數字系統介紹
何謂IP位址
如何判別網路識別碼及主機識別碼
IP等級的規劃
IP位址規劃準則
切割網路
判別目的端位置是否為相同網段
子網路的延伸
公共IP及私有IP位址
DHCP的基本原理
課前複習
實作與現實中的網路設備
- Switch→人稱即插即用的網路裝置
- Router→需啟動埠號才能使用網路
Cisco IOS指令記不起來怎麼辦？可以透過自己畫流程圖去加以記憶。
上課筆記重點
數字系統介紹
- 二進位：由0、1所組成，逢2進位。
- 八進位：由0、1、2、3、4、5、6、7所組成，逢8進位。
- 十進位：由0、1、2、3、4、5、6、7、8、9所組成，逢10進位。
- 十六進位：由0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A(10)、B(11)、C(12)、D(13)、E(14)、F(15)所組成，逢16進位。
十進位數值轉換成二進位
使用長除法
二進位數值轉換成十進位
各個進制的轉換數值對照表
由上圖的數值可知，我們可以把同一個數值，以不同的進制表現出來，這個方面在對於往後的網段切割扮演的是重要的基本功，所以務必要懂得如何轉換進制。
重點：未來IPV6崛起，我們對使用16進位計算的機率將會更頻繁。
何謂IP位址
- 共32個bit，以8個bits為單位轉成十進位並以小數點隔開。
範例：
如何判別網路識別碼及主機識別碼
- 子網路遮罩bit值為1的部分稱為網路識別 ( Network ID ) 的部分、後面子網路遮罩bit值為0的部分稱為主機識別 ( Host ID ) 的部分。
網路識別碼及主機識別碼重要觀念
- 在同一個實體網路或網路群組上的所有主機，必須要有相同的網段位址
- 意即同一網段位址上的主機可以直接互相溝通，不需要靠路由器 ( Router ) 負責資料的傳送，且這個網段位址在網際網路上必須是唯一的。
- 在同一個網段位址下的主機位址派發，必須是具有唯一性，且不可重覆。
- IP位址的網路位址部份決定了主機所屬的網路
- 因此，主機在傳遞資料之前，會先由IP位址過濾出網段位址，已決定資料的傳輸路徑是否要透過路由器傳送。
- 主機位址則是負責當資料到達目的位址所在的網段後，用來完成最後的資料傳送工作。
IP等級的規劃
Class A的定義
- IP位址中的第1個位元 ( bit ) 為 0。
- IP位址的前8個位元 ( = 1 bytes ) 為該IP位址所屬的網段位址識別。
- IP位址的後24個位元 ( = 3 bytes ) 為該IP位址所屬的主機位址識別。
- 所屬範圍：0.0.0.0~127.255.255.255
Class A實例驗證
- 請識別50.100.50.100這個IP位址的網址及主機位址為何？
- 「解說」：
- 50.100.50.100為Class A的IP位址，根據Class A的定義，IP位址的第一個位元組為網段位址，其餘三個位元組為主機位址，所以50.100.50.100的網段位址為50，主機位址為100.50.100。
- 由此例來看，若不特別標明50為網段位址或100.50.100為主機位址時，將無法有人理解其真意。
- 故為了在表示法上能一目了然，所以將網段位址一律補滿4個byte，不足4個位元組的部分則以0補齊。
- 因此，50.100.50.100的網段位址應修正為50.0.0.0，而非用50來表明網段位址，至於主機位址則仍維持100.50.100這個原有表示方法。
Class B的定義
- IP位址中的前2個位元為“10”。
- IP位址的前16個位元 ( = 2 個bytes ) 為該IP位址所屬的網段位址識別。
- IP位址的後16個位元 ( = 2 個bytes ) 為該IP位址所屬的主機位址識別。
- 所屬範圍：128.0.0.0~191.255.255.255
Class B實例驗證
- 請識別150.47.111.222這個IP位址的網段位址及主機位址為何？
- 「解說」：
- 150.47.111.222為Class B的IP位址，根據Class B的定義，IP位址的前二個位元組為網段位址，其餘二個位元組為主機位址，所以150.47.111.222的網段位址為150.47.0.0，主機位址為111.222。
Class C的定義
- IP位址中的前3個位元為“110”。
- IP位址的前24個位元 ( = 3 個byte ) 為該IP位址所屬的網段位址識別。
- IP位址的後8個位元 ( = 1 個byte ) 為該IP位址所屬的主機位址識別。
- 所屬範圍：192.0.0.0~223.255.255.255
Class C實例驗證
- 請識別195.67.99.199這個IP位址的網段位址及主機位址為何？
- 「解說」
- 195.67.99.199為Class C的IP位址，根據Class C的定義，IP位址的前三個位元組為網段位址，最後一個位元組為主機位址，所以195.67.99.199的網段位址為195.67.99.0，主機位址為199。
Class D的定義
- IP位址中的前4個bit為“1110”。
- 此範圍的IP位址保留給Multicasting定址用。
- 所屬範圍：224.0.0.0~239.255.255.255
Class E的定義
- IP位址中的前4個bit為“1111”
- 此範圍的IP位址保留給研發使用。
綜合整理
IP位址規劃準則
- IP位址中的網段位址之bits值不可全為0。
- IP位址中的網段位址之bits值不可全為1。
- IP位址中的網段位址不可為127.0.0.0。
- 主機位址 ( Host ID ) 在同一網段上必須具有唯一性。
- IP位址中的主機位址之bits值不可全為0。
- IP位址中的主機位址之bits值不可全為1。
切割網路
- 將一個現有定義的網段位址再加以細分成數個小網段，以其能符合不同的企業組織需求及減少IP位址的浪費，同時也能更有彈性及有效的運用可用的IP位址。
判斷目的端位置是否為相同網段
- AND結果相同，目的端位址為相同網段。
- AND結果不同，目的端位址為不同網段。
子網路的延伸
- CIDR ( Classless Inter-Domain Routing )。
- 可變長度的子網路遮罩 ( Variable Length Subnet Mask；VLSM )。
- 網路合併 ( Superneting )。
公共IP及私有IP位址
- 經過合法註冊授權使用的IP，稱之為公共IP ( Public IP )。
- 無須註冊就能自由使用的IP，稱之為私有IP ( Private IP )。
- Private IP定義的範圍：
- 10.0.0.0/8 ( 10.0.0.0 - 10.255.255.255 )
- 172.16.0.0/12 ( 172.16.0.0 - 172.31.255.255 )
- 192.168.0.0/16 ( 192.168.0.0 - 192.168.255.255 )
DHCP的基本原理
租約的索取 ( DHCP Discover )
- 租約程序的一開始會出現在用戶端電腦啟動，或者第一次初始化TCP/IP時。
- 租約程序也會發生在用戶端電腦企圖重新更新IP的租約時。
- DHCP Discovery Message的廣播封包發給網路上所有的DHCP伺服器。
- 用戶端電腦還未擁有IP位址，於是使用0.0.0.0作為廣播信息的來源位址。
- DHCP用戶端還不知道DHCP伺服器的IP位址，所以用戶端會以255.255.255.255位址作為廣播訊息的目的位址。
租約的提供 ( DHCP Offer )
- DHCP伺服器將會使用這個封包來回應用戶端電腦DHCP Discover的廣播訊息。
- 一個回應給DHCP用戶端的DHCP Offer信息封包裡包含了下列資訊：
- 用戶端電腦的硬體位址。
- 一個提供給用戶端使用的IP位址。
- 子網路遮罩。
- 租約該位址的時間長度 ( 租期 )。
- 伺服器的識別資料，如DHCP伺服器IP位址。
租約的選擇 ( DHCP Request )
- DHCP用戶端收到第一個DHCP Offer的廣播信息之後，會回應一個DHCP Request的廣播信息給DHCP伺服器，表示用戶端已經收到這個租約的資料。
- 在DHCP Request的廣播信息中亦包含了DHCP伺服器的識別資料，因此，只有提供DHCP Offer訊息的該台DHCP伺服器，才會處理該用戶端所傳回的DHCP Request廣播訊息。
- 其他的DHCP伺服器將會撤回剛才為用戶端所暫時保留的IP位址，以便繼續提供給其他索取租約資料請求的DHCP用戶端。
租約的回應 ( DHCP Ack. )
- DHCP伺服器收到DHCP用戶端的DHCP Request訊息後，會回應DHCP Ack的認可廣播信息來通知用戶端，表示該IP資訊已經成功被用戶端租用。
- 在DHCP Ack的廣播信息中所包含的資訊會有IP位址租約，以及其他相關的IP組態資訊。
- 當DHCP用戶端收到伺服器所發出的DHCP Ack信息封包時，即使用DHCP伺服器所提供的組態資訊啟動TCP/IP功能做IP位址。
DHCP租約的更新
- DHCP用戶端獲得IP位址與相關的網路組態之後，便會依據DHCP伺服器所傳回的租期開始倒數計時。
- 在租約到期之前，DHCP用戶端必須進行續租的動作，以維護DHCP的發配IP位址的正常規則與運作，而這個動作稱為更新租約 ( IP Renewal )
- 在不同的作業系統中，DHCP伺服器的預設租期並不相同。
自動更新租約
- DHCP的運作中會有租期的更新行為。
成為DHCP用戶端的條件
- 作業系統必須要支援DHCP或Bootp的協定才行。
成為DHCP伺服器的條件
- 若要讓你的電腦成為DHCP伺服器，則必須符合以下條件：
- 必須安裝伺服器端的作業平台，如：Linux。
- 安裝DHCP服務。
- 靜態的IP位址、子網路遮罩、閘道器。
- 一段可以配置IP位址的範圍。
建立第一個領域 ( DHCP Scope )
常用的領域選項
DHCP的保留位址
- 將某些DHCP用戶端固定其IP位址 ( Fixed IP )
- 當用戶端的IP位址仍然是由DHCP伺服器所給予，但無論當時在DHCP伺服器上的IP領域中是否已無IP位址可配發，只要是該用戶端向DHCP伺服器提出IP定址要求，DHCP伺服器永遠會給予該用戶端固定、不變的一個IP位址。
