2019年软考网络工程师知识点十四：网络互联

子网划分

划分子网的方法是从网络中的主机号借用若干位作为子网号。于是两级的IP地址变为三级IP地址：网络号、子网号和主机号。

子网掩码也是32位，由一连串的1和一连串的0组成，子网掩码中的1对应IP地址的网络号和子网号，子网掩码中的0对应主机号。路由器将子网掩码和收到数据报的目的IP地址逐位相“与”，得出了所要找的子网网络地址。

举例：标准C类网络192.168.1.0/24，要分成3个子网，每个子网分配给一个部门 。而且要满 足每个子网支持的主机数目为50台以上。应如何对此C类地址进行子网划分？

解答：此题需要利用到两个公式

公式1：2n，该公式计算子网个数，n为需要扩展的网络位。

公式2：2m-2，该公式计算每个子网下有效的主机IP数，m表示主机位位数。

2n>=3，所以n>=2。此时m=8-2=6， 26-2=62>50，满足每个子网的要求。

此时可得此时子网的网络位为24+2=26位，子网掩码为”/26”或255.255.255.192。

192.168.1. _ _ 000000/26，对子网位填值可以得到4个子网。

192.168.1. 00 000000/26、 192.168.1. 01 000000/26、

192.168.1. 10 000000/26、 192.168.1. 11 000000/26

对应192.168.1.0/26、192.168.1.64/26、192.168.1.128/26、192.168.1.192/26四个网络ID。

对应了192.168.1.0/26而言，其网络位是26位，主机位是6位。第四字节八位组展开：

192.168.1.00 000000   主机位全零，是网络ID，不是一个有效主机地址

192.168.1.00 000001   192.168.1.1/26，是网络ID下的第一个有效地址

192.168.1.00 000010   192.168.1.2/26，是网络ID下的第二个有效地址

192.168.1.00 000011

……….

……….

192.168.1.00 111110  192.168.1.62/26，是网络ID下的最后一个有效地址

192.168.1.00 111111   主机位全1，是此网络ID的广播地址

因此网络ID为192.168.1.0/26，其广播地址为192.168.1.63/26。

有效主机IP数量是2m-2=26-2=62。

CIDR

CIDR使用“斜线记法”，即在IP地址后面加上斜线“/”，然后写上网络前缀所占的位数（也就是子网掩码中1的个数）。这个网络前缀可以有任何长度。

案例：例如128.14.32.0/20，其中前20位为网络前缀，后12位为主机号。另外我们还可以计算出这个地址块的最小可用地址和最大可用地址。

计算过程：128.14.32.0/20= 10000000 00001110 00100000 00000000

128.14.32.0/20 地址块的最小可用地址：

10000000 00001110 00100000 00000001

128.14.32.0/20 地址块的最大可用地址：

10000000 00001110 00101111 11111110

128.14.32.0/20 地址块的最小可用地址：128.14.32.1

128.14.32.0/20 地址块的最大可用地址：128.14.47.254

路由汇聚

路由汇聚是用来解决路由表的内容冗余问题，使用路由聚合能够缩小路由表的规模，减少路由表的内存。提高路由器数据转发的效率。

如：假设有4个路由：172.18.129.0/24、172.18.130.0/24、172.18.132.0/24、172.18.133.0/24，则能覆盖这4个路由的是：172.18.128.0/21。

解答：129==》10000 001

130==》10000 010

132==》10000 100

133==》10000 101

上下比较第3B的后三位发生变化，则视为主机位，因此新的网络位位数为：8+8+5=21位。

汇聚后的网络地址即把主机位全部置0，为172.18.10000 000.0/21，亦即172.18.128.0/21，也称之为超网ID或超网网络地址。

还要需要注意：

路由器查找路由表的时候会从匹配结果中选择具有最长网络前缀的路由。这叫做最长前缀匹配，这时因为网络前缀越长，其地址块就越小，路由就越具体。

IP数据报格式

一个IP数据报时由首部和数据两部分所组成的。首部的前一部分为固定长度，共20字节。

常考的几个字段：

（1）版本：占4位，指的是IP协议的版本。目前广泛使用的IP协议版本号为4。

（2）首部长度，典型的IP数据报首部长度是20字节。那么首部长度这个字段的值就是5。

（3）区分服务：默认情况下一直没有使用过，是用在QOS中。

（4）总长度：总长度指首部和数据之和的长度，超过下层MTU值的时候，必须分片，其中以太网的MTU为1500字节。

（5）标识：相同的标识字段的值使分片后的各数据报片最后能正确地重装成为原来的数据报。

（6）标志：标志字段中的最低位为MF MF=1表示后面“还有分片”的数据报。MF=0表示这已是若干数据报片中的最后一个。

标志字段中间的一位记为DF，意思是“不能分片”。只有当DF=0时，才允许分片。

（7）片偏移：分片在原分组中的相对位置片，偏移以8个字节为偏移单位。

（8）生存时间：表明数据报在网络中的生命。路由器在转发数据报之前就把TTL值减1。值减小到零，就丢弃这个数据报，不再转发。数据报在网络中能经过的路由器的理论最大数值是255。是由发送端设置这个字段。

（9）协议：目的主机的IP层知道应将数据部分上交给哪个上层协议。

（10）首部校验和（11）源地址（12）目的地址

（13）选项字段用来支持其他功能。

（14）首部不是4字节整数倍的时候，就用全0的填充字段补齐成为4字节的整数倍。

其中分片的案例需要掌握，请直接参考视频教程：https://www.educity.cn/zhibo/v311040.html。

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