課程名稱：《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》

授課對(duì)象：

授課章節(jié)：第三章 TCP/IP協(xié)議 第一節(jié) IP編址方案

課時(shí)安排：2節(jié)課 90分鐘

授課教師：

一、 教學(xué)目的與要求

1. 掌握IP地址的概念、格式和分類；

2. 掌握子網(wǎng)掩碼的作用及劃分子網(wǎng)的方法。

二、 教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

1. 教學(xué)重點(diǎn)：IP地址的格式和分類；

2. 教學(xué)難點(diǎn)：IP地址的格式和分類、通過子網(wǎng)掩碼劃分子網(wǎng)的方法。

三、 教學(xué)方式

以理論講授為主，通過課堂提問、討論的方式開展互動(dòng)，加強(qiáng)教學(xué)效果。

四、 教學(xué)過程的設(shè)計(jì)和組織

第三章 TCP/IP協(xié)議

首先回顧前面章節(jié)所講的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，引出網(wǎng)絡(luò)分層協(xié)議的工業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)——TCP/IP協(xié)議。思考并討論以下問題：

1. 現(xiàn)實(shí)生活中我們用身份證來標(biāo)識(shí)每一個(gè)公民，在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)世界如何標(biāo)識(shí)每一臺(tái)計(jì)算機(jī)

2. 學(xué)校采用學(xué)校->學(xué)院->系->專業(yè)->班級(jí)的分層體系管理學(xué)生，網(wǎng)絡(luò)世界如何管理計(jì)算機(jī)呢

3分鐘左右，讓學(xué)生舉手回答，可能有以下情況：

對(duì)第一問：一種情況是給網(wǎng)絡(luò)中每臺(tái)計(jì)算機(jī)取一個(gè)名字；或者給每一臺(tái)計(jì)算

機(jī)一個(gè)編號(hào)……

對(duì)第二問：一種情況是我們將網(wǎng)絡(luò)按照行政區(qū)域分層管理；或者將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)按

照類似于學(xué)校分層管理的方式管理……

討論中有可能出現(xiàn)繼續(xù)提問：取名字如何保證統(tǒng)一性；編號(hào)如何保證唯一性；分

層如何確定層次性……

教師根據(jù)上述問題及其討論情況開展點(diǎn)評(píng)，指出IP地址就是用來標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)中計(jì)

算機(jī)的編址方案，不僅解決了第一個(gè)問題，也同時(shí)解決了網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)的層次問題。

第一分節(jié) IP編址方案

1． IP地址定義和作用

對(duì)比現(xiàn)實(shí)生活中身份證制度，不管某個(gè)人什么名字、什么民族、什么地區(qū)、

什么性別，但都有唯一的18位身份標(biāo)識(shí)，參照身份證制度提出IP地址概念。

IP地址：就是因特網(wǎng)上的每臺(tái)主機(jī)被分配的唯一地址，也稱為互聯(lián)網(wǎng)地址，用

于所有與該主機(jī)的通信中。

舉例IP地址和我們的家庭地址的聯(lián)系；IP地址與電話號(hào)碼的聯(lián)系。

思考：為什么要使用IP地址（2分鐘）

原因（在同學(xué)們回答基礎(chǔ)上歸納提出）：

可以通過IP地址屏蔽各種物理網(wǎng)絡(luò)的地址差異；

每種網(wǎng)絡(luò)都有各自的技術(shù)特點(diǎn)，其物理地址各不相同；

統(tǒng)一物理地址的表示方法不現(xiàn)實(shí)；

互聯(lián)網(wǎng)對(duì)各種物理網(wǎng)絡(luò)地址的“統(tǒng)一”可以通過IP地址在網(wǎng)絡(luò)層完成。

2． IP地址的格式

提問：再次對(duì)比IP地址和身份證編號(hào)，提問學(xué)生身份證編碼的格式如何，

是否對(duì)IP地址的設(shè)計(jì)有借鑒作用。

身份證號(hào)編碼的規(guī)則1-2位表示省、自治區(qū)、直轄市代碼，3-4位表示地級(jí)市、盟、自治州代碼，5-6位表示區(qū)縣代碼；7-14位表示出生年月日；15-17位為順序號(hào)，18位為校驗(yàn)碼。根據(jù)上述分析得出其編制規(guī)則，即地區(qū)編碼+出生日期+區(qū)分碼。由此引出IP地址的格式。

一個(gè)完整的IP的地址由一組32位(bit)二進(jìn)制組成，每8位為一個(gè)分段

(Segment)，共分為4段，段與段之間用小圓點(diǎn).隔開。如：

這種表示方式稱為“點(diǎn)分二進(jìn)制表示法”。

提問：點(diǎn)分二進(jìn)制表示法有什么弊端

根據(jù)學(xué)生回答，指出點(diǎn)分二進(jìn)制表示法的弊端：

數(shù)字太長(zhǎng)，記憶不方便，書寫不方便，

而且非專業(yè)人士難以讀懂。

解決辦法：

引出改進(jìn)的表示方法——點(diǎn)分十進(jìn)制計(jì)數(shù)表示法，利用表格回顧二進(jìn)制——十進(jìn)制之間轉(zhuǎn)換方法（根據(jù)學(xué)生對(duì)進(jìn)制轉(zhuǎn)換情況可以適當(dāng)復(fù)習(xí)一下），同時(shí)講解點(diǎn)分十進(jìn)制表示法。

二進(jìn)制和十進(jìn)制之間的關(guān)系：

2=128 2= 762=32 52=16 42=8 32=4 22=2 12=1 0（板書演示轉(zhuǎn)換過程）將上述IP用點(diǎn)分十進(jìn)制計(jì)數(shù)法表示。

練習(xí)（2分鐘）：將IP地址

對(duì)該表示法進(jìn)行課堂總結(jié)：

（1） 每一個(gè)IP地址由四段組成；

（2） 每段用小數(shù)點(diǎn)隔開；

（3） 每個(gè)數(shù)字的取值范圍在0-255之間。

借鑒身份證的分段編碼規(guī)則，IP地址也由網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)兩段構(gòu)成。表示為：

IP-address::={,}

3． IP地址的分類

NIC(國(guó)際網(wǎng)絡(luò)信息中心)將IP地址分成五類，A類，B類，C類，D類和E類。通過列表方式進(jìn)行演示。

A 0 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符7位 主機(jī)部分24位 B 1 0 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符14位 主機(jī)部分16位 C 1 1 0 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符號(hào)21位 主機(jī)部分8位 D 1 1 1 0 多點(diǎn)廣播地址（28位） E 1 1 1 1 0 實(shí)驗(yàn)保留地址 思考并計(jì)算：各類IP地址的類別和規(guī)模。

根據(jù)學(xué)生計(jì)算情況，給出常用的三類IP地址的比較：

IP地址 地址范圍 可支持每個(gè)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)范例 的網(wǎng)絡(luò)主機(jī)數(shù) 數(shù) 規(guī)模 A 126 16,777,21大 4 B 16384 65534 中 C 2097152 2 小 課堂討論：

（1） 三類IP地址如何區(qū)分

（2） 加入某公司要建立一個(gè)擁有1500臺(tái)計(jì)算機(jī)規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，可以采用什么類

型的IP地址；加入要建立一個(gè)擁有200臺(tái)計(jì)算機(jī)規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，可采用什么類型的IP地址

課堂教學(xué)總結(jié)：

教師在講授網(wǎng)絡(luò)地址與主機(jī)地址時(shí)采用恰當(dāng)?shù)念惐龋喝绱_定某個(gè)同學(xué)所在的位置，網(wǎng)絡(luò)地址好比同學(xué)的班級(jí)，主機(jī)地址類似同學(xué)的座位號(hào)。進(jìn)一步通過上述三個(gè)討論引導(dǎo)學(xué)生對(duì)三類IP地址概念的理解掌握并回答三個(gè)問題。

（1） 判斷某個(gè)IP地址屬于哪類網(wǎng)絡(luò)：看第一個(gè)數(shù)字0-127A網(wǎng)，128-191B網(wǎng)，192-223C網(wǎng)。

（2） 1500臺(tái)主機(jī)大于2小于65534，應(yīng)采用B類網(wǎng)絡(luò)。200臺(tái)計(jì)算機(jī)應(yīng)采用C類網(wǎng)絡(luò)。

第二分節(jié) 子網(wǎng)掩碼

1． 子網(wǎng)掩碼

思考（2分鐘）：IP地址是32位二進(jìn)制，分為網(wǎng)絡(luò)部分和主機(jī)部分，任意給定一個(gè)IP地址，如何區(qū)分哪些位表示網(wǎng)絡(luò)，哪些位表示主機(jī)

根據(jù)討論引出子網(wǎng)掩碼：網(wǎng)絡(luò)管理員使用子網(wǎng)掩碼來區(qū)分IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)。子網(wǎng)掩碼將所有的網(wǎng)絡(luò)位用1標(biāo)識(shí)，主機(jī)用0 標(biāo)識(shí)。子網(wǎng)掩碼就像一個(gè)過濾器，把一個(gè)完整的IP地址的網(wǎng)絡(luò)部分和主機(jī)部分成功分離。

分離方法：當(dāng)用子網(wǎng)掩碼和任意IP地址進(jìn)行按位取與操作時(shí)，就可以得到該地址的網(wǎng)絡(luò)地址；剩下的位即為主機(jī)地址。

解（板書該過程，通過例子講解求網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)的方法）：

①將十進(jìn)制IP地址轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制 二進(jìn)制

00001001

9

00000001

200

1

十進(jìn)制 192

②將十進(jìn)制子網(wǎng)掩碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制 二進(jìn)制

00000000 255

255

0

十進(jìn)制 255

③將二進(jìn)制IP地址和二進(jìn)制子網(wǎng)掩碼進(jìn)行按位與操作

IP地址

00001001

00000000

00000000

與操作 ④

二進(jìn)制

00001001

00001001

9

00000000

200

0

十進(jìn)制 192 ⑤

2． 缺省子網(wǎng)掩碼

當(dāng)未劃分子網(wǎng)，對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)位都是1，主機(jī)號(hào)都置0。

子網(wǎng)掩碼作用就是判斷兩個(gè)需要通信的主機(jī)是否需要通過網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)，如果兩個(gè)主機(jī)在同一子網(wǎng)內(nèi)，就可以直接通信，如果兩個(gè)主機(jī)不在同一個(gè)子網(wǎng)中，則需要尋找路徑進(jìn)行通信。子網(wǎng)掩碼必須與IP地址結(jié)合使用。

3． 子網(wǎng)劃分

思考：回顧A、B、C類IP地址，討論存在的問題及解決辦法（2分鐘）。

教師總結(jié)：

A類網(wǎng)絡(luò)規(guī)模太大，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模達(dá)到上千萬臺(tái)計(jì)算機(jī)，導(dǎo)致數(shù)以百萬計(jì)的A類地址資源被浪費(fèi)，C類地址比較適合中小型企業(yè)使用，但是嚴(yán)重不夠用。

解決辦法：可以通過劃分子網(wǎng)的方法解決該類問題。

（1） 子網(wǎng)劃分的基本思路

劃分子網(wǎng)是一個(gè)單位內(nèi)部的事情，單位對(duì)外仍然表現(xiàn)為沒有劃分子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)。

從主機(jī)號(hào)借用若干位作為子網(wǎng)號(hào)subnet-id，而主機(jī)號(hào)host-id也就相應(yīng)減少了若干位，通過劃分子網(wǎng)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，可以將大型網(wǎng)絡(luò)劃小，也可以將小型網(wǎng)絡(luò)聚大。

IP-address::={，,}

凡是從其他網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給本單位某個(gè)主機(jī)的IP數(shù)據(jù)報(bào)，仍然是根據(jù)IP數(shù)據(jù)報(bào)的目的網(wǎng)絡(luò)號(hào)，先找到連接在本單位網(wǎng)絡(luò)上的路由器。然后此路由器在收到IP數(shù)據(jù)報(bào)后，再按目的網(wǎng)絡(luò)號(hào)，子網(wǎng)號(hào)找到目的子網(wǎng)。最后將IP數(shù)據(jù)報(bào)直接交付給目的主機(jī)。

（2） 子網(wǎng)劃分的基本方法

Step1：將要?jiǎng)澐值淖泳W(wǎng)數(shù)目轉(zhuǎn)換為2的m次方，如果不是恰好為2的次方，則取大為原則，即大于最接近該數(shù)且為2的冪，如要?jiǎng)澐?個(gè)子網(wǎng)，取8，則取23。

S

Step3：確定子網(wǎng)號(hào)及子網(wǎng)IP地址范圍。將所占用的位依次取0 和1進(jìn)行排列

組合，按從小到大的順序排列即可得到子網(wǎng)號(hào)及相應(yīng)的IP地址范圍。

【例2】

第一步 定義子網(wǎng)掩碼

① 將要?jiǎng)澐值淖泳W(wǎng)數(shù)目轉(zhuǎn)換為2的次方，4=22。 ② 取2的冪，m=2。 ③ ——

第二步 確定子網(wǎng)號(hào)和子網(wǎng)的IP地址范圍 4個(gè)子網(wǎng)的的子網(wǎng)號(hào)如下（從小到大順序排列）： 從而四個(gè)子網(wǎng)的IP地址范圍如下： ①二進(jìn)制

00001001

9

00000000 …00111111

200

0

2

十進(jìn)制 192 ②二進(jìn)制

00001001

9

01000000 …01111111

200 … 200

…

128

十進(jìn)制 192 ③二進(jìn)制

00001001

9

十進(jìn)制 192 ④二進(jìn)制

00001001

十進(jìn)制 192 9 200 192

即子網(wǎng)IP地址范圍分別為：

【注意提醒學(xué)生】實(shí)際情況下，全0 地址和全1地址是不能使用的，也就是說，這樣劃分的每個(gè)子網(wǎng)有臺(tái)主機(jī)，但實(shí)際使用只有62臺(tái)。

（3） 課堂練習(xí)

五、 總結(jié)

通過本次課學(xué)習(xí)，同學(xué)們可以學(xué)到：

1. 從互聯(lián)網(wǎng)IP尋址的角度理解為什么要采用IP地址； 2. 掌握IP地址的結(jié)構(gòu)及表示方法；

3. IP地址的分類，每個(gè)類別下主機(jī)數(shù)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)計(jì)算方法； 4. 子網(wǎng)掩碼及其作用；

5. 掌握子網(wǎng)劃分的基本思想及具體操作過程。