【導(dǎo)讀】成情況，包括系統(tǒng)的需求分析、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，功能模塊劃分以及數(shù)據(jù)庫(kù)模式分析等。同時(shí)介紹了vc++編程，網(wǎng)絡(luò)，路由器的一些基本知識(shí)。第三章子網(wǎng)掩碼與子網(wǎng)劃分30

　　

【正文】 不同的網(wǎng)絡(luò)號(hào)或子網(wǎng)號(hào)，實(shí)際上我們可 以認(rèn)為是將主機(jī)號(hào)分為兩個(gè)部分：子網(wǎng)號(hào)、子網(wǎng)主機(jī)號(hào)。 形式如下： 未做子網(wǎng)劃分的 ip 地址：網(wǎng)絡(luò)號(hào)＋主機(jī)號(hào) 做子網(wǎng)劃分后的 ip 地址：網(wǎng)絡(luò)號(hào)＋子網(wǎng)號(hào)＋子網(wǎng)主機(jī)號(hào) 也就是說(shuō) ip 地址在化分子網(wǎng)后，以前的主機(jī)號(hào)位置的一部分給了子網(wǎng)號(hào)，余下的 是子網(wǎng)主機(jī)號(hào) 33 33 子網(wǎng)編址技術(shù) 。 子網(wǎng)是指一個(gè) ip 地址上生成的邏輯網(wǎng)絡(luò)，它可以讓一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址跨越多個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)， 即一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址代表多個(gè)網(wǎng)絡(luò)（很明顯這樣做可以節(jié)省 ip地址）。 比如你是某個(gè)學(xué)校的網(wǎng)管，你的學(xué)校有四個(gè)處于不同物理位置的網(wǎng)絡(luò)教室，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)教室 25 臺(tái)機(jī)器，你的任務(wù)是給這些機(jī)器配置 ip地址和子網(wǎng)掩碼。你可能會(huì)覺(jué)得這再簡(jiǎn)單不過(guò)了，申請(qǐng) 4 個(gè) C 類(lèi)地址，每個(gè)教室一個(gè)，然后在一一配置不就搞定了。嗯，這樣做理論上沒(méi)錯(cuò)，但你有沒(méi)有想到這樣做很浪費(fèi)，你一共浪費(fèi)了 (25425)*4=916 個(gè) ip地址，如果所 有的網(wǎng)管都像你這樣做，那么 inter 上的 ip 地址將會(huì)在極短的時(shí)間內(nèi)枯竭，顯然，你是不能這樣做，你應(yīng)該做子網(wǎng)劃分。 子網(wǎng)劃分說(shuō)白了是這樣一個(gè)事情：因?yàn)樵趧澐至俗泳W(wǎng)后， ip 地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)是不變的，因此在局域網(wǎng)外部看來(lái)，這里仍然只存在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，即網(wǎng)絡(luò)號(hào)所代表的那個(gè)網(wǎng)絡(luò)；但在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部卻是另外一個(gè)景象，因?yàn)槲覀兠總€(gè)子網(wǎng)的子網(wǎng)號(hào)是不同的，當(dāng)用化分子網(wǎng)后的 ip 地址與子網(wǎng)掩碼（注意，這里指的子網(wǎng)掩碼已經(jīng)不是缺省子網(wǎng)掩碼了，而是自定義子網(wǎng)掩碼，是管理員在經(jīng)過(guò)計(jì)算后得出的）做 39。與 39。運(yùn)算時(shí)，每個(gè)子網(wǎng)將得到不同的子網(wǎng)地址，從而 實(shí)現(xiàn)了對(duì)網(wǎng)絡(luò)的劃分子網(wǎng)編址技術(shù)，即子網(wǎng)劃分將會(huì)有助于以下問(wèn)題的解決： 1）巨大的網(wǎng)絡(luò)地址管理耗費(fèi)：如果你是一個(gè) A 類(lèi)網(wǎng)絡(luò)的管理員，你一定會(huì)為管理數(shù)量龐大的主機(jī)而頭痛的； 2）路由器中的選路表的急劇膨脹：當(dāng)路由器與其他路由器交換選路 34 34 表時(shí)，互聯(lián)網(wǎng)的負(fù)載是很高的，所需的計(jì)算量也很高； 3） IP 地址空間有限并終將枯竭：這是一個(gè)至關(guān)重要的問(wèn)題，高速發(fā)展的 inter,使原來(lái)的編址方法不能適應(yīng)，而一些 ip 地址卻不能被充分的利用，造成了浪費(fèi)。 因此，在配置局域網(wǎng)或其他網(wǎng)絡(luò)時(shí)，根據(jù)需要?jiǎng)澐肿泳W(wǎng)是很重要的，有時(shí)也是必要的。 現(xiàn)在，子網(wǎng)編址技術(shù)已經(jīng)被絕大多數(shù)局域網(wǎng)所使用。 如何劃分子網(wǎng)及確定子網(wǎng)掩碼 在動(dòng)手劃分之前，一定要考慮網(wǎng)絡(luò)目前的需求和將來(lái)的需求計(jì)劃。劃分子網(wǎng)主要從以下方面考慮 : 1．網(wǎng)絡(luò)中物理段的數(shù)量（即要?jiǎng)澐值淖泳W(wǎng)數(shù)量） 2．每個(gè)物理段的主機(jī)的數(shù)量 確定子網(wǎng)掩碼的步驟： 第一步：確定物理網(wǎng)段的數(shù)量，并將其轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)，并確定位數(shù)n。如：你需要 6 個(gè)子網(wǎng)， 6 的二進(jìn)制值為 110，共 3 位 ,即 n=3； 第二步：按照你 ip 地址的類(lèi)型寫(xiě)出其缺省子網(wǎng)掩碼。如 C 類(lèi)，則缺省子網(wǎng)掩碼為 。 第三步：將子網(wǎng)掩碼中與主機(jī)號(hào)的前 n 位對(duì)應(yīng)的位置置 1，其余位置置 0。若 n=3 且為 C 類(lèi)地址：則得到子網(wǎng)掩碼為 . B 類(lèi)地址：則得到子網(wǎng)掩碼為 00 化為十進(jìn)制得到 35 35 A 類(lèi)地址：則得到子網(wǎng)掩碼為 00 化為十進(jìn)制得到 另：由于網(wǎng)絡(luò)被劃分為 6 個(gè)子網(wǎng)，占用了主機(jī)號(hào)的前 3 位，若是 C 類(lèi)地址，則主機(jī)號(hào)只能用 5 位來(lái)表示主機(jī)號(hào)，因此每個(gè)子網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)數(shù)量＝（ 2 的 5 次方）－ 2＝ 30， 6 個(gè)子網(wǎng)總共所能標(biāo)識(shí)的主機(jī)數(shù)將小于254，這點(diǎn)請(qǐng)大家注意！ 解惑： 1 你可能有這樣的疑問(wèn)，比如在上面的例子里， 6 的二進(jìn)制值為 110，那么為什么要將子網(wǎng)掩碼中與主機(jī)號(hào)的前 n 位對(duì)應(yīng)的位置都置 1，而不是用 6的二進(jìn)制 110去替代前 n位呢？我們計(jì)算子網(wǎng)掩碼的目的是什么？就是希望它在做 39。與 39。的時(shí)候能夠解析出網(wǎng)絡(luò)號(hào)，也就是說(shuō)它與網(wǎng)絡(luò)號(hào)所對(duì)應(yīng)的位置都應(yīng)該 是 1（當(dāng)然包括與子網(wǎng)號(hào)所對(duì)應(yīng)的位置），那么很顯然，你寫(xiě)上 110 是不對(duì)的，如果你這么寫(xiě)，那么它的意義是主機(jī)號(hào)的前兩位作為子網(wǎng)號(hào)，那么這樣將最多劃分 2 個(gè)子網(wǎng)（不明白沒(méi)關(guān)系，下面有計(jì)算子網(wǎng)數(shù)量的方法），與我們當(dāng)初所要?jiǎng)澐值?6 個(gè)子網(wǎng)顯然是不一致的。 2 細(xì)心的人可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，劃分 4 個(gè)子網(wǎng)， 5 個(gè)子網(wǎng)和 6 個(gè)子網(wǎng)的子網(wǎng)掩碼是一樣的，同為 ，是不是錯(cuò)了呢？三個(gè)子網(wǎng)掩碼應(yīng)該不同呀？呵呵，是這樣的，因?yàn)?4， 5， 6 的二進(jìn)制值都是3 為，因此在子網(wǎng)掩碼中這三位都置 1，劃分是沒(méi)有問(wèn)題的，只是你 36 36 的理解上有一點(diǎn)小小 的問(wèn)題，劃分為 4 個(gè)子網(wǎng)，其實(shí)可以理解為劃分為 6 個(gè)子網(wǎng)，但你只使用了其中的 4 個(gè)。比如你想劃分 8 個(gè)子網(wǎng)，與劃分 14 個(gè)子網(wǎng)所得到的子網(wǎng)掩碼是一樣的，都占用了 4 位作為子網(wǎng)號(hào)。 相關(guān)判斷方法 1）如何判斷是否做了子網(wǎng)劃分？ 這個(gè)問(wèn)題很簡(jiǎn)單，如果它使用了缺省子網(wǎng)掩碼，那么表示沒(méi)有作子網(wǎng)劃分；反之，則一定作了子網(wǎng)劃分。 2）如何計(jì)算子網(wǎng)地址？還是老辦法，將 ip 地址與子網(wǎng)掩碼的二進(jìn)制形式做 39。與 39。，得到的結(jié)果即為子網(wǎng)地址。 3）如何計(jì)算主機(jī)地址？這個(gè)也不用說(shuō)了吧，先將子網(wǎng)掩碼的二進(jìn)制取 39。反 39。，再與 ip 地址做 39。與 39。 4）如 何計(jì)算子網(wǎng)數(shù)量？ 這個(gè)問(wèn)題大家會(huì)常常提到，還是從子網(wǎng)掩碼入手，主要有兩個(gè)步驟： 1 觀察子網(wǎng)掩碼的二進(jìn)制形式，確定作為子網(wǎng)號(hào)的位數(shù) n； 2 子網(wǎng)數(shù)量為 2 的 n 次方－ 2。（為什么減 2，呵呵，往下看） 舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，比如有這樣一個(gè)子網(wǎng)掩碼： 其二進(jìn)制為： n=3,2 的 3次方為8，說(shuō)明子網(wǎng)地址可能有如下 8 種情況： 000 001 37 37 010 011 100 101 110 111 但其中代表網(wǎng)絡(luò)自身的 000；代表廣播地址的 111 是被保留的，所以要減 2。 5）如何計(jì)算總主機(jī)數(shù)量，子網(wǎng)內(nèi)主機(jī)數(shù)量？ 總主機(jī)數(shù)量＝子網(wǎng)數(shù)量 子網(wǎng)內(nèi)主機(jī)數(shù)量比如子網(wǎng)掩碼為 上面的討論知道它最多可以劃分 6 個(gè)子網(wǎng)，那么每個(gè)子網(wǎng)內(nèi)最多有多少個(gè)主機(jī)呢？其實(shí)上面我已經(jīng)給大家算過(guò)了，由于網(wǎng)絡(luò)被劃分為 6 個(gè)子網(wǎng)，占用了主機(jī)號(hào)的前 3 位，且是 C 類(lèi)地址，則主機(jī)號(hào)只能用 5 位來(lái)表示主機(jī)號(hào)，因此子網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)數(shù)量＝（ 2 的 5 次方）－ 2＝ 30. 因此通過(guò)這個(gè)子網(wǎng)掩碼我們可以算出這個(gè)網(wǎng)絡(luò)最多可以標(biāo)識(shí) 6*30=180 個(gè)主機(jī)（可見(jiàn)，在化分子網(wǎng)后，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)所能標(biāo) 識(shí)的主機(jī)數(shù)量將減少）。 6）計(jì)算 ip 地址范圍 通過(guò)一個(gè)自定義子網(wǎng)掩碼，我們可以得到這個(gè)網(wǎng)絡(luò)所有可能的 ip 地址范圍。 38 38 具體步驟： 1 寫(xiě)出二進(jìn)制子網(wǎng)地址； 2 將子網(wǎng)地址化為十進(jìn)制； 3 計(jì)算子網(wǎng)所能容納主機(jī)數(shù)； 4 得出 ip 范圍（起始地址：子網(wǎng)地址＋ 1；終止地址：子網(wǎng)地址＋主機(jī)數(shù)）假設(shè)一個(gè)子網(wǎng)掩碼為： ，可知其最多可以劃分 6 個(gè)子網(wǎng)，子網(wǎng)內(nèi)主機(jī)數(shù)為 30，那么所有可能的 ip 地址及計(jì)算流程如下：子網(wǎng)－子網(wǎng)地址（二進(jìn)制）－－－－－－－－－－子網(wǎng)地址－－－－－實(shí)際 ip 范圍 1號(hào)－－ －－ －－ 2號(hào)－－ －－ －－ 3號(hào)－－ －－ －－ 4號(hào)－－ －－ 8－－ 5號(hào)－－ －－ 0－－ 6號(hào)－－ －－ 2－－ 39 39 ? 第四章 路由器基礎(chǔ) 知識(shí) 路由器是什么 是什么把網(wǎng)絡(luò)相互連接起來(lái)？是路由器。路由器是互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的樞紐、 交通警察 。目前路由器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，各種不同檔次的產(chǎn)品已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)各種骨干網(wǎng)內(nèi)部連接、骨干網(wǎng)間互聯(lián)和骨干網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)互通業(yè)務(wù)的主力軍。 所謂路由就是指通過(guò)相互連接的網(wǎng)絡(luò)把信息從源地點(diǎn)移動(dòng)到目標(biāo)地點(diǎn)的活動(dòng)。一般來(lái)說(shuō)，在路由過(guò)程中，信息至少會(huì)經(jīng)過(guò)一個(gè)或多個(gè)中間節(jié)點(diǎn)。通常，人們會(huì)把路由和交換進(jìn)行對(duì)比，這主要是因?yàn)樵谄胀ㄓ脩艨磥?lái)兩者所實(shí)現(xiàn)的功能是完全一樣的。其實(shí)，路由和交換之間 的主要區(qū)別就是交換發(fā)生在 OSI 參考模型的第二層（數(shù)據(jù)鏈路層），而路由發(fā)生在第三層，即網(wǎng)絡(luò)層。這一區(qū)別決定了路由和交換在移動(dòng)信息的過(guò)程中需要使用不同的控制信息，所以?xún)烧邔?shí)現(xiàn)各自功能的方式是不同的。 早在 40 多年之間就已經(jīng)出現(xiàn)了對(duì)路由技術(shù)的討論，但是直到 80年代路由技術(shù)才逐漸進(jìn)入商業(yè)化的應(yīng)用。路由技術(shù)之所以在問(wèn)世之初沒(méi)有被廣泛使用主要是因?yàn)?80 年代之前的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)都非常簡(jiǎn)單，路由技術(shù)沒(méi)有用武之地。直到最近十幾年，大規(guī)模的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)才逐漸 流行起來(lái)，為路由技術(shù)的發(fā)展提供了良好的基礎(chǔ)和平臺(tái)。 路由器是互聯(lián)網(wǎng)的主要節(jié)點(diǎn)設(shè)備。路由器通過(guò)路由 決定數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。轉(zhuǎn)發(fā)策略稱(chēng)為路由選擇（ routing），這也是路由器名稱(chēng)的由來(lái) 40 40 （ router，轉(zhuǎn)發(fā)者）。作為不同網(wǎng)絡(luò)之間互相連接的樞紐，路由器系統(tǒng)構(gòu)成了基于 TCP/IP 的國(guó)際互連網(wǎng)絡(luò) Inter 的主體脈絡(luò)，也可以說(shuō)，路由器構(gòu)成了 Inter 的骨架。它的處理速度是網(wǎng)絡(luò)通信的主要瓶頸之一，它的可靠性則直接影響著網(wǎng)絡(luò)互連的質(zhì)量。因此，在園區(qū)網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)、乃至整個(gè) Inter 研究領(lǐng)域中，路由器技術(shù)始終處于核心地位，其發(fā)展歷程和方向，成為整個(gè) Inter 研究的一個(gè)縮影。在當(dāng)前我國(guó)網(wǎng)絡(luò) 基礎(chǔ)建設(shè)和信息建設(shè)方興未艾之際，探討路由器在互連網(wǎng)絡(luò)中的作用、地位及其發(fā)展方向，對(duì)于國(guó)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，以及明確網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)上對(duì)于路由器和網(wǎng)絡(luò)互連的各種似是而非的概念，都具有重要的意義。 路由器的作用 路由器的一個(gè)作用是連通不同的網(wǎng)絡(luò)，另一個(gè)作用是選擇信息傳送的線路。選擇通暢快捷的近路，能大大提高通信速度，減輕網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通信負(fù)荷，節(jié)約網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)資源，提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)暢通率，從而讓網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)揮出更大的效益來(lái)。 從過(guò)濾網(wǎng)絡(luò)流量的角度來(lái)看，路由器的作用與交換機(jī)和網(wǎng)橋非常相似。但是與工作在網(wǎng)絡(luò) 物理層，從物理上劃分網(wǎng)段的交換機(jī)不同，路由器使用專(zhuān)門(mén)的軟件協(xié)議從邏輯上對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行劃分。例如，一臺(tái)支持 IP 協(xié)議的路由器可以把網(wǎng)絡(luò)劃分成多個(gè)子網(wǎng)段，只有指向特 殊 IP 地址的網(wǎng)絡(luò)流量才可以通過(guò)路由器。對(duì)于每一個(gè)接收到的數(shù)據(jù)包，路由器都會(huì)重新計(jì)算其校驗(yàn)值，并寫(xiě)入新的物理地址。因此，使用路由器轉(zhuǎn)發(fā)和過(guò)濾數(shù)據(jù)的速度往往要比只查看數(shù)據(jù)包物理地址的 41 41 交換機(jī)慢。但是，對(duì)于那些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，使用路由器可以提高網(wǎng)絡(luò) 的整體效率。路由器的另外一個(gè)明顯優(yōu)勢(shì)就是可以自動(dòng)過(guò)濾網(wǎng)絡(luò)廣播。從總體上說(shuō)，在網(wǎng)絡(luò)中添加路由器的整個(gè)安裝過(guò)程要比 即插即用的交換機(jī)復(fù)雜很多。 一般說(shuō)來(lái)，異種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與多個(gè)子網(wǎng)互聯(lián)都應(yīng)采用路由器來(lái)完成。 路由器的主要工作就是為經(jīng)過(guò)路由器的每個(gè)數(shù)據(jù)幀尋找一條最佳傳輸路徑，并將該數(shù)據(jù)有效地傳送到目的站點(diǎn)。由此可見(jiàn)，選擇最佳路徑的策略即路由算法是路由器的關(guān)鍵所在。為了完成；這項(xiàng)工作，在路由器中保存著各種傳輸路徑的相關(guān)數(shù)據(jù) —— 路徑表（ Routi ng Table），供路由選擇；時(shí)使用。路徑表中保存著子網(wǎng)的標(biāo)志信息、網(wǎng)上路由器的個(gè)數(shù)和下一個(gè)路由器的名字等內(nèi)容。路徑表可以是由系統(tǒng)管理員固定設(shè)置好的，也可以由系統(tǒng)動(dòng)態(tài)修改， 可以由路由器自動(dòng)調(diào)整，也可以由主機(jī)控制。 1．靜態(tài)路徑表 由系統(tǒng)管理員事先設(shè)置好固定的路徑表稱(chēng)之為靜態(tài)（ static）路徑表，一般是在系統(tǒng)安裝時(shí)就根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的配置情況預(yù)先設(shè)定的，它不會(huì)隨未來(lái)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改變而改變。 2．動(dòng)態(tài)路徑表 動(dòng)態(tài)（ Dynamic）路徑表是路由器根據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行情況而自動(dòng)調(diào)整的路徑表。路由器根據(jù)路由選擇協(xié)議（ Routing Protocol）提供的功能，自動(dòng)學(xué)習(xí)和記憶網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況，在需要時(shí)自動(dòng)計(jì)算數(shù)據(jù)傳 42 42 輸?shù)淖罴崖窂健? 路由器的類(lèi)型 互聯(lián)網(wǎng)各種級(jí)別的網(wǎng)絡(luò)中隨處 都可見(jiàn)到路由器。接入網(wǎng)絡(luò)使得家庭和小型企業(yè)可以連接到某個(gè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商；企業(yè)網(wǎng)中的路由器連接一個(gè)校園或企業(yè)內(nèi)成千上萬(wàn)的計(jì)算機(jī)；骨干網(wǎng)上的路由器終端系統(tǒng)通常是不能直接訪問(wèn)的，它們連接長(zhǎng)距離骨干網(wǎng)上的 ISP 和企業(yè) 網(wǎng)絡(luò)。互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展無(wú)論是對(duì)骨干網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)還是接入網(wǎng)都帶來(lái)了不同的挑戰(zhàn)。骨干網(wǎng)要求路由器能對(duì)少數(shù)鏈路進(jìn)行高速路由轉(zhuǎn)發(fā)。企業(yè)級(jí)路由器不但要求端口數(shù)目多、價(jià)格低廉，而且要求配置起來(lái)簡(jiǎn)單方便，并提供 QoS。 1．接入路由器 接入路由器連接家庭或 ISP 內(nèi)的小型企業(yè)客戶。接入路由器已經(jīng)開(kāi)始不只是提供 SLIP 或 PPP連接，還支持諸如 PPTP 和 IPSec 等虛擬私有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。這些協(xié)議要能在每個(gè)端口上運(yùn)行。諸如 ADSL 等技術(shù)將很快提高各家庭的可用帶寬，這將進(jìn)一步增加接 入路由器的負(fù)擔(dān)。由于這些趨勢(shì)，接入路由器將來(lái)會(huì)支持許多異構(gòu)和高速端口，并在各個(gè)端口能夠運(yùn)行多種協(xié)議，同時(shí)還要避開(kāi)電話交換網(wǎng)。 2．企業(yè)級(jí)路由器 企業(yè)或校園級(jí)路由器連接許多終端系統(tǒng)，其主要目標(biāo)是以盡量便宜的方法實(shí)現(xiàn)盡可能多的端點(diǎn)互連，并且進(jìn)一步要求支持不同的服務(wù)質(zhì)量。許多現(xiàn)有的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)都是由 Hub 或網(wǎng)橋連接起來(lái)的以太網(wǎng)段。盡管這些 設(shè)備價(jià)格便宜、易于安裝、無(wú)需配置，但是它們不支持服 務(wù)等級(jí)。相反，有路由器參與的網(wǎng)