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任务二 认识IP协议-子网掩码15

知识点​

1.子网掩码是什么​

  • 本质：子网掩码是一个 32 位连续的二进制数字串。如：1111111111111111111111110000000
  • 表示形式1：为了阅读方便，子网掩码可以使用“点分十进制“的形式表示。如：255.255.255.0
  • 表示形式2：为了阅读方便，子网掩码可以使用“IP地址/掩码位数“的形式表示。如：192.168.20.80/24,表示IP地址的前24位是网络ID，
  • 作用：用来指定 IP 地址中哪一部分是网络位、哪一部分是主机位。如：255.255.255.0 说明前24位是网络位，后8位是主机位。
    • 1表示网络ID
    • 0表示主机ID

注意：

  • 掩码中的1必须高位连续，不能在1中间出现0（如239=11101111不能做掩码），必须前面全 1、后面全 0
  • 主机位不能全 0（子网网络地址）、不能全 1（子网广播地址）

2.默认的子网掩码是什么​

  • A 类地址默认的子网掩码：255.0.0.0
  • B 类地址默认的子网掩码：255.255.0.0
  • C 类地址默认的子网掩码：255.255.255.0

3.如何通过子网掩码求出网络ID和主机ID？​

  • 网络ID = IP地址 AND 子网掩码（按位与运算）；
  • 主机ID = 网络ID XOR IP地址（按位异或）。

4.例：求网络 ID、主机 ID​

  • 已知 IP：192.168.1.10，子网掩码：255.255.255.0
  • 求：网络 ID、主机 ID

第一步：分别把每一段转为8位二进制​

IP：11000000.10101000.00000001.00001010
子网掩码:11111111.11111111.11111111.00000000

第二步：按位与求网络ID​

IP        11000000  10101000  00000001  00001010
掩码      11111111  11111111  11111111  00000000
----------------------------------------------------------------
与运算结果11000000  10101000  00000001  00000000

网络ID：192.168.1.0

第三步：按位异XOR或求主机ID​

IP   11000000.10101000.00000001.00001010
掩码  11000000.10101000.00000001.00000000
----------------------------------------------------
     00000000.00000000.00000000.00001010

主机ID：0.0.0.10

5.例：求网络 ID、主机 ID​

  • 已知 IP：172.16.5.130，子网掩码：255.255.255.128
  • 求：网络 ID、主机 ID

1.二进制 IP：10101100.00010000.00000101.10000010 掩码：11111111.11111111.11111111.10000000

1.二进制

IP：10101100.00010000.00000101.10000010
掩码：11111111.11111111.11111111.10000000

2.AND 运算求网络 ID

10101100.00010000.00000101.10000010
AND
11111111.11111111.11111111.10000000
=
10101100.00010000.00000101.10000000

网络 ID：172.16.5.128

3.XOR 求主机 ID

10101100.00010000.00000101.10000010
XOR
10101100.00010000.00000101.10000000
=
00000000.00000000.00000000.00000010

主机 ID：0.0.0.2

6.求192.168.20.80/24等价的子网掩码​

"/24"表示IP地址的前24位是网络ID

32 位掩码：前 24 位是 1，后 8 位是 0

11111111 . 11111111 . 11111111 . 00000000

等价的子网掩码为 255.255.255.0

7.求10.5.6.7/16等价的子网掩码​

32 位掩码：前 16 位是 1，后 16 位是 0

11111111. 11111111. 00000000. 00000000

等价的子网掩码为255.255.0.0

8.求子网ID、主机ID、地址范围和广播地址​

已知：IP地址150.100.12.178，子网掩码255.255.255.128（/25）

第一步转二进制

IP地址  10010110.01100100.00001100.10110010
子网掩码 11111111.11111111.11111111.10000000

第二步：按位与求网络ID

IP地址  10010110.01100100.00001100.10110010
子网掩码 11111111.11111111.11111111.10000000
  • 网络ID：10010110.01100100.00001100.10000000
  • 网络ID：150.100.12.128

第三步：按位异或求主机ID

IP地址  10010110.01100100.00001100.10110010
网络ID: 10010110.01100100.00001100.10000000
  • 主机ID：00000000.00000000.00000000.00110010
  • 主机ID：0.0.0.50

最终结果

  • 子网ID：150.100.12.128（25位网络位）
  • 主机ID：0.0.0.50
  • 可用主机范围：150.100.12.129 ~ 150.100.12.254
  • 广播地址：150.100.12.255

豆包作业​

一、填空题（每空1分，共25题）​

  1. IP编址将IP地址分为5大类，其中A、B、C类常用来配置子网中的主机或路由器设备；D类地址为______地址保留；E类地址为______用途保留。

  2. A类网络ID的最高位固定为______，首字节的8位（实际后7位有用）只能表示为1~126，故可用的A类网络ID共______个。

  3. A类地址中网络ID占8位，剩余______位可用来标识主机，每个A类网络最多可容纳______台主机。

  4. B类地址的两个高位固定为______，首字节范围为128~191，共可分配______个B类网络。

  5. B类地址用16位表示主机ID，每个B类网络中最多可以有______台主机。

  6. C类地址的3个高位固定为______，首字节范围为192~223，共可分配2 097 152个C类网络。

  7. C类地址用8位表示主机ID，每个C类网络内可以有______台主机。

  8. D类地址的4个高位总是设置为1110，首字节范围为______~239。

  9. E类地址的高位总是设置为1111，首字节范围为240~255，保留为______用途。

  10. 三组专用（私有）IP地址范围分别是：10.0.0.0 ~ 10.255.255.255（A类）；______ ~ 172.31.255.255（B类）；192.168.0.0 ~ ______（C类）。

  11. ______地址称为未指定的IP地址，用来表示当前节点IP地址缺失，常用作DHCP未配置地址时获取地址过程中的源地址。

  12. 127.0.0.X称为______地址，无论什么程序，一旦用它作为目的地址，数据包都不会被传输到网络接口，而是直接传递到本机目标应用进程。

  13. 将IP地址中对应主机号的部分全部设为1，得到的是______地址；例如目的IP为192.168.7.255时，数据包将发送给192.168.7.0子网上所有节点。

  14. 将IP地址所有32位全设为1，即______，称为有限广播地址，用于本地子网上的"一对所有"传输，路由器默认不转发。

  15. 子网掩码是长度为32位的二进制数，与IP网络ID对应的位用______标识，与主机ID对应的位用______标识。

  16. 将子网掩码和IP地址按位进行逻辑______运算，可得到子网ID；再将子网ID与IP地址进行逻辑______运算，可得到主机ID。

  17. 192.168.20.80/24中"/24"表示IP地址的前24位为网络ID，若用点分十进制表示则子网掩码为______。

  18. 子网掩码中的1只能从最高位开始、以连续的若干位出现，不能在1中间出现0，例如十进制数______就不能用做子网掩码。

  19. 子网编址的方法是从原来的______ID部分取出几位作为子网号，在原来两级地址结构基础上增加一级______，形成三级结构。

  20. 对已分配的B类网络157.60.0.0/16，从16位主机ID中借出8位用作子网号，则可以划分______个子网，每个子网最多可以拥有______台主机号。

  21. 网际控制报文协议的英文缩写是______，它是IP协议的一部分，由______数据包承载。

  22. 调试网络广泛使用的ping命令，向目标主机发出的是ICMP类型为______、代码值为0的回显请求报文；目标主机回送的应答报文类型为______。

  23. 地址解析协议的英文缩写是______，其作用是根据已知的______地址查找对应的MAC地址。

  24. 每台计算机的ARP自动维护一张______地址和______地址的转换表（ARP缓冲区），表项一段时间未被使用就会被删除。

  25. 与ARP相对应的反向地址解析协议的英文缩写是______，用于从MAC地址向IP地址进行转换。

二、单项选择题（每题2分，共15题）​

  1. A类IP地址首字节的范围是（　） A. 1126　　B. 128191　　C. 192223　　D. 224239

  2. B类IP地址的最高两位固定为（　） A. 0　　B. 10　　C. 110　　D. 1110

  3. C类地址每个网络中可用的主机ID个数为（　） A. 254　　B. 256　　C. 65 534　　D. 16 777 214

  4. 专门用于多播（组播）地址的IP类别是（　） A. A类　　B. B类　　C. C类　　D. D类

  5. 下列IP地址中，属于B类地址的是（　） A. 10.0.0.1　　B. 172.16.0.1　　C. 192.168.1.1　　D. 224.0.0.1

  6. 下列IP地址中，属于私有（专用）地址的是（　） A. 8.8.8.8　　B. 172.16.10.5　　C. 202.99.160.68　　D. 114.114.114.114

  7. 127.0.0.1属于（　） A. 网络地址　　B. 子网广播地址　　C. 回送地址　　D. 未指定地址

  8. 255.255.255.255属于（　） A. 子网广播地址　　B. 有限广播地址　　C. 回送地址　　D. 专用地址

  9. 将IP地址和子网掩码进行下列哪种按位运算，可以得到网络ID（　） A. 逻辑与　　B. 逻辑或　　C. 逻辑异或　　D. 取反

  10. 地址"192.168.20.80/24"中"/24"对应的子网掩码是（　） A. 255.0.0.0　　B. 255.255.0.0　　C. 255.255.255.0　　D. 255.255.255.255

  11. 下列十进制数中，不能用作子网掩码的是（　） A. 255.0.0.0　　B. 255.255.255.0　　C. 255.255.255.128　　D. 239.0.0.0

  12. 下列关于ICMP协议的叙述，正确的是（　） A. 工作在应用层 B. 是IP协议的一部分，由IP数据包承载 C. 工作在数据链路层 D. 专门用于将域名解析为IP地址

  13. ping命令向目标主机发送的ICMP报文，其类型和代码分别是（　） A. 类型0，代码0 B. 类型8，代码0 C. 类型3，代码0 D. 类型5，代码0

  14. ARP协议的作用是（　） A. 由IP地址查找对应的MAC地址 B. 由MAC地址查找对应的IP地址 C. 由域名查找对应的IP地址 D. 由IP地址查找对应的域名

  15. 主机A要向不在同一子网的服务器B发送IP数据包时，通过ARP获取的MAC地址是（　） A. 服务器B的MAC地址 B. 默认网关（路由器）的MAC地址 C. 本机网卡的MAC地址 D. DNS服务器的MAC地址

三、多项选择题（每题3分，共10题）​

  1. 下列关于IP地址分类用途的叙述，正确的有（　） A. A类地址分配给主机数量众多的大型网络 B. B类地址分配给中型和大型网络 C. C类地址分配给小型网络 D. E类地址为多播地址保留

  2. 下列属于教材中规定的私有（专用）IP地址范围的有（　） A. 10.0.0.0 ~ 10.255.255.255 B. 172.16.0.0 ~ 172.31.255.255 C. 192.168.0.0 ~ 192.168.255.255 D. 202.99.0.0 ~ 202.99.255.255

  3. 下列关于特殊用途IP地址的叙述，正确的有（　） A. 0.0.0.0称为未指定的IP地址 B. 127.0.0.X称为回送地址 C. 主机号部分全1表示本子网的广播地址 D. 255.255.255.255表示有限广播地址

  4. 下列关于子网掩码的叙述，正确的有（　） A. 长度为32位二进制数 B. 与网络ID对应的位用1标识，与主机ID对应的位用0标识 C. 掩码中的1必须从最高位开始连续出现，中间不能出现0 D. 255.255.255.128可以作为子网掩码

  5. 下列关于子网编址优点的叙述，正确的有（　） A. 把一个大网络内的主机分成多个子网，便于管理 B. 对于网络外的主机，看到的仍是原来的大网络地址 C. Internet中的路由器必须随之重新配置路由表 D. 可以更充分地利用已分配的地址空间

  6. ICMP差错报告报文的基本格式中包含的字段有（　） A. 类型 B. 代码 C. 检验和 D. 引起该ICMP报文生成的原始IP数据包

  7. ICMP类型为3（目标不可达）时，代码字段可能给出的具体原因包括（　） A. 网络不可达 B. 主机不可达、端口不可达 C. 协议不可达 D. 需要分段但已设置DF（不分段位）

  8. 下列关于ARP协议工作过程的叙述，正确的有（　） A. 源主机不知道目标MAC地址时，先广播ARP请求报文 B. 同一以太网中所有主机都收到请求，但只有IP地址匹配的目标主机才响应 C. 目标主机以单播方式返回ARP响应报文，携带自己的IP和MAC地址 D. 源主机将IP↔MAC映射存入ARP缓冲区，之后直接查表

  9. 下列关于跨子网IP数据包发送过程的叙述，正确的有（　） A. 主机先查路由表，找不到具体表项时使用默认网关 B. 发送到链路时，帧首部中的目的MAC地址是默认网关的MAC地址 C. IP数据包头中的目的IP地址始终是目标服务器的IP地址 D. 网关路由器发现目的IP不是本机后，按路由表继续转发

  10. 下列关于ICMP协议的叙述，正确的有（　） A. ICMP是IP协议的一部分 B. ICMP报文是依靠IP数据包传输的 C. ICMP的存在使IP协议成为一个可靠的协议 D. ping命令利用了ICMP的回显请求和回显应答报文

四、判断题（每题1分，共10题）​

  1. A类地址首字节范围为1~126，可用的A类网络ID共有126个。（　）

  2. C类地址每个网络中最多可以有256台主机。（　）

  3. D类地址专门用作多播（组播）地址。（　）

  4. IP地址172.32.10.5属于教材规定的私有B类地址范围。（　）

  5. 使用127.0.0.1作为目的地址时，数据包会被路由器转发到互联网上。（　）

  6. 子网掩码255.255.255.128表示该IP地址的前25位为网络ID。（　）

  7. 划分子网之后，Internet上的外部路由器也必须识别并维护这些内部子网路由。（　）

  8. ICMP类型为3、代码为4，表示"需要分段但已设置不分段位（DF）"。（　）

  9. ARP请求报文是以广播方式发送的，而ARP响应报文通常是单播发送的。（　）

  10. 在跨子网转发过程中，IP数据包头中的目的IP地址会随着路由器逐跳转发而不断改变。（　）

参考答案​

一、填空题

  1. 多播（组播）；试验性
  2. 0；126
  3. 24；16 777 214
  4. 10；16 384
  5. 65 534
  6. 110
  7. 254
  8. 224
  9. 试验性
  10. 172.16.0.0；192.168.255.255
  11. 0.0.0.0
  12. 回送（环回）
  13. 子网广播（直接广播）
  14. 255.255.255.255
  15. 1；0
  16. 与；异或
  17. 255.255.255.0
  18. 239
  19. 主机；子网ID
  20. 256；254
  21. ICMP；IP
  22. 8；0
  23. ARP；IP
  24. IP；物理（MAC）
  25. RARP

二、单项选择题

题号12345678
答案ABADBBCB
题号9101112131415
答案ACDBBAB

三、多项选择题

题号12345
答案ABCABCABCDABCDABD
题号678910
答案ABCDABCDABCDABCDABD

四、判断题

题号12345678910
答案√×√××√×√√×

判断题解析：

  • 第2题：C类主机ID为8位，去掉全0、全1两个保留地址，可用主机数为2⁸−2=254台，不是256台。
  • 第4题：私有B类地址范围是172.16.0.0~172.31.255.255，172.32已超出该范围，属于公网地址。
  • 第5题：回送地址的数据包不会被发送到网络接口，更不会被路由器转发，直接在本机内核中交付给目标进程。
  • 第7题：子网划分对外部路由器是透明的，Internet路由器仍认为这些子网都属于原来的大网络ID，无需重新配置。
  • 第10题：跨子网转发过程中，IP数据包头中的源IP和目的IP始终端到端不变；不断改变的是数据链路层帧首部中的源MAC和目的MAC地址。