室C 可分配的地址范围 192.168.110.1～（1） （2） （3） （4） 子网掩码 （5） （6） （7） （8） 参考答案： （1）192.168.110.126 组合1：
（2）192.168.110.129-192.168.110.190 （3）192.168.110.193-192.168.110.222 （4）192.168.110.225-192.168.110.254 组合2：
（2）192.168.110.129-192.168.110.190 （3）192.168.110.225-192.168.110.254 （4）192.168.110.193-192.168.110.222 组合3：
（2）192.168.110.193-192.168.110.254 （3）192.168.110.129-192.168.110.158