一、IP报文结构0 1 2 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 -------------------------------- |Version| IHL | ToS/DSCP | Total Length | -------------------------------- | Identification |Flags| Fragment Offset | -------------------------------- | TTL | Protocol | Header Checksum | -------------------------------- | Source IP Address | - 源ip -------------------------------- | Destination IP Address | - mip -------------------------------- | Options | -------------------------------- | Data | --------------------------------字段说明VersionIP 版本号IPv4 4IHL头部长度单位 4 字节最小 5即 20 字节ToS / DSCP服务质量 / 差分服务代码点QoS 标记Total Length整个 IP 包长度头部 数据最大 65535Identification分片标识用于重组FlagsDF不分片、MF还有后续分片Fragment Offset分片偏移单位 8 字节TTL生存时间每经过一个路由器减 1为 0 则丢弃Protocol上层协议1ICMP, 6TCP, 17UDP, 47GRE, 89OSPFHeader Checksum头部校验和仅校验头部不含数据Source / Dest IP源/目的 IP 地址二、子网划分子网划分是把一个大的 IP 网络分成若干个更小、更独立的逻辑网络。2.1 基础概念2.1.1 IP 地址与子网掩码IPv4 地址由网络位主机位组成共 32 位。子网掩码用来区分哪部分是网络位哪部分是主机位。例如192.168.1.10/24/24表示前 24 位是网络位后 8 位是主机位。对应子网掩码255.255.255.0。2.1.2 CIDR 表示法/24、/26、/28等称为 CIDR 前缀长度表示网络位的位数。前缀越长主机位越少可容纳的主机越少子网越小。2.1.3 网络地址、广播地址、可用主机网络地址主机位全为 0标识网段本身。广播地址主机位全为 1用于向该网段所有主机广播。可用主机地址网络地址与广播地址之间的地址。2.2 为什么要划分子网隔离广播域减少广播流量提高网络性能。安全隔离不同部门/业务之间逻辑隔离便于设置访问控制。管理方便按楼层、部门、功能分配连续地址段便于排查问题。节省 IP 地址按需分配避免大网段浪费。灵活扩展便于路由汇总和策略部署。2.3 子网划分方法2.3.1 确定需求需要划分出 多少个子网每个子网 最多需要多少台主机2.3.2 借位计算从主机位中借k位作为子网位则子网数量 2^k。剩余主机位数为h每个子网可用主机数 2^h - 2减去网络地址和广播地址。2.3.3 确定新的子网掩码原前缀长度 借位数 新前缀长度。例如原/24借 2 位变为/26掩码255.255.255.192。2.3.4 列出子网按块大小block size2^h递增列出每个子网的网络地址、可用范围、广播地址。2.4 计算示例示例将192.168.1.0/24划分为 4 个子网需要 4 个子网2^k 4所以k 2借 2 位。原主机位 8 位借 2 位后剩h 6位。新前缀长度/24 2 /26子网掩码255.255.255.192每个子网可用主机数2^6 - 2 62块大小 256 - 192 64或2^6 64四个子网如下子网网络地址可用主机范围广播地址1192.168.1.0/26192.168.1.1 ~ 192.168.1.62192.168.1.632192.168.1.64/26192.168.1.65 ~ 192.168.1.126192.168.1.1273192.168.1.128/26192.168.1.129 ~ 192.168.1.190192.168.1.1914192.168.1.192/26192.168.1.193 ~ 192.168.1.254192.168.1.255三、公网IP地址 和 内网IP地址3.1 基础概念公网IP地址由国际互联网号码分配机构统一分配在全球互联网上具有唯一性。任何连接到互联网的设备都可以通过该地址直接访问或被访问。它是设备在互联网上的身份证。内网IP地址由互联网工程任务组在RFC 1918标准中保留专门用于局域网内部通信。这些地址在互联网上不可路由内网IP不能出现在公网。不同的局域网可以重复使用相同的内网IP段而不会冲突。固定的内网IP地址类别地址范围CIDR表示法可用主机数典型应用场景A类10.0.0.0 - 10.255.255.25510.0.0.0/8约1677万大型企业、数据中心、云内网B类172.16.0.0 - 172.31.255.255172.16.0.0/12约104万中型企业、校园网C类192.168.0.0 - 192.168.255.255192.168.0.0/16约6.5万家庭路由器、小型办公室3.2 网络路由[互联网] ← → [运营商路由器] ← → [企业级/家用路由器(NATFWWiFi)] ← → [内网终端] ​ ​ [手机] [家用路由器] [运营商BRAS/CGNAT] [公网服务器] 192.168.1.2 WAN: 10.1.1.2 公网: 122.1.1.1 220.181.38.149 │ │ │ │ │─── ① 私网包 ───────→ │ │ │ │ Src: 192.168.1.2 │ │ │ │ Dst: 220... │ │ │ │ │─── ② 第一层NAT后 ────→ │ │ │ │ Src: 10.1.1.2 │ │ │ │ Dst: 220... │ │ │ │ │ │ │ │ │─── ③ 第二层NAT后 ──→ │ │ │ │ Src: 122.1.1.1 │ │ │ │ │ │ │ │ Dst: 220... │ │ │ │ │ │ │ │←── ④ 响应返回 ────── │ │ │←── ⑤ 反向还原第一层 ── │ │ │←── ⑥ 反向还原第二层 ─ │ │ │四、IP分片的问题