【正文】 請求：建立 IP 地址和 MAC 地址的映射關(guān)系。 RIP 以外的其他路由協(xié)議使用多播傳輸路由信息，這也會(huì)被交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)（ Flooding）。利用 TCP/IP 協(xié)議棧通信時(shí)，除了前面出現(xiàn)的 ARP 外，還有可能 需要發(fā)出 DHCP、 RIP 等很多其他類型的廣播信息。但是事實(shí)上，數(shù)據(jù)幀卻傳遍整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致所有的計(jì)算機(jī)都收到了它。交換機(jī) 5A B 14 也還會(huì) Flooding。假設(shè)，計(jì)算機(jī) A 需要與計(jì)算機(jī) B 通信。 本來，二層交換機(jī)只能構(gòu)建單一的廣播域，不過使用 VLAN 功能后，它能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)分割成多個(gè)廣播域。 VLAN 所指的 LAN 特指使用路由器分割的網(wǎng)絡(luò) 也就是廣播域。這個(gè)公司需要 6 個(gè)子網(wǎng)。 （ 10） 在剩下的子網(wǎng)中地址的范圍可用類似的方法求出。最后一個(gè)地址是 。 （ 7） 每個(gè)子網(wǎng)中的地址數(shù)是 25（ 5 是 0 的個(gè)數(shù)）或 32。 （ 3） 子網(wǎng)掩碼中 1 的個(gè)數(shù)是 27（ 24+3）。 （ 2） 公司需要 6 個(gè)子網(wǎng)。 我們可以看個(gè)例子： 某個(gè)公司分到的地址是 （ C 類）。最后一個(gè)子網(wǎng)的最后一個(gè)地址是這個(gè)地址段的最后一個(gè)地址。然后我們加上每一個(gè)子網(wǎng)的地址數(shù)就可得出最后一個(gè)地址。 3. 找出每一個(gè)子網(wǎng)的地址范圍 11 在確定好子網(wǎng)掩碼后，網(wǎng)絡(luò)管理員就能找出每一個(gè)子網(wǎng)的地址范圍。下面的一些規(guī)則可幫助我們很容易地找出子網(wǎng)掩碼： （ 1） 找出默認(rèn)掩碼中的 1 的個(gè)數(shù)。作出決定所根據(jù)的幾個(gè)因素是：場所的物理位置（建筑物和樓層的數(shù)目）、部門數(shù)、每一個(gè)子網(wǎng)需要的主機(jī)數(shù)，等等。故在每一個(gè)子網(wǎng)內(nèi)有效的主機(jī)地址數(shù)是 2N2。 計(jì)算子網(wǎng)掩碼中 0 的個(gè)數(shù)就可找出每一個(gè)子網(wǎng)的地址數(shù)。 （ 2） 若掩碼中的字節(jié)是 0，就在地址中用 0 代替這個(gè)字節(jié)。 計(jì)算子網(wǎng)地址 只要給出了 IP 地址，我們就可以對地址進(jìn)行掩碼運(yùn)算，從而找出子網(wǎng)地址。 子網(wǎng)掩碼規(guī)則 在使用掩碼的初期可以使用不連續(xù)子網(wǎng)掩碼。網(wǎng)絡(luò)掩碼是用來找出地址段的第一個(gè)地址，也就是網(wǎng)絡(luò)地址。這有點(diǎn)像我們公司里的電話號(hào)碼?，F(xiàn)在我們有三個(gè)級：主網(wǎng)、子網(wǎng)和主機(jī)。但是，當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá) R1 后，對 IP地址的解釋卻改變了。 8 對這個(gè)問題的一種解決方法是劃分子網(wǎng)，即把一個(gè)網(wǎng)絡(luò)再為更小的一些網(wǎng)絡(luò)，稱為子網(wǎng)。還應(yīng)當(dāng)注意到，網(wǎng)絡(luò)地址是這個(gè)地址段的第一個(gè)地址；在網(wǎng)絡(luò)地址中，主機(jī)部分是全 0。例如，想象有一個(gè)機(jī)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)地址是 （ B 類地址）。 廣播不允許在全局級進(jìn)行。在全局級，不同網(wǎng)絡(luò)上的一些主機(jī)可構(gòu)成一個(gè)組，并被指派一個(gè)多播地 址。如果某個(gè)系統(tǒng)（通常是個(gè)主機(jī)）有 7 個(gè)多播地址，就表示它屬于 7 個(gè)不同的組。多播通信就是從單個(gè)的源端把數(shù)據(jù)包發(fā)送到一組目的端。在Inter 上的所有系統(tǒng)必須至少有一個(gè)唯一的單播地址。見表 14。另一個(gè)示例就是客戶進(jìn)程（運(yùn)行著的程序）用環(huán)回地址發(fā)送數(shù)據(jù)包給同樣機(jī)器上的服務(wù)器進(jìn)程。 4． 環(huán)回地址 第一個(gè)字 節(jié)等于 127 的 IP 地址用作環(huán)回地址，這個(gè)地址用來測試機(jī)器的 TCP/IP 協(xié)議是否安裝正常。一個(gè)主機(jī)若想把報(bào)文發(fā)送給所有其他主機(jī)，就可使用這樣的地址作為數(shù)據(jù)包中的目的地址。要注意，這個(gè)地址在 IP 數(shù)據(jù)包中只能用作目的地址。 如：主機(jī) 所在的網(wǎng)絡(luò)地址為 ； 所在的網(wǎng)絡(luò)地址為。當(dāng)用掩碼和地址段中的一個(gè)地址按 位相“與”（ AND）時(shí)，就可得出該地址段的第一個(gè)地址（網(wǎng)絡(luò)地址）。即一個(gè)多播組的組號(hào)。一般大單位和大公司營建的網(wǎng)絡(luò)使用 B 類地址。這樣在一個(gè)互連網(wǎng)絡(luò)內(nèi)可能會(huì)有 126 個(gè) A 類網(wǎng)絡(luò) (網(wǎng)絡(luò)號(hào) 1— 126，號(hào)碼 0 和 127 保留 )，而每一個(gè) A 類網(wǎng)絡(luò)中允許有 1600 萬個(gè)節(jié)點(diǎn)。 B類地址占據(jù)了整個(gè)地址空間的 1/4，這也是一個(gè)缺陷。見圖 12。 假如某個(gè)網(wǎng)絡(luò)不想加入到 公用的 Inter 中去，那么它可以用強(qiáng)制規(guī)定的形式來選擇其IP 地址。在 20世紀(jì) 90 年代中期，一種叫做無分類編址的新的體系出現(xiàn)了，這種體系將最終代替原來的體系。這就是說，一個(gè) 32 位的地址要用 8 個(gè)十六進(jìn) 制數(shù)字來表示。圖 11 表示了點(diǎn)分十進(jìn)制的 IP 地址。 1. 二進(jìn)制表示法 在二進(jìn)制表示法中， IP 地址表現(xiàn)為 32 位。 現(xiàn)在采用的 IP 協(xié)議版本為 IPv4， IPv4 使用 32 位地址，這表示地址空間是 232，或 4,294，967,296（超過 40 億）。但是，如果一個(gè)設(shè)備通過兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)與 Inter 相連，那么這個(gè)設(shè)備就有兩個(gè) IP 地址。 Inter 協(xié)議地址 (簡稱 IP 地址 )對網(wǎng)上某個(gè)節(jié)點(diǎn)來說是一個(gè)邏輯地址。我們要想理解 IP地址的真正應(yīng)用，首先要理解 IP 地址與子網(wǎng)掩碼的常識(shí)。談到因特網(wǎng)， IP 地址就不能不提，因?yàn)闊o論是從學(xué)習(xí)還是使用因特網(wǎng)的角度來看， IP 地址都是一個(gè)十分重要的概念， Inter 的許多服務(wù)和特點(diǎn)都是 IP 地址體現(xiàn)出來的，而 IP 地址 和子網(wǎng)掩碼的設(shè)置，更是每個(gè)人事網(wǎng)絡(luò)工作的人必須具備的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)，只有理解了 IP 地址和子網(wǎng)掩碼的真正含義，才能得心應(yīng)手的管理一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。這好象在電話系統(tǒng)中，每一個(gè)電話用戶都有唯一的電話號(hào)碼（如果我們把國家碼和地區(qū)碼都看成是這個(gè)標(biāo)志系統(tǒng)的一部 分）。在 Inter 上的兩個(gè)設(shè)備永遠(yuǎn)不會(huì)有相同的地址。如果協(xié)議使用 N位來定義地址，那么地址空間就是 2n，因?yàn)槊恳粋€(gè)位可以有兩種不同的值（ 1 或 0）。 IP 地址的表示方法 IP 地址有三種常用的表示方法：二進(jìn)制表示法、點(diǎn)分十進(jìn)制表示法和十六進(jìn)制表示法。下面是二進(jìn)制 IP 地址的示例： 01110101 10010101 00011101 11101010 2 2. 點(diǎn)分十進(jìn)制表示法 為了使 32 位地址更加簡潔和更容易閱讀， Inter 的地址通常寫成小數(shù)點(diǎn)將各字節(jié)分隔開的形式。每一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)字等效于四個(gè)位。這種體系結(jié)構(gòu)叫做分類編址?！胺诸悺钡母拍钣兄诶斫狻盁o分類”的概念。 IP 地址可分成五類，即 A 類、 B 類、 C 類、 D 類和 E 類。 A B C D E 圖 13 地址空間的占用情況 從圖 13 中可以看出， A 類地址占據(jù)了整個(gè)地址空間的一半，這是設(shè)計(jì)中的一個(gè)缺 陷。 表 11 類 地址數(shù) 百分?jǐn)?shù) A 231=2,147,483,648 50% B 230=1,073,741,824 25% C 229=536,870,912 % D 228=268,435,456 % E 228=268,435,456 % 如圖 14 所示， A 類地址的最高位 0 和隨后的 7 位是網(wǎng)絡(luò)號(hào)部分，剩下的 24 位表示網(wǎng)內(nèi)主圖 12 IP 地址介紹 4 機(jī)號(hào)。這樣，在某種互連環(huán)境下可能會(huì)有大約 16000 個(gè) B 類網(wǎng)絡(luò)，而每個(gè) B 類網(wǎng)絡(luò)中可以有 65000 多個(gè)節(jié)點(diǎn)。 D 類地址的最高四位為 1110，表示多播地址。 圖 14 IP 地址的分類 網(wǎng)絡(luò)掩碼和默認(rèn)掩碼 網(wǎng)絡(luò)掩碼是一個(gè) 32 位數(shù)。 表 13 特殊地址 特殊地址 網(wǎng)絡(luò)位 主機(jī)位 源地址或目的地址 網(wǎng)絡(luò)地址 特寫的 全 0 都不是 直接廣播地址 特寫的 全 1 目的地址 受限廣播地址 全 1 全 1 目的地址 環(huán)回地址 127 任意 目的地址 1． 網(wǎng)絡(luò)地址 對于 A、 B、 C 類地址中的第一個(gè)地址定義了該主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)地址。所有的主機(jī)都會(huì)收到具有這種類型目的地址的數(shù)據(jù)包。 3． 受限廣播地址 在 A、 B、 C 類地址中，若網(wǎng)絡(luò)位和主機(jī)位都是全 1（ 32 位），即 ，則這個(gè)地址用于定義在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)上的廣播地址。 如：主機(jī)可以發(fā)送使用全 1 目的 IP 地址的數(shù)據(jù)包，在該網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備都接收和處理這個(gè)數(shù)據(jù)包。例如，像“ PING”這樣的應(yīng)用，可以發(fā)送把環(huán)回地址作為目的地址的數(shù)據(jù)包，以便測試 IP 軟件能否接收和處理數(shù)據(jù)包。這些地 址或者用在隔離的情況下，或者用在網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換技術(shù)中。單播通信就是從單個(gè)的源端將數(shù)據(jù)包發(fā)送到單個(gè)的目的端。 多播通信是一對多的。在 Inter 上的系統(tǒng)可以有一個(gè)或多個(gè) D 類多播地址（除了它的一個(gè)或多個(gè)單播地址外）。在本地級，局域網(wǎng)上的一些主機(jī)可構(gòu)成一個(gè)組，并被指派一個(gè)多播地址。我們已經(jīng)看到在本地級使用的兩個(gè)廣播地址：受限廣播地址（全 1）和直接廣播地址（主機(jī)位全 1）。然而在很多情況下，這兩級層次結(jié)構(gòu)還不夠用。剩下的位定義這個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的不同地址。這個(gè)機(jī)構(gòu)只有一個(gè)擁有很多主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)。發(fā)送給主機(jī) 的數(shù)據(jù)仍到達(dá)路由器 R1。 三級層次結(jié)構(gòu) 增加子網(wǎng)就在 IP 編址系 統(tǒng)中產(chǎn)生了一個(gè)中間級的層次。 圖 17 不劃分子網(wǎng)和劃分子網(wǎng)的地址 9 現(xiàn)在 IP 數(shù)據(jù)包的路由選擇就包含三個(gè)步驟：主網(wǎng)、子網(wǎng)和主機(jī)。 子網(wǎng)掩碼 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)沒有劃分子網(wǎng)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)掩碼就已經(jīng)被使用了。網(wǎng)絡(luò)掩碼產(chǎn)生了網(wǎng)絡(luò)地址，子網(wǎng)掩碼則產(chǎn)生子網(wǎng)地址。 例如： 11111111 11111111 11110000 00000000（即 ）是合法的子網(wǎng)掩碼，而 11111111 11111111 11000011 00000000（即 ）是非法的子網(wǎng)掩碼。 若主機(jī)地址是 ，而子網(wǎng)掩碼是 ，則求子網(wǎng)地址的過程如下： 我們對主機(jī)地址和子網(wǎng)掩碼進(jìn)行與操作 主機(jī)地址 10001000 00101101 00100010 00111000 子網(wǎng)掩碼 11111111 11111111 11110000 00000000 子網(wǎng)地址 10001000 00101101 00100000 00000000 子網(wǎng)地址是： 2. 快捷的方法 若子網(wǎng)掩碼是連續(xù)的，我們就可以使用快捷的方法，我們要使用的三條規(guī)則是： （ 1） 若掩碼中的字節(jié)是 255，就復(fù)制這個(gè)字節(jié)到地址中。例如，在上例中，額外的 1 的個(gè)數(shù)為 4，因此，子網(wǎng)數(shù)是 23＝ 8。每一 個(gè)子網(wǎng)中的最后一個(gè)地址（即主機(jī)位全 1）保留在子網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行受限廣播地址之用。 1. 決定子網(wǎng)數(shù) 設(shè)計(jì)的第一步是確定這個(gè)機(jī)構(gòu)需要的子網(wǎng)數(shù)。 2. 找出子網(wǎng)掩碼 第二步就是要找出連續(xù) 的子網(wǎng)掩碼。 （ 4） 找出 0 的個(gè)數(shù)，它等于從 32 減去步驟 3 得出的 1 的個(gè)數(shù)。第一個(gè)子網(wǎng)的第一個(gè)地址是這個(gè)地址段的第一個(gè)地址。 第二種方法是從最后一個(gè)子網(wǎng)開始。對這個(gè)子網(wǎng)重復(fù)以上過程。 分析過程： （ 1） 默認(rèn)掩碼中的個(gè)數(shù)是 24（ C 類）。子網(wǎng)掩碼中需要有 3 個(gè) 1。 （ 6） 子網(wǎng)數(shù)是 8。 b. 計(jì)算這個(gè)子網(wǎng)的最后一個(gè)地址可在這個(gè)地址上加 31（每一個(gè)子網(wǎng)的地址數(shù)是 32，但我們只能加 31）。得出 。 5． 某個(gè)公司分到的地址是 （ C 類 ） 。 LAN 可以是由少數(shù)幾臺(tái)家用計(jì)算機(jī)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，也可以是數(shù)以百計(jì)的計(jì)算機(jī)構(gòu)成的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)。嚴(yán)格 地說，并不僅僅是廣播幀，多播幀（ Multicast Frame）和目標(biāo)不明的單播幀（ Unknown Unicast Frame）也能在同一個(gè)廣播域中暢行無阻。 圖 21 中，是一個(gè)由 5 臺(tái)二層交換機(jī)（交換機(jī) 1～ 5）連接了大量客戶機(jī)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。接著，交換機(jī) 2 收到廣播幀后也會(huì) Flooding。也就是說：只要計(jì)算機(jī) B 能收到就可以了。 也許人們會(huì)有這樣的問題：廣播信息是這樣經(jīng)常發(fā)出的嗎？廣播信息真是那么頻繁出現(xiàn)的嗎？ 答案是：是的！實(shí)際上，廣播幀會(huì)非常頻繁地出現(xiàn)。而使用 RIP 作為路由協(xié)議時(shí)，每隔 30 秒路由器都會(huì)對鄰近的其他路由器廣播一次路由信息。（ Windows XP 除外） 總之，廣播就在我們身邊。 A B 15 ? NetBEUI： Windows 下使用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。因此，在設(shè)計(jì) LAN 時(shí)，需要注意如何才能有效 地分割廣播域。隨著寬帶連接的普及，寬帶路由器（或者叫 IP 共享器）變得較為常見，但是需要注意的是，它們上面雖然帶著多個(gè)（一般為 4 個(gè)左右）連接 LAN 一側(cè)的網(wǎng)絡(luò)接口，但那實(shí)際上是路由器內(nèi)置的交換機(jī)，并不能分割廣播域。 用于在二層交換機(jī)上分割廣播域的技術(shù)，就是 VLAN。在大多數(shù)情況下，訪問鏈接所連的是客戶機(jī)。 靜態(tài) VLAN 靜態(tài) VLAN 又被稱為基于端口的 VLAN（ Port Based VLAN）。 動(dòng)態(tài) VLAN 另一方 面，動(dòng)態(tài) VLAN 則是根據(jù)每個(gè)端口所連的計(jì)算機(jī)，隨時(shí)改變端口所屬的 VLAN。假定有一 個(gè) MAC 地址“ A”被交換機(jī)設(shè)定為屬于 VLAN“ 10”，那么不論 MAC 地址為“ A”的這臺(tái)計(jì)算機(jī)連在交換機(jī)哪個(gè)端口，該端口都會(huì)被劃分到 VLAN10 中去。 但是，基于 MAC 地址的 VLAN，在設(shè)定時(shí)必須調(diào)查所連接的所有計(jì)算機(jī)的 MAC 地址并加以登錄。如圖 25 所示。這里的用戶識(shí)別信息，一般是計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)登錄的用戶，比如可以是 Windows域中使用的用戶名。 基于子網(wǎng)的 VLAN 和基于用戶的 VLAN 有可能是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠 商使用獨(dú)有的協(xié)議實(shí)現(xiàn)的，不同廠商的設(shè)備之間互聯(lián)有可能出現(xiàn)兼容性問題，因此在選擇交換機(jī)時(shí)，一定要注意事先確認(rèn)。例如，計(jì)算機(jī) A 發(fā)送廣播信息后，會(huì)被轉(zhuǎn)發(fā)給端口 4。如圖 26 所示。在一臺(tái)交換機(jī)上生成紅、藍(lán)兩個(gè) VLAN，也可以看作是將一臺(tái)交換機(jī)換做一紅一藍(lán)兩臺(tái)虛擬的交換機(jī)。因此，在交換機(jī)上設(shè)置 VLAN 后，如果未做其他處理， VLAN 間是無法通信的。因此， VLAN