IP地址分配和管理

什么是IP地址

在网络中为了区别不同的计算机，给每个连接在Internet上的主机分配一个32bit地址，叫IP协议地址，简称为IP地址。

按照TCP/IP（Transport Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/Internet协议）协议规定，IP地址用二进制来表示，每个IP地址长32bit，比特换算成字节，就是4个字节。例如一个采用二进制形式的IP地址是“00001010000000000000000000000001”，这么长的地址，人们处理起来也太费劲了。为了方便人们的使用，IP地址经常被写成十进制的形式，中间使用符号“.”分开不同的字节。于是，上面的IP地址可以表示为“10.0.0.1”。IP地址的这种表示法叫做“点分十进制表示法”，这显然比1和0容易记忆得多。

IP地址的结构使我们可以在Internet上很方便地寻址。IP地址通常用更直观的、以圆点分隔号的4个十进制数字表示，每一个数字对应于8个二进制的比特串，如某一台主机的IP地址为：220.101.4.21

Internet IP地址由Inter NIC(Internet网络信息中心)统一负责全球地址的规划、管理；同时由Inter NIC、APNIC、RIPE三大网络信息中心具体负责美国及其它地区的IP地址分配。通常每个国家需成立一个组织，统一向有关国际组织申请IP地址，然后再分配给客户。

一台计算机可以具有多个IP地址，因此在访问互联网时，不要以为一个IP地址就是一台计算机；另外，通过特定的技术，也可以使多台服务器共用一个IP地址，这些服务器在用户看起来就像一台主机似的。

如何分配IP地址

IP地址包括公网和专用（私有）两种类型，公网IP地址又称为可全局路由的IP地址，是在Internet中使用的IP地址，目前对企业来说主要是ISP提供的一个或几个C类地址；而专用（私有）IP地址则包括A、B和C类三种，另外就是Microsoft Windows的APIPA预留的（169.254.0.0 -- 169.254.255.255）网段地址。

TCP/IP协议需要针对不同的网络进行不同的设置，且每个节点一般需要一个“IP地址”、一个“子网掩码”、一个“默认网关”。

可全局路由（公网）的IP地址的分配方式

Internet网络中的每一台计算机都需要一个IP地址，然而，在目前IP地址资源非常紧缺的情况下，想从Internet接入商那里获取足够的IP地址简直是不可能的。假如每个企业用户只能获得1-10个公网IP地址，即使是拥有几百台计算机的局域网，因此应该考虑如何合理利用有限的IP地址了。

1、静态分配IP地址

也就是给每台计算机分配一个固定的公网IP地址。如果网络中每台计算机都采用静态的分配方案，那么很可能是IP地址不够用。所以一般只在下面两种情况下才采用这种方案：

IP地址数量大于网络中的计算机数量。

网络中存在特殊的计算机，如作为路由器的计算机、服务器等等。

2、动态分配IP地址

不过，可以通过动态主机配置协议（DHCP），给客户端自动分配一个IP地址，避免了出错，也简化了TCP/IP协议的设置。互联网上的IP地址统一由一个叫“IANA”（Internet Assigned Numbers Authority，互联网网络号分配机构）的组织来管理。

只要同时打开的计算机数量少于或等于可供分配的IP地址，那么，每台计算机就会自动获取一个IP地址，并实现与Internet的连接。

■自动分配IP地址

现今互联网络正在以惊人的速度扩张,接入网络的设备数量也成几何数目增长,但网络的管理方式却没能够跟上，相当一部分的网络仍通过DNS服务和数据表格跟踪来管理IP地址。当网络发生变化时,网络管理员必须手工编辑数据表格中的条目,修改工作站或网络设备的配置，然后再修改DNS服务中相应的配置条目。据保守的估计,对每个IP的更改都要花费大约15分钟。那么，对于一个有100个节点的小网络来说,一个网络管理员要花费近25个小时来做这些必要的修改。随着网络的扩展,这种工作将变得越来越难以负担,并极易发生错误。

建议采用基于动态主机配置协议DHCP(DynamicHostConfiguration Protocol)的IP地址管理解决方案，实现动态管理IP地址,从而自动处理大部分由于网络变化引起的与配置IP地址相关的工作。这将有效地减少网络运营费用，同时避免发生像IP地址重复这样的错误。自动分配IP地址将会使像接入或移出网络设备这样的工作变得轻而易举。

■高效地扩展网络

当今各大公司网络的扩展是极其迅猛的,同时对网络IP地址和名字空间的有序性和可靠性也提出了更高的要求。眼下时兴的公司重组和合并也给网络管理带来了新的挑战，因为这两个公司的网络可能采用完全不同的IP地址管理方案。我们需要的是一个模块化的IP地址管理解决方案，它既能整合现有的网络，又能灵活地进行扩展，因此，有3个特性是它所必需的：

1．支持不同类型的网络平台

现在常用的网络平台，有WindowsNT、Linux、Unix、NetWare等，一个企业级的解决方案必须能在所有的平台上支持DNS和DHCP，这样才能在构建网络时完全不必考虑采用不同平台对IP管理所带来的影响。

2．允许以渐进的方式安装使用

如果没有这个承诺，安装IP地址管理解决方案将要求整个公司的网络在一段时间内同时进行全面的检查和调整，由此带来的长时间的网络瘫痪对相当多的公司来说是难以想象的。

3．支持网络将来的扩展

在公司不断增长的情况下，能够保持网络框架的完整性是非常重要的。当新增一个办公室或新雇佣一个雇员时，一个设计良好的解决方案将简化更新整个IP地址和名字空间的过程，自动向每个网络节点声明新的IP地址和网络服务。

3、采用NAT（Network Address Translation，网络地址转换）方式　　

将专用IP地址（如10.x.x.x）转换为一个可全局路由的IPv4地址。对于一个局域网而言，无论其中有多少台计算机，只需要有一个可全局路由的IP地址即可。这种方式既节约了IP地址，又能同时满足多个用户的上网需求。　

NAT有3种类型，即静态NAT（Static NAT）、NAT池（pooled NAT）和端口NAT（PAT）。其中，静态NAT设置起来最为简单，内部网络中的每个主机都被永久映射成外部网络中的某个合法的地址。而NAT池则是在外部网络中定义了一系列的合法地址，采用动态分配的方法映射到内部网络中。PAT则是把内部地址映射到外部网络的一个IP地址的不同端口上。　　

根据不同的需要，各种NAT方案都会有利有弊。　　

使用NAT池，可以从未注册的地址空间中提供被外部访问的服务，也可以从内部网络访问外部网络，而不需要重新配置内部网络中的每台机器的IP地址。　　

采用NAT池意味着可以在内部网中定义很多的内部用户，通过动态分配的办法，共享很少的几个外部IP地址。而静态NAT则只能形成一一对应的固定映射方式。应引起注意的是，NAT池中动态分配的外部IP地址全部被占用后，后续的NAT的IP地址转换申请将会失败。但是，目前许多带有NAT功能的路由器有超时配置功能，可以根据连接的时间来进行调配以缓解IP地址缺少所造成的问题。　　

除了路由器、ADSL或电缆调制解调器网关等硬件设备外，Windows XP/2000/Me/98系统中的“Internet连接共享”也可以实现NAT，还能广泛地适用于各种类型的Internet接入方式。

4、代理服务器分配

　　 NAT地址转换只能简单地进行IP地址转换，而无法实现文件缓存，从而降低了Internet访问流量，无法实现快速的Internet访问。　　

代理服务器并不只是简单地做地址转换，而是代理网络内的计算机访问Internet，并把访问的结果返回给当初提出该请求的用户，同时，把访问的结果保存在缓存中。当网络用户发出下一Internet请求时，服务器将首先检查缓存中是否保存有该页面的内容，如果有，立即从缓存中调出并返还给请求者；如果没有，则向Internet发送请求，并再次将访问结果保存起来，以备其他用户访问之需。　　

除此之外，代理服务器还具有部分网络防火墙的功能：可以对外隐藏网络内的计算机，提高网络安全性；可以限制某些计算机对Internet的访问；在带宽较窄的情况下限制Internet流量；可以禁止对某些网站的访问等。　　　　

专用（私有）IP地址的分配方式

小型企业可以选择“192.168.0.0”地址段，大中型企业则可以选择“172.16.0.0”或”10.0.0.0”地址段。　　

IP地址的分配方式了。假如企业的服务器操作系统采用的是Windows NT/2000/2003 Server系统，客户器采用Windows 98/me/2000/XP系统；Windows为TCP/IP客户端提供了3种配置IP地址的方法，用于满足Windows用户对网络的不同需求。具体采用哪种IP地址分配方式，可由网络管理员根据网络规模和网络应用等具体情况而定。　　

1、手工分配 2、DHCP分配 3、自动专用IP寻址

IP地址分类

A类IP地址是指，在IP地址的四段号码中，第一段号码为网络号码，剩下的三段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示IP地址的话，A类IP地址就由1字节的网络地址和3字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“0”。A类IP地址中网络的标识长度为7位，主机标识的长度为24位，A类网络地址数量较少，可以用于主机数达1600多万台的大型网络。

B类IP地址是指，在IP地址的四段号码中，前两段号码为网络号码，剩下的两段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示IP地址的话，B类IP地址就由2字节的网络地址和2字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”。B类IP地址中网络的标识长度为14位，主机标识的长度为16位，B类网络地址适用于中等规模规模的网络，每个网络所能容纳的计算机数为6万多台。

C类IP地址是指，在IP地址的四段号码中，前三段号码为网络号码，剩下的一段号码为本地计算机的号码。如果用二进制表示IP地址的话，C类IP地址就由3字节的网络地址和1字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“110”。C类IP地址中网络的标识长度为21位，主机标识的长度为8位，C类网络地址数量较多，适用于小规模的局域网络，每个网络最多只能包含254台计算机。

除了上面三种类型的IP地址外，还有几种特殊类型的IP地址，TCP/IP协议规定，凡IP地址中的第一个字节以“lll0”开始的地址都叫多点广播地址。因此，任何第一个字节大于223小于240的IP地址是多点广播地址；IP地址中的每一个字节都为0的地址（“0.0.0.0”）对应于当前主机；IP地址中的每一个字节都为1的IP地址（“255.255.255.255”）是当前子网的广播地址；IP地址中凡是以“llll0”的地址都留着将来作为特殊用途使用。

IP子网掩码

子网掩码是一个32位地址，用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识，并说明该IP地址是在局域网上，还是在远程网上。

确定子网掩码数用于子网掩码的位数决定于可能的子网数目和每个子网的主机数目。在定义子网掩码前，必须弄清楚本来使用的子网数和主机数目。

定义子网掩码的步骤为

A、确定哪些组地址归我们使用。比如我们申请到的网络号为“210.73.a.b”，该网络地址为c类IP地址，网络标识为“210.73”，主机标识为“a.b”。

B、根据我们现在所需的子网数以及将来可能扩充到的子网数，用宿主机的一些位来定义子网掩码。比如我们现在需要12个子网，将来可能需要16个。用第三个字节的前四位确定子网掩码。前四位都置为“1”，即第三个字节为“11110000”，这个数我们暂且称作新的二进制子网掩码。

C、把对应初始网络的各个位都置为“1”，即前两个字节都置为“1”，第四个字节都置为“0”，则子网掩码的间断二进制形式为：“11111111.11111111.11110000.00000000”

D、把这个数转化为间断十进制形式为：“255.255.240.0”

这个数为该网络的子网掩码。

IP掩码的标注

A、无子网的标注法对无子网的IP地址，可写成主机号为0的掩码。如IP地址210.73.140.5，掩码为255.255.255.0，也可以缺省掩码，只写IP地址。

B、有子网的标注法有子网时，一定要二者配对出现。以C类地址为例。

1.IP地址中的前3个字节表示网络号，后一个字节既表明子网号，又说明主机号，还说明两个IP地址是否属于一个网段。如果属于同一网络区间，这两个地址间的信息交换就不通过路由器。如果不属同一网络区间，也就是子网号不同，两个地址的信息交换就要通过路由器进行。例如：对于IP地址为210.73.140.5的主机来说，其主机标识为00000101，对于IP地址为210.73.140.16的主机来说它的主机标识为00010000，以上两个主机标识的前面三位全是000，说明这两个IP地址在同一个网络区域中。

主机地址，例如？10.73.60.1的主机标识为00000001，210.73.60.252的主机标识为11111100，这两个主机标识的前面三位000与011不同，说明二者在不同的网络区域，要交换信息需要通过路由器。其子网上主机号各为1和252. 2.掩码的功用是说明有子网和有几个子网，但子网数只能表示为一个范围，不能确切讲具体几个子网，掩码不说明具体子网号，有子网的掩码格式（对C类地址）：主机标识前几位为子网号，后面不写主机，全写0.五、IP的其他事项1.一般国际互联网信息中心在分配IP地址时是按照网络来分配的，因此只有说到网络地址时才能使用A类、B类、C类的说法；2.在分配网络地址时，网络标识是固定的，而计算机标识是可以在一定范围内变化的，下面是三类网络地址的组成形式：A类地址：73.0.0.0 B类地址：160.153.0.0 C类地址：210.73.140.0上述中的每个0均可以在0~255之间进行变化。

因为IP地址的前三位数字已决定了一个IP地址是属于何种类型的网络，所以A类网络地址将无法再分成B类IP地址，B类IP地址也不能再分成C类IP地址。

在谈到某一特定的计算机IP地址时不宜使用A类、B类、C类的说法，但可以说主机地址是属于哪一个A类、B类、C类网络了。